关于模拟芯片的一些思考

集成电路行业是一个传统行业，从1958诞生到现在也有好几十年了，它的运营模式相对成熟，如今研发模式也已经基本固化，甚至连很多公司的毛利也趋同。前阵子看了热帖《一亿融资够IC初创公司烧多久》颇有感触，也觉得模拟篇还有些可说的。所以抽空先跟大家聊聊模拟设计公司的一些事，以后有机会再聊聊其他。题目借用了Sansen老爷子的书，也算标题党了。

一、特征

模拟信号是连接真实世界和数字世界的桥梁，相对于确定和离散的0和1，模拟是感性的。这种“感性”，广泛存在于模拟芯片的全生命周期中。由于需要把花花世界里的声音、光线、图像、无线电、各类效应等等信息转化为电信号，从我们熟悉的AD/DA、电源、射频、放大，到我们不太熟悉的接口、音频、时钟、功率、隔离等等，在信号变为0和1以前，都归模拟管。因此模拟芯片的品类众多，产品线众多。TI积累了大概17个大类的近14万种器件，每个大类又有十几到几十个场景应用不同的子产品线，即便如此，它的市占率最高也不超过20%。目前国内模拟芯片的替代率很低（印象中不足15%），因此整体的市场空间很大，再具体到各个细分领域，机会很多。不过，全球600亿美元的市场，划分到每个赛道上，也就几亿美元。如果进一步看国内模拟市场，大约占到全球市场的4成，那么在一些细分赛道上，虽然有空白，但天花板可能也就几亿人民币。虽然天花板不高，但是模拟芯片的生命周期很长，短则3、5年，长则十年。我们目前在市面上仍能看到大量20多年前、甚至更久的放大器、接口类芯片仍在大量应用。这可与数字芯片紧贴热点不断推陈出新不同，最本质的原因，还是因为我们面对的真实物理世界“一花、一叶、一沙”并没有变化。模拟芯片与数字的另一个不同是，它跟工艺绑定很深，但又不吃工艺。与用代码综合调用门单元表征逻辑0和1的数字芯片不同，模拟芯片关注电流、电压和寄生等等来自半导体器件本征的特性。而器件特性是与工艺深度绑定的，无论用通用的CMOS，还是BCD、SiGe或者GaN，都需要了解器件的特性和极限。为了和工艺紧耦合，很多模拟公司采用IDM模式，而另一些有话语权的Fabless，也会在Fab中有自己专门产线和定制器件。也因此，模拟芯片可以通过不同的器件组合形成新的电路结构来满足需求，无需仅用小线宽来提升性能。从另一个角度来说，也就不用舍命去追逐摩尔定律。目前除了高性能的数模混合芯片，很大一部分模拟芯片使用的仍是0.13um、0.18um、0.35um乃至0.6um的工艺。在工艺选择上，模拟芯片的确从容许多。那模拟芯片吃什么？吃经验。模拟设计，需要在功耗、性能、成本、可靠性等多个方面不断折中平衡，更需要向前了解工艺、器件，向后懂得封测、质量的众多常识。设计折中过程，是一个反复计算、设计、验证和迭代的过程，因此设计人员在一个个项目中形成了对于折中的“感性直觉”，这往往是不能用公式、数字甚至语言描述的。这些经验，需要实打实做过多个项目，经历流片、封测和量产，从众多坑中爬出来才能积累。一般的模拟设计人员，3到5年才能找到感觉，10年才能在领域里拥有足够的经验。所以，说是吃经验，就是吃有经验的工程师。不同赛道模拟芯片设计的机理、采用的工艺可能并不相同，彼此间的鸿沟有时候还比较深。电源和接口不同，小信号调理和SerDes不同，时钟和隔离也不相同，但他们都算模拟。所以一个找到感觉的设计工程师，实际上是在他花了3到5年，才在自己的领域里有所领悟。模拟芯片想要挖出护城河，在性能上有优势，一定是要深耕多年的。这个“多年”，和攒够经验花的时间差不多。

