国产传感器真实水平如何?和这7家谈谈芯!
在消费电子、工业及汽车电子应用的市场强力拉动下,中国已经成MEMS市场规模发展最快的地区之一。由国内领先的半导体电子信息媒体芯师爷举办的第三届“硬核中国芯”,汇聚了百余家中国半导体芯片企业,其中不乏有影响力的、知名的、有潜力的传感器企业。
为深入了解国产传感器企业现状与发展,芯师爷特邀了其中部分代表企业,进行探讨交流。
我是这样的传感器企业
聚焦国产芯 小传感器大能量
视频来源:芯师爷
美新半导体有21年的公司历史,作为在惯性传感器领域的长期研发供货的产业公司,美新半导体有很强的核心竞争力。
第一,企业拥有二十一年的研发、技术、专利以及产品的积累。第二,作为中国惯性传感器供应商的领头羊,企业从品牌、渠道到质量的控制,都建立了完善的产业链。第三,无锡的产业基地使其成为中国最早的IDM模式惯性传感器开发商,这造就了美新在测试、封装以及晶圆生产方面的核心竞争力。
芯海科技成立于2003年9月,是一家集感知、计算、控制、连接于一体的全信号链集成电路设计企业。芯海科技正在研发一系列传感器调理芯片和信号链MCU来满足传感器市场的发展。芯海最新发布的CDS871X系列产品,采用创新的架构实现小信号测量,和更快的测量速度,以满足多通道的场合,已经有客户在机器人应用批量验证和量产。
在传统调理芯片里面,只能用原厂提供的专用工具来针对某些特定领域来调一些参数,芯海不仅仅提供了类似的工具,还可以像MCU一样做一个完整开发来实现创新和特殊的功能。
作为全信号链集成电路设计企业,芯海希望能够与全行业的各个传感机厂商进行深度合作,来推动智能传感器的快速发展。
群芯微电子团队成员来自于国内外大型半导体公司,在集成电路芯片设计、工艺制程、封装测试及应用方面拥有丰富的经验,优势独具。
群芯微电子的光电集成电路产品几乎覆盖了芯片制造的全工艺环节;拥有国内完整的封装、测试生产线,具有光耦和传感器所有的封装类型,可以快速开发客户所需产品;强大的产品应用能力,可助力实现从模拟传感到数据传感,从交流驱动到直流驱动的转变。在传感器领域,群芯微电子还具有国内领先50MHz高速光电耦合器的设计技术和高速ADC技术。
梦芯科技是一家专业从事北斗卫星导航芯片研发的IC设计企业。梦芯科技首创的低功耗芯片级RTK技术,让传统的板卡级高精度技术走入了芯片时代。
在5×5毫米见方的芯片上,实现了动态厘米级,静态毫米级的超高精度。如共享单车可通过高精度定位技术,实现电子围栏精准管理,入栏结算的模式让单车得到有序的停放。在形变监测领域,通过芯片级方案,可大幅降低系统造价成本,让规模化自动监测成为可能。梦芯科技将基于精准定位技术,赋能智能时代发展,助力万物互联时代的加速到来。
奥松电子有近20年的全产业链技术积累,具有从芯片到产品模块甚至终端设备的自主研发设计生产能力,具有非常强的内部资源整合能力和技术开放能力。
通过全产业链的运营方式,奥松电子可使产品芯片与产品模块实现高效率高稳定的配合,从而提高产品整体质量。全产业模式使奥松电子得以实现低成本快速的设计验证和生产特色MEMS传感器产品,进而有效推动物联网及智慧生活的发展进程。
在技术上,兴工微电子在传感器芯片设计领域深耕多年,掌握多项核心技术和自主知识产权;在产品定位上,其传感器产品选择的是技术壁垒更高的产品线,为工业、消费类、汽车电子领域提供可定制和差异化的芯片;此外,兴工微电子聚集了一批业内以及国内外重点院校的高端研发人才,市场渠道范围多样且生命周期长。
洛微科技基于新兴的硅光子生态系统,创造性地将硅光相控阵(OPA)和硅光调频连续波相干探测(FMCW)芯片技术应用到LiDAR领域。
团队在硅光子集成技术方面有近20年的科研和从业经验,积累了大量的硅光芯片和光电产品的科研和量产经验。同时,从芯片设计之初就将LiDAR系统的帧率、分辨率、成本、可靠性和可量产性考虑进去。针对市场需求不断打磨产品性能,达到国际前沿和国内领先的性能指标。
