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模擬芯片作為集成電路的一大重要分支，主要分為信號鏈芯片和電源管理芯片兩大類。它們或是在電子世界扮演著“翻譯官”的角色，負(fù)責(zé)模擬和數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換，以及信號的放大、過濾、發(fā)送和接收，將真實世界的復(fù)雜性轉(zhuǎn)換成數(shù)字系統(tǒng)能夠理解的精確語言；或是在電源管理方面，充當(dāng)著“能量調(diào)度師”，確保了電子設(shè)備的能量供應(yīng)既穩(wěn)定又高效。
隨著技術(shù)的不斷革新，模擬芯片在性能和能效方面得到顯著提升。同時，數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的浪潮，也為模擬芯片帶來了新的增長機遇。特別是在中國市場，龐大的市場需求與產(chǎn)業(yè)政策支持，為模擬芯片發(fā)展注入了強勁動力，催生了一批如杰華特這樣的優(yōu)秀本土企業(yè)。杰華特以其豐富的產(chǎn)品線和創(chuàng)新技術(shù)，在模擬芯片領(lǐng)域展現(xiàn)了強大的競爭力，并在生態(tài)布局方面展現(xiàn)了足夠的前瞻性和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
日前，2024年國際信息通信展覽會（PTEXPO 2024）在北京舉行，<與非網(wǎng)>在展會期間參觀了杰華特展臺，并采訪了杰華特大客戶及華南區(qū)銷售總監(jiān)臧真波、杰華特高級技術(shù)市場經(jīng)理朱培生，對于國產(chǎn)模擬芯片如何持續(xù)提升競爭力、未來的發(fā)展動力、發(fā)展趨勢等話題，他們都進行了深入分享。
國產(chǎn)模擬芯片，增量市場巨大
當(dāng)前，人工智能正在迅速發(fā)展并深入滲透至我們生活的各個領(lǐng)域，包括汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智能家居、手機、PC等?！翱梢哉f，人工智能已經(jīng)全面影響了電子產(chǎn)業(yè)以及我們的工作和生活方式，也給模擬芯片創(chuàng)造了巨大的市場機遇”， 臧真波談到。
根據(jù)臺積電今年上半年預(yù)測，到2030年，全球半導(dǎo)體市場將達到約1萬億美元規(guī)模，其中高性能計算（HPC）相關(guān)應(yīng)用占40%、智能手機占30%、汽車占15%、物聯(lián)網(wǎng)占10%。
臧真波表示，這都將給模擬芯片帶來廣闊的應(yīng)用市場，特別是HPC，將創(chuàng)造出巨大的增量市場。其次，受益于AI算力芯片的崛起，比如英偉達、英特爾、AMD以及國內(nèi)各種AI芯片，其外圍電路都需要大量的模擬芯片，例如多相電源解決方案包括多相控制器和DrMOS芯片、電源模塊、電子保險絲等，這些需求也將隨之倍增。
目前，國內(nèi)電源芯片的市場容量大約是1000億元人民幣左右，如果以臺積電的預(yù)測進行同比例測算，預(yù)估到2030年，國內(nèi)模擬半導(dǎo)體市場規(guī)模有望達到3000-4000億元人民幣。這一預(yù)估數(shù)據(jù)有待市場進一步驗證，不過可以確定的是，通信和人工智能的發(fā)展將為模擬芯片帶來前所未有的發(fā)展機遇。
杰華特大客戶及華南區(qū)銷售總監(jiān) 臧真波
如何構(gòu)建模擬芯片差異化優(yōu)勢？
國產(chǎn)模擬芯片的繁榮前景下，如何打造差異化優(yōu)勢、形成獨有的壁壘，成為每一個玩家的必修課題。
成立于2013年的杰華特，起步階段先行聚焦于AC/DC芯片，形成了多個系列的照明類AC/DC產(chǎn)品，之后開始逐步發(fā)力中低壓小電流DC/DC、移動電源專用芯片等產(chǎn)品。
實現(xiàn)了前期的技術(shù)積累后，杰華特大力投入以DC/DC為主的全系列電源管理芯片產(chǎn)品研發(fā)，成功切入工業(yè)控制、筆記本與臺式機、服務(wù)器、交換機、儲能系統(tǒng)等主要應(yīng)用領(lǐng)域。
