电源类模拟芯片会议纪要202108
行业介绍：
半导体是介于导体和绝缘体中间的材料，目前常用的半导体元素主要是：硅、锗、砷化镓、氮化镓、碳化硅，我们一般把氮化镓、碳化硅称作是第三代。
半导体发展历史，从50年代贝尔实验室然后到60年代ADI、TI、MAXIM这大的模拟半导体企业出现，去年整个半导体产业接近5000亿美金的规模，全球目前来看主要半导体产值还是集中在欧、美、日，中国在崛起的过程中。
半导体分为五大类：
首先是数据存储，DRAM、SRAM、ROM、NAND、NOR，DRAM集中在全球三大厂商手里，三星、海力士、美光；NAND能做的企业多两家：Toshiba和SanDisk；NOR FLASH做的厂商更多，除了国际巨头以外，国产厂商也在做。
感知类，分为MEMS、图像传感、生物、指纹、触控、红外。
Computing，里面有CPU、GPU，国内正在大力发展的MCU，除此之外还有DSP这类数字处理类的产品。
连接类，大家能接触到的蓝牙、WIFI、蜂窝、NB IOT等。
今天我们主要集中在模拟电源信号链的电源部分，模拟电源类有很多driver、controller，还有一些power device功率器件。
电源管理芯片的分类
电源管理集成芯片PMIC，一种是交流转直流电就是AC/DC，广泛应用在手机快充、PFC控制；第二类是DC/DC，这个比较多有电荷泵、升降压、charger；最后其他类，比如电池管理/LDO/热插拔这些产品。
与电源管理芯片对应的是叫Power device功率器件，大家熟悉的是二极管、三极管、整流管，还有一些现在国内比较多的MOSFET，还有一些在高压大电流上被广泛应用的 IGBT广泛应用。
电源管理IC产业趋势
要解决的最大的痛点，就是efficiency，电源管理每损失百分之一能效，实际上能效就会巨大地被损耗变成热能，所以效率很重要。第二个，不管是手机还是可穿戴式产品甚至TWS的发展，低功耗和智能化也成为电源管理里面非常重要的发展方向，与电源管理相对应的就是功率器件，功率器件产品的发展方向也是朝着低损耗、高功率密度，事实上无论是氮化镓还是碳化硅高频都是非常快的，像高铁、新能源车这样很多需要大电流IGBT功率器件，除了性能以外，对可靠性也有非常高的要求，汽车领域还有Q100可靠性的认证。
首先我们往往可以在偏僻的地方看到10kV甚至更高的高压的电站做高压的速配电，实际上在我们的building里我们会取出大概380-220v的交流电，交流电变成直流电的过程就是AC/DC的变换，家里无论是空调、电热器、电磁炉或者是手机的快充充电器的充电头都是380-220V转成直流的变换器，所以国内也有厂商在攻克这个领域。
另外我们还看到在整个业内大量的利润是在DC-DC，他会有不同的电压等级，之间互相升降压，也是运用在各种各样的设备上，不管是通讯还是终端。
不同的应用对电源的要求
在汽车领域希望是零失效，实际上在大多数厂商的要求是单个产品失效率低于5个ppm，在老化实验和长寿命实验里需要比一般的消费类、工业类产品时间要更长，希望是到十年或以上的使用寿命。
在通讯方面对电源的需求，实际上需要很高的效率，不管是5G的基站、大规模通讯中心，因为运营的需要，能耗决定了盈亏平衡点在哪里，所以从电费里省下来的钱就能成为利润，而能耗又非常巨大，所以效率非常重要。另外一点就是要比较容易去维护。
在工业电源方面，比如说工业4.0、风能、电能应用场景对可靠性要求非常高，在工业电子领域，很多像这种风电这些大的发电设备里功率也是比较高的。
最后一个是我们大家日常使用较多的，消费类电子领域，首先产品本身的体积就非常小，所以尺寸非常重要，第二是功耗要低，第三是最重要性价比要高，因为量会很巨大，单个产品的成本会对最后的销量有非常直观的影响。
Q&A
Q：从做电子设备类的产品，拓展到工业、汽车这些高端领域，他的难点和壁垒体现在哪里？
