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失效分析 趙工 半導(dǎo)體工程師 2024年08月20日 09:17 北京
模擬IC是一個(gè)空間大、需求分散、成長(zhǎng)性高、下游應(yīng)用廣泛的行業(yè)。根據(jù)第三方調(diào)研機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，2023年全球模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模為948億美元，是2012年的2.4倍，預(yù)計(jì)到2024年末，全球模擬芯片市場(chǎng)將有望實(shí)現(xiàn)3.7%的增長(zhǎng)。而在這近千億美元的市場(chǎng)中，中國(guó)市場(chǎng)表現(xiàn)尤為突出——2023年，中國(guó)模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模3027億元(約合420億美元)，占模擬芯片市場(chǎng)總額的40%左右。
于是，在這樣一條“黃金級(jí)賽道”上，不但聚集了TI/ADI這樣的國(guó)際模擬芯片巨頭，以及專注于模擬業(yè)務(wù)的中國(guó)芯片企業(yè)，還有不少旨在通過(guò)“多元化產(chǎn)品組合實(shí)現(xiàn)1+12效果”的系統(tǒng)級(jí)芯片公司，兆易創(chuàng)新(GigaDevice)便是其中的代表之一。
作為一家堅(jiān)持“多元化布局”戰(zhàn)略的公司，兆易創(chuàng)新近年來(lái)持續(xù)推動(dòng)新產(chǎn)品線的落地，意在不斷夯實(shí)系統(tǒng)技術(shù)基石，并通過(guò)產(chǎn)品與應(yīng)用的協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)融合與聯(lián)動(dòng)的能力。簡(jiǎn)單而言，就是要以系統(tǒng)控制為核心，將存儲(chǔ)、傳感、電源、信號(hào)鏈等周邊元器件整合集成，以圍繞產(chǎn)品組合打造整體解決方案的方向去發(fā)展。
之所以要這么做，是因?yàn)榉险滓讋?chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)和布局的基本邏輯——基于“技術(shù)世界服務(wù)于物理世界”來(lái)進(jìn)行拓展。在物理世界的需求中，涉及到數(shù)據(jù)的傳輸、提取、存儲(chǔ)、互聯(lián)、計(jì)算、感知、控制等多個(gè)方面，這需要產(chǎn)品的多元化布局；其次，對(duì)于應(yīng)用領(lǐng)域的多元化，也要更加注重產(chǎn)品協(xié)同效應(yīng)；第三，在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域里，可能需要以整體解決方案的方式提供配套的硬件方案和軟件算法，其核心目的就是能夠更快的讓客戶去完成比較優(yōu)化的方案，增加客戶產(chǎn)品的價(jià)值。
眾所周知，模擬芯片主要用于產(chǎn)生、放大和處理連續(xù)函數(shù)形式的模擬信號(hào)(如聲音、光線、溫度等)，可以應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車、通訊、工業(yè)控制等各種終端上，其中，新能源、服務(wù)器市場(chǎng)有望成為模擬芯片行業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)和增長(zhǎng)點(diǎn)，這與兆易創(chuàng)新Flash和MCU業(yè)務(wù)的客戶重合度非常高。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年中國(guó)新能源汽車銷售量949.5萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)37.9%。未來(lái)在政策與市場(chǎng)推動(dòng)下，新能源汽車滲透率的提高、電動(dòng)化與智能化的發(fā)展均有望促使模擬芯片出現(xiàn)更大規(guī)模的發(fā)展。而在智能化浪潮下，服務(wù)器市場(chǎng)出貨量穩(wěn)步增長(zhǎng)，服務(wù)器場(chǎng)景中的電壓/電流檢測(cè)、比較電路和過(guò)流保護(hù)、時(shí)鐘、電壓監(jiān)控、系統(tǒng)供電等都會(huì)用到大量的模擬芯片，使得模擬芯片在服務(wù)器領(lǐng)域的需求得到持續(xù)釋放。
兆易創(chuàng)新的模擬業(yè)務(wù)啟動(dòng)于2019年的電源管理產(chǎn)品研發(fā)。兩年后的2021年4月，第一顆集成電源管理芯片GD30WS8805正式量產(chǎn)；同年6月和11月，首顆馬達(dá)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品GD30DR8306和首款超低噪聲LDO GD30LD330x先后上市。2022年5月，兆易創(chuàng)新多款鋰電充電IC產(chǎn)品陸續(xù)量產(chǎn)上市。
模擬器件細(xì)分品類眾多，浩如煙海，兆易創(chuàng)新在選擇產(chǎn)品方向時(shí)，將高性能電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、鋰電池管理芯片、專用電源管理芯片、信號(hào)鏈產(chǎn)品作為核心發(fā)力點(diǎn)，目前GD30系列模擬產(chǎn)品組合已擁有200余個(gè)型號(hào)，主要包括：
