電源類模擬芯片會議紀(jì)要202108

行業(yè)介紹：
半導(dǎo)體是介于導(dǎo)體和絕緣體中間的材料，目前常用的半導(dǎo)體元素主要是：硅,、鍺,、砷化鎵、氮化鎵,、碳化硅,，我們一般把氮化鎵、碳化硅稱作是第三代,。

半導(dǎo)體發(fā)展歷史,，從50年代貝爾實驗室然后到60年代ADI、TI,、MAXIM這大的模擬半導(dǎo)體企業(yè)出現(xiàn),，去年整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)接近5000億美金的規(guī)模，全球目前來看主要半導(dǎo)體產(chǎn)值還是集中在歐,、美,、日，中國在崛起的過程中,。

半導(dǎo)體分為五大類：
首先是數(shù)據(jù)存儲,，DRAM、SRAM,、ROM,、NAND、NOR,，DRAM集中在全球三大廠商手里,，三星、海力士,、美光,；NAND能做的企業(yè)多兩家：Toshiba和SanDisk,；NOR FLASH做的廠商更多，除了國際巨頭以外,，國產(chǎn)廠商也在做,。
感知類，分為MEMS,、圖像傳感,、生物、指紋,、觸控,、紅外。
Computing,，里面有CPU,、GPU，國內(nèi)正在大力發(fā)展的MCU,，除此之外還有DSP這類數(shù)字處理類的產(chǎn)品,。
連接類，大家能接觸到的藍(lán)牙,、WIFI,、蜂窩、NB IOT等,。
今天我們主要集中在模擬電源信號鏈的電源部分,，模擬電源類有很多driver、controller,，還有一些power device功率器件,。

電源管理芯片的分類
電源管理集成芯片PMIC，一種是交流轉(zhuǎn)直流電就是AC/DC,，廣泛應(yīng)用在手機快充,、PFC控制；第二類是DC/DC,，這個比較多有電荷泵,、升降壓、charger,；最后其他類,，比如電池管理/LDO/熱插拔這些產(chǎn)品。

與電源管理芯片對應(yīng)的是叫Power device功率器件,，大家熟悉的是二極管,、三極管、整流管,，還有一些現(xiàn)在國內(nèi)比較多的MOSFET,，還有一些在高壓大電流上被廣泛應(yīng)用的 IGBT廣泛應(yīng)用。

電源管理IC產(chǎn)業(yè)趨勢
要解決的最大的痛點,，就是efficiency,，電源管理每損失百分之一能效，實際上能效就會巨大地被損耗變成熱能,，所以效率很重要,。第二個，不管是手機還是可穿戴式產(chǎn)品甚至TWS的發(fā)展,，低功耗和智能化也成為電源管理里面非常重要的發(fā)展方向,，與電源管理相對應(yīng)的就是功率器件，功率器件產(chǎn)品的發(fā)展方向也是朝著低損耗,、高功率密度,，事實上無論是氮化鎵還是碳化硅高頻都是非常快的,，像高鐵,、新能源車這樣很多需要大電流IGBT功率器件，除了性能以外,，對可靠性也有非常高的要求,，汽車領(lǐng)域還有Q100可靠性的認(rèn)證。

首先我們往往可以在偏僻的地方看到10kV甚至更高的高壓的電站做高壓的速配電,，實際上在我們的building里我們會取出大概380-220v的交流電,，交流電變成直流電的過程就是AC/DC的變換，家里無論是空調(diào),、電熱器,、電磁爐或者是手機的快充充電器的充電頭都是380-220V轉(zhuǎn)成直流的變換器，所以國內(nèi)也有廠商在攻克這個領(lǐng)域,。
另外我們還看到在整個業(yè)內(nèi)大量的利潤是在DC-DC,，他會有不同的電壓等級，之間互相升降壓,，也是運用在各種各樣的設(shè)備上,，不管是通訊還是終端。

