模拟芯片是指负责处理声音、光线、温度等连续模拟信号的芯片，在电子系统中至关重要。
最近，芯八哥“走进产业链”栏目记者采访了国内模拟芯片的新锐企业灵矽微的CEO黄海，探讨国内模拟芯片快速发展的背景下，当前灵矽微在高壁垒模拟细分领域的发展之道。
产品功耗降低70%！已实现激光雷达关键ADC芯片的国产替代
据了解，灵矽微成立于2018年，是一家专注于ADC和BMS AFE等高技术壁垒产品的研发、设计和销售的专精特新企业。凭借在模拟芯片技术领域的深厚积累，公司已向市场推出多款高品质产品，广泛应用在激光雷达、仪器仪表、电动工具、电动两轮车、小型储能等附加值较高的领域。 分品线来看，ADC是连接真实世界和数字世界的桥梁，属于模拟芯片中难度最高的一部分，被称为模拟电路皇冠上的掌上明珠。 衡量ADC性能的指标主要包括采样速率和转换精度。其中采样速率代表ADC可以转换多大带宽的模拟信号，带宽对应的就是模拟信号频谱中的最大频率；转换精度则代表分辨率，转换精度越高，转换出来的信号与原信号的差距就越小。不过，ADC的速度和精度是相互制约的关系，一般来说两者不可兼得。除了速率和精度以外，ADC 的其他重要性能指标还包括信噪比、功耗、噪声以及温漂等。 在ADC领域，基于创始团队深厚的技术储备，灵矽微研发的第一款1G 8bit ADC产品转换速度可达1G，有效转换精度为7bit，功耗仅400mW，芯片尺寸为7mm*7 mm，具有高速、高精度、小体积、超低功耗、超宽工作温度范围等特点。作为中国首款正向设计的1G 8bit ADC产品，在2019年流片成功后就获得了数百万元的订单。此后，公司陆续斩获激光雷达、仪器仪表等行业头部客户订单，在2022年营收已经在1,000万左右。 灵矽微产品和TI同类产品技术参数比较情况 资料来源：灵矽微
相比于美国TI同类产品，在速度和精度相似的情况下，此ADC功耗降低70%，高温适用范围提高20度，芯片尺寸减少80%，目前已经在仪器仪表、激光雷达等对采样速度和精度要求较高的场景中大批量出货。 黄海介绍道，其中，在激光雷达领域，在接收模块的信号处理电路中对1G 8bit ADC的需求大概在2-16个。目前在该领域，国内仅灵矽微一家实现了国产替代，主要客户包含镭神智能等，其他比如速腾聚创、禾赛科技等头部厂商，我们也正在做一个深入的推广；而在仪器仪表领域，我们的产品也已经打入优利德等行业头部公司的供应链体系。整体而言，经过三年的发展，在国内该ADC细分领域，我们已经成长为市场占有率最高、影响力最大的厂商。
国内少有的BMS AFE厂商，产品将由工业逐渐向储能、新能源汽车拓展
BMS是指对电池进行管理的系统，主要负责监测和管理整个电池组的工作状态，对电池进行过压、过流、过温保护，从而延长电池使用寿命、保护其使用安全。 目前，基本上所有使用锂电池的终端，都需要安装锂电保护芯片，市场空间巨大。据前瞻产业研究院的数据，2021年全球BMS市场规模预计为65.12亿美元，至2026年预计可达131亿美元，CAGR为15%。 BMS需要用到的芯片众多，主要包含AFE、MCU、ADC、数字隔离器等。其中，BMS AFE模拟前端芯片主要用来采集电芯电压和温度等信息，对芯片模拟性能要求最高、技术壁垒最大、附加价值也最高。而国内企业在这块相对薄弱，具备BMS AFE设计能力的企业非常稀缺。 在ADC芯片批量出货的同时，针对广大的BMS市场，灵矽微在2020年便启动了BMS前端芯片的研发，随后在2021年成功完成了芯片流片的验证，并且在2022年率先在工业场景上实现了批量落地。 具体来看，灵矽微在BMS AFE领域目前已经推出5、7、14、21串四大系列产品，由于内置14/16Bit 高精度ADC，能够让电池的电压和电流测量精度提高五倍；该产品还支持充电器检测和预放电MOS驱动，当电池出现放电过流时，驱动MOSFET切断回路更加快速，能够让两级放电过流保护更加安全。此外，该系列产品能够实时计算电池电量并监控电池老化，以避免电池发生过充、过放、过流和过温的情况出现。 灵矽微BMS前端产品与TI对比情况 资料来源：灵矽微
黄海表示：BMS AFE芯片能够对锂电池的电压电流进行实施的监控和保护，中国市场需求每年大概为2~3亿颗，包括电动工具、滑板车、两轮车、储能、新能源汽车等领域需求都非常大。基于ADC的核心技术，我们针对工业场景的BMS AFE系列产品从去年开始就已经实现量产，四大系列产品中最有特色是21串的LS76945这颗芯片，一颗芯片等效TI BQ76930两颗，可以在很大程度上帮客户节省成本，这是我们的市场优势所在。目前，BMS AFE业务也已处于市场快速拓展阶段，合作客户已达四五十家。鉴于良好的市场反馈，明年围绕大储能、新能源汽车等场景高串数的BMS AFE芯片也会相继推向市场。
一颗替代TI三颗芯片，拥有核心技术的模拟厂商迎来发展黄金期
