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傳感器、加速計(jì)算、存儲(chǔ)以及物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和工業(yè)4.0等等話題是當(dāng)下半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。日前，在第八屆年度中國(guó)電子 ICT媒體論壇暨2019產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)上，與會(huì)嘉賓圍繞這些議題進(jìn)行了深入討論。

英飛凌：ToF的應(yīng)用越來越廣

ToF（飛行時(shí)間）的話題越來越熱，背后是需求市場(chǎng)的放大。該技術(shù)可提供準(zhǔn)確、可靠的深度數(shù)據(jù)，相較于其他深度傳感技術(shù)，ToF僅使用一個(gè)紅外光光源就可以直接測(cè)量每個(gè)像素中的深度和幅度信息。其通過發(fā)射調(diào)制紅外光到整個(gè)場(chǎng)景，通過ToF成像器捕獲反射光，通過發(fā)射光和接收光之間測(cè)量到的相位差以及幅度值可以得到高度可靠的距離信息以及完整場(chǎng)景的灰度圖像。

圖：ToF成像原理

英飛凌電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部大中華區(qū)射頻及傳感器部門總監(jiān)麥正奇表示，不僅是手機(jī)，ToF在工業(yè)、汽車或消費(fèi)電子等領(lǐng)域都會(huì)有很大的機(jī)會(huì)。在英飛凌的汽車電子事業(yè)部、DSS數(shù)字安全解決方案事業(yè)部，電源管理及多元化事業(yè)部和工業(yè)控制事業(yè)部四個(gè)事業(yè)部中，多元化就是射頻和傳感器，是英飛凌業(yè)務(wù)重要的部分。英飛凌的ToF業(yè)務(wù)已經(jīng)覆蓋到消費(fèi)電子、工業(yè)、汽車領(lǐng)域。其中，消費(fèi)電子主要是以移動(dòng)裝置，包括手持或VR、AR頭盔；在工業(yè)方面，主要是自動(dòng)化、安防、機(jī)器人等應(yīng)用；在汽車部分，ToF已經(jīng)是一個(gè)選項(xiàng)。

圖：麥正奇，英飛凌電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部大中華區(qū)射頻及傳感器部門總監(jiān)

針對(duì)ToF圖像傳感器，英飛凌的主打產(chǎn)品是REAL3。據(jù)麥正奇介紹，該傳感器透過3D的深度圖加上2D的灰階圖，得到一個(gè)完整的深度訊息。其算法保證即使在強(qiáng)光下，也不會(huì)過曝。而英飛凌特有的智能濾波和偽影校正算法提高了數(shù)據(jù)精度。ToF的結(jié)構(gòu)使之能夠?qū)崿F(xiàn)非常緊湊的攝像頭設(shè)計(jì)，而最重要的是REAL3只需在出廠時(shí)做一次校正（5秒內(nèi)完成）。REAL3的深度計(jì)算量很小，CPU占用量低，降低了功耗，“這對(duì)移動(dòng)裝置是最重要的，每個(gè)點(diǎn)都可以提供完整的深度訊息，其傳輸出去的數(shù)據(jù)已經(jīng)是可用的了，不像其它結(jié)構(gòu)的3D傳感需要不斷用CPU計(jì)算深度和幅度訊息，” 麥正奇說，“這些特性可減少手機(jī)或移動(dòng)設(shè)備的能耗和熱損耗。”

目前，英飛凌面向工業(yè)和移動(dòng)應(yīng)用的REAL3已投入量產(chǎn)，該傳感器通過優(yōu)化CMOS技術(shù)，提升了性能、功耗和成本特性。其中，面向移動(dòng)設(shè)備的專用REAL3已經(jīng)面市，而面向汽車應(yīng)用的REAL3尚在研發(fā)階段。該器件主要由英飛凌自有工廠量產(chǎn)，但也不排除通過代工廠生產(chǎn)，另外，他們也在和錫根的pmdtechnologies合作開發(fā)軟件算法，Pmd提供ToF像素矩陣，英飛凌則提供SoC功能塊，并開發(fā)ToF優(yōu)化CMOS制造工藝。

