集微網消息,「大江歌罷掉頭東,邃密群科濟世窮。面壁十年圖破壁,難酬蹈海亦英雄。」1917年,周恩來總理負笈東渡日本時寫下了這首詩,展示了其仔細研究多門科學,希望能夠像破壁而飛的巨龍一樣,拯救瀕臨絕境中國的崇高理想。「面壁十年圖破壁」至今仍勉勵著後人潛心鑽研,做出一番大事業。
百年後的2017年,一場半導體領域「無硝煙的戰爭」即將籠罩中美兩國。那一年,我國對外晶片行業貿易逆差高達1.2萬億元,而當年我國貿易順差2.87萬億元。晶片行業一直都是我國發展的一大痛點,是近年來被國外「卡脖子」的重點領域。在各領域實現晶片國產替代,成了半導體人當下的「大事業」。
近年來,5G、AI、自動駕駛等領域吸引眾多眼球,但一個沒有太多人關注的領域——BLDC(無刷直流電機),在2018年其全球市場規模高達153.6億美元,且機構預測近5年保持13%的增長率增長。在當前國際貿易背景下,BLDC晶片的國產化需求加大。在BLDC驅動晶片本土化的進程中,森國科準確把握住了發展機遇,在2018年進入這個領域後,經過幾年潛心鑽研特色工藝,目前開發出了貼切市場需求的主流產品系列,助力BLDC產品實現進口替代。
以特色工藝為本,森國科力圖破壁
2018年,汽車產銷量在向下調整,促使楊承晉思考需要增加Vision-ADAS以外的產品線,以抵消這種周期性的調整風險;中興通訊被禁運事件的發生,讓森國科董事長楊承晉和管理團隊意識到進口替代2.0機會的來臨,森國科謀定了「特色工藝+進口替代」的經營管理思想。為此,楊承晉與森國科管理團隊一起尋找既能用於汽車電子,又可以用於工業和消費性電子,同時又可以採用特色工藝做到進口替代的晶片產品種類。
經過幾個月的市場分析和調研,楊承晉結合團隊的能力,最後選擇了BLDC驅動晶片。對市場的深入分析調研後,他認為電機驅動晶片市場存在以下特點:「首先,一臺汽車上平均有用到超過40個電機,對應的驅動方案有的是用ASIC驅動晶片來做,有的是用MCU來開發方案;同時,BLDC在工業、消費性市場也得到了廣泛的應用,而且正成燎原之勢。」
此外,BLDC驅動產品符合森國科「特色工藝+進口替代」的經營管理思想。楊承晉認為:「該系列產品一般都需要高壓HV工藝,中低壓採用BCD工藝,這符合特色工藝的本質。而BLDC目前最大的市場就在本土,無論是車規級、工業級、消費級,都是全球最大的市場;雖然車規級主要是進口國際大品牌供應,但工業級和消費級產品已有少量國產品牌開始進入市場,替代國際品牌。」
謀定而後動,基於對市場的認知,森國科決定先做工業級和消費級BLDC的驅動產品,有了基礎後再進入車規級BLDC;此外,打造「晶片+核心算法」兩條腿走路的技術發展路線,確保森國科在BLDC領域的長期競爭優勢。
經過近三年的發展,如今國內市場的無刷電機快速取代有刷電機,高集成單晶片方案取代複雜的多晶片方案。從當下來看,市場發展趨勢非常符合森國科當初的預期,森國科進入BLDC驅動晶片市場的時機把握得很好。
對市場的準確判斷和布局只是邁進這個領域的第一步,楊承晉坦言:「針對BLDC驅動晶片的產品研發、製造、工藝等方面進行持續數年的打磨才在這個領域取得突破。」
安裝在電路板上的BLDC驅動晶片
在「面壁」三年後,森國科終「破壁」——實現了消費級BLDC驅動晶片的自主可控。楊承晉向集微網介紹:「目前,搭載森國科自主開發的核心電機驅動算法的三相BLDC驅動方案已經推向市場,已經開始應用於一些小家電、筋膜槍等個人護理產品以及E-bike等產品。」
