國產(chǎn)模擬芯片的進(jìn)階考驗(yàn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）近年來，消費(fèi)電子市場持續(xù)走弱，隨之而來的是變化是，消費(fèi)電子市場在過去一直作為全球半導(dǎo)體重要增長點(diǎn)，如今這個(gè)重要增長點(diǎn)開始轉(zhuǎn)向了工業(yè)、汽車等領(lǐng)域。

當(dāng)然，目前如火如荼的國產(chǎn)芯片行業(yè)也同樣有著從消費(fèi)往汽車的趨勢，一方面是汽車芯片過去兩年里一直面臨缺貨問題，變相加速提高了國產(chǎn)替代的接受度，國產(chǎn)汽車芯片需求高漲；另一方面是經(jīng)歷早期消費(fèi)電子低價(jià)廝殺階段，利潤較低，同時(shí)消費(fèi)電子市場低迷，芯片公司亟需尋找新的增長市場。

增速最快的汽車市場，國產(chǎn)模擬芯片的進(jìn)階考驗(yàn)

從應(yīng)用市場來看，根據(jù)IC insights的預(yù)測，在專用模擬芯片分類中，2022年汽車市場將占其中27.35%的份額，是專用模擬芯片的第二大應(yīng)用市場，僅次于通訊；同時(shí)汽車也是專用模擬芯片增速最快的下游市場，預(yù)計(jì)2022年增長達(dá)到17%。

從芯片的應(yīng)用場景來看，“消費(fèi)－工業(yè)－汽車”是很多芯片廠商所選擇的發(fā)展路線。從消費(fèi)電子到工業(yè)、再到汽車，工作環(huán)境越來復(fù)雜，對于芯片本身可靠性提出了更高的要求。潤石科技副總經(jīng)理閆廣亮對電子發(fā)燒友網(wǎng)表示：“消費(fèi)電子和工業(yè)市場，在我們看來沒有本質(zhì)的區(qū)別，我們的產(chǎn)品并沒有像海外巨頭一樣區(qū)分為消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)，從開始都是按照工業(yè)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)和管控品質(zhì)，畢竟不論面對什么樣應(yīng)用的用戶，我們都要對自己的產(chǎn)品品質(zhì)負(fù)責(zé)。當(dāng)然這里就牽涉到失效率接受度的問題，消費(fèi)類電子可能幾十個(gè)ppm的失效率用戶能接受，而工業(yè)市場可能只能容忍十幾個(gè)ppm的失效?！?/span>

展開來說，汽車芯片產(chǎn)品從開發(fā)到制造工藝，甚至是最終導(dǎo)向市場，打入汽車供應(yīng)鏈的階段都與消費(fèi)電子產(chǎn)品有多方面的差異，而其中的差異之大，甚至可以用“另一個(gè)世界”來形容。首先是從失效的指標(biāo)上，閆廣亮指出，汽車電子期望做到零失效，包括ISO26262體系、IATF16949體系、AEC-Q100認(rèn)證等都是從研發(fā)、生產(chǎn)到測試的各個(gè)環(huán)節(jié)來盡可能降低失效率，保證產(chǎn)品品質(zhì)的高可靠性。

關(guān)于產(chǎn)品開發(fā)階段的差異，納芯微電子市場總監(jiān)葉健介紹道：“為了滿足下游消費(fèi)市場不斷迭代升級(jí)的需求，消費(fèi)電子的一大特點(diǎn)是對客戶需求進(jìn)行快速響應(yīng)，在產(chǎn)品開發(fā)階段可能會(huì)更激進(jìn)，主要考慮成本、時(shí)效性等因素；而汽車類芯片的開發(fā)，則對穩(wěn)定性、可靠性要求更高，會(huì)更加傾向于采用成熟的產(chǎn)品和技術(shù)，也會(huì)優(yōu)先考慮成熟的制程工藝?！?/p>

具體而言，汽車芯片與消費(fèi)類、工業(yè)類的芯片相比，更加注重可靠性、安全性和長期性。前面也已經(jīng)提到，可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)就是失效率，汽車芯片期望做到零失效。但汽車芯片種類繁多且復(fù)雜，產(chǎn)品一致性以及可靠性上的高要求，顯然對芯片廠商提出了很高的要求。

而安全對于汽車芯片產(chǎn)品來說同樣是關(guān)鍵，汽車關(guān)系到生命安全，保證汽車安全的前提是需要汽車在機(jī)械、電子部分不出錯(cuò)，避免由系統(tǒng)功能性故障而導(dǎo)致的不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。作為汽車電子系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)，汽車芯片從產(chǎn)品研發(fā)到量產(chǎn)階段需要充分考慮功能安全，在芯片達(dá)產(chǎn)前需要進(jìn)行大量的測試驗(yàn)證工作。