不同的應(yīng)用對電源的要求
在汽車領(lǐng)域希望是零失效,，實際上在大多數(shù)廠商的要求是單個產(chǎn)品失效率低于5個ppm,，在老化實驗和長壽命實驗里需要比一般的消費類、工業(yè)類產(chǎn)品時間要更長,，希望是到十年或以上的使用壽命,。
在通訊方面對電源的需求，實際上需要很高的效率,，不管是5G的基站,、大規(guī)模通訊中心,，因為運營的需要，能耗決定了盈虧平衡點在哪里,，所以從電費里省下來的錢就能成為利潤,，而能耗又非常巨大，所以效率非常重要,。另外一點就是要比較容易去維護,。
在工業(yè)電源方面，比如說工業(yè)4.0,、風(fēng)能,、電能應(yīng)用場景對可靠性要求非常高，在工業(yè)電子領(lǐng)域,，很多像這種風(fēng)電這些大的發(fā)電設(shè)備里功率也是比較高的,。
最后一個是我們大家日常使用較多的，消費類電子領(lǐng)域,，首先產(chǎn)品本身的體積就非常小,，所以尺寸非常重要，第二是功耗要低,，第三是最重要性價比要高,，因為量會很巨大，單個產(chǎn)品的成本會對最后的銷量有非常直觀的影響,。

Q&A
Q：從做電子設(shè)備類的產(chǎn)品,，拓展到工業(yè)、汽車這些高端領(lǐng)域,，他的難點和壁壘體現(xiàn)在哪里,？
A：如果之前主要是做消費電子、普通的工業(yè)類電源,，如果想往通訊服務(wù)器,、汽車類轉(zhuǎn)的話，不同領(lǐng)域?qū)﹄娫搭惍a(chǎn)品規(guī)格會不一樣,。汽車領(lǐng)域的power device一般放IGBT,，要過Q100認(rèn)證；通訊服務(wù)器的電源對高效率和可靠性有非常高的要求,，產(chǎn)品工藝也會有差別,，要求更高的BCD、更高的電壓,，更高的工藝,，你自己要做一些IDM，要自己去調(diào)自己的工藝，在消費類電子領(lǐng)域像臺積電,、臺聯(lián)電都可以用標(biāo)準(zhǔn)的工藝去做,。

Q：從您對未來市場來看的話，四大應(yīng)用類未來的趨勢方面,，哪些產(chǎn)品的升級會比較顯著,？比如說手機會更輕薄，您的角度來看的話哪個部分會更主流,？主要研發(fā)投資在哪,？
A：消費類電子領(lǐng)域我們看到的產(chǎn)品趨勢有,，比如越來越快的快充,，從國內(nèi)18W發(fā)展到200W的樣品階段，好幾個大廠已經(jīng)發(fā)布了商業(yè)化120W的量產(chǎn),，對整個電源結(jié)構(gòu)有很大的變化,，要做到上百瓦的充電架構(gòu)，在AC/DC上要能做到上百瓦的充電,，目前傳統(tǒng)的AC/DC已經(jīng)不滿足,。在直流轉(zhuǎn)交流端，做大功率,，用雙電芯的方案,，有電荷泵的技術(shù)，有充和放,，在國內(nèi)的高端手機上已經(jīng)被廣泛使用了,，最開始國際大廠在做，也有些國內(nèi)的半導(dǎo)體廠商已經(jīng)在做,、在模仿,、在進入這個市場。
在汽車上我們看到,，汽車在AC/DC變化不明顯,，在可靠性和零失效有變化，在IGBT這塊,，除了國際大廠英飛凌這些,，國內(nèi)很多公司如中車在努力進入這個市場，在做各種各樣的認(rèn)證,。

Q：詳細(xì)說一下模擬工藝,，在不同的電壓、應(yīng)用場景下工藝會不會有區(qū)別,？
A：我們現(xiàn)在看到大部分消費級的電源模擬工藝,，一般是從0.25微米-最新的55納米做大的PMIC，0.25,、0.18微米可能是比較老的成熟的工藝,，也有低,、中、高壓,，根據(jù)應(yīng)用的不同可以選擇,，intel的處理器要求的電壓就很高，比如說0.13,、0.18微米高壓大電流的工藝,。在消費類電子領(lǐng)域，明年最新的工藝已經(jīng)更新到了55納米,，從去年開始全球客戶已經(jīng)在用0.13微米,、12寸的工藝生產(chǎn)pmic，到明年可能會到90納米和55納米,，這樣的好處是在同樣一片晶圓上會有更多的產(chǎn)出,，產(chǎn)品的功耗、功效會更好,。

