數字隔離器應該向光耦全面宣戰︱專訪榮湃半導體

2020-12-05 金融界

來源:時刻頭條

轉載自半導體行業觀察 作者: 亞亞君

序言——本文屬於半導體行業觀察《企業訪談錄》專欄,在這裡,你會看到細分領域中的某一家公司的真實生存狀況、深度見解以及技術門道。沒有個人崇拜、沒有企業軟文、沒有嚴肅科普,有的只是作者的採訪所感以及瞎叨叨的偏見。

「光耦[1]在瑟瑟發抖中過了幾十年,數字隔離器[2]也沒能把它怎麼樣,至今只佔據了約25%的隔離市場。」

榮湃半導體(上海)有限公司(下簡稱「榮湃」)創始人董志偉這句話讓我印象深刻,不管你牛如TI、ADI、美信等國際模擬大廠,但是本質上你的數字隔離器產品就是不能把光耦徹底掐死。懷揣先進的設計工具、便宜的材料、便宜的封裝欲給光耦重拳出擊,最終變成一刺撓。

榮湃是做數字隔離器的,它非常清楚數字隔離器對光耦宣戰背後的門道,不相信新興技術會敗下陣來。數字隔離憶往昔和望未來,董志偉都有很多話要說。

數字隔離器的崛起

那天在榮湃辦公室樓下,一個綠色植物環繞的茶館外,我見到了董志偉,夏天的綠色環繞吸引了蚊子的低空飛行。癢嗎?癢!但我知道,數字隔離器更「癢」,榮湃的數字隔離器「癢上加癢」。

董志偉本科從西安電子科技大學開始,一路扶搖而上,後進入清華大學微電子所攻讀碩士。1998年畢業後,去美留學,在喬治亞理工大學電子工程系讀博士。不少集成電路的大佬求學經歷大抵如此,從電子系一路到國際企業,就像進了一個篩子,被篩進了一個非常細小的分支。

與董志偉的交流中,我開始相信是數字隔離器選擇了董志偉,他也覺得「這是不得不做的事情,否則會感到愧疚。」這裡的不得不做指的是創立榮湃,而在創立榮湃之前,董志偉已經「閉關修煉」了很久,在TI、Silicon Labs(芯科)都工作過,此後還擔任過高通的首席設計師。

「大約1997、1998年,ADI和TI就著手研究數字隔離。」董志偉講起了數字隔離器的發展史:「ADI的方法是將變壓器放到集成電路中去,而TI採用的是電容式。2007年左右,ADI成功研發出數字隔離器方案,另一方面,真正第一個做出電容式數字隔離器的是Silicon Labs。」

董志偉在Silicon Labs工作十來年,2007年有了自己的電容雙晶片隔離理論研究,是Silabs隔離專利的唯一發明人;2008年便是Si84xx系統電路專利的第一發明人,核心技術便是RF電容隔離,OOK技術[3]。董志偉表示:「如今除了榮湃之外,ADI、TI等都改成了OOK技術。」

2009年,發明世界第一款電容雙晶片隔離驅動器;2010年,發明世界第一款電容5kVrms隔離器;2011年,發明第一款電容10kV浪湧電壓隔離器。

董志偉認為,因為Silicon Labs擁有理論指導,所以可以比ADI、TI花更少的時間,研發出先進的數字隔離器。但這裡的理論指導就很有意思,正如本文一開頭所說,擁有便宜的平面封裝、成熟材料、先進設計工具的數字隔離為什麼成本上幹不掉光耦,表明了理念有一點瑕疵。

市面上主流的數字隔離器採用信號傳輸技術,本質上都是調製解調技術方案。數據機常用於電報、收音機、手機等應用,模擬電路人的習慣思維中,在設計數字隔離器時,也採用了該方案。但數據機是解決長距離傳輸的技術,並非適合用到幾微米的隔離介質中去。

「就像我和你已經面對面了,還在用電話交流。」

董志偉認為一開始的思路可能就錯了。

「用已知的方案解決現有問題,最終所解決的一定是過去已經解決的問題。」

這句話有些哲學的味道,且有些繞口。但我知道,董志偉一定悟到了某種關於「武林秘籍」的東西。而且這個武林秘籍不是什麼「易筋經2.0」,是純正的新招式——智能分壓技術(iDivider技術)。

