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模擬芯片是指負(fù)責(zé)處理聲音、光線、溫度等連續(xù)模擬信號(hào)的芯片,在電子系統(tǒng)中至關(guān)重要。
產(chǎn)品功耗降低70%!已實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)關(guān)鍵ADC芯片的國(guó)產(chǎn)替代
據(jù)了解,靈矽微成立于2018年,是一家專(zhuān)注于ADC和BMS AFE等高技術(shù)壁壘產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)和銷(xiāo)售的專(zhuān)精特新企業(yè)。憑借在模擬芯片技術(shù)領(lǐng)域的深厚積累,公司已向市場(chǎng)推出多款高品質(zhì)產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用在激光雷達(dá)、儀器儀表、電動(dòng)工具、電動(dòng)兩輪車(chē)、小型儲(chǔ)能等附加值較高的領(lǐng)域。
分品線來(lái)看,ADC是連接真實(shí)世界和數(shù)字世界的橋梁,屬于模擬芯片中難度最高的一部分,被稱為模擬電路皇冠上的掌上明珠。
衡量ADC性能的指標(biāo)主要包括采樣速率和轉(zhuǎn)換精度。其中采樣速率代表ADC可以轉(zhuǎn)換多大帶寬的模擬信號(hào),帶寬對(duì)應(yīng)的就是模擬信號(hào)頻譜中的最大頻率;轉(zhuǎn)換精度則代表分辨率,轉(zhuǎn)換精度越高,轉(zhuǎn)換出來(lái)的信號(hào)與原信號(hào)的差距就越小。不過(guò),ADC的速度和精度是相互制約的關(guān)系,一般來(lái)說(shuō)兩者不可兼得。除了速率和精度以外,ADC 的其他重要性能指標(biāo)還包括信噪比、功耗、噪聲以及溫漂等。
在ADC領(lǐng)域,基于創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)深厚的技術(shù)儲(chǔ)備,靈矽微研發(fā)的第一款1G 8bit ADC產(chǎn)品轉(zhuǎn)換速度可達(dá)1G,有效轉(zhuǎn)換精度為7bit,功耗僅400mW,芯片尺寸為7mm*7 mm,具有高速、高精度、小體積、超低功耗、超寬工作溫度范圍等特點(diǎn)。作為中國(guó)首款正向設(shè)計(jì)的1G 8bit ADC產(chǎn)品,在2019年流片成功后就獲得了數(shù)百萬(wàn)元的訂單。此后,公司陸續(xù)斬獲激光雷達(dá)、儀器儀表等行業(yè)頭部客戶訂單,在2022年?duì)I收已經(jīng)在1,000萬(wàn)左右。
靈矽微產(chǎn)品和TI同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)比較情況
資料來(lái)源:靈矽微
相比于美國(guó)TI同類(lèi)產(chǎn)品,在速度和精度相似的情況下,此ADC功耗降低70%,高溫適用范圍提高20度,芯片尺寸減少80%,目前已經(jīng)在儀器儀表、激光雷達(dá)等對(duì)采樣速度和精度要求較高的場(chǎng)景中大批量出貨。
黃海介紹道,其中,在激光雷達(dá)領(lǐng)域,在接收模塊的信號(hào)處理電路中對(duì)1G 8bit ADC的需求大概在2-16個(gè)。目前在該領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)僅靈矽微一家實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)替代,主要客戶包含鐳神智能等,其他比如速騰聚創(chuàng)、禾賽科技等頭部廠商,我們也正在做一個(gè)深入的推廣;而在儀器儀表領(lǐng)域,我們的產(chǎn)品也已經(jīng)打入優(yōu)利德等行業(yè)頭部公司的供應(yīng)鏈體系。整體而言,經(jīng)過(guò)三年的發(fā)展,在國(guó)內(nèi)該ADC細(xì)分領(lǐng)域,我們已經(jīng)成長(zhǎng)為市場(chǎng)占有率最高、影響力最大的廠商。
國(guó)內(nèi)少有的BMS AFE廠商,產(chǎn)品將由工業(yè)逐漸向儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)拓展