二、大环境

现在的大环境已经好的不能再好了，国内在市场、融资、关注度和政策多方面，都处于历史的巅峰。需求端从18年开始趋热，到如今已经是异常火爆了。原因一是自主可控的要求，在一些战略行业，都提出了明确的自主可控要求（具体的发展路径，可以看看我之前的文章：自主可控的几个阶段）。而在消费电子行业，今年的全球大缺货，让很多企业不得不转向国产的替代方案。另一方面，经过了二十多年的市场历练，很多公司已经拥有了相关的设计能力和产品力，已经能够应付很多应用需求，已经开始从能用到好用过渡。回想四五年前，那些拿着芯片苦哈哈对着系统、模块设计师介绍芯片和方案的IC人，都被一句“我用老外的用的好好的，凭啥用你的？”伤透了心。如今需求端的变化，让憋了很久的国内芯片企业终于扬眉吐气了。很多需求都不是自己跑出来的，而是客户顺藤摸瓜摸过来的，这些“藤”包括新闻稿、宣传册、用户口口相传、拆机，甚至早些年在会议上的报告、论文，火爆程度可见一斑。融资环境也是天翻地覆，2018年11月的科创板创立可谓是半导体投资领域的重大里程碑，按照陈大同老师的话说：“是开天辟地的一件大事”。科创板降低了对企业盈利的要求，理论上成立三年的企业就能上市。这在以往是不可想象的，看看主板上市的半导体企业，哪个不是苦哈哈摸爬滚打十来年。半导体行业的特点大家也知道，投资重、周期长，其实对于投资人和创始人来说，时间既是朋友，更是敌人。而如今，寒武纪成立4年就科创板上市了。这对于对退出时间有明确或隐晦要求的资本（产业资本咱就先不说了）来说，真是天降甘霖。2021年一年，就有16家半导体公司登陆科创板。巨大的示范作用，加之国家对硬科技、高端制造业的导向，让资本趋之若鹜，现在一级市场对半导体行业的投资已经进入白热化阶段。很多标的已经到了“有钱却投不进去”的地步，只有在业内深耕多年、有产业号召力和布局的投资方、产业资本才能拿到好的份额。早先是对设计企业的投资，再后来是对工艺厂的投资，现在已经向上游设备和材料延伸。不仅资金量逐渐扩大，资本对时间的忍耐力也在提升。话说回来，对于模拟设计企业来说，现在的资本已经开始进入众多细分赛道，一般A轮两三千万的额度是“湿湿碎啦”。对于明星团队或者创始人，额度更高，出让的股份更少。我见过的有些企业，营收百万估值几亿，有些甚至还停留在PPT上，也能拿到可观的投资。政策方面，从2018年开始，国家对科技企业，特别是号称“工业粮食”的芯片行业，国家的重视前所未有。往近说是贸易战、华为中兴事件后的觉悟，往远说是老龄化和逆全球化的必然选择（详见我之前的文章：老龄化与逆全球化下的社会治理大趋势）。除了国家层面的政策导向外，光在十四五规划中，到2025年集成电路产业规模超千亿的省/直辖市就有11个，城市高达15个，主要集中在北京、长三角、福建沿海、深圳、西安、成都和武汉等。在税收、场地、资源和人才方面，都有较大的政策倾斜。企业从税收、场地租赁、拿地费用、流片补贴、国产补贴等方面可以拿到切切实实的真金白银，为企业降本增收提供不小的支撑。所以你会看到众多的小公司，如雨后春笋般在这些地方注册（魏少军教授的芯片设计行业统计报告中说2021年新增设计企业592家，增长率为26.7%；而细分到模拟，企业数由270家快速增长到414家，销售额更是暴涨230%）。说实话，现在想骗这些地方的补贴，已经没那么容易了，地方政府招商部门见过的牛鬼蛇神不比投资人少。反倒是有些没有在这个领域深耕的资本，盲目进入，中招的几率更大。