包括通用降壓Buck 和升壓 Boost DC-DC (GD30DC)、線性穩(wěn)壓器LDO (GD30LD)以及高精度基準(zhǔn)源(GD30VR)產(chǎn)品系列。其中，高性能大電流 LDO 以及低功耗高性價(jià)比的 LDO，已在工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。通用 DC-DC 產(chǎn)品覆蓋了通信、工業(yè)、安防、智能家居等眾多領(lǐng)域。低噪聲，高精度，極低溫度飄移并具備長(zhǎng)期穩(wěn)定性的高精度基準(zhǔn)源，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，能源，電力；信號(hào)測(cè)量采集；醫(yī)療等行業(yè)的應(yīng)用。
包括有刷BDC/無(wú)刷BLDC/步進(jìn)Stepper等各類型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(GD30DR)。其中，GD30DR300x 有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系列的多顆產(chǎn)品全面涵蓋了家電，工業(yè)等市場(chǎng)主流應(yīng)用，還集成了電流鏡功能，既節(jié)省了布板空間，又降低了系統(tǒng)成本。該系列產(chǎn)品已在清潔電器掃地機(jī)市場(chǎng)廣泛使用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)GD30DR38xx系列產(chǎn)品則以優(yōu)異的質(zhì)量和性價(jià)比覆蓋了三表，安防，打印等工業(yè)市場(chǎng)。
包括鋰電池充電器(GD30BC)以及過(guò)壓保護(hù)(GD30SP)產(chǎn)品系列。以通用型多串?dāng)?shù)鋰電充電芯片為主，并將在儲(chǔ)能、新能源車等領(lǐng)域逐步拓展。
包括ADC信號(hào)轉(zhuǎn)換器(GD30AD)、運(yùn)放(GD30AP)、比較器(GD30CP)，溫度檢測(cè)(GD30TS)等產(chǎn)品系列，可用于電力測(cè)量、控制；多相馬達(dá)控制、電池儲(chǔ)能、電池化成等領(lǐng)域。溫度檢測(cè)芯片系列同時(shí)覆蓋了服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心和高速計(jì)算等產(chǎn)業(yè)。
這樣，基于廣泛的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品組合和協(xié)同優(yōu)勢(shì)，兆易創(chuàng)新的模擬產(chǎn)品就能夠在多個(gè)行業(yè)市場(chǎng)為客戶提供多樣化選擇，助力客戶實(shí)現(xiàn)更加靈活、完整的解決方案。例如，GD30電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品與GD32 MCU產(chǎn)品搭配形成組合拳，陸續(xù)應(yīng)用于工控行業(yè)；高性能電源已進(jìn)入全球領(lǐng)先的通訊服務(wù)商中的產(chǎn)品中；新能源汽車的采購(gòu)清單中也有GD30的身影。
如前文所述，盡管在模擬芯片領(lǐng)域已經(jīng)擁有了一定的基礎(chǔ)，但面對(duì)眾多成名已久的模擬芯片公司，兆易創(chuàng)新還屬于新進(jìn)玩家，產(chǎn)品種類和數(shù)量正在不斷的擴(kuò)充。因此，如何在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中打造屬于自己的差異化優(yōu)勢(shì)，就成為一個(gè)特別值得思考的問(wèn)題。
兆易創(chuàng)新在打造差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)上，堅(jiān)定的采取多元化市場(chǎng)策略。這些策略不僅涉及技術(shù)創(chuàng)新，還包括市場(chǎng)定位、產(chǎn)品多樣化以及生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等方面。其一，兆易創(chuàng)新的模擬通用產(chǎn)品覆蓋面廣，專用產(chǎn)品可以滿足特定場(chǎng)景，關(guān)注“面”的同時(shí)也聚焦“點(diǎn)”；其二，兆易創(chuàng)新?lián)碛袕V泛的存儲(chǔ)和MCU產(chǎn)品，無(wú)論是與存儲(chǔ)結(jié)合，還是與MCU結(jié)合，均可產(chǎn)生協(xié)同優(yōu)勢(shì)。所構(gòu)成的產(chǎn)品矩陣也更為靈活多樣，可以為客戶提供更多一體化的解決方案，這些都是國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)模擬IC公司無(wú)法比擬的。
同時(shí)，兆易創(chuàng)新對(duì)自身在模擬電子產(chǎn)業(yè)鏈中地位與作用的認(rèn)知也是“多元化”的，包括市場(chǎng)定位與產(chǎn)品布局、工藝整合、成本優(yōu)化、供應(yīng)鏈管理、生態(tài)系統(tǒng)和客戶價(jià)值等。這些角色和作用共同構(gòu)成了兆易創(chuàng)新在模擬電子產(chǎn)業(yè)鏈中的獨(dú)特地位，使其能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并不斷開拓新的市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域。
