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《2023中國電源管理芯片行業研究報告》專訪
時間:2023-09-04
來源: 芯洲科技
電源管理芯片，在電子設備系統中承擔對電能的變換、分配、檢測及其他電能管理職責的芯片。供電是所有電子產品和設備的必備功能，高效轉換和安全穩定是對所有電源管理芯片和功率器件的要求。
作為電子設備的關鍵器件，電源管理芯片的性能優劣極大地影響電子產品的性能及可靠性，是模擬芯片最大的細分市場之一。以下是億歐智庫基于《2023中國電源管理芯片行業研究報告》對芯洲科技副總經理梁俊鋒做的專訪：
1. 電源管理芯片作為模擬芯片的一大類，行業整體有什么特點？國產化上面有哪些突破優勢？
梁俊鋒：談及電源管理芯片，首先要聊的不是芯片本身，因為電源管理芯片在電子設備系統中負責電能的變換、分配、檢測等。本質上在整個產品里多數情況屬于供電部分，所以談電源管理芯片要圍繞應用場景。
從整個行業來看，電源管理芯片應用場景豐富，主要涵蓋消費電子和便攜式設備、計算機通信網絡、工業控制和機器人、汽車電子、醫療設備及物聯網等行業。不同領域需求的芯片種類繁多，需求差別和特點相差巨大。
梁俊鋒：國產電源管理芯片面臨的挑戰主要有兩個方面：
一個是功率挑戰，聚焦在大功率集成，即高功率密度、高效率、高集成的電源管理功率器件。例如在通訊行業，超大電流集成 MOS的電源管理芯片目前仍受制于工藝的限制。
二是技術的設計門檻，比如汽車電子里一些功能安全高等級產品，再如在汽車電源里面對工藝和技術要求很高的大電流功率開關方面，也是目前行業比較難達到的。
作為國產半導體設計公司，芯洲的破局在于更好的服務國內領先的市場及客戶，與客戶共同解決發展中遇到的技術痛點，并持之以恒地以此為目標開發更符合市場應用的創新型產品。我們深刻認識到企業生存和發展的基石在于產品的質量可靠性，堅持以質量為中心打造設計確保、制造可靠、質量管控三位一體的質量體系。
2. 電源管理芯片在不同應用領域有哪些特征，客戶對產品的要求有哪些不一樣的特點？
梁俊鋒：不同行業間的需求差別非常大：
消費市場
消費是現在規模最大的市場，手機是整個消費類先進性的最有代表性的終端產品。電源管理芯片需要滿足手機尺寸的限制和用戶對于性能提升以及續航時間的要求。那么對電源管理IC帶來的核心訴求就是：
第一，持續地追求高效率；
第二，如何能做到用更小的封裝來實現高功率密度；
第三，在待機時候需要具有更低的功耗；
同時為了實現更小的尺寸對于頻率要求也是持續地提升。
所以在效率、尺寸、功耗、頻率等方面對電源管理IC提出持續的要求。
資料來源：status of power IC：technology，Industry and Trends report，Yole Development
工業市場
工業領域每一個細分市場的需求也不同，所以和消費市場一樣，我們去談它最領先的部分，它具有一定的代表性和領先性。目前主要集中在工業自動化、機器人等領域。
工業自動化的終極目標是讓生產效率更高。這考驗信息的快速響應能力，要求整個控制過程更精準、更快速。電源管理IC一方面要求具有非常大的電流處理能力，一方面有尺寸的要求，因此逐漸向著集成化電源產品（PMIC）的方向發展。
機器人的需求更為極致，像物流機器人、工業機器人等。這里脫離有線電源供電，直接利用電池供電，以36V-48V供電為主。這要求電源管理IC具備100V的高壓能力，從而處理更大更復雜的電源場景。芯洲科技在100V的產品系列有近20顆產品，基本可以滿足各種市場及應用場景的需求，同時配套提供了高可靠性的驅動芯片方案。
光伏逆變儲能的電源管理需求在于功率器件、主控芯片以及驅動和相關輔源。功率器件主流的碳化硅方案朝著更高效率、更高工作頻率的方向去發展和衍生。驅動芯片轉向高可靠性的隔離驅動芯片。
汽車電子
汽車電子是國產半導體公司做的相對領先的行業，一般分為幾個域：智能座艙、ADAS域、車身域、動力域、底盤域等，國產電源管理芯片在上述幾大域的覆蓋率依次降低。因為越靠后，對安全性的要求越高，國產公司的差距越大。主要壁壘在于工藝門檻、及滿足功能安全等級的產品設計門檻。芯洲科技目前可以覆蓋80%車載電源芯片應用，并取得了ISO 26262功能安全管理體系ASIL D等級認證證書。
目前國產車規級電源管理IC聚焦在DCDC、LDO、PMIC等。隨著新能源汽車電氣化、智能化、共享化、網聯化的發展，對于算力的需求在持續增加，對于車載電源帶來單板功率的持續增加、要求更高的功率密度、更好的熱處理能力、有效規避器件干擾的能力等。在功能需求逐漸豐富以后主機廠也會帶來更多差異化的電源需求。
通訊市場
通訊也是電源里一個領先的領域，不僅包括對于高功率密度的要求、超高頻率的要求，它還提出了各種各樣的訴求：集成化的電源管理方向、系統電源管理的持續控制、超低噪聲的LDO等。