據官網解釋,智能分壓技術(iDivider技術)是榮湃半導體發明的一種數字隔離器技術,它應用了電容分壓的原理,直接把電壓信號從電容一邊傳到另一邊,不需要RF信號和調製解調,發揚了其它隔離技術(如光耦的opto-coupler 技術,icoupler 技術,OOK技術等)的優點,也最大限度的優化了其它隔離技術的不足,是一種更本質更簡潔的隔離信號傳輸技術,智能分壓(iDivider)技術電路大大簡化,功耗更低,速度更快,抗幹擾能力增強,噪聲更低。

上圖截取自榮湃的官網2018年的一篇產品對比,紅色部分是智能分壓技術所能達到的功效。

至此,我相信你一定有著跟我一樣的疑問,按照武俠小說的套路,當有人神功煉成,甭管練的是什麼吧,下面總該要血洗武林,弄個武林盟主之位坐坐。既然各項參數都如此超前,連成本都比國際大廠的數字隔離器低。難道不應該笑收中國這20億左右的數字隔離器市場?讓TI、ADI敗走中國?

問題就在於這不是武俠小說。

「TI、ADI等大廠在品牌度、產品可靠性以及市場認知度上有著你很難跨越的高度。」

董志偉說這句話的時候,我特想給他點根煙,奈何手頭只有錄音筆。模擬晶片公司的處境就像當時外面下的暴雨,滴滴都是國產替代,下在「填補國產空白市場」的大地上。

董志偉成立榮湃的時間2017年1月,從2016年下半年開始,已經著手新公司事宜。據董志偉說,他在2013年就出來創業了,沒有做好,付出了很大的代價。

2018年下半年,榮湃融資遭遇困境。「當時正在融資,帳戶上只有幾千塊,而你一個月要發出去一百萬。」董志偉甚至想來一次莎士比亞式吶喊,生存還是毀滅?這是一個問題。

如今2020年已過去半程,「預計榮湃今年的業績會比去年翻番,光是下半年的業績,可能就會是上半年的兩倍。」

說這話的是榮湃副總裁胡擁軍,他深耕模擬晶片近二十年,從TI到美信,再到如今的榮湃。對模擬市場已經非常熟悉,可能客戶打個嗝,他都能知道中午吃的是什麼餡兒的餃子。對隔離市場的痛點,更是熟悉異常。

跑斷腿的模擬市場

「模擬公司小而離散,不像數字類贏者通吃,最大的模擬晶片廠商TI也只佔百分之十幾的份額。它想要市場份額提高一個點都非常累,需要將運營和資源做到極致」胡擁軍話鋒一轉:「在中國,模擬晶片是市場是一個很大的機會。」

將模擬巨頭的產品列表拉出,找出一個產品分支「臨摹」做國產替代,賺得一時。這是許多國內模擬公司在做的事情,也是一個切入市場非常好的方法,甚至成了一個鐵律。

榮湃的數字隔離器似乎不太一樣,在董志偉和胡擁軍眼裡,智能分壓技術是目前主流數字隔離器底層技術一個跨越,這是一個重新定義新的數字隔離器設計理論的存在,讓TI、ADI刮目相看的技術。

即便是這樣,一切理想的實現都要和現實的妥協作為交換。國產替代的第二條鐵律就是你得PIN TO PIN。「你的產品能夠PIN TO PIN嗎?」胡擁軍說,客戶這一個問題讓你本身擁有的技術優勢一下回到現實:「數字隔離器本身就是優於光耦,智能分壓技術又是一個創新,新技術居然要為PIN TO PIN折腰;這聽上去很不合理,但它是現實。」

在榮湃開拓市場的過程中,從某一個角度,客戶大體分成兩類:1,沒有PIN TO PIN就不用,原因很簡單,如果你交期緊,供不上貨怎麼辦;2,被你的技術指標吸引,跟著榮湃產品迭代,這類客戶多為消費類電子,家電客戶多為願意接受甚至主動嘗試的一方。