艾邁斯：今年光學(xué)傳感有幾個(gè)熱點(diǎn)

光學(xué)、圖像和音頻是傳感器領(lǐng)域重要的三個(gè)領(lǐng)域，其系統(tǒng)方案包含IC、接口、算法和軟件，而在這些領(lǐng)域，艾邁斯（ams）是重要的玩家，其產(chǎn)品應(yīng)用包括消費(fèi)電子、工業(yè)、汽車和醫(yī)療。在3D傳感上，艾邁斯的產(chǎn)品涵蓋ToF、主動(dòng)立體視覺和結(jié)構(gòu)光三個(gè)主要類別，另外，該公司在音頻、攝像頭偵測(cè)、健康檢測(cè)、電子商務(wù)和顯示管理上都有相應(yīng)的傳感技術(shù)和產(chǎn)品。

艾邁斯半導(dǎo)體先進(jìn)光學(xué)傳感器部門執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理Jennifer Zhao表示，根據(jù)IHS的統(tǒng)計(jì)排名，過去八年艾邁斯光學(xué)傳感器業(yè)務(wù)都是行業(yè)第一。“因?yàn)槲覀兎浅Ｗ⒅貏?chuàng)新，”Jennifer Zhao說，“今年客戶最大的需求就是怎樣進(jìn)行屏下管理，我們的環(huán)境光、無顯示失真接近傳感器和紅外IR抑制技術(shù)能夠滿足需求；在真無線立體聲方面，我們新出的傳感器可以做到0.1、0.2cm的近距離優(yōu)化。另外在窄或無邊框LCD顯示屏、3D光學(xué)傳感以及醫(yī)學(xué)健康保健方面，我們都能提供高性能的傳感器。”

圖：Jennifer Zhao，艾邁斯半導(dǎo)體先進(jìn)光學(xué)傳感器部門執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理

在光學(xué)傳感器上，艾邁斯主要產(chǎn)品是兩條線：集成光學(xué)傳感器和顏色、光譜傳感器。前者主要是顯示強(qiáng)度管理、攝像頭/顯示屏色彩平衡、接近（手機(jī)/家庭助理）和1D ToF接近以及距離傳感，后者則是顏色識(shí)別、食物分析、化妝品和膚色監(jiān)測(cè)以及生物傳感器。就智能手機(jī)應(yīng)用看，光學(xué)傳感技術(shù)的主流趨勢(shì)有三個(gè)：1、3D人臉識(shí)別，主要用于身份識(shí)別和安全支付；2、全面屏、無邊框；3、攝影增強(qiáng)。

圖：3D人臉識(shí)別技術(shù)包括結(jié)構(gòu)光、主動(dòng)立體視覺和ToF三類。其中結(jié)構(gòu)光主要適用于近距離，具有最佳深度圖質(zhì)量和安全性，成本也最高，主要被高端手機(jī)選用；主動(dòng)立體視覺適用于中等距離，其深度圖質(zhì)量也比較優(yōu)良，但是精度沒有結(jié)構(gòu)光好，其成本較結(jié)構(gòu)光有優(yōu)勢(shì)；ToF適合中遠(yuǎn)距離（5米左右），系統(tǒng)集成簡(jiǎn)單，尺寸最小。

Jennifer Zhao介紹，艾邁斯在3D傳感領(lǐng)域不僅有VCSEL光源、光路和光學(xué)封裝、NIR和ToF攝像頭這些硬件，也有與曠世、bullus 3D等合作的軟件算法，以及3D應(yīng)用的軟件。而除了手機(jī)，智能家居、工業(yè)自動(dòng)化以及汽車也是艾邁斯3D傳感的重要市場(chǎng)。

就全面屏趨勢(shì)而言，近100%的屏占比推動(dòng)了對(duì)OLED（或BOLED）屏下元件的需求。“在OLED屏，主要客戶的要求有兩點(diǎn)：一是屏下靈敏度要很高，因?yàn)楣庖ㄟ^OLED屏下面打出來；二是在所有亮度等級(jí)下都要能運(yùn)行，”Jennifer Zhao說，“我們的TCS3701支持這些要求，在OLED屏下高光低光下都能應(yīng)用，該產(chǎn)品目前已經(jīng)量產(chǎn)。”