另外，汽車產(chǎn)品本身的開發(fā)周期、迭代周期都比消費(fèi)電子漫長得多，對于汽車芯片來說，要配合新車型從開發(fā)到上市驗(yàn)證階段，需要在設(shè)計(jì)之初就要滿足客戶前瞻性的需求。同時(shí)，開發(fā)周期長，也意味著前期投入的巨大，包括前面提到的多項(xiàng)車規(guī)級(jí)認(rèn)證，在技術(shù)、資源、時(shí)間成本上對芯片廠商提出了較大的考驗(yàn)。

海外巨頭壟斷，本土模擬廠商打進(jìn)汽車供應(yīng)鏈的關(guān)鍵

長期以來，汽車芯片供應(yīng)鏈一直由海外巨頭比如恩智浦、英飛凌、瑞薩、TI、ST等所主導(dǎo)，加上汽車芯片本身的長周期性，以及對于可靠性、安全性的考慮，經(jīng)過多年驗(yàn)證的海外品牌產(chǎn)品，自然是主機(jī)廠更加穩(wěn)妥的選擇。所以對于進(jìn)入汽車市場相對較晚的本土模擬芯片廠商來說，打入汽車供應(yīng)鏈并不是一件易事，不僅要產(chǎn)品經(jīng)得起考驗(yàn)，還需要獲得主機(jī)廠的信任。

不過，過去兩年間汽車芯片持續(xù)緊缺，其實(shí)也為本土模擬芯片廠商打入汽車供應(yīng)鏈帶來了一些契機(jī)。大環(huán)境給了國內(nèi)供應(yīng)商一個(gè)試驗(yàn)的機(jī)會(huì)，整車廠商還有很多方案設(shè)計(jì)公司都愿意嘗試導(dǎo)入國產(chǎn)品牌，閆廣亮表示：“當(dāng)然這并不是說我們，包括友商在內(nèi)就準(zhǔn)備好了，而是形勢倒逼國產(chǎn)品牌的導(dǎo)入。”

對于進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈的關(guān)鍵，葉健表示芯片公司需要在質(zhì)量以及產(chǎn)能保障上下足功夫。

具體而言，車規(guī)產(chǎn)品不僅僅是通過AEC-Q100可靠性認(rèn)證，還需要考慮完整產(chǎn)品生命周期?！耙约{芯微為例，公司長期、全面的質(zhì)量管理體系意味著從產(chǎn)品的研發(fā)到生產(chǎn)的過程中，都會(huì)嚴(yán)格遵照質(zhì)量管控的規(guī)范。納芯微一直很重視在質(zhì)量體系上的投入，包括人員、組織架構(gòu)、產(chǎn)品研發(fā)和量產(chǎn)流程等環(huán)節(jié)都有全面的質(zhì)量管理方針，并確保具體落實(shí)和執(zhí)行?！比~健補(bǔ)充道。

在具有完備的質(zhì)量體系后，還需要有可靠的產(chǎn)能保障，特別是在今年汽車芯片出現(xiàn)全球性短缺的情況下，如何保證穩(wěn)定供應(yīng)，成為了芯片廠商的頭號(hào)難題。

“半導(dǎo)體行業(yè)的特點(diǎn)是‘非即時(shí)生產(chǎn)。’從客戶下單，到產(chǎn)品交付，通常需要幾個(gè)月的周期。建立穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系，保證產(chǎn)能，不論在‘缺芯’或‘不缺芯’的時(shí)期都非常重要。納芯微注重建立穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系，通過與上游晶圓代工廠、封測廠緊密合作與配合，不斷積累供應(yīng)鏈的管理經(jīng)驗(yàn)，以保證運(yùn)營效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈遭遇黑天鵝事件頻發(fā)的情況下，納芯微發(fā)揮其供應(yīng)鏈的韌性和靈活性，幫助車廠做好保供工作?！?/p>

而結(jié)合潤石的經(jīng)歷，閆廣亮認(rèn)為打入汽車供應(yīng)鏈有三個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)：首先就是對整個(gè)車規(guī)體系的認(rèn)識(shí)和搭建，有很多細(xì)節(jié)的、專業(yè)的東西，需要專業(yè)化的團(tuán)隊(duì)；其次是品質(zhì)的管控和持續(xù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)零ppm需要全方位地持續(xù)跟蹤、優(yōu)化措施，這是個(gè)需要長時(shí)間積累的過程；最后是投入非常大以及試錯(cuò)成本非常高，由于汽車電子關(guān)乎人的生命安全，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)涉及交通安全的個(gè)案，都非同小可。

另一方面，模擬芯片是與制造工藝相關(guān)性很強(qiáng)的產(chǎn)品，比如要做超低噪聲的運(yùn)放，就要求工藝模型的噪聲足夠小。因此，海外巨頭大多采用IDM的模式，即設(shè)計(jì)、制造、封裝都由自己工廠完成，相對而言更好地掌握工藝。

而國內(nèi)模擬芯片公司幾乎都采用了Fabless模式，閆廣亮也表示，在工藝方面短期來說確實(shí)是個(gè)制約，但潤石也有相應(yīng)的解決方法。

