《电子技术应用》

中兴事件阴影下,我们看好这些“中国芯”

2018/5/22 23:10:23

在“中兴事件”爆发以后,几乎所有分析师都达成了一致的共识,那就是中国有很多芯片都做不了,且中国芯片在国际市场上竞争力不强。这就引致了行业内外不少人对“中国芯”历史和发展过程的反思,大有一种哀其不幸、怒其不争的气愤。


在日前举办的第八届松山湖中国IC创新高峰论坛(以下简称为“松山湖论坛”)上,中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长、清华大学微电子所所长、“核高基”国家科技重大专项总体专家组组长魏少军教授针对这个现象发表了他的观点。


魏教授呼吁,在这些事情上,我们应该是从产业的角度看问题,而不是用民粹的心态去看待这个产业,因为后者除了情绪发泄,并不能起什么作用,甚至会起反作用。

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中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长、清华大学微电子所所长、“核高基”国家科技重大专项总体专家组组长魏少军教授


魏少军教授进一步指出,对于中国芯现状,我们不要妄自菲薄,同时我们也要用平常心去看待国产集成电路现状。在他看来,我们作为一个电子产品的最大出口国,进口最多的集成电路,这是一个很正常的现象。同时他也强调,中国集成电路在过去已经取得了不错的成绩,尤其是十八大以后,国家对集成电路产业的加倍重视,中国集成电路正在飞速发展。


从魏教授给出的数据我们可以看到,2011年,中国集成电路的销售总额只有800多亿,但到了2017年,这个数字已经突破了2300亿,年年均复合增长率更是达到21%左右。中国集成电路的全球份额也从3%左右上升到现在的7.8%,成果显而易见。


同时魏教授也直言,中国集成电路和国际先进企业的差距依然是明显的,即使我们能保持现在的发展速度,到2020年,总销售额也只是400亿美金,那就意味着大部分还需要进口,因此我们还是需要继续努力,一点点积累,一步步扎实工作,建设中国集成电路产业生态。


其实回看过去这些年中国半导体产业的发展,已经有不少的集成电路先锋为中国半导体贡献了不少的成果,松山湖论坛上就已经推介了不少。


作为一个旨在打造国内最有影响力的创新IC推广平台,松山湖论坛已经推荐了55款国产优秀IC,当中包括了兆易创新、全志和恒玄等极具竞争力的产品。在这一届的论坛上,主办方芯原股份有限公司再次给我们推介了10款本年度极具创新力的国产芯片:


十款最值得推介的国产芯片


一、集成国标SVAC 2.0 编码与神经网络处理器的机器视觉SoC:VC0718P


人工智能(以下简称AI)创业热潮正在全球蔓延,围绕着芯片、软件、IP和应用的AI创业正在各大地区兴起、在海内外众多媒体看来,中国是这波人工智能崛起的赢家。很多AI创业者正在中国开疆辟土,而一些传统厂商也在杀入其中,中星微就是后者的一个代表。在2016年6月发布了其嵌入式NPU星光智能一号(VC0758)后,中星微在日前举办的松山湖论坛上发布了其星光智能二号,也就是VC0718P。


据该公司首席技术官张亦农介绍,集成国标SVAC 2.0编码与神经网络处理器的机器视觉DE VC0718P,支持主流的神经网络的推理,支持高清SVAC2.0变慢、支持视频的前处理,能够被应用到安防监控领域作为智能终端、并适用于其它人工智能应用领域。

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VC0718P机器视觉芯片框图和功能


张亦农表示,中星微自主设计的第二代NPU采用了分布式结构和并行计算的方式,实现更为灵活的硬件方案,其运算能力可以满足1080P@30fps实现分类检测的需求,是其第一代NPU的16倍;另外,该NPU采用了独特的网络精简技术,大幅度降低了数据吞吐量,进一步提升了芯片的能耗比和效率;且大幅度增加了片上SRAM的容量,减少了内存带宽上的压力。

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中星微NPU处理器研发路线图


依赖于这些高性能产品,中星微展望能将这个芯片应用到智能交通、公共安全、能源安全、生态保护、医疗检测、智能家居、无人系统、高铁运维和航天遥感等领域。


二、智能语音边缘计算平台:BES2300


成立于2015年代额恒玄科技是中国集成电路领域的一颗新星,这家拥有业界最优秀的RF/Analog、PMU、BT/WIFI、audio codec、Low power SoC和软件设计能力工程师的其与专注于开发高集成度、低功耗、高性能的开放式SoC平台,为客户打造可快速定制化、差异化的音频类产品。


据恒玄商务拓展副总裁高亢先生介绍,他们的愿景是开发最尖端的低功耗无线音频技术和交付最优秀的产品。在本届松山湖论坛上,他们获推荐的产品是智能语音边缘计算平台:BES2300。