圖：不同屏占比對(duì)3D傳感器尺寸的要求不同

攝影增強(qiáng)是目前手機(jī)最主要的功能，3D傳感發(fā)揮著重要作用。其中關(guān)鍵技術(shù)包括激光檢測(cè)自動(dòng)對(duì)焦、光源閃爍控制、自動(dòng)白平衡和閃爍補(bǔ)償。激光檢測(cè)自動(dòng)對(duì)焦通過1D ToF傳感器支持，要能檢測(cè)2cm-2.5m距離，精度在±5%，能夠抗蓋板玻璃上的污垢干擾并能抗太陽光。艾邁斯最新的相關(guān)產(chǎn)品是TMF8801，可以滿足這些要求。

光源閃爍控制、自動(dòng)白平衡和閃爍補(bǔ)償主要是解決在AWB算法中可能會(huì)被少數(shù)飽和顏色所主導(dǎo)的場(chǎng)景誤導(dǎo)以及人工光源環(huán)境中拍攝的照片出現(xiàn)波紋的問題。艾邁斯通過色溫傳感器，可以在所有的光源環(huán)境中提供精確的色溫來解決這個(gè)問題；通過光學(xué)傳感器來精確的測(cè)量環(huán)境光以調(diào)整混合光源造成的失真；通過光源閃爍檢測(cè)傳感器自動(dòng)檢測(cè)環(huán)境閃爍輔助算法來解決閃爍波紋的問題。

賽靈思：AIoT為加速計(jì)算引擎提供商機(jī)

AI的核心是高性能計(jì)算，過去CPU一直被用于通用計(jì)算，從2012年開始，GPU被用于高性能計(jì)算。AI雖然發(fā)展迅速，但落地的場(chǎng)景和實(shí)際回報(bào)離大家的預(yù)期還要差一點(diǎn)。賽靈思人工智能市場(chǎng)總監(jiān)劉競(jìng)秀認(rèn)為主要原因在于兩個(gè)剪刀差產(chǎn)生的阻礙。

圖：劉競(jìng)秀，賽靈思人工智能市場(chǎng)總監(jiān)

“第一個(gè)剪刀差是需要處理的數(shù)據(jù)和計(jì)算芯片所能夠提供的處理能力之間的剪刀差。” 劉競(jìng)秀說，“第二個(gè)剪刀差就是芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)的長(zhǎng)周期和快速迭代的市場(chǎng)需求之間的差距。就是快速變化、快速迭代的市場(chǎng)和ASIC開發(fā)周期漫長(zhǎng)之間的差距。”

他認(rèn)為，摩爾定律的性能升級(jí)效應(yīng)在放緩，芯片迭代成本高昂，而FPGA可以滿足原型開發(fā)和快速導(dǎo)入計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品的需求，不必像ASIC那樣必需是成熟市場(chǎng)規(guī)模上量才能回收成本。

圖：兩個(gè)剪刀差阻礙AI落地和回報(bào)預(yù)期

AI的主流應(yīng)用場(chǎng)景包括與視頻、圖像和語音相關(guān)的應(yīng)用。其中跟視頻相關(guān)的安防監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)AI的需求在加大，因?yàn)?a href="http://m.1cnz.cn/soft/data/42-102/" target="_blank">AI技術(shù)可以解決以往人工監(jiān)控下警力不濟(jì)的痛點(diǎn)，極大的提高警察系統(tǒng)的效率。另外，高檔寫字樓、高檔酒店、機(jī)場(chǎng)、火車站等無人值守閘機(jī)、無人值守超市也主要應(yīng)用AI人臉識(shí)別技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)視頻的內(nèi)容審查需求也是AI視頻落地的一個(gè)應(yīng)用。“現(xiàn)在大都還是依靠人力做，非實(shí)時(shí)短視頻業(yè)務(wù)相對(duì)比較容易，直播類的就比較難，”劉競(jìng)秀說，“不少AI公司現(xiàn)在做了基于文字、人臉識(shí)別，包括基于行為動(dòng)作的審查機(jī)制的解決方案，現(xiàn)在在不同的場(chǎng)景、不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都在做相應(yīng)的嘗試跟大量的部署。”