我眼中的传感器IDM模式
自2020年底蔓延至今的全球缺芯潮下,半导体芯片IDM模式受到的关注度空前高涨。传感器技术作为信息技术的三大基础之一,全产业链齐发展还是专注设计环节,哪个路线更具优势更适合传感器企业发展,成为热议焦点。
与Fabless、Foundry模式相比,IDM模式便于设计、制造、测试、封装等环节协同优化,有助于研发人员充分发掘技术潜力,与制造环节紧密结合;有条件率先进行新技术的实验并率先应用于生产。对于模拟芯片、传感器芯片而言,IDM模式在抵御外部风险和迎接行业契机方面有着非常明显的优势。
不过,IDM模式的挑战是规模依赖很大,尤其对产品种类繁多的被称为小而美的MEMS行业,挑战格外突出。美新经过多年的耕耘,其体量足以支撑IDM模式,从2003年起,美新已经成功进入IDM模式,并从中长期获益。
随着传感器需求越来越多,品种也越来越多,需要有特色的工艺线来配合。IDM模式对于传感器公司是很合适的,相信未来会有越来越多的传感器IDM公司。
传感器IDM模式是发展传感器的最佳模式,传感器设计、传感器制造、传感器封装、传感器应用集成在一家公司,可以成本领先并不断完善不同的传感器产品线。
IDM模式对于芯片自产自足具有很大的自主性,但对企业的资金实力、规模水平都具有较高要求,仅少量的规模型芯片企业适合采用该模式,并不适合国内广泛的芯片企业选择。
小型芯片企业仍然需要Fabless模式发展,同时Fabless模式可以推动芯片设计水平的发展,加快芯片研发速度,具有不可替代的作用。
MEMS IDM是集研发、设计、制造、封装测试、应用为一体的智能传感器全产业链运营模式。这种模式优势明显:第一,在自主研发、设计与生产的综合环节能够积累长期的经验,有利于技术积累沉淀。第二,可消除供应链风险,产能得到保障。第三,响应迅速,高效服务,提供定制化解决方案,缩短产品上市时间。第四,产品实现规模化量产,性价比高。
传感器芯片为特色工艺产品,特色工艺的半导体产品是一项综合性研发产品,IDM模式有利于设计与制造多环节协同优化,充分挖掘产品技术潜力,更有利于传感器技术的深入研究以及发展,容易形成优势产品。
此外,fabless模式的IC设计企业必须与Foundry企业合作,无法达到IDM厂商的技术整合效果,出于技术保密协议,Fabless公司与Foundry之间未必能够做到IDM模式下的毫无保留,因此IDM在需要先进设计以及制造工艺的传感器产品设计制造过程中具有先天优势。
一般来说,材料和工艺较为标准化并可适合大量不同类型设计的晶圆制作技术在过去30年不断从IDM向fabless-foundry的模式进行转变,这有助于把资源和技术在制造、设计、封装等专业领域之间更合理的分配,提高整个行业的效率和规模。
选择IDM还是Fabless-foundry是和具体的技术、产品息息相关的。洛微着力开发的硅光子集成芯片,是基于CMOS工艺并根据光电器件的要求进行优化。大部分头部CMOS foundry都已经或开始包含硅光的工艺线,这给洛微这样硅光芯片Fabless型初创公司创造了逐渐成熟的生态,让更多基于硅光子芯片的产品在未来实现井喷式发展。
国产传感器破局之我见
“在半导体行业做产品是一个既考验研发能力、又考验销售及营运能力的综合平台,传感器产品是一个横跨物理、机械、和微电子领域的研发和生产,是一个门槛和技术含量高的领域。”诚如美新半导体首席执行官职春星博士所言,传感器行业没有标准技术,对底层核心技术的研发依赖性很强。国产传感器企业的发力破局之道,大家进行了观点分享。
美新半导体(天津)有限公司首席执行官职春星博士
我们在一些基础的研究和创新方面,缺乏系统性和足够的耐心,甚至过于注重短期的利益达成;我们需要一个全面的生态系统的发展,中国现在的半导体产业长期处于点状的发展局面,加之受到国外限制,亟需整个产业界形成共识,联手构建完整的产业链和生态系统。