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BES2300平台的主要规格


据介绍,作为业界最先进制程的蓝牙音频芯片,BES2300率先采用了28nm先进制程,且集成了Arm Cortex-M4F内核,这就让其具备了更强的运算能力,这就使其可提供业界领先的低功耗智能语音 + 双耳无线音频方案,亦可提供超高集成度的单芯片远场智能语音交互方案。这是当前业界领先的智能蓝牙音频平台,高亢强调。


依赖于这个开放和强大的可差异化平台,BES2300能够被广泛应用到电视、机顶盒配套的远场拾音方案,风扇、空调、灯具的分布式内嵌语音指令模块,还有故事机、老年/幼儿陪伴类智能产品。


三、高性能智能语音拾取芯片:AC108


在Amazon Echo一炮而红之后,智能音箱这个产品形态席卷全球,国内也毫不例外。但是在产品体验中,我们看到了这些智能音箱的拾音相关问题,例如很难识别到声音,或者“听不清”,从智能语音的前端处理流程上看,麦克风和ADC是影响语音交互的关键器件。作为国内新晋的模拟IC厂商,X-Power(芯智汇)推出创新芯片AC108则是为了解决相关问题而生的。


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芯智汇副总经理刘占领表示,其高性能四通道数据转换器ADC AC108就是为了解决这个问题而生的。据介绍,AC108是专为智能语音远场麦克风阵列拾音而生的,最多可级联16路麦克风。而其SNR为108dB,为当前业界最高,这就让它可以最大限度的发挥高性能模拟麦克风的性能。


另外,该方案还具备配置灵活,稳定可靠的特点,使得开发者在使用其开发时,既能符合严格的工业级标准,还同时保持其应用灵活调整参数的特性。


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产品推出后,获得了各大语音引擎公司、算法公司的兴趣,并迅速在智能音箱、TV、OTT盒子以及USB外设等产品中量产。刘占领告诉记者,该产品推出至今,已经出货3KK,预计2018年出货超千万。


作为一家从专注于模拟芯片和系统的厂商,刘占领表示,芯智汇的目标是成为相关领域的领导者,力争成为一个稳定、可靠的国产稀缺类模拟IC供应商。


四、超低功耗、全电压IoT Flash IC:P25Q32U


普冉半导体(上海)有限公司总经理王楠表示,他们这次获得推介的芯片P25Q32U是业界最低功耗、全电压范围、面向物联网应用的QSPI Flash存储器。


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据王楠介绍,成立于2016年1月的普冉半导体的前身是普雅半导体,公司的目标定位是利基市场存储器,主要是聚焦在超低功耗 SPI Nor Flash、高可靠性的 Serial EEPROM和高安全性的闪存。包括于IoT、NB-IoT、穿戴、蓝牙、PLCC以及智能硬件等领域,就是他们的应用方向。但以上市场对闪存提出了低功耗、更宽的供电电压、灵活的操作、高可靠性和低成本等方面的需求。而他们的产品就是为了解决这些问题而生的。


据了解,这款32Mb超低功耗全电压QSPI Flash为业界首颗采用55nm工艺的32Mb产品。在这个芯片上还首次实现了静态100nA、读出1mA和擦写2mA的芯片电流,这是目前国内唯一支持1.65-3.60V宽电源电压的QSPI产品,与此同时,P25Q32U还具备Page Erase等灵活模式,兼顾代码存储和数据存储。借助这个产品,就能完美解决物联网相关问题,王楠强调。而这些产品也获得了不错的市场表现。


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五、第一颗国产车规级轮胎压力传感器芯片:SNP70X


为了保证行程安全,全球各地都在推进TPMS标准落地,国内也在紧跟这个趋势。根据相关规定,从2019年开始,所有在国内认证的行车,都必须要在前装加入TPMS。这就引爆了相关传感器的市场。和很多其它车规级芯片一样,国内早前在这个领域几乎都是一片空白,但在琻捷电子(SENASIC)推出了其TPMS发射传感器芯片SNP70X之后,一切似乎都已经改变了。


琻捷电子(SENASIC)是一家专注于汽车级传感器芯片设计与销售的高科技公司。公司由几位复旦海归校友2015年创立,创始团队在车规级传感器芯片领域有多年的技术积累。公司以汽车传感器芯片作为切入点,在自主专利技术基础上,实现了高性能,低功耗,低成本的解决方案。汽车轮胎压力传感器芯片产品目前已经量产出货。


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在推出SNP70X之后,琻捷电子成为国内第一家,也是迄今唯一一家满足车规级并且实现量产出货的汽车轮胎压力监测芯片供应商。