此外，AI在自動(dòng)駕駛的ECU處理上也有很大前景。不過，相對(duì)于視頻，AI在語音上的應(yīng)用還不夠成熟，劉競(jìng)秀指出這是因?yàn)橐曈X相關(guān)應(yīng)用，屬于用CNA或者DNN做網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)的應(yīng)用，能夠提供端到端解決方案，而語音應(yīng)用的AI（例如LSTM），其網(wǎng)絡(luò)模型只是不同語音模型中的一部分，有大量的前處理跟后處理的技術(shù)，跟AI沒有關(guān)系。在語音識(shí)別的技術(shù)中，AI只是眾多技術(shù)處理環(huán)節(jié)中的一環(huán)，其效率好壞并不一定，能否為語音做更好的加速，要看客戶所選擇的具體方案。此外，現(xiàn)在語音聊天機(jī)器人還有能力上的限制，無論數(shù)字級(jí)多豐富，訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)多深，也沒辦法聊二十句，這也限制了AI語音技術(shù)的發(fā)展。

作為FPGA供應(yīng)商，賽靈思的新戰(zhàn)略已確定為以數(shù)據(jù)中心優(yōu)先，加速核心垂直市場(chǎng)的增長(zhǎng)，其Versal計(jì)算引擎將為此賦能。作為賽靈思下一代計(jì)算引擎，面對(duì)通信和人工智能高性能場(chǎng)景，Versal定義了完全不一樣的芯片架構(gòu)，劉競(jìng)秀強(qiáng)調(diào)，通過豐富的資源配置和優(yōu)化，采用賽靈思的方案，最快只要幾個(gè)小時(shí)就可以把新的網(wǎng)絡(luò)部署在硬件上，把系統(tǒng)運(yùn)行起來，“這對(duì)AI創(chuàng)業(yè)公司和合作伙伴來講是最重要的，可以非常快地拿到一個(gè)原型機(jī)，用這些原型機(jī)去真正的場(chǎng)景做性能、功能的迭代、數(shù)據(jù)的收集，這樣產(chǎn)品才能比別人更快地推向市場(chǎng)。”

圖：賽靈思從底層到應(yīng)用端的開發(fā)資源

ADI：新趨勢(shì)加快工業(yè)4.0落地

什么才是工業(yè)4.0？工業(yè)4.0怎么落地？什么時(shí)候落地？ADI亞太區(qū)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)部經(jīng)理于常濤表示，目前工業(yè)4.0面臨一些困境，如實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的路徑和時(shí)間表不明確，許多正在發(fā)揮作用的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)因素帶來不確定性，投資有不確定性的風(fēng)險(xiǎn)，與客戶進(jìn)度的匹配等，但有一點(diǎn)可以肯定——先行者會(huì)有極大的優(yōu)勢(shì)。

圖：于常濤，ADI亞太區(qū)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)部經(jīng)理

于常濤指出，一個(gè)典型的工業(yè)4.0工廠應(yīng)該包含四個(gè)要素：一、要有機(jī)器人的應(yīng)用；二、要有控制系統(tǒng)；三、要有現(xiàn)場(chǎng)的若干儀表和傳感器；四、必須有穩(wěn)健的傳輸通訊網(wǎng)絡(luò)把各網(wǎng)絡(luò)連在一起。他認(rèn)為，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)看重的是有線的方式，無線的作為補(bǔ)充，還沒有那么普及，包括5G如何落實(shí)在工廠當(dāng)中還有爭(zhēng)議。