目前，杰華特已實現(xiàn)了六大產(chǎn)品線組合，涵蓋40多條子產(chǎn)品線，可售料號超2000+，基本覆蓋了絕大部分業(yè)界主流電源管理品類，可以滿足各種應(yīng)用場景的電源需求。特別是在DC/DC領(lǐng)域，實現(xiàn)了芯片全等級產(chǎn)品布局，成為率先突破多相電源產(chǎn)品的國產(chǎn)芯片廠商，并已與主芯片廠商英特爾展開深入合作，終端客戶覆蓋國內(nèi)外知名企業(yè)。同時，該公司仍在持續(xù)進行產(chǎn)品迭代，積極拓展電池管理和信號鏈全模擬芯片產(chǎn)品線，以不斷提升產(chǎn)品組合的深度與廣度。
回顧一路走來的發(fā)展成果，臧真波認(rèn)為，這和公司的發(fā)展理念密不可分，成立之初，杰華特就確立了打造全模擬品類半導(dǎo)體企業(yè)的愿景。“為此，我們必須具備構(gòu)建多產(chǎn)品線的能力，以電源管理芯片為例，它要求能夠支持從低壓到高壓、乃至超高壓的工藝平臺，電壓覆蓋從7V到700V全范圍。這就需要技術(shù)架構(gòu)能夠支持各種電源解決方案，如AC/DC電源、DC/DC電源、BMS電源等，以及各種復(fù)雜的信號鏈產(chǎn)品，包括運算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等等”，他強調(diào)，“我們的創(chuàng)始人是在半導(dǎo)體領(lǐng)域擁有數(shù)十年經(jīng)驗的資深專家，深知人才儲備、技術(shù)平臺深入布局的重要性，這些成果并非一蹴而就，而是我們長期努力和持續(xù)創(chuàng)新的結(jié)果?！?/p>
除了產(chǎn)品組合豐富、布局深、應(yīng)用廣，臧真波表示，杰華特的差異化競爭力還體現(xiàn)在：產(chǎn)品層面能夠滿足市場高性能、高可靠性、綠色節(jié)能以及小型化等需求，同時解決方案覆蓋多個應(yīng)用場景，如通信、數(shù)據(jù)中心和自動駕駛等，能夠滿足生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的廣泛需求。
也正是通過多產(chǎn)品線組合、廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的覆蓋，杰華特形成了提供一站式模擬解決方案的能力，這對客戶來說意義重大。臧真波解釋說，一站式采購為客戶帶來三大優(yōu)勢：首先幫助客戶提升了研發(fā)效率，相比對接多家供應(yīng)商，單一供應(yīng)商幫助他們簡化了技術(shù)交流的過程；其次優(yōu)化了采購流程，降低了時間成本和人力資源消耗；第三，更容易與客戶形成長期合作關(guān)系，共同規(guī)劃系統(tǒng)演進，實現(xiàn)產(chǎn)品和解決方案的同步開發(fā)。
朱培生強調(diào)，“在通信和計算領(lǐng)域，生態(tài)系統(tǒng)的重要性不言而喻。隨著xPU的迭代升級，其通信協(xié)議和電源規(guī)格也在不斷更新，只有保持深度合作，才能提前進行產(chǎn)品開發(fā)和市場布局，以確保我們的產(chǎn)品與最新的通信協(xié)議和電源規(guī)格保持一致，從而保證解決方案的可持續(xù)性。在這方面，杰華特已經(jīng)跟業(yè)界一些頭部xPU廠商建立了良好的合作關(guān)系?！?/p>
“芯片開發(fā)可能需要1-2年的時間，因此，我們需要提前了解客戶的需求，并在其產(chǎn)品落地時提供支持，幫助客戶提升在未來的競爭力。上述優(yōu)勢都有助于我們與行業(yè)重點客戶建立長期的、深度的合作關(guān)系，幫助我們打造堅固的生態(tài)體系，從而在激烈的市場競爭中保持領(lǐng)先”，臧真波補充。
自有工藝——高端化和靈活供應(yīng)鏈的“秘笈”
通信、計算領(lǐng)域有其獨特的產(chǎn)品需求：首先，通信基站、服務(wù)器等都需要長期穩(wěn)定運行，并且要能夠支持大電流，這就要求電源芯片和信號鏈芯片具有高可靠性；其次，電源芯片的效率直接影響整體能效，因此產(chǎn)品要滿足綠色節(jié)能要求，這涉及到底層邏輯和工藝平臺的優(yōu)化，以及電力電子控制架構(gòu)的創(chuàng)新；第三，隨著基站的小型化和計算能力的增強，對垂直供電的需求也在提升，這要求產(chǎn)品必須保持高密度、小型化，而這依賴于創(chuàng)新的控制架構(gòu)，例如提高電源芯片的開關(guān)頻率，在實現(xiàn)更小尺寸的同時保持高效率。