Q：TV/NB所需PMIC目前交期有拉長嗎,？
A：大部分國際公司的pmic都在超過26周，接近1年52周的狀態(tài),，目前主要是晶圓廠的產(chǎn)能不夠,，成熟的PMIC都是用的8寸工藝，還在0.13,、0.18和0.25微米上面,，今年各種應(yīng)用都在爆發(fā)，不管是新能源汽車,、手機,，各種原因double-booking，瘋狂的備貨,，加上宅經(jīng)濟等,，pmic需求迅速增長，今年沒有緩解的可能,，明年緩解可能不大,，主要要看大廠的產(chǎn)能什么時候能放出來，市場需求什么時候能回歸理性,。

Q：現(xiàn)在PMIC在國內(nèi)消費,、工業(yè)級的狀況如何？國內(nèi)廠商和國外的差距在哪一板塊,？
A：很多國內(nèi)廠商由于大量華人designer從海外回歸,，在三五年內(nèi)大大提高設(shè)計能力。
在消費類電子領(lǐng)域，模擬電源技術(shù)國內(nèi)與海外的差距在很快縮小,，比如手機上的pmic,，notebook上的charger技術(shù)差距很小，這一類的產(chǎn)品往往可以用我們能接觸到的標(biāo)準(zhǔn)工藝去做,，不一定要自己去做IDM調(diào)工藝,，這一類企業(yè)的成長會比較快，目前市場上除了一些大品牌（他們有很多海外出口產(chǎn)品,、考慮到專利,、長期的可靠性）在考慮歐美廠商以外，大部分內(nèi)銷,、對成本敏感的設(shè)備已經(jīng)換成了國產(chǎn)的,。
在工業(yè)類電源方面有一點路要走，我們會看到有個別產(chǎn)品出來,，有qualification的時間會比較長,，顧慮會比較多,，往往工業(yè)類設(shè)備,、大的服務(wù)器或者是汽車對單一的電源管理省那么點錢不那么敏感，反而是對質(zhì)量要求比較高,。工業(yè)上大功率大電流的工藝,，目前國內(nèi)的fab來看，質(zhì)量和大批量生產(chǎn)還是沒有國際大公司穩(wěn)定,，但這個趨勢還是越來越好的,，我相信未來三五年會逐漸蠶食市場。

Q：功率器件IGBT 有像PMIC這樣缺貨嗎,？
A：IGBT在這輪缺貨里反而特殊,，主要的供應(yīng)商有歐洲的英飛凌、美國的安森美,，自己有IDM,，而不是fabless 的模式，相對于PMIC依賴于臺積電,、臺聯(lián)電,，很多的IGBT廠商是自己生產(chǎn)。我們觀察到相對也是缺的,，但沒有那么絕望,。反而MOSFET要求比較低，有些是IDM,、有些是FABLESS,，是很多晶圓廠拿來砍產(chǎn)能的，所以MOSFET供需不平衡。所以IGBT是缺的但沒有其他的缺的嚴(yán)重,。

Q: 你怎么看碳化硅發(fā)展的情況以及量產(chǎn)的時間,？
A：碳化硅在比如華為大的5G基站、汽車的充電樁已經(jīng)在跑了,，國內(nèi)的半導(dǎo)體廠商做碳化硅還是很早期,，壁壘比較大，可能要花點時間,，國內(nèi)的碳化硅離大批量量產(chǎn)還比較遠(yuǎn),。

Q：有沒有一些比較直觀的指標(biāo)去看一家電源類公司的產(chǎn)品是高端/低端？
A：首先要有比較寬的產(chǎn)品種類,，只有一兩種產(chǎn)品打天下風(fēng)險就比較大,，國內(nèi)市場集中在消費領(lǐng)域。
另外就是在工藝,，美國的廠商最早期有些有fab,，有些沒有fab，是自己去跟晶圓廠調(diào)工藝,，中國之前起來的半導(dǎo)體公司做優(yōu)化也是在成本上做優(yōu)化,，未來也是向高性能去轉(zhuǎn)，主要的門檻就是在工藝,。
模擬很多東西都是非線性的,，對設(shè)計團隊的經(jīng)驗性要求非常高，一個簡單的VCO的工程師可以做三四十年,，在材料學(xué)上的理解,。在模擬設(shè)計上經(jīng)驗的積累是主要的差距來源，因為很多模擬產(chǎn)品不想數(shù)字產(chǎn)品一樣廣泛,，往往都是十幾萬的產(chǎn)品類別,，特別是工業(yè)類應(yīng)用是很分散的，他們的目標(biāo)是產(chǎn)品種類更多,，這樣受單一市場影響較小,。