圖：一個(gè)典型的工業(yè)4.0工廠所包含的要素

隨著中國(guó)人力成本的提高，對(duì)于ADI來講，圍繞工廠自動(dòng)化的機(jī)器人會(huì)有更多的商業(yè)機(jī)會(huì)出現(xiàn)。傳統(tǒng)的機(jī)器人機(jī)器手臂，只需要控制系統(tǒng)和相應(yīng)的軟硬件及基本的安全功能設(shè)計(jì)，但隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能概念融合之后，會(huì)有更多的元素加載。

“比如說各關(guān)節(jié)角度的監(jiān)測(cè)，在大負(fù)載情況下，手臂本身的抖動(dòng)情況，同時(shí)機(jī)器人在和工作人員緊密配合的時(shí)候一定不能傷到人，這涉及到若干傳感器的技術(shù)。”于常濤說，“同時(shí)作為工廠的一分子，機(jī)器人也需要把參數(shù)上傳到云端，這催生了通訊的機(jī)會(huì)。所以這些需求給ADI創(chuàng)造了不止一倍的機(jī)會(huì)。”

工業(yè)4.0落地給ADI創(chuàng)造的機(jī)會(huì)還包括針對(duì)控制技術(shù)諸如角度或者編碼器的完整的解決方案、針對(duì)整個(gè)機(jī)器手臂的姿態(tài)監(jiān)控的傳感、針對(duì)檢測(cè)震動(dòng)的加速度傳感器，以及安全方面的解決方案。此外，作為連接現(xiàn)場(chǎng)儀表和整個(gè)控制單元的核心單元電機(jī)控制模塊，ADI可以提供所有環(huán)節(jié)的產(chǎn)品，其他領(lǐng)域包括24V輸入、5V輸出的電源、軟件定義I/O（每個(gè)通道都可以任意地定義為數(shù)字量的輸入輸出，或者模擬量的輸入輸出）等。于常濤強(qiáng)調(diào)，軟件定義I/O是非常靈活的方案，可以完全根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)施結(jié)構(gòu)，通過軟件的方式把系統(tǒng)完整地運(yùn)行起來，在很大程度節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)工程安裝的難度和成本。

軟件定義I/O控制非常適用于工業(yè)以太網(wǎng)，工業(yè)以太網(wǎng)會(huì)更多的運(yùn)用到工業(yè)4.0中。而在驅(qū)動(dòng)部分，ADI這邊也做了很大的投入，其核心優(yōu)勢(shì)也體現(xiàn)在高集成度和靈活性，如ADI的fido5000可以用單一一顆芯片支持目前主流的工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議，同時(shí)，ADI正在計(jì)劃于今年底推出下一代的基于千兆以太網(wǎng)的TSN方案。

圖：ADI今年底將推出TSN方案

華虹宏力：功率器件聚焦4個(gè)方向

從去年下半年開始，有關(guān)國(guó)內(nèi)汽車銷售景氣下滑的消息不斷，最近中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)顯示今年一季度乘用車銷量同比下滑了13.7%，但與此同時(shí)，新能源汽車銷量卻持續(xù)保持快速增長(zhǎng)。今年一季度新能源汽車銷量同比增長(zhǎng)達(dá)109.7%！所以，華虹宏力戰(zhàn)略、市場(chǎng)與發(fā)展部科長(zhǎng)李健把電動(dòng)汽車視為芯片產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇，將成為下一波增長(zhǎng)的重要應(yīng)用載體。

圖：李健,華虹宏力戰(zhàn)略、市場(chǎng)與發(fā)展部科長(zhǎng)

李建表示，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的歷史發(fā)展路徑是一直向上，每個(gè)時(shí)段都有核心應(yīng)用來支撐。1992年到2000年，是臺(tái)式電腦，2000年到2008年是功能手機(jī)，2008年到2016年是智能手機(jī)，2016到2018年，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率高達(dá)20%以上，這是由于大量的新技術(shù)出現(xiàn)，包括5G、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等，但這些技術(shù)不會(huì)單一存在，它們需要一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品作為載體來體現(xiàn)，而智能手機(jī)自2017年開始已顯疲態(tài)，能夠擔(dān)任多技術(shù)融合載體、拉動(dòng)半導(dǎo)體快速上揚(yáng)重任的將是未來的智慧汽車。一個(gè)重要原因是汽車電子化。“從汽車的成本結(jié)構(gòu)來看，未來芯片成本有望占汽車總成本的50%以上，這會(huì)給整個(gè)半導(dǎo)體帶來巨大的市場(chǎng)需求。”李健說道。

