公司新聞 媒體報道 企業文化
芯海科技如何成就信號鏈MCU第一股?
時間:2020-07-10? ? 來源:

    集微網報道,科創板自設立以來,就得到了眾多優秀的半導體企業的青睞,其中包括全球半導體設備新星企業中微公司、國內領先的大硅片廠商滬硅產業、國內CMP拋光液龍頭廠商安集科技等,這些企業無不是擁有業內領先的半導體技術,投資者也愿意給予這些高成長企業更高的估值。

    同樣,在目前正沖刺科創板上市的數百家企業中,也不乏擁有核心技術,并打破國外壟斷成功實現進口替代的明星企業,例如中國芯片代工龍頭中芯國際、全球第六的IP供應商芯原股份,以及專注信號鏈MCU的芯海科技等。

    近期,隨著美國制裁華為的措施進一步升級,芯片代工和IP的重要性也被大眾所熟知,而對于技術難度極高的ADC卻知之甚少。值得注意的是,ADC技術也是中國半導體產業的“硬傷”之一,我國是全球ADC芯片最主要的需求方,但長期依賴向TI、ADI等國外供應商購買ADC芯片。此外,高端ADC還被列入《瓦森納協定》,屬于出口管制的范圍。

    隨著中美貿易摩擦的升級,ADC芯片國產化已經刻不容緩。作為一家專注于高精度ADC技術與高可靠性的MCU技術的企業,芯海科技沖刺科創板上市征程尤為引人矚目。

啃下硬骨頭ADC技術

    資料顯示,ADC是模擬/數字轉換器,主要功能是將自然界的模擬信號轉換成數字信號,例如將溫度、壓力、聲音或者圖像等,轉換成更容易儲存、處理和傳輸的數字形式。

    現代信息系統處理的是數字信號,但存在于現實自然界的信息都是連續的模擬信號,要實現數字信息處理,首先要將模擬信號轉化為數字信號。在任何數模混合的信息系統中,都需要用到ADC技術,ADC芯片的速度和精度將極大影響數字系統的處理能力。

    據業內人士表示,高性能ADC在軍用領域、高端醫療器械、通訊產業以及精密測量等領域起著至關重要的作用,目前半數的電子產品中,都有ADC芯片的身影。因此,ADC的重要性不言而喻。

    在高科技領域,重要和先進的技術往往會被實施出口管制,ADC技術也未能幸免。1996年,以西方為主的33個國家在奧地利維也納簽署了《瓦森納協定》,規定了高科技產品和技術的出口范圍和國家,其中高端ADC屬于出口管制的產品,中國也屬于受限制的國家之一,禁運范圍主要是精度超過8位且速度超過10MSPS的ADC。

對于做ADC芯片的難度,業內人士表示:“芯片有幾千種,但ADC芯片絕對是最難做的幾種之一。”

    據招股書顯示,芯海科技成立于2003年9月,一直專注于高精度ADC芯片的設計和研發,早在2007年,芯海科技就推出了24位高精度ADC芯片CS1242,有效位數為21位,性能指標達到TI公司的ADS1240同等水平。

    在此之前,由于國內ADC芯片精度不夠,準確度差,國內主要高端衡器廠商采購的主要是以TI公司芯片為代表的進口芯片(例如ADS1240),而CS1242的量產打破了中國中高端衡器芯片市場被外國壟斷,完全依靠進口的格局,實現了國內中高端衡器國產芯片從無到有的替代過程。

    根據中國衡器協會發布的《2007年中國衡器工業年鑒》顯示,2007年12月14日,在信息產業部軟件與集成電路促進中心(CSIP)主辦的2007年度“中國芯”技術與發展大會上,深圳市芯海科技有限公司推出的高精度Sigma-DeltaADC芯片CS1242獲得了2007年度“中國芯”最具潛質獎,是獲獎的10款IC產品中,唯一用于計量及工業控制領域的IC。CS1242獲此殊榮,標志著中國衡器業也有了能夠與國外頂級IC設計公司的高端產品相抗衡的“中國芯”。