此外，堅(jiān)持長(zhǎng)期主義，打造完整的人才培養(yǎng)體系，在吸納優(yōu)秀工程師的同時(shí)，鼓勵(lì)創(chuàng)新的企業(yè)文化，在公司內(nèi)部形成對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的堅(jiān)持和尊重，也是兆易創(chuàng)新各業(yè)務(wù)線多年來(lái)持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力和源泉所在。
國(guó)際廠商布局早，產(chǎn)品多覆蓋面廣，經(jīng)過(guò)多年的累積，在客戶資源、品牌方面已經(jīng)形成了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。運(yùn)營(yíng)模式上，國(guó)際模擬芯片大廠普遍采用IDM(Integrated Device Manufacturer)模式，盡管需要龐大的資金支持，運(yùn)營(yíng)成本也較高，但企業(yè)往往具備更強(qiáng)的資源聚集能力與協(xié)同優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)模擬IC廠商作為后起之秀，從電源管理芯片開始奮起直追，逐漸拓寬產(chǎn)品種類至中高端產(chǎn)品，甚至在一些指標(biāo)上已經(jīng)比肩國(guó)際大廠。經(jīng)過(guò)近些年的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)積累，差距也正在逐步縮小。加之國(guó)內(nèi)模擬芯片企業(yè)大多采取Fabless模式，更具靈活彈性，輕資產(chǎn)模式也可以大大提高運(yùn)營(yíng)效率和成本優(yōu)勢(shì)。
受外部大環(huán)境的影響，模擬芯片國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)正變得越來(lái)越明顯。以消費(fèi)類模擬IC為例，相對(duì)于汽車和工業(yè)領(lǐng)域，消費(fèi)類模擬IC技術(shù)難點(diǎn)并不高，更多是追求成本的極致，這使得能將多個(gè)功能模塊集成到一顆芯片上，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大性能和更低成本的高集成度SoC成為了主流方向之一，TWS耳機(jī)和電子霧化器等典型消費(fèi)應(yīng)用都是如此。在該領(lǐng)域，兆易創(chuàng)新結(jié)合自身的MCU、存儲(chǔ)類、模擬類產(chǎn)品，完全能夠?qū)⑿阅芎统杀径甲龅阶顑?yōu)。
在工業(yè)領(lǐng)域，用于機(jī)器人的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和大電流通用電源市場(chǎng)對(duì)電源芯片的需求極為旺盛。前者是由于智能化水平不斷發(fā)展，機(jī)器人集成了更多的功能，其對(duì)算力和控制的要求有了明顯提升，因此業(yè)界采用將控制和計(jì)算合并的高壓二合一驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)提升機(jī)器人的性能；對(duì)后者來(lái)說(shuō)，目前國(guó)際廠商占據(jù)著30A以上的大電流電源市場(chǎng)，而國(guó)內(nèi)廠商主要是以20A以下的市場(chǎng)為主，但隨著智能化地不斷提升，高性能CPU和GPU會(huì)對(duì)大電流有額外的要求，國(guó)內(nèi)廠商向上發(fā)展的空間更加廣闊。
新能源領(lǐng)域的增長(zhǎng)需求，一方面是來(lái)自于國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能和純電汽車對(duì)于前端FE檢測(cè)芯片的大幅提升。目前，AFE芯片主要依賴于進(jìn)口，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)缺口較大，且隨著800V或更高壓架構(gòu)的發(fā)展，AFE芯片勢(shì)必還會(huì)迎來(lái)成倍的增長(zhǎng)。另一方面，則是源于汽車對(duì)于SoC芯片的需求。由于電動(dòng)汽車架構(gòu)正在從分散向集中演進(jìn)，對(duì)功能安全也愈發(fā)看重，使得高度集成度域控制芯片成為主流，從而帶動(dòng)了市場(chǎng)模擬IC市場(chǎng)的需求。
一家芯片公司能否獲得成功，除了具備出色的產(chǎn)品和深厚的技術(shù)積淀外，更大程度上要?dú)w結(jié)于其所依附的生態(tài)系統(tǒng)能否成功。兆易創(chuàng)新對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的理解分為三個(gè)層面：
1.產(chǎn)品配套生態(tài)：包括適配于各產(chǎn)品系列的演示套件、軟件平臺(tái)和代碼庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證支持、自研解決方案等，發(fā)揮易用性優(yōu)勢(shì)。