汽車電子化拉動(dòng)了半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求，如自動(dòng)駕駛處理器、ADAS芯片等，同時(shí)也為功率器件，如MOSFET創(chuàng)造了新機(jī)遇。“2020年，中國(guó)新能源車的銷售目標(biāo)是200萬臺(tái)，全球是700萬臺(tái)，是一個(gè)非常大的市場(chǎng)。”李建說，“有別于傳統(tǒng)車，新能源車?yán)锩嬗?a target="_blank">電機(jī)、電池、車載充電機(jī)、電機(jī)逆變器和空調(diào)壓縮機(jī)，這些都需要大量的功率器件芯片。電動(dòng)化除了車輛本身的變化之外，還給后裝的零部件市場(chǎng)也帶來新的需求，同時(shí)配套用電設(shè)施，比如充電樁，也帶來大量的功率器件需求。”

電動(dòng)汽車中功率芯片的用途非常廣泛，啟停系統(tǒng)，DC/DC變壓器，DC/AC主逆變器+DC/DC升壓，包括發(fā)電機(jī)，還有車載充電機(jī)等。以IGBT為例，電動(dòng)汽車前后雙電機(jī)各需要18顆IGBT，車載充電機(jī)需要4顆，電動(dòng)空調(diào)8顆，總共一臺(tái)電動(dòng)車需要48顆IGBT芯片。“如果2020年國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車銷量將達(dá)到200萬臺(tái)，后裝維修零配件市場(chǎng)按1：1配套計(jì)的話，粗略估算國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大概需要10萬片/月的8英寸車規(guī)級(jí)IGBT晶圓產(chǎn)能（按120顆IGBT芯片/枚折算）。”李健算了一個(gè)賬，“基于國(guó)內(nèi)電動(dòng)車市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的1/3，2020年全球汽車市場(chǎng)可能需要30萬片/月的8英寸IGBT晶圓產(chǎn)能！除了汽車市場(chǎng)，IGBT在其它應(yīng)用市場(chǎng)中也廣受歡迎，業(yè)內(nèi)有看法認(rèn)為還需要新建十座IGBT晶圓廠，我覺得此言也不虛。”

李健表示，在功率器件方面，華虹宏力主要聚焦4個(gè)方面：一是Trench MOS/SGT，即低壓段200伏以下的應(yīng)用，如汽車輔助系統(tǒng)應(yīng)用12V/24V/48V等；二是超級(jí)結(jié)MOSFET工藝（DT-SJ），涵蓋300V到800V，在汽車應(yīng)用中主要是汽車動(dòng)力電池電壓轉(zhuǎn)12V低電壓，以及直流充電樁功率模塊；三是IGBT。IGBT在電動(dòng)汽車?yán)锩媸呛诵闹械暮诵模饕窃?00V到3300V甚至高達(dá)6500V的高壓上的應(yīng)用，如汽車主逆變、車載充電機(jī)等；四是GaN/SiC新材料，這是華虹宏力一直關(guān)注的方向。預(yù)計(jì)未來五到十年，SiC類功率器件會(huì)成為汽車市場(chǎng)的主力，主要是在電動(dòng)汽車的主逆變器，和大功率直流快速充電的充電樁上。

經(jīng)過多年研發(fā)創(chuàng)新和持續(xù)積累，華虹宏力已經(jīng)逐步推進(jìn)自主創(chuàng)芯進(jìn)程。截至2018年第4季度，作為全球最大的功率芯片純晶圓代工廠，華虹宏力8英寸MOSFET晶圓出貨已超過700萬片。華虹宏力功率器件工藝的基礎(chǔ)是硅基MOSFET，而中流砥柱則是超級(jí)結(jié)MOSFET(DT-SJ)，該工藝適用于500V到900V電壓段，其電阻更小，效率更高，散熱相對(duì)低，所以在要求嚴(yán)苛的開關(guān)電源里有大量的應(yīng)用。

