缺芯潮下，如何打破国外芯片垄断？

北京久好电子科技有限公司董事长刘卫东表示,代工厂产能紧张是一方面,汽车芯片要求高可靠性、高稳定性,进入汽车前装市场周期非常长,导致大多数资本不愿意投资车用芯片也是重要原因。在应用层面,一款新产品要打入汽车供应链难度非常大,各种挑战会迎面而来。无论如何,唯有做出高质量的产品,才有可能打破垄断,在汽车芯片市场占有一席之地。

文︱立厷

图︱网络

汽车芯片短缺因素很多,其中之一是国际大厂的垄断。且不说几纳米的处理器芯片,就连工艺制程并不高的汽车压力传感器信号调理芯片也出现了供货短缺。原因何在?

北京久好电子科技有限公司董事长刘卫东表示,代工厂产能紧张是一方面,汽车芯片要求高可靠性、高稳定性,进入汽车前装市场周期非常长,导致大多数资本不愿意投资车用芯片也是重要原因。在应用层面,一款新产品要打入汽车供应链难度非常大,各种挑战会迎面而来。无论如何,唯有做出高质量的产品,才有可能打破垄断,在汽车芯片市场占有一席之地。

汽车用信号调理芯片市场格局

信号调理芯片是一种将难以通过常规方法读取的信号转换为更容易读取格式的器件。信号调理技术是控制信号的方式,以满足下一阶段的处理需求。在汽车行业,信号调理芯片主要是配合汽车中的压力、温/湿度、红外、电流等传感器使用的一种辅助处理集成电路(IC)。刘卫东称之为“铺路石”,例如传感器敏感头能反应压力的变化,但不是线性的。调理芯片可以接收这样的微弱敏感信号,将小信号放大,进行零点校准和线性补偿,温漂补偿等等,通过各种算法实现,才能完成信号调理。虽然信号调理是集成电路设计的一个小门类,但地位重要,一些国际知名厂商都在这个领域竞争,如ADI、TI、Maxim、瑞萨、Melexis,等等。

他说,作为一家专攻信号调理芯片的高新技术企业,久好电子所选取的芯片都是具有一定技术门槛,又是国内市场需要的,旨在解决国内传感器厂商无芯可用的现状,直接帮助国内传感器厂商做出更具有市场竞争力的传感器。久好电子的芯片都是集模拟电路设计、数字电路处理、数模转换(ADC/DAC)、嵌入式软件、算法优化、工业大批量生产系统等技术之大成的优质产品。

谈到产品设计的初衷,刘卫东回忆到,在试验性地做出第一款芯片之后,他们发现中国传感器行业正在一个慢慢起飞的过程中,前景不错,就围绕信号调理芯片的SoC技术开始深耕。随着传感器产业的发展,公司慢慢成长,产品方向也逐步清晰。

国产芯片获得客户高度认可

久好电子瞄准信号调理集成电路耕耘了7年,所开发的芯片得到了广大客户的高度认可,例如在汽车压阻式压力传感器中得到广泛应用的JHM1101(含1102)芯片,出货总量已经达两千万颗;已进入通用五菱、奇瑞、比亚迪等车用前装市场的,是陶瓷压力传感器芯片JHM2102;JHM1203、JHM1400型号的芯片在高精度工业仪表、消费类电子等市场获得广泛应用;大规模应用在温湿度传感器的JHM2031(含JHM2000)芯片有效地弥补了这次国内家电厂商断供需求,年出货量也超过两千万颗;还有应用在红外热释电方面的JHM5001、应用在人体蓝牙体温贴的JHM3000,等等,产品线非常丰富。

刘卫东表示,久好电子在商用化方面做到“久好”的状态来之不易,因为这些“应用”的产品,原理上大家好像都知道,也有不少人做,甚至学生也会利用其原理做毕业论文,但真正实现国产、商用,满足市场的严苛要求,情况就完全不同了。

国产芯片谁在用?

刘卫东说,现在的问题在于,面对行业缺芯的情况,客户对国产芯片敢不敢用。对于久好电子的芯片,国际大厂已在使用用,例如霍尼韦尔、德国威卡,还有韩国、俄罗斯的一些厂商都在用。其他行业应用的例子也比比皆是,如生产自动充气泵的美国Stanley使用了搭载久好电子芯片的传感器。只是当Stanley到来调查保证供货、故障赔款等问题,久好电子才知道自己的产品已进如Stanley供应链。

前两年,久好电子的芯片一出来就交给国内做汽车主板很棒的某个厂家,到现在都没最终“上车”成功。他们的工程师都测过这些芯片,功能没问题,但汽车行业的难度在于,这些厂家的产品要得到车企的漫长认可过程才能装车。

不过,国内企业的态度在时间上有一个分界线:美国制裁中兴、华为以前,他们不愿理你,磕头都不管用;后来缺芯了,车企也不那么固执了,现在多多少少都在测或在用。不过,上车一测一两年就过去了,时间不等人啊!