BMS是指對(duì)電池進(jìn)行管理的系統(tǒng),主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和管理整個(gè)電池組的工作狀態(tài),對(duì)電池進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù),從而延長(zhǎng)電池使用壽命、保護(hù)其使用安全。
目前,基本上所有使用鋰電池的終端,都需要安裝鋰電保護(hù)芯片,市場(chǎng)空間巨大。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù),2021年全球BMS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為65.12億美元,至2026年預(yù)計(jì)可達(dá)131億美元,CAGR為15%。
BMS需要用到的芯片眾多,主要包含AFE、MCU、ADC、數(shù)字隔離器等。其中,BMS AFE模擬前端芯片主要用來(lái)采集電芯電壓和溫度等信息,對(duì)芯片模擬性能要求最高、技術(shù)壁壘最大、附加價(jià)值也最高。而國(guó)內(nèi)企業(yè)在這塊相對(duì)薄弱,具備BMS AFE設(shè)計(jì)能力的企業(yè)非常稀缺。
在ADC芯片批量出貨的同時(shí),針對(duì)廣大的BMS市場(chǎng),靈矽微在2020年便啟動(dòng)了BMS前端芯片的研發(fā),隨后在2021年成功完成了芯片流片的驗(yàn)證,并且在2022年率先在工業(yè)場(chǎng)景上實(shí)現(xiàn)了批量落地。
具體來(lái)看,靈矽微在BMS AFE領(lǐng)域目前已經(jīng)推出5、7、14、21串四大系列產(chǎn)品,由于內(nèi)置14/16Bit 高精度ADC,能夠讓電池的電壓和電流測(cè)量精度提高五倍;該產(chǎn)品還支持充電器檢測(cè)和預(yù)放電MOS驅(qū)動(dòng),當(dāng)電池出現(xiàn)放電過(guò)流時(shí),驅(qū)動(dòng)MOSFET切斷回路更加快速,能夠讓兩級(jí)放電過(guò)流保護(hù)更加安全。此外,該系列產(chǎn)品能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算電池電量并監(jiān)控電池老化,以避免電池發(fā)生過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流和過(guò)溫的情況出現(xiàn)。
靈矽微BMS前端產(chǎn)品與TI對(duì)比情況
資料來(lái)源:靈矽微
黃海表示:BMS AFE芯片能夠?qū)︿囯姵氐碾妷弘娏鬟M(jìn)行實(shí)施的監(jiān)控和保護(hù),中國(guó)市場(chǎng)需求每年大概為2~3億顆,包括電動(dòng)工具、滑板車(chē)、兩輪車(chē)、儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域需求都非常大。基于ADC的核心技術(shù),我們針對(duì)工業(yè)場(chǎng)景的BMS AFE系列產(chǎn)品從去年開(kāi)始就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),四大系列產(chǎn)品中最有特色是21串的LS76945這顆芯片,一顆芯片等效TI BQ76930兩顆,可以在很大程度上幫客戶節(jié)省成本,這是我們的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)所在。目前,BMS AFE業(yè)務(wù)也已處于市場(chǎng)快速拓展階段,合作客戶已達(dá)四五十家。鑒于良好的市場(chǎng)反饋,明年圍繞大儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)等場(chǎng)景高串?dāng)?shù)的BMS AFE芯片也會(huì)相繼推向市場(chǎng)。
一顆替代TI三顆芯片,擁有核心技術(shù)的模擬廠商迎來(lái)發(fā)展黃金期
模擬芯片是連接現(xiàn)實(shí)與虛擬的橋梁,是半導(dǎo)體行業(yè)中的重要組成部分。由于其產(chǎn)品迭代較慢、生命周期長(zhǎng),需要長(zhǎng)期積累經(jīng)驗(yàn),因此行業(yè)內(nèi)歷來(lái)就有“一年數(shù)字,十年模擬”之稱。