“超級(jí)結(jié)MOSFET最顯著特征為P柱結(jié)構(gòu)，華虹宏力采用擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的深溝槽型P柱，可大幅降低導(dǎo)通電阻，同時(shí)，在生產(chǎn)制造過程中可大幅降低生產(chǎn)成本和加工周期。”李健表示，“總體來看，華虹宏力的超級(jí)結(jié)MOSFET工藝每?jī)赡昃蜁?huì)推出新一代技術(shù)，用單位面積導(dǎo)通電阻來衡量的話，每一代新技術(shù)都會(huì)優(yōu)化25%以上。其中深溝槽型超級(jí)結(jié)MOSFET是華虹宏力自主獨(dú)立開發(fā)、擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)‘芯’技術(shù)。”

華虹宏力把硅基IGBT芯片定位為功率器件的未來。其量產(chǎn)狀態(tài)為：早期以1200V LPT、1700V NPT/FS為主；目前集中在場(chǎng)截止型工藝上，以600伏和1200伏電壓段為主；未來方向的3300V到6500V高壓段工藝的技術(shù)開發(fā)已經(jīng)完成，正與客戶在做具體的產(chǎn)品驗(yàn)證。在GaN和SiC方面，李健認(rèn)為未來10到15年市場(chǎng)空間非常巨大。“從市場(chǎng)應(yīng)用需求來講，SiC的市場(chǎng)應(yīng)用和硅基IGBT完全重合，應(yīng)用場(chǎng)景明確；GaN則瞄準(zhǔn)創(chuàng)新型領(lǐng)域，如現(xiàn)在流行的無線充電和未來無人駕駛LiDAR，應(yīng)用場(chǎng)景存在一定的變數(shù)。”他說，“從技術(shù)成熟度來講，SiC二級(jí)管技術(shù)已成熟，MOS管也已小批量供貨；而SiC基GaN雖然相對(duì)成熟，但成本高，Si基GaN則仍不成熟。從性價(jià)比來講，SiC的比較明確，未來大量量產(chǎn)后有望快速拉低成本；而GaN的則有待觀察，如果新型應(yīng)用不能如期上量，成本下降會(huì)比較緩慢。”

在產(chǎn)能和工藝規(guī)劃上，目前華虹宏力月產(chǎn)能為17.4萬片（以200mm晶圓計(jì)，下同）。具體來說，華虹一廠、二廠和三廠都在上海，其中一廠月產(chǎn)能6.5萬片，先進(jìn)節(jié)點(diǎn)為95納米；二廠月產(chǎn)能5.9萬片，是功率器件主要生產(chǎn)基地，先進(jìn)節(jié)點(diǎn)為0.18微米；三廠的月產(chǎn)能為5萬片，先進(jìn)節(jié)點(diǎn)為90納米；七廠是在建的華虹無錫12英寸晶圓廠，預(yù)計(jì)今年投產(chǎn)，最先進(jìn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)是65/55納米，這也標(biāo)志著華虹宏力踏上12英寸新征程。

兆易創(chuàng)新：SPI NOR Flash向高端應(yīng)用演進(jìn)

作為存儲(chǔ)器一大品類，SPI NOR Flash發(fā)展了很長(zhǎng)時(shí)間，但還在不停地更新?lián)Q代。去年8月，國(guó)際規(guī)范組織JEDEC通過了一個(gè)新的規(guī)范——xSPI，這是新一代超高速SPI接口的規(guī)范，將進(jìn)一步提升SPI NOR Flash的性能。作為世界第三大SPI NOR Flash供應(yīng)商，兆易創(chuàng)新去年出貨量約20億顆，累計(jì)出貨量已超過了100億顆。

