国产模拟芯片的进阶考验

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）近年来，消费电子市场持续走弱，随之而来的是变化是，消费电子市场在过去一直作为全球半导体重要增长点，如今这个重要增长点开始转向了工业、汽车等领域。

当然，目前如火如荼的国产芯片行业也同样有着从消费往汽车的趋势，一方面是汽车芯片过去两年里一直面临缺货问题，变相加速提高了国产替代的接受度，国产汽车芯片需求高涨；另一方面是经历早期消费电子低价厮杀阶段，利润较低，同时消费电子市场低迷，芯片公司亟需寻找新的增长市场。

增速最快的汽车市场，国产模拟芯片的进阶考验

从应用市场来看，根据IC insights的预测，在专用模拟芯片分类中，2022年汽车市场将占其中27.35%的份额，是专用模拟芯片的第二大应用市场，仅次于通讯；同时汽车也是专用模拟芯片增速最快的下游市场，预计2022年增长达到17%。

从芯片的应用场景来看，“消费－工业－汽车”是很多芯片厂商所选择的发展路线。从消费电子到工业、再到汽车，工作环境越来复杂，对于芯片本身可靠性提出了更高的要求。润石科技副总经理闫广亮对电子发烧友网表示：“消费电子和工业市场，在我们看来没有本质的区别，我们的产品并没有像海外巨头一样区分为消费级、工业级，从开始都是按照工业级的标准在设计和管控品质，毕竟不论面对什么样应用的用户，我们都要对自己的产品品质负责。当然这里就牵涉到失效率接受度的问题，消费类电子可能几十个ppm的失效率用户能接受，而工业市场可能只能容忍十几个ppm的失效。”

展开来说，汽车芯片产品从开发到制造工艺，甚至是最终导向市场，打入汽车供应链的阶段都与消费电子产品有多方面的差异，而其中的差异之大，甚至可以用“另一个世界”来形容。首先是从失效的指标上，闫广亮指出，汽车电子期望做到零失效，包括ISO26262体系、IATF16949体系、AEC-Q100认证等都是从研发、生产到测试的各个环节来尽可能降低失效率，保证产品品质的高可靠性。

关于产品开发阶段的差异，纳芯微电子市场总监叶健介绍道：“为了满足下游消费市场不断迭代升级的需求，消费电子的一大特点是对客户需求进行快速响应，在产品开发阶段可能会更激进，主要考虑成本、时效性等因素；而汽车类芯片的开发，则对稳定性、可靠性要求更高，会更加倾向于采用成熟的产品和技术，也会优先考虑成熟的制程工艺。”

具体而言，汽车芯片与消费类、工业类的芯片相比，更加注重可靠性、安全性和长期性。前面也已经提到，可靠性的一个重要指标就是失效率，汽车芯片期望做到零失效。但汽车芯片种类繁多且复杂，产品一致性以及可靠性上的高要求，显然对芯片厂商提出了很高的要求。

而安全对于汽车芯片产品来说同样是关键，汽车关系到生命安全，保证汽车安全的前提是需要汽车在机械、电子部分不出错，避免由系统功能性故障而导致的不可接受的风险。作为汽车电子系统的关键一环，汽车芯片从产品研发到量产阶段需要充分考虑功能安全，在芯片达产前需要进行大量的测试验证工作。

另外，汽车产品本身的开发周期、迭代周期都比消费电子漫长得多，对于汽车芯片来说，要配合新车型从开发到上市验证阶段，需要在设计之初就要满足客户前瞻性的需求。同时，开发周期长，也意味着前期投入的巨大，包括前面提到的多项车规级认证，在技术、资源、时间成本上对芯片厂商提出了较大的考验。

海外巨头垄断，本土模拟厂商打进汽车供应链的关键

长期以来，汽车芯片供应链一直由海外巨头比如恩智浦、英飞凌、瑞萨、TI、ST等所主导，加上汽车芯片本身的长周期性，以及对于可靠性、安全性的考虑，经过多年验证的海外品牌产品，自然是主机厂更加稳妥的选择。所以对于进入汽车市场相对较晚的本土模拟芯片厂商来说，打入汽车供应链并不是一件易事，不仅要产品经得起考验，还需要获得主机厂的信任。

不过，过去两年间汽车芯片持续紧缺，其实也为本土模拟芯片厂商打入汽车供应链带来了一些契机。大环境给了国内供应商一个试验的机会，整车厂商还有很多方案设计公司都愿意尝试导入国产品牌，闫广亮表示：“当然这并不是说我们，包括友商在内就准备好了，而是形势倒逼国产品牌的导入。”

对于进入汽车供应链的关键，叶健表示芯片公司需要在质量以及产能保障上下足功夫。

具体而言，车规产品不仅仅是通过AEC-Q100可靠性认证，还需要考虑完整产品生命周期。“以纳芯微为例，公司长期、全面的质量管理体系意味着从产品的研发到生产的过程中，都会严格遵照质量管控的规范。纳芯微一直很重视在质量体系上的投入，包括人员、组织架构、产品研发和量产流程等环节都有全面的质量管理方针，并确保具体落实和执行。”叶健补充道。