市場(chǎng)規(guī)模方面,根據(jù) WSTS數(shù)據(jù),2022 年全球模擬芯片銷(xiāo)售額同比增長(zhǎng)7.5%,達(dá)到 890 億美元。中國(guó)是模擬芯片最主要的消費(fèi)市場(chǎng),預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至3,340億元,2020-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率為6%。
而從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看,根據(jù)IC Insights的數(shù)據(jù),全球模擬芯片的龍頭廠商比較穩(wěn)固,近十年來(lái)前10大廠商名額基本上由德州儀器、亞德諾、美信等廠商占據(jù),新進(jìn)入者較少。不過(guò),值得注意的是,模擬芯片由于品類(lèi)眾多,目前整體而言行業(yè)仍然處于非常分散的格局,即使擁有90余年發(fā)展歷史,累計(jì)品種超過(guò)8萬(wàn)種的模擬芯片龍頭德州儀器,市占率也僅有19%而已。
在談及公司的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)時(shí),黃海指出:從技術(shù)的沉淀和產(chǎn)品的廣度來(lái)說(shuō),ADI、TI這些大廠優(yōu)勢(shì)非常大,短期內(nèi)初創(chuàng)公司很難超越他們。但是,在某些細(xì)分或者特定領(lǐng)域,我們有自己的差異化創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)所在。比如,在BMS AFE領(lǐng)域,針對(duì)消費(fèi)和工業(yè)場(chǎng)景,TI的芯片最多也只能監(jiān)測(cè)到15串電池節(jié)數(shù),但像電摩或者換電等場(chǎng)景它是需要20串電池的,于是TI就用兩顆10串的BMS AFE芯片+1顆隔離器的方案作為主推,這樣下來(lái)包括外圍電路就比較多。我們通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研,針對(duì)客戶的痛點(diǎn)和需求推出21串的BMS AFE產(chǎn)品,能夠?qū)崿F(xiàn)用單顆芯片就能實(shí)現(xiàn)對(duì)TI的3顆芯片進(jìn)行替代,這樣下來(lái)不僅外圍電路更少一些,而且成本也會(huì)更低。此外,在ADC領(lǐng)域,基于靈矽微多年ADC的技術(shù)儲(chǔ)備,我們結(jié)合特定產(chǎn)品的具體需求去做這種差異化創(chuàng)新,相比于美國(guó)TI同類(lèi)產(chǎn)品,我們的1G 8bit ADC芯片在速度和精度相似的情況下,能夠做到功耗更低、體積更小、并且適用范圍更廣。
高速高精度 ADC 在電子設(shè)備中屬于核心器件,廠家一旦選用,一般不會(huì)輕易替換。早期國(guó)內(nèi)的設(shè)備廠家出于性能、質(zhì)量等多方面的考慮,只選用以 TI 和 ADI 為主的國(guó)外知名廠家的 ADC 產(chǎn)品。自華為事件及中美貿(mào)易戰(zhàn)以后,國(guó)內(nèi)的設(shè)備廠家逐漸開(kāi)始采購(gòu)國(guó)產(chǎn)芯片,在政策、資本、客戶的支持下,我國(guó)模擬企業(yè)進(jìn)入了黃金發(fā)展期,擁有核心技術(shù)的廠商都得到了難得的驗(yàn)證和導(dǎo)入機(jī)會(huì)。
我們8 bit ADC基本上就處在禁運(yùn)邊界上,而現(xiàn)在在研的12-14 bit ADC芯片,在國(guó)際上就是完全處于禁運(yùn)狀態(tài)的。在ADC芯片出口管制的背景下,現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)很多客戶也是比較擔(dān)心自己供應(yīng)鏈穩(wěn)定的問(wèn)題,所以也是盡可能的去切國(guó)產(chǎn),我們的ADC芯片相當(dāng)于是幫助客戶解決了這種卡脖子的問(wèn)題。尤其是類(lèi)似優(yōu)利德等行業(yè)的頭部廠商,由于整體業(yè)務(wù)量較大,所以在切換的時(shí)候速度是最快也是最積極的。
不懼TI/ADI等大廠降價(jià),靈矽微2023年預(yù)計(jì)將保持50%-100%的增長(zhǎng)
