模擬芯片是指負(fù)責(zé)處理聲音、光線、溫度等連續(xù)模擬信號的芯片，在電子系統(tǒng)中至關(guān)重要。
最近，芯八哥“走進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了國內(nèi)模擬芯片的新銳企業(yè)靈矽微的CEO黃海，探討國內(nèi)模擬芯片快速發(fā)展的背景下，當(dāng)前靈矽微在高壁壘模擬細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展之道。
產(chǎn)品功耗降低70%！已實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)關(guān)鍵ADC芯片的國產(chǎn)替代
據(jù)了解，靈矽微成立于2018年，是一家專注于ADC和BMS AFE等高技術(shù)壁壘產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)和銷售的專精特新企業(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、電動工具、電動兩輪車、小型儲能等附加值較高的領(lǐng)域。
分品線來看，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，帶寬對應(yīng)的就是模擬信號頻譜中的最大頻率；轉(zhuǎn)換精度則代表分辨率，轉(zhuǎn)換精度越高，轉(zhuǎn)換出來的信號與原信號的差距就越小。不過，ADC的速度和精度是相互制約的關(guān)系，一般來說兩者不可兼得。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1,000萬左右。
靈矽微產(chǎn)品和TI同類產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)比較情況
資料來源：靈矽微
相比于美國TI同類產(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)等對采樣速度和精度要求較高的場景中大批量出貨。
黃海介紹道，其中，在激光雷達(dá)領(lǐng)域，在接收模塊的信號處理電路中對1G 8bit ADC的需求大概在2-16個(gè)。目前在該領(lǐng)域，國內(nèi)僅靈矽微一家實(shí)現(xiàn)了國產(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)過三年的發(fā)展，在國內(nèi)該ADC細(xì)分領(lǐng)域，我們已經(jīng)成長為市場占有率最高、影響力最大的廠商。
國內(nèi)少有的BMS AFE廠商，產(chǎn)品將由工業(yè)逐漸向儲能、新能源汽車拓展
BMS是指對電池進(jìn)行管理的系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)監(jiān)測和管理整個(gè)電池組的工作狀態(tài)，對電池進(jìn)行過壓、過流、過溫保護(hù)，從而延長電池使用壽命、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采集電芯電壓和溫度等信息，對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。而國內(nèi)企業(yè)在這塊相對薄弱，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)，針對廣大的BMS市場，靈矽微在2020年便啟動了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)場景上實(shí)現(xiàn)了批量落地。
具體來看，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量精度提高五倍；該產(chǎn)品還支持充電器檢測和預(yù)放電MOS驅(qū)動，當(dāng)電池出現(xiàn)放電過流時(shí)，驅(qū)動MOSFET切斷回路更加快速，能夠讓兩級放電過流保護(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)生過充、過放、過流和過溫的情況出現(xiàn)。
靈矽微BMS前端產(chǎn)品與TI對比情況
資料來源：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)，中國市場需求每年大概為2~3億顆，包括電動工具、滑板車、兩輪車、儲能、新能源汽車等領(lǐng)域需求都非常大；贏DC的核心技術(shù)，我們針對工業(yè)場景的BMS AFE系列產(chǎn)品從去年開始就已經(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，這是我們的市場優(yōu)勢所在。目前，BMS AFE業(yè)務(wù)也已處于市場快速拓展階段，合作客戶已達(dá)四五十家。鑒于良好的市場反饋，明年圍繞大儲能、新能源汽車等場景高串?dāng)?shù)的BMS AFE芯片也會相繼推向市場。
一顆替代TI三顆芯片，擁有核心技術(shù)的模擬廠商迎來發(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，需要長期積累經(jīng)驗(yàn)，因此行業(yè)內(nèi)歷來就有“一年數(shù)字，十年模擬”之稱。
市場規(guī)模方面，根據(jù) WSTS數(shù)據(jù)，2022 年全球模擬芯片銷售額同比增長7.5%，達(dá)到 890 億美元。中國是模擬芯片最主要的消費(fèi)市場，預(yù)計(jì)到2025年市場規(guī)模將增長至3,340億元，2020-2025年復(fù)合增長率為6%。
而從競爭格局來看，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，值得注意的是，模擬芯片由于品類眾多，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8萬種的模擬芯片龍頭德州儀器，市占率也僅有19%而已。
在談及公司的競爭優(yōu)勢時(shí)，黃海指出:從技術(shù)的沉淀和產(chǎn)品的廣度來說，ADI、TI這些大廠優(yōu)勢非常大，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)勢所在。比如，在BMS AFE領(lǐng)域，針對消費(fèi)和工業(yè)場景，TI的芯片最多也只能監(jiān)測到15串電池節(jié)數(shù)，但像電摩或者換電等場景它是需要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，這樣下來包括外圍電路就比較多。我們通過市場調(diào)研，針對客戶的痛點(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TI的3顆芯片進(jìn)行替代，這樣下來不僅外圍電路更少一些，而且成本也會更低。此外，在ADC領(lǐng)域，基于靈矽微多年ADC的技術(shù)儲備，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TI同類產(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，一般不會輕易替換。早期國內(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，國內(nèi)的設(shè)備廠家逐漸開始采購國產(chǎn)芯片，在政策、資本、客戶的支持下，我國模擬企業(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。
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)定的問題，所以也是盡可能的去切國產(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題。尤其是類似優(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
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)市場景氣度低迷等因素影響，終端市場需求在下半年出現(xiàn)了罕見的“斷崖式”下跌，對國內(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)體大廠銷售額已呈環(huán)比回升趨勢，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)了此前對于半導(dǎo)體市場的預(yù)測，預(yù)計(jì) 2023年全球半導(dǎo)體市場容量將會由 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份額，紛紛宣布降價(jià)，國內(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，給它帶來了降價(jià)的空間。一方面，降價(jià)會減弱下游客戶采購國產(chǎn)芯片的動力，在短期內(nèi)會給TI帶來更多的銷量；另一方面，TI降價(jià)對不同的產(chǎn)品影響也不一樣，比如對以同質(zhì)化的運(yùn)放及電源管理為代表的消費(fèi)類產(chǎn)品的影響確實(shí)會有一些，但是像汽車、工業(yè)這一塊市場需求還是比較旺盛，整體而言影響相對較小。
黃海說道，對靈矽微而言，我們的產(chǎn)品主要是針對工業(yè)、新能源等高毛利市場，本身這些行業(yè)在增長并且我們也有自己的差異化創(chuàng)新價(jià)值優(yōu)勢所在。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競爭。所以TI降價(jià)對我們影響相對有限。從訂單情況來看，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。
靈矽微部分股東及投資機(jī)構(gòu)
資料來源：靈矽微
為了加速公司發(fā)展的步伐，成立5年來，靈矽微也已經(jīng)完成了四輪累計(jì)金額過億的融資，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，目前靈矽微的股東不僅包括金融資本、產(chǎn)業(yè)資本還包括國有資本，說明公司的發(fā)展已經(jīng)逐步得到了市場各方的高度認(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)品市場推廣以及日常運(yùn)營做儲備。
展望未來，黃海表示：靈矽微將繼續(xù)專注自身擅長的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、儲能、新能源汽車等核心市場需求去不斷豐富公司的產(chǎn)品矩陣，為成為中國領(lǐng)先的信號鏈模擬芯片研發(fā)商而不斷奮斗。