三、产品

大的说完了，该说具体的模拟芯片公司了。一个公司安身立命的根本是什么？是产品。对于模拟芯片公司而言，产品战略是分为几个层级的。首先，一个模拟产品公司或者任何一个公司，在早期都需要有一个最小产品集。它是整个公司产品的基础，决定了这个公司在中早期的发力方向、应用场景和用户。很多基本架构、核心技术均出于此，后续的系列产品是从这个根上不断打磨演化而来。这个最小产品集可以是几款产品甚至一款产品。我见过个别公司，一款产品打天下，也有几亿的产值。这产品不仅定义得好，能够很好地应用在众多场景，指标也很棒。用这样的最小产品集，很容易养住团队，进而再做产品上的扩展。有了最小产品，需要在此基础上通过增删功能、性能调整，快速形成谱系。谱系瞄准的是不同的应用场景，能够让用户面对不同系统要求时能够找到合适的产品。因此谱系的核心是定义，需要精心设计不同的功能和性能搭配，对应不同的价格，形成相应的产品梯度。还要考虑产品定义时会不会相互打架，所以要对产品的重叠度和差异进行细致的规划。由于面向的是场景，又有产品基础，谱系化的核心是产品的定义和速度。我听到不少朋友甚至业内知名大佬说模拟芯片的产品谱系就照着TI、ADI等国际巨头的刷一遍就行。我只能部分认同，认同的部分是在现下，国产替代就是最好的公司战略。目前国内模拟初创公司的基本打法是从不同的渠道得知老外某款产品出货量高，对其进行仿制，以求原位替代。但长期来看，在知道量的同时，更需要知道具体的应用场景和用户，以及用户为什么选择这颗片子。这话听起来容易，但真要搞通透，也需要在相关领域浸淫上一段时间才能摸出路来。进一步说复制巨头的谱系，其实很多巨头的产品线重复性很高，源于不断收购带来的品类叠加。即便有人力和资金实力去搞，也不是多多益善。产品谱系化后，公司可以进一步扩大产品线，给用户提供成套的解决方案。前面也说了，模拟的赛道多，因此初期的解决方案集中在公司主攻领域内，例如成套的总线收发器。当然，一般公司触摸或者预见到天花板后，会沿着最小产品集和谱系向周围拓展。例如总线收发会延伸到隔离、信号调理等领域。当然，如果公司积攒了足够的实力，可以再向后延伸到数字领域的协议处理、交换、处理等领域，最终形成真正意义上成套解决方案。说到这里，当年联发科turnkey一统山寨手机江湖的案例历历在目。需要多说一点的是，多条产品线的布局并不见得是好事，需要考虑公司的基因、擅长领域和市场情况。还有一点很重要，是各条线协同效应。很多大厂产品线众多，通过多年的沉淀和积累，用规模取胜。但对于模拟初创公司而言，最小产品集和谱系相对好规划定义，因为是熟悉的领域。但当公司需要扩张时，想要扩团队或者直接收购来跨领域到相关的产品线时，就要考虑各线在不同解决方案中的协同效应。协同效应我个人认为要关注以下几点：共同的应用场景，客户群体趋同，个别技术能够共享，能够分摊一些成本等等。不管是最小产品集、谱系还是解决方案，从产品角度来说，最终的目的都是帮助赢得用户，获得利润。如何赢得设计，抛开营销层面的策略和技巧，单从产品来说，不一定是高超的指标、极低的价格，或者说性能和价格仅是用户关心的一部分。从上面的产品层次也能看出来，赢得用户需要好的产品定义，做出来的东西易用、好用、耐用，当然如果指标上有略微的优势，那就再好不过了。东西做出来不是终点，更要掐好上市时间点。很多时候，“在对的时间做对的事”比“长期做难而对的事”要重要得多。当然，这两者并不矛盾，看看目前已经上市或者排队中的模拟设计企业，哪家不是沉寂了多年，熬过了苦日子，攒出了好产品，赶上了当下国产替代的好时候。这种时间点上的契合，是偶然，其实对于这些公司来说，也是必然。但如果近两年的初创公司，如果瞄准了细分赛道、爆款应用，快速推出产品，赢得设计，那么很快就能养住团队。然后再结合市场预判，每年一到两款新品，三到四款谱系产品，慢慢产品上市就有了自己的“节奏”。