「我們要兼顧兩種客戶的需求,你不能說服所有人『鬧革命』,這是中國,你要了解並尊重這個市場」

胡擁軍表示,如今的榮湃是兩條腿走路,那些偏保守的工業客戶,榮湃可以提供PIN TO PIN的數字光耦產品為其提供產品服務:「這是一個巨大的存量市場,你必須要幫助客戶確保他們的選擇是安全的,同時又具備性能和成本的迭代優勢」

有業內專家曾在接受半導體行業觀察採訪時說過,PIN TO PIN是國產替代的必由之路,只有這樣才能一步步往上做,不然你連開拓市場的機會都沒有。

此時,我又想給胡擁軍點根煙,因為我聽到了一個超越TI和ADI等大廠的夢想:「隔離市場非常大,如今智能分壓技術帶來很好的成本優勢,可以與光耦競爭。隔離市場有70%是被光耦佔據。我們有機會去改變這個存在幾十年的產品區分,打開一個完全不同的模式。」

業務已經頗具規模的榮湃,目前有40%的業務跟光耦有關,剩下60%是傳統的數字隔離業務。胡擁軍表示:

「中國市場和歐美不一樣,其最大的魅力就是,新客戶不斷湧現。你永遠不知道明天會有什麼新應用。而今天的小弟,有可能明天就成為大佬。」

此前,胡擁軍在TI工作時,有一段時間的工作地是蘇州,從那時開始,每年都會跑二三百家客戶。

「國內市場的命脈是中小客戶,因為大部分市場份額是由中小客戶組成,國外則相反。」當胡擁軍告訴我蘇州電子企業的數量是五千家級別的時候,我有點愕然。我在蘇州晃蕩4、5年,居然踩著擁有五千家電子企業的土地而不知,他們不出現在媒體上,在默默等待上帝突然有一天讓他們其中幾個變成大佬。

「有一個報告表示,中國電子類客戶的平均壽命是三到五年。」

原來電子產業的新陳代謝這麼快,也解釋了為什麼胡擁軍得不斷的跑客戶,客戶數量是佔領中國市場的關鍵。

現在胡擁軍不僅跑客戶,還跑半馬,十公裡可以跑到6分鐘/公裡以內。他說,人要時不時把自己拖出舒適區,以免變得「資深」。

這裡的資深有一種新的解釋,當你隨著工作年齡的增長,開始變得不夠好奇,對新事物新應用不敏感,對他人的意見經常會質疑,此時就會變得「資深」。我想提醒胡擁軍,這個資深可能叫做「油膩」,我捏了一下自己略微隆起的肚子,只好作罷。

「國產模擬公司不能小富即安。」

胡擁軍表示,很多國產半導體公司做了三四年後,稍有成就眼睛裡就全是同類,實際上國際大廠隨便一腳可能就把你踩死。國際大廠的這一腳是否踩下去,取決於競爭對手所帶來的威脅。

「Stay Hungry,Stay Foolish」胡擁軍引用的賈伯斯的一句名言,受訪時,略微高昂的語調翻譯了這句英文——「保持激情,保持好奇心」。

「國產半導體企業一定要有自己的理論體系和技術Know-How,不能僅僅著眼於銷售額和把上市作為目標;作為產業鏈頭部的半導體原廠,要有使命感,榮湃的使命就是要做高價值的模擬類半導體公司。」此時,外面的大雨也停了,全程合著胡擁軍的說話節奏,就像命運交響曲奏完最後一個音符的戛然而止。

備註:

[1] 光耦合器(opticalcoupler equipment,英文縮寫為OCEP)亦稱光電隔離器或光電耦合器,簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件,通常把發光器(紅外線發光二極體LED)與受光器(光敏半導體管,光敏電阻)封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線,受光器接受光線之後就產生光電流,從輸出端流出,從而實現了「電—光—電」轉換。

[2] 數字隔離器:數字隔離設備使用半導體工藝技術來創建變壓器或電容器,以便傳輸數據而不是傳輸光。通過使用這種技術,性能和功能集成都得到了改善。

[3] 開關鍵控(on-off keying,OOK)表示最簡單形式的幅移鍵控(ASK)調製,其表示數位訊號是否存在高頻載波,在其最簡單的形式中,持續特定時間的載波存在代表二進位1,載波不存在則表示二進位0,一些更複雜的方案會改變載波持續的時間實現信號編碼以傳達更多信息,例如單極性線性編碼。

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