“為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，我們提前布局了特殊的工藝平臺，并建立了全流程的高品質(zhì)管控，以確保產(chǎn)品質(zhì)量”，朱培生表示。
杰華特高級技術(shù)市場經(jīng)理 朱培生
他以這次展會上展出的一個服務(wù)器解決方案為例，這些應(yīng)用中使用的是高功率電源解決方案，供電電流可以達到上千安培。在大電流情況下，開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗直接影響著電源芯片的效率，而這兩種損耗都與工藝密切相關(guān)。
“這類產(chǎn)品依賴于BCD工藝，這與數(shù)字芯片的純CMOS工藝不同，而是在同一張晶圓上集成了Bipolar、CMOS和LDMOS器件，其中，LDMOS的柵級電容影響開關(guān)損耗、LDMOS的導(dǎo)通電阻影響導(dǎo)通損耗。為了降低損耗，需要降低芯片單位面積的導(dǎo)通電阻和柵級電容，從而提升芯片的效率”，朱培生解釋說，“我們一直在迭代自有工藝，對于模擬芯片來說，挑戰(zhàn)不在于一味追求最先進的工藝節(jié)點，而在于如何在成熟的工藝下提高單位面積的能量密度，這涉及到解決耐壓和散熱問題，這是模擬芯片工藝面臨的最大挑戰(zhàn)，也是我們的核心優(yōu)勢之一。”
作為模擬芯片公司，杰華特布局工藝技術(shù)的著眼點是什么？臧真波認(rèn)為主要有三方面原因：首先，正是由于布局了核心工藝技術(shù)，杰華特在產(chǎn)品迭代的速度和節(jié)奏方面自主性更強，能夠快速響應(yīng)市場變化；其次，一些高端產(chǎn)品的研發(fā)與特定工藝緊密相關(guān)，例如其DrMOS技術(shù)，就需要先進的核心工藝才能實現(xiàn)；第三，供應(yīng)鏈管理更為靈活，通過掌握自有工藝不依賴代工廠，能夠更靈活地布局供應(yīng)鏈，而不受限于晶圓廠的標(biāo)準(zhǔn)工藝，同時也能確保產(chǎn)品的一致性。未來，隨著通信和計算對產(chǎn)品能效的要求越來越高，杰華特將持續(xù)迭代自有工藝，滿足更高的能效要求。
AI 趨勢下，模擬芯片迎來下一個藍海
AI算力需求拉動了通信和計算領(lǐng)域設(shè)備的增長，與此同時，能耗、散熱等問題凸顯，也給供電芯片帶來了新的挑戰(zhàn)。高效率、低功耗、持續(xù)穩(wěn)定的供電成為了關(guān)鍵。
針對基站、交換機、服務(wù)器、光模塊等應(yīng)用，杰華特在本次展會上展出了Core Power、POL、 LDO、eFuse、Hot-swap、PSE、隔離DC/DC、power module、gate driver、clock buffer以及PA monitor等解決方案。
此外，展出的core power的多相控制器包括5相的JWH63551，8相的JWH6374和12相的JWH6377。據(jù)了解，應(yīng)對更大功率需求，杰華特不久的將來還會推出16相控制器。
朱培生談到，隨著AI引爆的數(shù)據(jù)量大幅增長，交換機的交換容量不斷擴大、端口速度越來越快，這意味著核心芯片需要處理的數(shù)據(jù)量和傳輸速度正在迅速增長，直接導(dǎo)致了對更高功率的需求。為了滿足這一需求，核心供電的電源管理芯片必須具備更高的性能和更大的功率輸出，多相控制器向更高相數(shù)升級就成為必然。
應(yīng)對這一趨勢，該次展會推出了12相控制器JWH6377，它具有以下一些特點：可編程環(huán)路配置，為客戶提供了靈活的操作選項，簡化了系統(tǒng)設(shè)計；采用業(yè)界主流的6*6 QFN封裝；可靈活調(diào)節(jié)雙路的相序配置，優(yōu)化了系統(tǒng)的布局和布線。此外，它集成了PMBus調(diào)壓功能，能夠上報關(guān)鍵的電壓、電流、功率、溫度和故障信息；集成各相電流均衡和熱平衡功能，優(yōu)化了電流分布和熱應(yīng)力；并且集成多種保護功能，提供了不同故障的響應(yīng)類型，增強了產(chǎn)品的可靠性。