四、团队

前面介绍了模拟芯片的研发与数字不同，不吃工艺、吃经验，当然，相比数字芯片来说也不太吃钱。一款模拟芯片的设计需要经历立项、方案、样品、工程批、量产批等几个阶段，视基础和难度研发周期一般是1-3年。赶上现在这个产能情况，时间只会更慢。所以，要成功地出货，对于模拟芯片的研发来说，最关键的要素是：人。模拟设计工程师到资深这个层级，大概需要10年经验。这10年经验能够带来的好处包括但不限于：1. 对工艺有所熟悉，在工艺、器件选择上能够避免弯路。同时，知道工艺变化对电路功能、性能影响的边界。因此知道哪些仿真fail是可以放掉的。2. 对常见电路在脑海中已有相关的IP库，性能指标了然于胸，能够分解指标映射到相应的电路结构上。3. 用直觉指导电路设计的方向，减少很多弯路和时间。4. 更加了解制造、封测等后道流程，以及对芯片功能性能的影响，并能够指导质量提升。还有很多，我不一一列举。模拟芯片因为分类众多，单从规模说，大到一些协议的PHY芯片、小到单管的MOSFET，各不相同。因此，模拟芯片对人力的需求有大有小。有些芯片，一个资深设计工程师足矣，有些则需要按照中大型SoC的标准去配置。但对于我们通常意义上的纯模拟芯片来说，一般情况下，一般一个项目负责人（有时候兼职资深设计工程师），三个设计工程师，两个版图工程师，其他如TE、QE、AE视公司成熟度情况配备，或者干脆不配，全由设计师兼职。从这个角度上，对于产品线相对集中的模拟公司，并不太吃人力，这也是另一个和动辄上百人的数字芯片公司大不相同的地方。以我的观察，目前70%的模拟芯片设计公司，体量大概维持在20人以下（行业数据是大概83%的芯片设计企业在100人以下）。另一方面，现在的模拟设计工程师很难招。之前也说了，培养一个模拟设计工程师很难，很费时间。因此，资深和成熟的模拟设计工程师都是从若干年前的冷板凳熬过来的，数量属实稀缺。整个设计行业的从业人员也就20多万人，模拟从业人员也就几万人。随着细分赛道创业企业数量的暴增，会不断稀释这些资深模拟设计人员，因此当前初创模拟设计企业的体量也大不到哪去。以现下的行情，对于初创的模拟设计公司而言，成本排序大致是人力>流片>封测>设备、IP、EDA环境>其他。为什么我在这里不停强调团队，因为好的团队和设计师，能够规避掉很多设计坑。在模拟公司，如果一个有经验的设计师，面对熟悉的领域和规模不大的片子，是完全能够实现一次流片量产的。相反，我也见过有些公司，找的三教九流，做一个片子三年性能还不稳，别人千万投入量产了两款芯片，这边一千五百万出去拿到的还是半块石头。现在的投资火爆的大环境下，初创公司如何留住人才，甚至说如何留住团队（整建制被挖的事例不要太多）？有股权设置的“技术活”，也要看公司的机制和创始人的魅力（忽悠能力），这些展开完全可以另起一篇。这里仅从人才的角度说几句。一个人在一家公司或者一个组织中到底关心什么？抛开家国情怀，我认为最重要的是两个字：成长。成长包含很多方面，除了薪资待遇，还包括技术、能力和职业发展。定量的薪资没得说，现在高薪挖角轰轰烈烈，只能从后面几项动之以情、晓之以理了。许多朋友会笑，这话实际说了跟没说一样，其实跟很多大道理一样，都懂，但是实操很难。我个人认为，要义也就两个字：兑现。

五、未来

随着资本从烫手的AI、XPU开始转向布局模拟芯片公司，意味着大多数模拟公司的融资将会进入快车道。而硬币的另一面，则是不少公司将会在一两年内出现融资困难。原因其实在最前面已经说了，模拟赛道多，市场容量的天花板比较低。而整个芯片行业其实是一个赢者通吃的行业，老大吃肉、老二啃骨头、老三喝汤，其他的陷入内卷的汪洋大海。所以只有赛道内前三才能过上好日子。市场容量低的小赛道会让前三在这两年快速浮出水面。前三的地位资本不断涌入加持巩固地位，并开始有余粮拓宽产品线，做大规模。现在有些赛道一口气已经能数出十几二十家企业，基本都是在用前述的热门产品原位替代的思路做产品，用低价策略推市场。换个角度看，这已经不是替代国外，而是国产替代国产的红海（华强北的手机战争历历在目）。可想而知，不在龙头的企业以后日子会有多艰难。而那些开始就布局众多产品线的初创公司，如果细分做不到前三，空有大估值和大平台，同样很难。所有喧嚣终会归为沉寂，所有行业最终会回归理性，芯片行业也不例外，更何况它在国外其实是一个发展了几十年的制造业。那些前三开外的中等生的命运或者目标，也将不再是上市，而是被收购。这也是未来模拟芯片行业的趋势，一些小的公司和团队不断被大的公司收购、整合，最终形成大体量的模拟芯片龙头。这一切，将像极了TI、ADI的剧本。以上只是一些潦草的关于模拟设计公司的感想，权当抛砖引玉，欢迎大家探讨。后续还有很重要的包括供应链、销售、融资等环节实在限于时间和精力，得以后再聊了。最后：做一家公司太复杂，哪有什么“精要”，全都是干出来的。北京汉通达科技主要业务为给国内用户提供通用的、先进国外测试测量设备和整体解决方案，产品包括多种总线形式（台式/GPIB、VXI、PXI/PXIe、PCI/PCIe、LXI等）的测试硬件、相关软件、海量互联接口等。经过二十年的发展，公司产品辐射全世界二十多个品牌，种类超过1000种。值得一提的是，我公司自主研发的BMS测试产品、芯片测试产品代表了行业一线水平