在具有完备的质量体系后，还需要有可靠的产能保障，特别是在今年汽车芯片出现全球性短缺的情况下，如何保证稳定供应，成为了芯片厂商的头号难题。

“半导体行业的特点是‘非即时生产。’从客户下单，到产品交付，通常需要几个月的周期。建立稳定的供应链体系，保证产能，不论在‘缺芯’或‘不缺芯’的时期都非常重要。纳芯微注重建立稳定的供应链体系，通过与上游晶圆代工厂、封测厂紧密合作与配合，不断积累供应链的管理经验，以保证运营效率和产品质量。在整个产业链遭遇黑天鹅事件频发的情况下，纳芯微发挥其供应链的韧性和灵活性，帮助车厂做好保供工作。”

而结合润石的经历，闫广亮认为打入汽车供应链有三个关键难点：首先就是对整个车规体系的认识和搭建，有很多细节的、专业的东西，需要专业化的团队；其次是品质的管控和持续优化，实现零ppm需要全方位地持续跟踪、优化措施，这是个需要长时间积累的过程；最后是投入非常大以及试错成本非常高，由于汽车电子关乎人的生命安全，一旦产品出现涉及交通安全的个案，都非同小可。

另一方面，模拟芯片是与制造工艺相关性很强的产品，比如要做超低噪声的运放，就要求工艺模型的噪声足够小。因此，海外巨头大多采用IDM的模式，即设计、制造、封装都由自己工厂完成，相对而言更好地掌握工艺。

而国内模拟芯片公司几乎都采用了Fabless模式，闫广亮也表示，在工艺方面短期来说确实是个制约，但润石也有相应的解决方法。

“一方面我们在电路设计上做创新设计和优化，一方面结合市场目标客户的真实应用需要，参数上做折中平衡，做到够用的水平。当然上游晶圆厂也在不断地优化其工艺，这也是个相互促进的过程，当我们出货量上来，上游也会更快速地根据用户的需要优化工艺。”

国产车规模拟芯片产品正在加速落地

如今汽车芯片国产替代的浪潮下，芯片厂商蜂拥入局汽车芯片，不少厂商已经推出了一些产品。前面也提到打入汽车供应链并不是一件易事，我们从一些Tier1以及主机厂中了解到，相当一部分用户对于国产汽车芯片仍持有谨慎态度，他们会尝试用国产汽车芯片做测试，但只是作为备份方案，特别是在一些关键的零部件上，比如电动汽车的核心三电系统。

“这是可以理解的，国内模拟芯片供应商也都是刚刚开始切入汽车级芯片，芯片的可靠度在汽车上用究竟如何并没有经过足够长时间的实际验证，而一辆车的使用寿命却要十年以上。”闫广亮坦言，润石科技进入汽车电子市场也面临着同样的难题，如何证明各种严苛应用条件下的产品品质是比较难的。

“我们也无法模拟到所有的应用条件和工况条件。基于已经在工业市场、医疗电子和仪器仪表领域的出货情况和品质统计数据，还有我们品质控管团队的专业化能力，我们还是有一定的措施和数据做支撑的，这也是我们敢于接受用户严苛测试的保障。”

对于此前被称为“车芯第一股”的纳芯微来说，叶健认为“缺芯”潮给国产芯片公司带来了更多进入汽车供应链的机会，但进入该门槛之后，车厂也会进一步评估国产芯片公司的专业性、可靠性等因素。同时他表示，纳芯微专注于“长期价值”，除了抓住此次浪潮机会，更凭借自身的专业能力建设，比如完善的汽车级质量体系、丰富的车规级产品系列、高效的汽车团队，为长期地、专业地服务汽车客户打下良好基础。

据了解，纳芯微自2016年起积极布局应用于汽车电子领域的芯片产品，目前在信号感知、系统互联、功率驱动三大产品方向均有符合AEC-Q100可靠性测试标准的产品型号应用在汽车领域。比如微电流传感器NSM201X系列，适用于新能源汽车OBC和空调热管理系统中PTC加热器的隔离电流采样；多通道数字隔离器NSi82x系列，可以用于三电系统中的高压模块，比如OBC、BMS、逆变器、电动空压机、PTC驱动器等；针对碳化硅功率器件在新能源汽车上的应用趋势，NSi6601M能适用于高压高频的应用；今年纳芯微还推出了专为汽车电池为系统供电应用场景设计的车规级LDO NSR31/33/35系列芯片，适合待机功耗要求高的汽车应用。

而在8月初，润石宣布其运算放大器RS722P/RS724/RS721P，电平转换RS8T245及逻辑芯片RS1G08通过车用IC可靠度 AEC-Q100 Grade 1认证。这也是润石首批通过车规认证的产品，而接下来2022年润石还将会在多个产品线上有超过20颗芯片料号陆续通过AEC-Q100 Grade1的认证测试。

在谈到近年国内模拟芯片公司的上市热潮时，闫广亮透露润石科技也在按计划走，积极布局，研发上稳步突破一些技术壁垒，市场上重点耕耘汽车电子、工业、新能源，建立自己的行业优势，为未来筹划进入资本市场做足工作。

审核编辑：彭静