A：如果之前主要是做消费电子、普通的工业类电源，如果想往通讯服务器、汽车类转的话，不同领域对电源类产品规格会不一样。汽车领域的power device一般放IGBT，要过Q100认证；通讯服务器的电源对高效率和可靠性有非常高的要求，产品工艺也会有差别，要求更高的BCD、更高的电压，更高的工艺，你自己要做一些IDM，要自己去调自己的工艺，在消费类电子领域像台积电、台联电都可以用标准的工艺去做。
Q：从您对未来市场来看的话，四大应用类未来的趋势方面，哪些产品的升级会比较显著？比如说手机会更轻薄，您的角度来看的话哪个部分会更主流？主要研发投资在哪？
A：消费类电子领域我们看到的产品趋势有，比如越来越快的快充，从国内18W发展到200W的样品阶段，好几个大厂已经发布了商业化120W的量产，对整个电源结构有很大的变化，要做到上百瓦的充电架构，在AC/DC上要能做到上百瓦的充电，目前传统的AC/DC已经不满足。在直流转交流端，做大功率，用双电芯的方案，有电荷泵的技术，有充和放，在国内的高端手机上已经被广泛使用了，最开始国际大厂在做，也有些国内的半导体厂商已经在做、在模仿、在进入这个市场。
在汽车上我们看到，汽车在AC/DC变化不明显，在可靠性和零失效有变化，在IGBT这块，除了国际大厂英飞凌这些，国内很多公司如中车在努力进入这个市场，在做各种各样的认证。
Q：详细说一下模拟工艺，在不同的电压、应用场景下工艺会不会有区别？
A：我们现在看到大部分消费级的电源模拟工艺，一般是从0.25微米-最新的55纳米做大的PMIC，0.25、0.18微米可能是比较老的成熟的工艺，也有低、中、高压，根据应用的不同可以选择，intel的处理器要求的电压就很高，比如说0.13、0.18微米高压大电流的工艺。在消费类电子领域，明年最新的工艺已经更新到了55纳米，从去年开始全球客户已经在用0.13微米、12寸的工艺生产pmic，到明年可能会到90纳米和55纳米，这样的好处是在同样一片晶圆上会有更多的产出，产品的功耗、功效会更好。
Q：TV/NB所需PMIC目前交期有拉长吗？
A：大部分国际公司的pmic都在超过26周，接近1年52周的状态，目前主要是晶圆厂的产能不够，成熟的PMIC都是用的8寸工艺，还在0.13、0.18和0.25微米上面，今年各种应用都在爆发，不管是新能源汽车、手机，各种原因double-booking，疯狂的备货，加上宅经济等，pmic需求迅速增长，今年没有缓解的可能，明年缓解可能不大，主要要看大厂的产能什么时候能放出来，市场需求什么时候能回归理性。
Q：现在PMIC在国内消费、工业级的状况如何？国内厂商和国外的差距在哪一板块？
A：很多国内厂商由于大量华人designer从海外回归，在三五年内大大提高设计能力。
在消费类电子领域，模拟电源技术国内与海外的差距在很快缩小，比如手机上的pmic，notebook上的charger技术差距很小，这一类的产品往往可以用我们能接触到的标准工艺去做，不一定要自己去做IDM调工艺，这一类企业的成长会比较快，目前市场上除了一些大品牌（他们有很多海外出口产品、考虑到专利、长期的可靠性）在考虑欧美厂商以外，大部分内销、对成本敏感的设备已经换成了国产的。
在工业类电源方面有一点路要走，我们会看到有个别产品出来，有qualification的时间会比较长，顾虑会比较多，往往工业类设备、大的服务器或者是汽车对单一的电源管理省那么点钱不那么敏感，反而是对质量要求比较高。工业上大功率大电流的工艺，目前国内的fab来看，质量和大批量生产还是没有国际大公司稳定，但这个趋势还是越来越好的，我相信未来三五年会逐渐蚕食市场。
Q：功率器件IGBT 有像PMIC这样缺货吗？
A：IGBT在这轮缺货里反而特殊，主要的供应商有欧洲的英飞凌、美国的安森美，自己有IDM，而不是fabless 的模式，相对于PMIC依赖于台积电、台联电，很多的IGBT厂商是自己生产。我们观察到相对也是缺的，但没有那么绝望。反而MOSFET要求比较低，有些是IDM、有些是FABLESS，是很多晶圆厂拿来砍产能的，所以MOSFET供需不平衡。所以IGBT是缺的但没有其他的缺的严重。