“一方面我們在電路設(shè)計(jì)上做創(chuàng)新設(shè)計(jì)和優(yōu)化，一方面結(jié)合市場目標(biāo)客戶的真實(shí)應(yīng)用需要，參數(shù)上做折中平衡，做到夠用的水平。當(dāng)然上游晶圓廠也在不斷地優(yōu)化其工藝，這也是個(gè)相互促進(jìn)的過程，當(dāng)我們出貨量上來，上游也會(huì)更快速地根據(jù)用戶的需要優(yōu)化工藝。”

國產(chǎn)車規(guī)模擬芯片產(chǎn)品正在加速落地

如今汽車芯片國產(chǎn)替代的浪潮下，芯片廠商蜂擁入局汽車芯片，不少廠商已經(jīng)推出了一些產(chǎn)品。前面也提到打入汽車供應(yīng)鏈并不是一件易事，我們從一些Tier1以及主機(jī)廠中了解到，相當(dāng)一部分用戶對于國產(chǎn)汽車芯片仍持有謹(jǐn)慎態(tài)度，他們會(huì)嘗試用國產(chǎn)汽車芯片做測試，但只是作為備份方案，特別是在一些關(guān)鍵的零部件上，比如電動(dòng)汽車的核心三電系統(tǒng)。

“這是可以理解的，國內(nèi)模擬芯片供應(yīng)商也都是剛剛開始切入汽車級(jí)芯片，芯片的可靠度在汽車上用究竟如何并沒有經(jīng)過足夠長時(shí)間的實(shí)際驗(yàn)證，而一輛車的使用壽命卻要十年以上。”閆廣亮坦言，潤石科技進(jìn)入汽車電子市場也面臨著同樣的難題，如何證明各種嚴(yán)苛應(yīng)用條件下的產(chǎn)品品質(zhì)是比較難的。

“我們也無法模擬到所有的應(yīng)用條件和工況條件。基于已經(jīng)在工業(yè)市場、醫(yī)療電子和儀器儀表領(lǐng)域的出貨情況和品質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，還有我們品質(zhì)控管團(tuán)隊(duì)的專業(yè)化能力，我們還是有一定的措施和數(shù)據(jù)做支撐的，這也是我們敢于接受用戶嚴(yán)苛測試的保障?！?/p>

對于此前被稱為“車芯第一股”的納芯微來說，葉健認(rèn)為“缺芯”潮給國產(chǎn)芯片公司帶來了更多進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈的機(jī)會(huì)，但進(jìn)入該門檻之后，車廠也會(huì)進(jìn)一步評估國產(chǎn)芯片公司的專業(yè)性、可靠性等因素。同時(shí)他表示，納芯微專注于“長期價(jià)值”，除了抓住此次浪潮機(jī)會(huì)，更憑借自身的專業(yè)能力建設(shè)，比如完善的汽車級(jí)質(zhì)量體系、豐富的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品系列、高效的汽車團(tuán)隊(duì)，為長期地、專業(yè)地服務(wù)汽車客戶打下良好基礎(chǔ)。

據(jù)了解，納芯微自2016年起積極布局應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域的芯片產(chǎn)品，目前在信號(hào)感知、系統(tǒng)互聯(lián)、功率驅(qū)動(dòng)三大產(chǎn)品方向均有符合AEC-Q100可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品型號(hào)應(yīng)用在汽車領(lǐng)域。比如微電流傳感器NSM201X系列，適用于新能源汽車OBC和空調(diào)熱管理系統(tǒng)中PTC加熱器的隔離電流采樣；多通道數(shù)字隔離器NSi82x系列，可以用于三電系統(tǒng)中的高壓模塊，比如OBC、BMS、逆變器、電動(dòng)空壓機(jī)、PTC驅(qū)動(dòng)器等；針對碳化硅功率器件在新能源汽車上的應(yīng)用趨勢，NSi6601M能適用于高壓高頻的應(yīng)用；今年納芯微還推出了專為汽車電池為系統(tǒng)供電應(yīng)用場景設(shè)計(jì)的車規(guī)級(jí)LDO NSR31/33/35系列芯片，適合待機(jī)功耗要求高的汽車應(yīng)用。

而在8月初，潤石宣布其運(yùn)算放大器RS722P/RS724/RS721P，電平轉(zhuǎn)換RS8T245及邏輯芯片RS1G08通過車用IC可靠度 AEC-Q100 Grade 1認(rèn)證。這也是潤石首批通過車規(guī)認(rèn)證的產(chǎn)品，而接下來2022年潤石還將會(huì)在多個(gè)產(chǎn)品線上有超過20顆芯片料號(hào)陸續(xù)通過AEC-Q100 Grade1的認(rèn)證測試。

在談到近年國內(nèi)模擬芯片公司的上市熱潮時(shí)，閆廣亮透露潤石科技也在按計(jì)劃走，積極布局，研發(fā)上穩(wěn)步突破一些技術(shù)壁壘，市場上重點(diǎn)耕耘汽車電子、工業(yè)、新能源，建立自己的行業(yè)優(yōu)勢，為未來籌劃進(jìn)入資本市場做足工作。