他解釋說，從8相到12相，這一躍升不僅增加了相數(shù)，而且顯著提高了功率輸出。通過這種升級，即使在搭配相同的智能功率級的情況下，功率輸出也能夠提升到原來的1.5倍。通過將JWH6377搭配智能功率級JWH7069，可支持上千A電流應(yīng)用，可以很好地滿足交換機升級需求。
這些特性也使得JWH6377的應(yīng)用非常廣泛，包括交換機、路由器和通信基站等大電流應(yīng)用場景。
除了JWH6377，對于高性能計算和通信應(yīng)用，杰華特在本次展會還帶來了如下系列產(chǎn)品：
- Core power的智能功率級包括60A、70A、90A的JWH7060、JWH7067、JWH7069系列。其中JWH7069基于杰華特自主BCD工藝開發(fā)，采用業(yè)界主流的5*6 TGLA封裝，集成電流和溫度上報功能，其峰值和滿載效率已經(jīng)達成國際領(lǐng)先水平。
- POL覆蓋5V到100V的全電壓范圍，其中JWH6346A基于自主高壓BCD工藝開發(fā)，輸出功率可支持200W的100V DC/DC控制器芯片。
- LDO覆蓋5V、1/2/3A低噪聲、高精度、超低壓降的JWH7821A、JWH7822A、JWH7823A系列。
- Efuse覆蓋5A/25A/50A的JWH7152、JWH7165M、JWH7160A系列。其中JWH7160A是一款高集成的適用于12V電源軌的50AEfuse，采用業(yè)界主流封裝，集成啟動電流平衡功能，可編程緩啟動，支持大容性載帶載啟動，內(nèi)置MOS故障診斷和保護的，并且支持多路并聯(lián)使用和集成高精度電流上報功能。
- PSE協(xié)議芯片覆蓋支持IEEE802.3at/af/bt等協(xié)議，包括單、四、八通道全系列產(chǎn)品，其中JWH72964是兼容IEEE802.3 af/at的集成功率管的四口PSE控制器芯片，集成I2C接口，支持硬件和寄存器配置最大功率，具有高集成度、高可靠性特點，廣泛適用于交換機。
- Gate driver覆蓋20V 4A/4.5A單和雙通道的JWH7917和JWH7924，此外還提供120V 4A的半橋驅(qū)動器JWH7911B。
- 隔離DC/DC覆蓋75V 6W/20W/300W的JWH3515、JWH3516、JWH3530系列。
- 模擬信號鏈方面，10通道時鐘緩沖器JWH2031以及PA monitor 解決方案，包括集成12bit 32通道DAC、6通道ADC和溫度sensor的PA控制器JWS27932，支持76V雙通道高精度的電流采樣放大器JWS24285，以及支持-12V到-4V軌到軌的負(fù)壓開關(guān)JWS24157N。
- 非隔離電源模塊方面，包括12V電源軌2A/3A/15A/20A的JWM9292CL、JWM9203CL、JWM9215AEC以及JWM9220系列。
臧真波指出，AI、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)趨勢預(yù)示著市場機會的顯著擴大，與此同時，也給國內(nèi)模擬芯片廠商帶來巨大挑戰(zhàn)。除了產(chǎn)品要應(yīng)對更高要求，對企業(yè)來說，更需要具備強大的工藝開發(fā)能力和更高效的芯片開發(fā)平臺，同時，快速構(gòu)建一個成熟的生態(tài)系統(tǒng)也是國內(nèi)廠商面臨的一個挑戰(zhàn)。
"在新技術(shù)推動的新趨勢下，我們認(rèn)識到持續(xù)創(chuàng)新的重要性。面對通信、計算、汽車、新能源和高端消費等領(lǐng)域的市場需求，我們將持續(xù)加大研發(fā)投入，鞏固并擴大我們在通信領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢。同時，我們也將與合作伙伴攜手，探索新的應(yīng)用方向，推動產(chǎn)品多樣化和市場擴展”，臧真波總結(jié)道，"我們將全力迎接未來的挑戰(zhàn)和機遇，助力中國模擬芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！?/p>