Q: 你怎么看碳化硅发展的情况以及量产的时间？
A：碳化硅在比如华为大的5G基站、汽车的充电桩已经在跑了，国内的半导体厂商做碳化硅还是很早期，壁垒比较大，可能要花点时间，国内的碳化硅离大批量量产还比较远。
Q：有没有一些比较直观的指标去看一家电源类公司的产品是高端/低端？
A：首先要有比较宽的产品种类，只有一两种产品打天下风险就比较大，国内市场集中在消费领域。
另外就是在工艺，美国的厂商最早期有些有fab，有些没有fab，是自己去跟晶圆厂调工艺，中国之前起来的半导体公司做优化也是在成本上做优化，未来也是向高性能去转，主要的门槛就是在工艺。
模拟很多东西都是非线性的，对设计团队的经验性要求非常高，一个简单的VCO的工程师可以做三四十年，在材料学上的理解。在模拟设计上经验的积累是主要的差距来源，因为很多模拟产品不想数字产品一样广泛，往往都是十几万的产品类别，特别是工业类应用是很分散的，他们的目标是产品种类更多，这样受单一市场影响较小。
Q：在信号链做的比较强的公司和比较高端的DC-DC公司，这两类技术原理上是否相通？
A：模拟是analog，电源是混合信号，也可以放在模拟大类，但工艺有差别，大一点的公司像TI，他的信号链和模拟都很强。但ADI信号链很强、电源很弱，不过并购了凌特，把电源能力大大提高。所以两个强弱并不有联系。
Q：低噪声的DC/DC、信号链在底层有技术相通的地方吗？
A：工艺有一定的相通，但产品的设计完全不一样，产品设计架构完全不一样，但他们对工艺、噪声的处理有类似可以借鉴的地方。
Q：信号链市场sigma-delta，DC-DC产品的市场这些可以介绍一下吗？
A：高精度的用sigma-delta，不管是24、28byte，主要用在工业类市场，这一类市场变化比较大，如果是一些测温、检测应用，对速度要求不快；但通讯类的对速度要求比较高，举个例子wifi、5G，都需要200m以上，AD转换要非常快。
Q：有大体的量级吗？
A：ADI、TI两家在中国销售额加起来三四十亿美金，所有的产品比如说信号链、电源、处理器。信号链占1/3，至少10亿美金。
Q：DC/DC能单拆一下市场吗？
答：消费类市场中国占蛮大的，不管是华米OV还是更低端的消费类电子。
工业类领域是中高端领域，还是被国外寡头垄断的，如西门子等。如果说消费类中国能占到全球产值50-60%，那么工业类领域只有10%左右。
汽车本来就很少，现在新能源车出来可能有一定的机会。
通讯占的比例，以前有华为这些，可能有四十左右。
其实消费类是我们能做的市场中最大的一块，电源类，一个手机在3-5美金，中国设计6亿手机，十几亿美金的市场容量，把高通、美光盘掉6-10亿美金。
Q：PMIC从8寸转到12寸的动力是什么？同样性能PMIC12、8做的话价格和成本有什么变化？
答：12寸工艺会更好，已经到了90纳米，8寸在0.18、0.25、0.35微米，有两点不同，一是一片上产出会更多，模拟虽然不是线性的但也会省很多，12寸的晶圆不光是1.5倍，能切出的数量会多的多，另外一个是八寸的FAB厂很多设备很难买到，都是二手的，一般主流的扩产都是12寸，客户在新项目选型的时候也会有要求。
Q：ACDC，DCDC壁垒哪个大？mosfet转IGBT转型难度有多大？
答：都是有壁垒的，ACDC在电源里稍微简单一些，特别是在低瓦特里壁垒会低。MOSFET转IGBT有挑战的，MOSFET覆盖很大，但不会高到IGBT的领域，最低也是电焊机，那也是很大的电流、电压，所以转起来难度比较大。
Q：近两年TI砍掉经销商，做直销会更多，是不是汽车专用的比例大一点，导致他们才去砍经销商？
答：这是个事实，但我理解的是他们更想实现交易的电子化，自己的采购平台他们觉得未来也可以自己来，大部分的大客户直供，他们更喜欢中、小客户可以跳过中间商，直接在他们的电子平台进行交易，省下的margin可以分给双方。
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