模拟芯片是连接现实与虚拟的桥梁，是半导体行业中的重要组成部分。由于其产品迭代较慢、生命周期长，需要长期积累经验，因此行业内历来就有“一年数字，十年模拟”之称。 市场规模方面，根据 WSTS数据，2022 年全球模拟芯片销售额同比增长7.5%，达到 890 亿美元。中国是模拟芯片最主要的消费市场，预计到2025年市场规模将增长至3,340亿元，2020-2025年复合增长率为6%。 资料来源：Frost&Sullivan 而从竞争格局来看，根据IC Insights的数据，全球模拟芯片的龙头厂商比较稳固，近十年来前10大厂商名额基本上由德州仪器、亚德诺、美信等厂商占据，新进入者较少。不过，值得注意的是，模拟芯片由于品类众多，目前整体而言行业仍然处于非常分散的格局，即使拥有90余年发展历史，累计品种超过8万种的模拟芯片龙头德州仪器，市占率也仅有19%而已。 在谈及公司的竞争优势时，黄海指出:从技术的沉淀和产品的广度来说，ADI、TI这些大厂优势非常大，短期内初创公司很难超越他们。但是，在某些细分或者特定领域，我们有自己的差异化创新优势所在。比如，在BMS AFE领域，针对消费和工业场景，TI的芯片最多也只能监测到15串电池节数，但像电摩或者换电等场景它是需要20串电池的，于是TI就用两颗10串的BMS AFE芯片+1颗隔离器的方案作为主推，这样下来包括外围电路就比较多。我们通过市场调研，针对客户的痛点和需求推出21串的BMS AFE产品，能够实现用单颗芯片就能实现对TI的3颗芯片进行替代，这样下来不仅外围电路更少一些，而且成本也会更低。此外，在ADC领域，基于灵矽微多年ADC的技术储备，我们结合特定产品的具体需求去做这种差异化创新，相比于美国TI同类产品，我们的1G 8bit ADC芯片在速度和精度相似的情况下，能够做到功耗更低、体积更小、并且适用范围更广。
高速高精度 ADC 在电子设备中属于核心器件，厂家一旦选用，一般不会轻易替换。早期国内的设备厂家出于性能、质量等多方面的考虑，只选用以 TI 和 ADI 为主的国外知名厂家的 ADC 产品。自华为事件及中美贸易战以后，国内的设备厂家逐渐开始采购国产芯片，在政策、资本、客户的支持下，我国模拟企业进入了黄金发展期，拥有核心技术的厂商都得到了难得的验证和导入机会。 我们8 bit ADC基本上就处在禁运边界上，而现在在研的12-14 bit ADC芯片，在国际上就是完全处于禁运状态的。在ADC芯片出口管制的背景下，现在行业内很多客户也是比较担心自己供应链稳定的问题，所以也是尽可能的去切国产，我们的ADC芯片相当于是帮助客户解决了这种卡脖子的问题。尤其是类似优利德等行业的头部厂商，由于整体业务量较大，所以在切换的时候速度是最快也是最积极的。
不惧TI/ADI等大厂降价，灵矽微2023年预计将保持50%-100%的增长
业内周知，半导体行业属于典型的周期性行业，而模拟芯片的周期波动和半导体高度相似。 2022年，由于受到全球经济增速放缓、整体行业供需状况变化及消费市场景气度低迷等因素影响，终端市场需求在下半年出现了罕见的“断崖式”下跌，对国内半导体产业链造成了巨大冲击。2023年Q1，全球半导体市场延整体延续了2022年下半年的疲软状态，尽管Q2全球主要半导体大厂销售额已呈环比回升趋势，但整体和去年同期相比下滑依然比较明显。 在这种背景下，WSTS下调了此前对于半导体市场的预测，预计 2023年全球半导体市场容量将会由 2022 年的5741亿美元下降10.3%至5151美元，模拟芯片也预计会由2022年的890亿美元下降5.7%至839亿美元。不仅如此，ADI、TI等全球模拟芯片大厂为抢占市场份额，纷纷宣布降价，国内模拟半导体厂商受到了日益严峻的挑战。 TI作为行业龙头，它的地位和高毛利，给它带来了降价的空间。一方面，降价会减弱下游客户采购国产芯片的动力，在短期内会给TI带来更多的销量；另一方面，TI降价对不同的产品影响也不一样，比如对以同质化的运放及电源管理为代表的消费类产品的影响确实会有一些，但是像汽车、工业这一块市场需求还是比较旺盛，整体而言影响相对较小。 黄海说道，对灵矽微而言，我们的产品主要是针对工业、新能源等高毛利市场，本身这些行业在增长并且我们也有自己的差异化创新价值优势所在。比如在BMS AFE这一领域，我们就是一颗芯片替代TI三颗，即使TI降价，我们还有非常大的空间来竞争。所以TI降价对我们影响相对有限。从订单情况来看，公司现在的客户项目还是比较多，订单情况整体而言和去年相比还是保持着50%-100%的一个增长。
灵矽微部分股东及投资机构 资料来源：灵矽微 为了加速公司发展的步伐，成立5年来，灵矽微也已经完成了四轮累计金额过亿的融资，投资方包括全球第三大晶圆厂联电（UMC）、深圳人才基金、中小担创投、青橙资本、祥峰投资等。可以看到，目前灵矽微的股东不仅包括金融资本、产业资本还包括国有资本，说明公司的发展已经逐步得到了市场各方的高度认可。据黄海透露，目前公司也在准备新一轮融资，为公司下阶段产品研发、新产品市场推广以及日常运营做储备。 展望未来，黄海表示：灵矽微将继续专注自身擅长的ADC领域，基于目前已有的ADC和BMS AFE两大产品线，结合工业、通信、医疗、储能、新能源汽车等核心市场需求去不断丰富公司的产品矩阵，为成为中国领先的信号链模拟芯片研发商而不断奋斗。