在国内汽车行业,通用五菱是久好电子最早的客户之一,其领导层在拍板时也犹豫过,据说考虑到之前几十年都没有和原来国外供应商砍过一分钱,决定用国产芯片试一试。后来比亚迪、奇瑞等也用了久好电子的芯片,现在卖得最火的一家电动车厂商的供应商也通过了测试,进入了其供应链。

三步走打破国外垄断

关于研发和技术发展的过程,刘卫东谈到,久好电子拥有自己的技术研发力量,团队的几个博士早就对电路原理、量子力学、半导体物理等基本原理和技术实现了然于心,做法是从研究国际先进技术开始,先跟踪,再逐渐跑到前面去,实现了自主知识产权的市场应用产品。

他说:“我们就是把可靠性和性能做成和国外产品一样,同时价格又比较便宜。第一款产品是赢在价格上,但是到后面,我们的芯片在性能上要超过国外产品,占领主流市场。”

他介绍说,久好电子的芯片都是正向设计,跟国外产品没有关系,拥有自主知识产权,降低了成本,可靠性更好。久好电子做的第一款芯片JHM110X是向国外看齐,且有所突破的,存储用了OTP方式,价格做到比Maxim、ADI的便宜。

图:车规电阻桥式传感器信号调理芯片

第二款芯片JHM150X做到了技术领先,是带SENT协议的,是针对惠斯通电桥式传感器信号设计的具有数字补偿算法高精度信号调理电路,可对传感器信号的偏移、灵敏度、温漂和非线性同时进行补偿。补偿算法的校准系数保存在片上的MTP中。

图:高级汽车级桥式传感器信号调理芯片

现在受到客户大力追捧的还有配合陶瓷电容压力传感器的芯片JHM210X,其应用有机油压力传感器、空调压力传感器、转向压力传感器、供水压力传感器,特别是需要耐腐蚀的空调冷媒。原来某国外厂家有这个专利,产品占有全球70%以上的市场。久好电子和国内做陶瓷电容的厂商合作,久好电子做芯片,后者做传感器,就这样打破了国外的垄断。

图:陶瓷电容式传感器信号调理芯片

他认为,汽车压力传感器信号调理芯片市场主要被国际大厂所垄断,主要原因是:国内汽车工业以合资、独资品牌为主导,在车型引进中国时,使用谁家的芯片就已经决定了。世界汽车工业也基本进入了垄断阶段,随之而来的就是汽车芯片的垄断。汽车需要高可靠、高稳定的芯片,这意味着需要有高水平的人才,所花费的测试成本会很高;另外,汽车所用的芯片量并不是很大,再加上进入汽车前装市场的周期非常长,导致社会上(包括国外)资本不愿意投在汽车用芯片领域。

关于市场份额,刘卫东坦言,久好电子在全球的占有率可能连千分之一都不到,所以有令人看好的前景,上升空间很大。第一款芯片总出货量已经达到2000万颗,而今年客户的新需求就有1000万颗。现在的难点是产能,目前台积电只能给我们生产800万颗,天天在找台积电,协商有更多的产能给久好电子。

在芯片代工方面,久好电子算是比较幸运的,一直在台积电上海工厂生产,不过其产能也无法增加,只能保证原计划。他估计,明年6月份因为缺芯导致的囤货可能会有所缓解,希望供货会有所好转。

并非国产替代

刘卫东认为,现在大家都在讲国产替代,但它只适合特定领域,比如航天军工,而纯民用市场其实不存在这个问题,以前都是国外产品在大量倾销。做国外不卖的产品才是国产替代,但往往国外不卖的都是量不大,而且十分难做,又涉及到国家安全的,是国家必用的东西,这样的才是讲国产替代的。

做市场上量大面广的东西就不用替代,比如汽车,以前客户连门儿都不让进,现在他们买不到芯片了,就欢迎你送芯片测一测。像前面提到的汽车主板厂商当时能测测已经很不错啦,但是他也没办法说服他的客户去使用国产芯片,这个过程需要慢慢来。

未来想做啥?

谈到公司未来发展方向和想做的事情,刘卫东表示,传感器的门类比较多,比如声、光、电、压力、红外、电流等等,需要的调理芯片也很多,实现的方式也各不相同。

他透露,久好电子也在做适用于物联网的信号调理芯片,它有周期性检测(CYC)功能,是一个“站岗”芯片。在低功耗情况下定期巡检,随时检测传感器数值变化了没有。看到变了,马上“吹号”(发出信号),让平常都在“睡觉”的WiFi、MCU等等各个工作模块都上电“起床”。其最大特点是省电,这是IoT市场的关键需求。其应用还包括消防水泵、电子烟等等。例如电子烟,平常不吸时全歇着,一吸就启动了。其自动执行功能可以自己设置,一天检测一次,还是一分钟检测一次。这就比之前的产品“聪明”了一些。但它还不能达到AI功能,这是未来公司的发展方向。

谈到公司规划,刘卫东说:“我们还是会心无旁骛地专注于汽车、工业、物联网,还有消费电子这些领域的应用,当然还是聚焦传感器信号调理芯片的开发,主要看好新能源车、智能舒适汽车、智能家居和智能终端,比如手机、电脑等应用。规划中除了紧跟汽车市场的最新发展变化,例如使用SENT总线,还有技术方案方面的继续完善,例如电流传感器用信号调理芯片的开发。如果有合适的小公司、好团队的话,也会为增加汽车领域的芯片技术能力来进行并购。一句话:产品类别会越做越多,量也会越做越大。”