1、国家应大力制定有利于传感器产业发展的战略与政策,建设产业生态链,鼓励企业突破与创新。
2、传感器有其特殊的工艺线,政府应该大力鼓励增建、扩建传感器生产线,以缓解传感器制造产能紧缺。
3、用研发带动制造,加强物理原型和工艺的创新投入。
4、注重软硬结合,加强算法能力,达到最优客户体验。
5、政府、高校、企业共同努力,持续扩大应用型、复合型人才培养与储备。
6、支持龙头企业的并购整合,做大做强。
1.传感器原理研究和器件设计。
2传感器制造工艺。随着各种技术的融合,特别是集成电路大面积应用于传感器,需要我们坚持开发自已的工艺。
3.小型化和集成化的专用传感器封装形式。多芯片封装技术在传感器领域的应用,使得以前个头大,安装复杂的传感器变更更加敏捷,更加方便。
4.研发传感器的新材料,降低传感器的成本。寻找合适的材料,目前半导体材料是日新月异,随着应用面不断扩大,计算机仿真能力的持续进步,用于做传感器材料的成本下降的很快,使得我们更有信心研究新材料。
传感器底层核心技术包括芯片设计技术、核心算法技术等,国内传感器企业应从应用发力,针对市场应用不断完善和迭代核心算法技术,加速迭代升级,追赶国际先进水平;在芯片设计方面,不断迭代升级更高更优的工艺水平;
在市场层面,不断鼓励国产自主替代,推动市场层面应用反哺技术企业的研发投入。最终形成科技生态的良性循环发展。
1、发展高性能、低成本、低功耗传感器技术。以MEMS工艺为基础,以集成化、智能化技术为依托,加强制造工艺和新型传感器和仪表产品的开发,使主导产品达到和接近国外同类产品的水平。
2、优化传感器市场发展环境。积极构建物联网及传感器发展生态环境,依托互联网的平台服务以及移动互联网,积极融合产业链各环节,引导消费者参与,拉近产品与市场的距离。
3、开发和研究新型MEMS传感器。MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时,更小的尺寸使它可以完成某些传统原理传感器所不能实现的功能。
国内传感器厂家缺乏底层核心技术,由于目前国外技术垄断以及国内激烈的竞争,国内设计公司很难做到潜心研究底层核心技术,产品与国外相比,在产品品质、工艺水平、生产装备、企业占有率和综合竞争力方面存在较大差距。
另外,资源配置偏离行业发展,导致产业分散,规模偏小,缺少龙头企业和领军人才,产业链不完善,产业空心化严重也是主要原因之一。
从企业角度来看,要想打破国外技术壁垒,缩小国际先进水平的差距,需要在技术领域深耕,与科研院所建立长期合作,形成成果与产业化转化的通道和桥梁,在市场端反应迅速,提供差异化产品服务,通过不断市场积累属于自己的技术优势。
1、加强传感器技术人才建设,引入具备高水平科研能力的传感器技术专家、技术骨干,培养中青年传感器技术人才,完善企业科研人才的梯队建设。
2、提升核心芯片的研发能力,增强企业自主创新能力,同时大力开展与国内科研院校的技术合作,将科研成果与产业需求做深度融合。
3、统筹规划,结合国家相关政策的内容,把企业的发展目标与国家重点支持和优先发展的技术方向相统一。
4、加强传感器产业合作,积极参与上下游产业链的技术合作,发挥各个企业的技术优势,形成企业间的资源互补。
5、不能一味开发国产替代技术,更重要的是敢于承担风险。开发新技术,有技术自信和技术定力,敢走别人走过的道路,这样才能避免一直追赶,而是能在一些领域获得领先地位,掌握在半导体产业的话语权。
除以上企业外,在本次“硬核中国芯”评选中,中科银河芯、瑞识科技、德芯半导体、深迪半导体、思特威、敏源传感、一径科技等优秀国产传感器企业,均携其特色产品进行了参评展示。谁才是您心中最硬核的国产传感器企业?欢迎扫码投票↓↓↓