通訊市場的第一大特點是持續快速的提升數據吞吐容量從4G到5G甚至6G，對于基站布局有更高密度的要求，電源管理IC的數量成比例的增加；第二個特點就是大容量數據吞吐帶來的數據處理能力要求的提升，需要有更大密度、更高效率的電源管理 IC。因為通訊對國家的電網電力消耗非常巨大，如果能有效地提升效率的話，可以更好的節約能源，符合國家的雙碳戰略。所以電源IC在通訊領域未來要實現集成功率管的超大電流能力，同時尺寸越來越小，這些能力芯洲在長期耕耘。
梁俊鋒：其他比如云計算領域對電源管理需求體現在大電流、高功率密度、高動態響應能力，對電源需求主要體現在多相控制器、大電流DrMOS、E-fuse等。再比如醫療行業對電源的要求，主要在可靠性、尺寸及高精度低噪音等指標，有大量集成化電源模塊的需求。
3.從設計研發方面來講，您覺得目前國產的電源管理芯片的技術迭代現狀是怎樣的？同一些龍頭企業，比如德州儀器這些企業相比有什么差距？
梁俊鋒：現在的國產電源半導體公司，相比TI、ADI和ST等歐美公司，基本專注在某一產品方向。國外大廠的產品體系龐大且齊全，基本任何一個設備里需要的電源管理芯片都有對應的方案，目前還沒有國產芯片公司達到國外廠家產品覆蓋度的階段，這是其中的一個特點。
全球電源管理芯片市場競爭格局
數據來源：IC Insights、華經產業研究院
第二個特點，由于國內半導體公司成立時間普遍不長，大部分國內半導體公司還沒做產品持續迭代的工作，多數在持續完善品類，為擴大在市場應用的產品占有率的角度做業務規劃。這帶來的問題是當不同的客戶市場出現新問題的時候，并不一定有資源馬上去做迭代。
芯洲科技專注中高壓功率轉換，目前產品已經迭到第三代，相對而言在國產半導體公司里屬于走得比較深的。
梁俊鋒：另外，像海外大廠都有一些前沿的研究室、研究院或研究中心，持續地去觀察市場的新興領域，投入大量資源去研發新技術方向，目前國產公司大部分以跟隨為主。模擬芯片不同于數字芯片，7nm、5nm、2nm…每兩年都有大的一個迭代。模擬芯片在工藝迭代上時間周期相對比較長，因此模擬芯片大廠的緊迫感在于如果他們不能持續地開發領先于市場的技術，那么后面公司的追趕速度會非常快。
但是我們需要看到，清楚差距可以更容易明確目標，跟著目標走我們可以看到希望，從與國外大廠并駕齊驅到實現超車，這需要國內同仁在未來的集體努力。
4. 除了技術方面，電源管理IC工藝上的突破點和難點有哪些？
梁俊鋒：對于半導體來說，數字芯片追求的是制程工藝，持續優化制程工藝，提升處理密度。而模擬芯片對工藝優化能力要求非常強，這體現在研發周期、研發成本和研發效率方面。比如MOSFET有一個標準指標FOM值，代表電源功率半導體先進工藝的一個核心指標。國產電源芯片的現狀更多依賴于晶圓廠制程工藝的先進性來提升自己在產品的性能參數，國內電源IC公司未來的發展擁有自己的先進工藝或者優化制程工藝能力是必經之路。
芯洲科技在產品性能上提升工藝有兩個方向，一是圍繞著如何有效地解決客戶和市場的需求痛點，通過與上游晶圓廠合作實現更優的芯片設計；二是通過協作提升制程工藝能力，在單位面積里面提供更優化的性能給客戶。
5. 未來行業生態可能會分為橫向和縱向，比如整個模擬芯片行業是國際龍頭從并購不斷發展而來的。您認為這兩個方向的發展對這個行業而言會有哪些機會和挑戰？
梁俊鋒：一般來說，有三種企業未來能在這個市場生存，如果這三種能力都不具備的話，就必然面臨并購整合的結局。
一是提升品類，持續填補國產電源管理芯片領域空白。在寬泛消費類市場中，電源管理芯片準入門檻較低，客戶關注性價比。而在其他領域，電源管理芯片準入門檻相對較高，國產電源管理芯片的空白較多，因此首要策略為解決該領域空白問題，后續再通過創新迭代提升質量。二是圍繞客戶需求，持續迭代優化并打造差異化產品。在國外領先行業的產品設計中，國產電源管理芯片首先是以產品兼容設計為主，在積累一定的產品性能認可和質量口碑后，了解客戶需求并圍繞需求進行迭代升級。對于目前國內部分已處于全球領先位置的行業，如新能源汽車、光伏逆變儲能、邊緣計算等，國內電源管理芯片企業應把握優勢，促進行業需求溝通，打造差異化定制化的產品。
三是聯動上游供應鏈，提升半導體工藝，降低產品成本，從而提升產品性價比。電源管理芯片對工藝優化要求較高。通過與晶圓廠合作，溝通需求、優化工藝可以有效提升產品性能，有效參與晶圓制造，做好過程管控和質量管控等工作。
梁俊鋒：芯洲基于上述的戰略思考。一方面提升自己品類策略，以填補國內空白的產品作為企業發展的重要方向，比如超低噪聲LDO的開發、高功率密度高集成度的PMIC、中高壓電源管理芯片等。一方面持續迭代，開發出滿足國內新能源汽車、工業、通訊等主要市場賽道的產品，從客戶需求出發持續升級優化。第三個方面我們和上游供應鏈緊密合作提升自己在半導體工藝上面的能力，從而大幅提升產品的性能。
最后最重要的一點是芯洲對于質量持續提升的自我要求。如何能擺脫國產半導體比國外大廠價格要低的認知怪圈，首先一定要提供可靠性和質量與國外大廠相當的產品，在這個基礎上持續地去開發迭代符合中國領先市場需求的高性能產品，這也是一家有追求的國產半導體公司共同明確的目標。