2.開發(fā)應(yīng)用生態(tài)：與第三方生態(tài)合作伙伴聯(lián)手，聚焦汽車、工業(yè)、消費(fèi)等主要市場(chǎng)應(yīng)用，聯(lián)合提供各類開發(fā)資源和turn-key解決方案。
3.技術(shù)協(xié)同生態(tài)：持續(xù)加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)上下游廠商合作，加速開放式創(chuàng)新、技術(shù)孵化、人才培養(yǎng)和產(chǎn)教融合，打造完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。
這樣，當(dāng)站在層出不窮的新技術(shù)、新應(yīng)用面前時(shí)，兆易創(chuàng)新就能夠在全球生態(tài)的統(tǒng)一和兼容之下，進(jìn)一步開發(fā)適應(yīng)本地化和全球化的技術(shù)，幫助客戶把他們看到的新商機(jī)和醞釀的新想法，更快、更有信心轉(zhuǎn)化成量產(chǎn)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)降本增效。
當(dāng)前，數(shù)字芯片不斷縮微化，與之配套的信號(hào)鏈模擬芯片也在更多新技術(shù)的推動(dòng)下朝著小型化、低功耗和高性能的方向發(fā)展。對(duì)從事模擬IC業(yè)務(wù)的公司而言，首先面對(duì)的就是抗擾、散熱、工藝、兼容性等亟待突破的技術(shù)挑戰(zhàn)，這就要求相關(guān)企業(yè)不僅在技術(shù)創(chuàng)新上要有所突破(突破兼容性和高可靠性的壁壘)，還需在市場(chǎng)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)鏈整合、綠色環(huán)保等方面進(jìn)行深入布局。
而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，模擬類產(chǎn)品的特點(diǎn)是種類多、覆蓋面廣，如何在現(xiàn)有產(chǎn)品基礎(chǔ)上繼續(xù)做深、做精、做大，避免成為“一代拳王”，也不是一件容易的事情。從已知的GD30產(chǎn)品路線圖規(guī)劃上來(lái)看，在已有模擬產(chǎn)品基礎(chǔ)上繼續(xù)拓展高集成度SoC；增加工業(yè)級(jí)高壓大電流驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)品；增加新能源AFE產(chǎn)品、DDR專用電源芯片、傳感專用電源芯片等高集成度芯片，已經(jīng)成為兆易創(chuàng)新明確的發(fā)展目標(biāo)。
兆易創(chuàng)新對(duì)模擬業(yè)務(wù)設(shè)定的未來(lái)發(fā)展目標(biāo)涵蓋兩大主要領(lǐng)域：首先，電源管理芯片將涵蓋通用產(chǎn)品及面向特定行業(yè)的定制產(chǎn)品，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)和鋰電池管理，以滿足不同客戶群體的需求并提升品牌效應(yīng)；其次，信號(hào)鏈產(chǎn)品，特別是在ADC和運(yùn)放領(lǐng)域，計(jì)劃通過(guò)整合通用產(chǎn)品中的技術(shù)來(lái)開發(fā)更多定制化解決方案，以應(yīng)對(duì)高帶寬存儲(chǔ)、PC和電子霧化器等行業(yè)不斷變化的需求。
隨著電子系統(tǒng)的日益復(fù)雜化，客戶和市場(chǎng)對(duì)整體系統(tǒng)性能的要求越來(lái)越高，定制化成為了滿足頭部客戶需求的重要方式。只有通過(guò)與行業(yè)頭部客戶的戰(zhàn)略和技術(shù)合作，了解其真實(shí)需求并提供定制化解決方案，才能在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。同時(shí)，考慮到外資企業(yè)同樣打開了充足的產(chǎn)能支持，甚至有底氣與本土企業(yè)展開“價(jià)格戰(zhàn)”，兆易創(chuàng)新就更需要憑借優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)、更全面的理解客戶需求，才能避免落入盲目?jī)?nèi)卷的境地。
從兆易創(chuàng)新的發(fā)展歷程來(lái)看，無(wú)論是微控制器、存儲(chǔ)，還是傳感、模擬，公司選擇的都是在對(duì)技術(shù)性能有一定要求的成長(zhǎng)性領(lǐng)域里發(fā)力和深耕。這些領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的性能、可靠性、穩(wěn)定性、一致性等有較高要求，考驗(yàn)的是產(chǎn)品本身綜合的能力，與設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈、質(zhì)量控制等很多因素相關(guān)。兆易創(chuàng)新目前已經(jīng)有了相當(dāng)多的基礎(chǔ)能力和經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備，未來(lái)仍會(huì)持續(xù)投入，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提供精準(zhǔn)匹配市場(chǎng)需求的領(lǐng)先產(chǎn)品。
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