小步快跑進入BLDC驅動晶片的「原野」
事實上,在2018年打開BLDC驅動晶片的一扇窗後,隨著對這個領域研究的深入,楊承晉「驚喜」地發現,電機驅動晶片領域是一片廣袤的「原野」。
目前市場上沒有準確的統計數據顯示這個原野有多大。但從電機一年消耗電力佔全球電力使用量的60%這個數據,我們可以想像電機驅動晶片這個市場的規模有多大。而電機驅動晶片應用廣泛,這也是讓數據統計難度加大的原因之一。
以三相BLDC驅動產品的應用領域為例,楊承晉向集微網介紹道:「從冰箱、空調、油煙機、風扇、空氣淨化器等大小家電產品到吹風筒、按摩器、雲臺、景觀水泵、筋膜槍、無人機、VR設備等智能家居設備,從電動車、平衡車、滑板車等交通類工具到清潔、園林、工地等場景的電動工具方面,都有三相BLDC驅動晶片的用武之地。」
BLDC驅動晶片應用在筋膜槍上
在發現了這片廣袤的原野後,森國科決定採取小步快跑的策略,即進入一個細分應用領域後,先將看好的項目做成熟,而後小步快跑進入這個領域的其他項目或另一個細分領域。
在這個策略下,三年後的今天,森國科產品線已初具規模,形成了以單相和三相BLDC專用驅動晶片為主,內部集成電機驅動核心算法的模式;此外,還有柵極驅動以及功率MOSFET兩個系列產品服務於電機驅動方案,電機驅動方案中核心部件就是帶控制算法的主控MCU、柵極驅動、功率器件。
目前,森國科三相BLDC驅動產品已推向市場,單相BLDC驅動晶片也取得了進展,楊承晉透露:「森國科單相BLDC ASIC驅動晶片處於工程批測試階段,初期測試性能、穩定性完全能夠替代進口同類產品,預計市場大批量產在2021年年初。」
在汽車電子和智能家居等產業的帶動下,BLDC驅動產品也迎來快速發展,為更好跟隨行業發展趨勢,應對新的挑戰和競爭,森國科也在積極提升BLDC產品的核心競爭力。其中,工藝的發展是關鍵。目前森國科的工藝節點在180nm BCD 8英寸晶圓,楊承晉表示:「2021年會考慮進入130nm BCD 12寸晶圓,通過新工藝的快速採用,降低產品的成本,提升毛利率和市場佔有率。」
除了產品外,對市場的把握也是企業核心競爭力之一。在快速響應市場的需求和客戶訴求方面,森國科針對不同應用市場的需求,加強自主開發的多種類電機核心驅動算法能力,並針對電機驅動產品提供一站式半導體零件的供應能力,用良好的客戶服務和強大的技術實力去保證競爭力;與此同時,森國科還成立快速響應的FAE團隊,為下遊合作夥伴提供turn-key的技術服務能力;此外,及時了解市場的最新動態,對市場的動向保持高度的敏感,提前開發一些有針對性的晶片產品及核心算法,做好技術儲備,快人一步確保先機。
對市場競爭力的清晰把握後,森國科更注重產品和技術的戰略規劃,在晶片產品方面,依託先進的晶圓工藝、先進的封裝工藝,為電機驅動產業提供集成度更高、可靠性更好、性價比更優的晶片產品;在電機驅動控制算法方面,一是努力擴充不同應用種類電機類型的算法庫,二是在努力縮短電機調優的時間周期方面下功夫,三是打造「晶片+算法+Turn-key」三位一體的服務能力。
對於未來規劃,楊承晉坦言,堅持小步快跑的策略,以現有的單相BLDC ASIC驅動晶片為基礎,延展出整個系列產品;三相ASIC產品方面,針對100W以內的小功率應用市場,開發多個系列產品,實現國產替代。
(校對/範蓉)