    據了解,目前國內衡器芯片市場國外公司的身影已經很少。在衡器的細分領域里,“中國芯”已經完成國產替代,并牢牢地占據著整個市場。

    2011年,芯海科技推出了24位高精度ADC芯片CS1232,在有效位數上已經達到了23.5位,目前處于國內領先、國際先進水平,可以廣泛應用于人體成分分析儀器、溫濕度測量、電表計量、醫療檢測器械、壓力觸控、地質勘探等。

    對于上述芯片的領先程度,芯海科技在回復問詢時表示,芯海科技24位ADC芯片有效位數已經達到了23.5位,與處于行業領先水平的TI高精度ADC芯片性能基本一致,國內目前沒有超越該技術指標的芯片設計企業。技術能力可見一斑。

專注信號鏈MCU

在高精度ADC芯片基礎上,芯海科技進而研發低漂移放大器、基準源等產品,從而掌握了全信號鏈芯片設計技術。

    招股書顯示,信號鏈是連接真實世界和數字世界的橋梁。一個完整信號鏈的工作原理為:從傳感器探測到真實世界實際信號,如電磁波、聲音、圖像、溫度、光信號等,并將這些自然信號轉化成模擬的電信號,通過放大器進行放大,然后通過ADC把模擬信號轉化為數字信號,經過MCU或CPU或DSP等處理后,再經由DAC還原為模擬信號。可以說,信號鏈是電子設備實現感知和控制的基礎,是電子產品智能化、智慧化的基礎。

微信圖片_20200710102910.png

    一個完整信號鏈的工作離不開MCU,只有集成信號鏈和MCU的SOC產品才能從測量,到運算,再到控制,實現一個完整的信號鏈閉環。對于芯片廠商來說,能否給客戶提供核心元器件、完整的系統級解決方案以及相應的附加值也至關重要。

    據了解,信號鏈MCU可適用于壓力、溫度、濕度、氣壓等多種物理信號的處理,理論上需要高精度測量和高效率信號處理的領域都在信號鏈MCU產品的覆蓋范圍。

    值得注意的是,信號鏈屬于模擬電路,MCU屬于數字電路,是技術跨度較大的兩個領域,國內企業普遍專注在信號鏈或MCU領域,而芯海科技、TI是為數不多的同時掌握信號鏈和MCU技術的芯片企業。

    早在2005年,TI就提出了信號鏈MCU的概念,集成了MCU、ADC等,適用于在小型產品設計中尋求較高精度測量的客戶,這也使得國內高端儀器中的多數工業測量芯片以及高端醫療器械中的智慧健康芯片都來自TI。

    2008年,芯海科技在掌握高精度ADC技術的基礎上,開發完全自主知識產權的8位MCU內核,推出包含高精度ADC和MCU的SOC芯片CSU1200,并持續深耕信號鏈MCU領域。

    芯海科技在信號鏈MCU產品中也集成了MCU、高精度ADC、低漂移放大器、基準源等,廣泛應用于智慧健康、壓力觸控、工業測量、智慧家居等領域,并與Vivo、小米、魅族、美的、海爾、香山衡器、樂心醫療等知名終端客戶建立了緊密的合作。

據芯海科技披露,公司在智慧健康芯片和工業測量芯片領域的主要競爭對手就是TI。

    以智慧健康芯片為例,TI公司的AFE4300芯片是全球率先應用于便攜式智能體脂秤的芯片,該款芯片此前在該終端應用領域占據主導地位。而芯海科技推出的CS125X系列芯片,是國內首家便攜式智能體脂秤專用的AFE芯片,結合相關的算法模型,形成了一套完整的家用體脂秤、高端人體成分分析儀的核心技術解決方案。

    在關鍵技術方面,上述兩款芯片的關鍵技術為高精度ADC技術,芯海科技的CS125X系列芯片有效精度高于TI公司的AFE4300系列芯片,同時芯海科技的芯片外圍器件更少,成本較低,正在逐步進行國產替代。