据该公司首席执行官李梦雄博士介绍,这颗芯片集成了压力、温度和加速度传感器,能够满足滚动检测和轮胎定位等功能。值得一体的额是,该芯片的休眠电流小鱼250nA,封装尺寸也仅为6mm*5mm*1.9mm,这就使得他们具备了极强的竞争力。


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六、集成预处理引擎的六轴IMU芯片:QMI8610


物联网的火热,带动了传感器的需求。在过去,这个市场一直都是国外厂商的天下,但这些年来,在国内企业的努力下,状况有了不小的改变,矽睿科技获推荐的集成预处理引擎的六轴IMU芯片QMI8610就带来了不少的惊喜。


据上海矽睿科技有限公司高级总监范翔介绍,这是一款完整的6D MEMS惯性测量单元(IMU),采用小型3.3 x 3.3 x 1 mm LGA封装。


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范翔进一步指出,得益于其附带的预处理的引擎,QMI8610在产品性能上具有极低的陀螺仪噪声和低延迟。同时,QMI8610集成了3轴陀螺仪和3轴加速度计,可通过I2C/SPI主机连接外部3轴磁传感器,从而形成完整的9DOF系统。


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拥有了以上优势的QMI8610能应用于智能手机,可穿戴产品、AR/VR 及无人机产品等领域。


七、面向物联网应用的新型传感器信号调理方案:NSA(C)2962


苏州纳芯微电子在传感器方案的表现获得了很多客户的认可。基于多年的研发积累,公司在MEMS,微小信号采集,混合信号链处理以及传感器校准等领域拥有独立知识产权和全面的IP积累,拥有丰富的产业化经验,已成为国内传感器信号调理芯片市场领导者,物联网也是他们聚焦的一个重要市场。


据该公司首席执行官王升扬介绍,现在的物联网传感器很多都是使用传统的工业传感器,这一方面需要面临供电电压的不同,另外还有功耗过大的挑战。加上体积、成本和本地预处理等方面的异同。推出物联网开发专用的传感器就成为厂商的迫切需求。NSA(C)2962则是他们面向物联网专门研发的。


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据了解,这个芯片集成了电源管理,传感器接口,高精度运放,24bit ADC,MCU core,EEPROM和数字化SPI、 I2C接口等部件,高集成度就给这个产品带来了低成本和小体积等优势。通过内置的MCU,NSA2862支持对传感器的零点,灵敏度的二阶温度漂移校准以及最高三阶的非线性校准,校准精度可以达到0.1%以内,其校准系数也可存储于一组EEPROM中。


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另外,NSA(C)2962还具有小于100nA功耗的待机模式,这就使得用户可使用NSA2862配合低功耗MCU及无线收发电路,轻易实现可以超低功耗无线传感器节点。


“使用该调理芯片设计的传感器支持待机与休眠唤醒,具备超低的功耗,可连续工作10年而无需更换电池,能大规模应用在智慧城市(智慧消防)领域”,王升扬强调。


作为业界最先做全局集成方案的厂商之一,纳新微这个产品的集成度甚至走在了TI和ADI等国际竞争对手前面,对国内的芯片厂商来说,这也是一个学习的方向。


八、集成USB-A全快充协议及USB-C PD3.0输入输出快充协议的电源管理SoC:MP5701


自2007年iPhone面世以来,智能手机已经经历了十年的迭代。从一开始的低分辨率、小尺寸屏幕,到现在高性能、大屏幕的高清手机,智能手机已经越来越让人离不开了。但在智能手机功能发展的同时,电池技术的进展缓慢,限制了智能手机的体验。于是业界开始寻找快充这个解决方案。但正如下图所示,市场上充斥这不同的快充方案,这就给用户带来了极大的不方便,这时候USB相关组织就推出了USB PD方案,力求终止这种乱象。这就吸引了很多厂商投入相关的芯片的研发,深圳思远半导体就是其中的一员。


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深圳市思远半导体工程总监王长峰表示,他们推出的集成USB-A全快充协议及USB-C PD3.0输入输出快充协议的电源管理芯片MP5701能够更好地帮助方案商开发产品。


据介绍,MP5701是一款集成USB-A(QCX、PEX、FCP/SCP、AFC、VIVO等)全快充协议及USB-C PD3.0输入输出快充协议的电源管理SoC,为快充移动电源及备用电源提供完美的电源解决方案。


经过思远半导体的设计,这颗芯片同步开关生涯系统可提供100W(20V/5A)输出能力,且电池电压全程高输出100W仍能保持90%以上的效率;与此同时,其同步开关充电系统能提供高达5A的充电电流,且内置IC温度、电池温度和自适应适配器功能,可以智能调节充电电流。