兆易創(chuàng)新資深產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)陳暉表示，從半導(dǎo)體芯片的制程工藝上看，Flash制程一直落后于邏輯制程，這限制了Flash進(jìn)一步縮小晶體管的尺寸，所以到30nm節(jié)點(diǎn)，制程工藝很難再向下發(fā)展。這意味著高階制程的邏輯芯片內(nèi)不能加入Flash的部分，需要一個(gè)外部的Flash支持它的代碼存儲(chǔ)。所以，大概從2004年剛剛推廣開始，到目前，SPI NOR Flash出貨量已經(jīng)達(dá)到60億顆以上，“ NOR Flash是高可靠性的系統(tǒng)代碼存儲(chǔ)媒介，優(yōu)點(diǎn)是指令協(xié)議簡(jiǎn)單、信號(hào)引腳少、體積小，符合新的電子設(shè)備對(duì)體積的要求。”陳暉說道。

圖：陳暉，兆易創(chuàng)新資深產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)

SPI協(xié)議接口的頻率和速度的發(fā)展經(jīng)歷了幾代節(jié)點(diǎn)，從最初的20MHz，2.5MB/s，到2004年的50MHz，12.5MB/s，到2009年的104MHz，52MB/s，再到2018年的200MHz，400MB/s，即新規(guī)范的xSPI，八個(gè)I/O口，帶DTR。考慮到老客戶的需求，兆易創(chuàng)新今年推出了基于四個(gè)I/O口的通道協(xié)議，把頻率提高到200MHz，數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)到200MB/s的產(chǎn)品。

圖：SPI協(xié)議接口的頻率和速度的發(fā)展

xSPI規(guī)范的推出，為NOR Flash在車載、AI和IoT之類熱點(diǎn)應(yīng)用提供了更好的性能。在車載信息娛樂顯示屏應(yīng)用中，用前一代的104MHz四口來存儲(chǔ)所有顯示屏的數(shù)據(jù)，其開機(jī)讀取需要超過五秒鐘，而用最新的八口協(xié)議，用200MHz DTR來讀，不到一秒鐘就全部讀取完。

在儀表盤顯示的應(yīng)用中，NoR Flash的性能將直接影響到用戶體驗(yàn)，因?yàn)楝F(xiàn)在的儀表盤分辨率越來越高，有2K甚至4K的顯示屏都在研發(fā)當(dāng)中。NOR Flash有一大部分是要放圖像的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)要通過NoR Flash讀取到DRAM里，再通過圖形控制器完成顯示。

這種性能提升的需求，同樣體現(xiàn)在AI的應(yīng)用上。用前一代產(chǎn)品，在調(diào)用算法、AI數(shù)據(jù)庫時(shí)，速度會(huì)受到限制，只有用新一代八口的高速率的傳輸，才能夠保證AI芯片運(yùn)作起來。以MPU為例，在AI應(yīng)用中會(huì)經(jīng)常調(diào)用不同的算法，在數(shù)據(jù)庫里進(jìn)行各種比對(duì)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)人、車、物的識(shí)別，F(xiàn)lash不僅存儲(chǔ)系統(tǒng)代碼，也會(huì)存儲(chǔ)算法和數(shù)據(jù)庫。AI運(yùn)算需要頻繁調(diào)用存儲(chǔ)于Flash內(nèi)的算法及數(shù)據(jù)庫，提高Flash 接口的數(shù)據(jù)吞吐量才能保證AI快速、高效的運(yùn)算。

IoT應(yīng)用更能夠體現(xiàn)NOR Flash性能提升帶來的助益。陳暉表示，IoT應(yīng)用受到系統(tǒng)成本和功耗的約束非常大，不希望DRAM成為負(fù)擔(dān)，所以主芯片會(huì)從Flash里直接調(diào)用系統(tǒng)代碼，直接進(jìn)行本地執(zhí)行，即XIP（eXecute In Place）的概念——把Flash中存儲(chǔ)的系統(tǒng)代碼按指令讀到指定的Cache中執(zhí)行，所以，提高Flash的數(shù)據(jù)吞吐量可以大幅度縮短固定字節(jié)數(shù)目的讀取時(shí)間，減少主芯片等待時(shí)間，提高主芯片運(yùn)行效率。

圖：兆易創(chuàng)新的存儲(chǔ)系列產(chǎn)品

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