    據芯海科技在2019年12月舉辦的深圳國際電子展中宣布,公司的信號鏈MCU出貨量已經超過15億顆。掌握高精度ADC技術和高可靠性的MCU技術后,芯海科技選擇信號鏈MCU這一差異化的道路無疑是成功的。

前景無限,未來可期

    2020年初,一場疫情讓全球眾多企業都遭遇到了前所未有的危機,不過,對于芯海科技來說,疫情不僅僅是危機。芯海科技快速響應,積極投身新冠肺炎戰疫,在展現其社會責任感的同時,也迎來了屬于芯海科技的高光時刻。

   據招股書顯示,自疫情發布以來,基于芯海科技在高精度測量領域深厚的技術積累,公司利用現有的內置高精度基準源的高精度ADC芯片和MCU芯片,短時間內完成包括紅外額溫槍的硬件、軟件和算法的開發工作,同時開發了紅外傳感器驗證平臺,加快與主流紅外傳感器廠商的紅外傳感器的匹配和調試進度,以降低客戶的開發難度及縮短紅外測溫槍整機生產的進程。

    目前芯海科技的紅外額溫槍芯片方案已大規模出貨,可與包括德國海曼、臺灣眾智、安費諾、GE、泰科(TE)、森霸、上海格菲特、煒盛、美思先端等十家傳感器廠商適配,協助研發生產防疫關鍵物資,積極履行社會責任。

    若說疫情的到來,對于芯海科技是憑借自身深厚技術積累成功轉危為機,那么新基建的到來對于芯海科技的發展就是如虎添翼。

    據了解,新基建中的工業物聯網給了信號鏈MCU無限機會,工業物聯網需要對數據進行采集、傳輸、處理等,對于芯片供應商的根本需求就是高精度ADC與高性能MCU,與信號鏈MCU恰好相契合。

    芯海科技推出的信號鏈MCU能實現一顆芯片完成工業物聯網中節點設備的信號采集、信息處理和控制,形成萬物互聯的閉環,從底層基礎設施為新基建提高效率、優化運營。

    可以預見的是,在工業物聯網的時代,芯海科技信號鏈MCU能憑借自身高精度測量和高效率信號處理的優勢,撬動萬億級的藍海市場,率先享受行業紅利。

    作為一顆高集成度、高性能、低功耗的芯片,芯海科技信號鏈MCU的應用領域非常廣泛,除工業、醫療領域外,還適用于體積要求十分苛刻的智能手機、智能家電等消費電子領域。

    據招股書披露,芯海科技是業內首家、也是目前全球唯一一家采用微壓力應變技術并量產壓力觸控SoC芯片的企業,在壓力觸控芯片技術上自主創新。其壓力觸控SoC芯片目前主要應用于壓力觸控屏、壓感Home鍵以及邊緣鍵替代等。

    近年來,智能手機向更薄的工業設計以及全面屏演進,實體按鍵成為了影響手機美觀的“雞肋”,各大智能手機廠商紛紛推出無實體按鍵的手機,虛擬按鍵取代實體按鍵成為大勢所趨。而應用芯海科技壓力觸控芯片手機可以使用壓力觸控按鍵取代傳統的實體按鍵,將極大的提升手機的美觀程度,增強用戶的使用體驗。

    目前,芯海科技的壓力觸控芯片已在國內主流手機廠家的中高端產品上得到大批量應用,如魅族旗艦機型、vivo機型、小米旗艦機型、8848機型、努比亞z20等。隨著虛擬按鍵在中低端手機中普及,智能終端壓力觸控滲透率將進一步提升,芯海科技壓力觸控方案的市場將愈加廣闊。

    當然,信號鏈MCU的應用不止于此,無論是在消費電子、高端醫療、工業控制、汽車電子等,只要需要小型化、高精度測量和高效率信號處理的領域都將是信號鏈MCU的發展方向。同時,專注信號鏈MCU的芯海科技也不止于此,隨著公司在科創板上市,品牌知名度將進一步打開,芯海科技有望復制TI在信號鏈MCU的發展路線實現快速崛起。

男人到a天堂手机线版