当然,完善的保护机制和灵活的电量显示功能,为这颗芯片增色不少。


九、高度集成的锂离子电池或锂聚合物电池保护芯片:CW1073


随着各种设备的推出,我们身边充斥了五花八门的电子产品。但这些产品在方便我们的同时,也给我们极大的安全隐患,这主要是由其附带的电池所引起的。因为无论充、放电的时候,电池保护都是一个需要高度重视的问题,稍有不慎就会引起极严重的后果。为此如何选择有效的电池保护解决方案就显得尤其重要。赛微微电子这次被推荐的CW1073就是面向这个市场而生的。


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赛微微电子总经理蒋燕波表示,CW1073是一款高度集成的6~7串锂离子电池或锂聚合物电池保护芯片,能为电池包提供过充、过放、过流和温度保护;由于其内置了均衡功能,那就使得在实际工作中,可通过外部电路扩流,提高电池包工作效率并延长使用寿命;另外,因为这个芯片提供了两路放电控制端子,所以可以驱动两路负载。


其他无论是负载检测或断线检测,都从不同角度加强了这颗芯片对电池的保护。这颗高串锂电池能够为手持吸尘器、平衡车、电动工具和电动自行车保驾护航。


十、高性能锁相环芯片:INS8320


在“中兴事件”中,媒体在分析国内对外依赖极重的芯片中,就有锁相环(PLL)。但在大普通信推出相关芯片之后,中国芯在这个领域又看到了新的希望。


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总部位于东莞松山湖的大普通信是全球领先的时频解决方案及器件供应商。公司专注于时钟领域的产品研发及推广,通过全系列时钟模组器件(晶振、时钟模块、时钟设备)、时钟芯片(时钟补偿芯片、1588时钟同步芯片、锁相环芯片)及物联网等高新产品和专业服务,全面满足全球通信网络、电力、工控、军工、医疗等领域的客户差异化需求。锁相环芯片则是他们在新形势下做的新决定。


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锁相环是一个重要产品,在无线基站、有线传输网等通信设备,以及雷达、航天、精密测量、计算机、红外、激光、原子能、立体声、马达控制、图像等技术领域上有着非常广泛的应用。


但是高性能PLL芯片几乎被国外垄断,这主要是因为设计锁相环时需要解决的输出低抖动和超低环路带宽并不是很容易实现。


作为首颗拥有自主知识产权的国产化高性能PLL芯片,大普INS8320的推出,解决了高性能锁相环设计的难点,填补了国内空白。


据大普通信时钟事业部总经理邱文才介绍,INS8320具有超低抖动、超低环路带宽、任意频率转换、多路输入输出的特点,其中在输出抖动及环路带宽等指标上达到世界先进水平,满足了在各种应用领域中的高速接口时钟及系统参考时钟的应用需求。


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展望未来,这些PLL将会对我国的通信产业提供很重要的支持。


中国芯未能突破的原因探讨


其实一直以来,我们都推出了不少芯片,上文我们已经介绍了10款不错的芯片,但一直以来,中国芯在国际上,甚至国内都没有什么竞争力。这就让我们的整个电子供应链在中兴事件爆发以后,无以应对。针对中国芯一直未能取得很大突破的现状,参加2018松山湖论坛的嘉宾给出了他们的观点:


在SENAASIC李梦雄看来,国外的人做任何事的时候,都会很用心,这就让他们在很多细小的芯片商都做得非常好,这值得我们去学习。


华登国际的王林认为,国内公司不但在芯片技术欠缺,其他无论公司管理、甚至是资料交付等各个方面,较之国外先进企业,都有很大的差距,对他们说,还有很长的一段路要走。


华米(北京)信息科技有限公司副总裁陈潜则表示,很多芯片都是集成的形式存在,而不会以独立的方式存在,但我们又做不到全部同时推进,这就限制了我们整体芯片研发的进展。他同时强调,我们在关注硬件之余,也要注重软件。


而在上海矽睿科技有限公司首席执行官孙臻看来,我们与其一位鼓吹提高芯片的国产化率,不如用心在某一个领域深耕,将某一个产品做好,让世界都离不开我们,这回事中国芯突破的一个方向。


微软(中国)有限公司 首席技术顾问管震则认为,国内从系统厂商没有给本土芯片厂足够的试错机会、且国内的芯片公司人员流动太大,这两点是限制中国芯发展的重要因素。


在谈到对外依赖更严重的汽车芯片的国产化问题时,北京中星微人工智能芯片技术有限公司 首席技术官表示,我们应该明白,做任何东西都不能一口吃成胖子,国内汽车芯片厂需要做的是从周边做起,然后逐渐往核心元件前进。


对于中国芯的未来,你有什么建议?


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