Q：在信號鏈做的比較強的公司和比較高端的DC-DC公司，這兩類技術(shù)原理上是否相通,？
A：模擬是analog,，電源是混合信號，也可以放在模擬大類,，但工藝有差別,，大一點的公司像TI，他的信號鏈和模擬都很強,。但ADI信號鏈很強,、電源很弱,，不過并購了凌特，把電源能力大大提高,。所以兩個強弱并不有聯(lián)系,。

Q：低噪聲的DC/DC、信號鏈在底層有技術(shù)相通的地方嗎,？
A：工藝有一定的相通,，但產(chǎn)品的設(shè)計完全不一樣，產(chǎn)品設(shè)計架構(gòu)完全不一樣,，但他們對工藝,、噪聲的處理有類似可以借鑒的地方。

Q：信號鏈?zhǔn)袌鰏igma-delta,，DC-DC產(chǎn)品的市場這些可以介紹一下嗎,？
A：高精度的用sigma-delta，不管是24,、28byte,，主要用在工業(yè)類市場，這一類市場變化比較大,，如果是一些測溫,、檢測應(yīng)用，對速度要求不快,；但通訊類的對速度要求比較高,，舉個例子wifi,、5G,，都需要200m以上，AD轉(zhuǎn)換要非?？?。
Q：有大體的量級嗎？
A：ADI,、TI兩家在中國銷售額加起來三四十億美金,，所有的產(chǎn)品比如說信號鏈、電源,、處理器,。信號鏈占1/3，至少10億美金,。
Q：DC/DC能單拆一下市場嗎,？
答：消費類市場中國占蠻大的，不管是華米OV還是更低端的消費類電子,。
工業(yè)類領(lǐng)域是中高端領(lǐng)域,，還是被國外寡頭壟斷的,，如西門子等。如果說消費類中國能占到全球產(chǎn)值50-60%,，那么工業(yè)類領(lǐng)域只有10%左右,。
汽車本來就很少，現(xiàn)在新能源車出來可能有一定的機會,。
通訊占的比例,，以前有華為這些，可能有四十左右,。
其實消費類是我們能做的市場中最大的一塊,，電源類，一個手機在3-5美金,，中國設(shè)計6億手機,，十幾億美金的市場容量，把高通,、美光盤掉6-10億美金,。

Q：PMIC從8寸轉(zhuǎn)到12寸的動力是什么？同樣性能PMIC12,、8做的話價格和成本有什么變化,？
答：12寸工藝會更好，已經(jīng)到了90納米,，8寸在0.18,、0.25、0.35微米,，有兩點不同,，一是一片上產(chǎn)出會更多，模擬雖然不是線性的但也會省很多,，12寸的晶圓不光是1.5倍,，能切出的數(shù)量會多的多，另外一個是八寸的FAB廠很多設(shè)備很難買到,，都是二手的,，一般主流的擴產(chǎn)都是12寸，客戶在新項目選型的時候也會有要求,。

Q：ACDC,，DCDC壁壘哪個大？mosfet轉(zhuǎn)IGBT轉(zhuǎn)型難度有多大,？
答：都是有壁壘的,，ACDC在電源里稍微簡單一些，特別是在低瓦特里壁壘會低,。MOSFET轉(zhuǎn)IGBT有挑戰(zhàn)的,，MOSFET覆蓋很大,，但不會高到IGBT的領(lǐng)域，最低也是電焊機,，那也是很大的電流,、電壓，所以轉(zhuǎn)起來難度比較大,。

Q：近兩年TI砍掉經(jīng)銷商,，做直銷會更多，是不是汽車專用的比例大一點,，導(dǎo)致他們才去砍經(jīng)銷商,？
答：這是個事實，但我理解的是他們更想實現(xiàn)交易的電子化,，自己的采購平臺他們覺得未來也可以自己來,，大部分的大客戶直供，他們更喜歡中,、小客戶可以跳過中間商,，直接在他們的電子平臺進行交易，省下的margin可以分給雙方,。#股票#價值投資日志