業(yè)內(nèi)周知,半導(dǎo)體行業(yè)屬于典型的周期性行業(yè),而模擬芯片的周期波動(dòng)和半導(dǎo)體高度相似。
2022年,由于受到全球經(jīng)濟(jì)增速放緩、整體行業(yè)供需狀況變化及消費(fèi)市場(chǎng)景氣度低迷等因素影響,終端市場(chǎng)需求在下半年出現(xiàn)了罕見(jiàn)的“斷崖式”下跌,對(duì)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈造成了巨大沖擊。2023年Q1,全球半導(dǎo)體市場(chǎng)延整體延續(xù)了2022年下半年的疲軟狀態(tài),盡管Q2全球主要半導(dǎo)體大廠銷(xiāo)售額已呈環(huán)比回升趨勢(shì),但整體和去年同期相比下滑依然比較明顯。
在這種背景下,WSTS下調(diào)了此前對(duì)于半導(dǎo)體市場(chǎng)的預(yù)測(cè),預(yù)計(jì) 2023年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)容量將會(huì)由 2022 年的5741億美元下降10.3%至5151美元,模擬芯片也預(yù)計(jì)會(huì)由2022年的890億美元下降5.7%至839億美元。不僅如此,ADI、TI等全球模擬芯片大廠為搶占市場(chǎng)份額,紛紛宣布降價(jià),國(guó)內(nèi)模擬半導(dǎo)體廠商受到了日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
TI作為行業(yè)龍頭,它的地位和高毛利,給它帶來(lái)了降價(jià)的空間。一方面,降價(jià)會(huì)減弱下游客戶采購(gòu)國(guó)產(chǎn)芯片的動(dòng)力,在短期內(nèi)會(huì)給TI帶來(lái)更多的銷(xiāo)量;另一方面,TI降價(jià)對(duì)不同的產(chǎn)品影響也不一樣,比如對(duì)以同質(zhì)化的運(yùn)放及電源管理為代表的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的影響確實(shí)會(huì)有一些,但是像汽車(chē)、工業(yè)這一塊市場(chǎng)需求還是比較旺盛,整體而言影響相對(duì)較小。
黃海說(shuō)道,對(duì)靈矽微而言,我們的產(chǎn)品主要是針對(duì)工業(yè)、新能源等高毛利市場(chǎng),本身這些行業(yè)在增長(zhǎng)并且我們也有自己的差異化創(chuàng)新價(jià)值優(yōu)勢(shì)所在。比如在BMS AFE這一領(lǐng)域,我們就是一顆芯片替代TI三顆,即使TI降價(jià),我們還有非常大的空間來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。所以TI降價(jià)對(duì)我們影響相對(duì)有限。從訂單情況來(lái)看,公司現(xiàn)在的客戶項(xiàng)目還是比較多,訂單情況整體而言和去年相比還是保持著50%-100%的一個(gè)增長(zhǎng)。
資料來(lái)源:靈矽微
為了加速公司發(fā)展的步伐,成立5年來(lái),靈矽微也已經(jīng)完成了四輪累計(jì)金額過(guò)億的融資,投資方包括全球第三大晶圓廠聯(lián)電(UMC)、深圳人才基金、中小擔(dān)創(chuàng)投、青橙資本、祥峰投資等?梢钥吹剑壳办`矽微的股東不僅包括金融資本、產(chǎn)業(yè)資本還包括國(guó)有資本,說(shuō)明公司的發(fā)展已經(jīng)逐步得到了市場(chǎng)各方的高度認(rèn)可。據(jù)黃海透露,目前公司也在準(zhǔn)備新一輪融資,為公司下階段產(chǎn)品研發(fā)、新產(chǎn)品市場(chǎng)推廣以及日常運(yùn)營(yíng)做儲(chǔ)備。
展望未來(lái),黃海表示:靈矽微將繼續(xù)專(zhuān)注自身擅長(zhǎng)的ADC領(lǐng)域,基于目前已有的ADC和BMS AFE兩大產(chǎn)品線,結(jié)合工業(yè)、通信、醫(yī)療、儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)等核心市場(chǎng)需求去不斷豐富公司的產(chǎn)品矩陣,為成為中國(guó)領(lǐng)先的信號(hào)鏈模擬芯片研發(fā)商而不斷奮斗。
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