1.上海陆芯发布650V & 1200V Hybrid IGBT单管系列产品,已成功导入国内OBC龙头企业;
2.【芯版图】2021年存储产业“政策集锦”;
3.5G射频前端模组的前世与今生;
4.专注端侧人工智能SoC和AIoT芯片,酷芯微电子完成超5亿元B系列融资;
5.MEMS芯片方案提供商微视传感获数千万A轮投资;
6.方寸微电子获近亿元A轮战略融资,加速布局RISC-V通用安全处理器;
1.上海陆芯发布650V & 1200V Hybrid IGBT单管系列产品,已成功导入国内OBC龙头企业;
集微网报道,近日,上海陆芯电子科技有限公司推出650V & 1200V Hybrid IGBT单管系列产品(40A–75A),面向车载充电机(OBC)、光伏逆变器、储能系统和不间断电源系统 (UPS)等应用领域。新款Hybrid系列产品结合了上海陆芯FinePitch Gen2 IGBT技术和SiC肖特基二极管的主要优点,具备优异的开关速度和极低的开关损耗,尤其适用于高频PFC电路(如图腾柱电路)和DC-DC 功率变换器等拓扑电路。
加速技术创新, 产品性能显著提升
作为一家是专业从事功率半导体设计、开发和销售的高新技术企业,上海陆芯坚持自主创新,不断提升核心竞争力。经过数年自主研发与迭代开发,上海陆芯IGBT产品性能优异、系列丰富,涵盖650V/1200V/1350V,10A-275A,单管/芯片/模块,其新一代FinePitch产品与国际领先品牌最新一代H5/F5/CS7/ET7等性能相当。
上海陆芯本次重磅发布650V & 1200V Hybrid IGBT单管系列产品,彰显了其在国内功率半导体领域领先的竞争力。
上海陆芯Hybrid IGBT系列产品,将FinePitch Gen2 IGBT与续流 SiC肖特基二极管合封在TO-247单管中,在dv/dt和di/dt保持基本不变的情况下,Hybrid IGBT能大幅降低开关损耗。对比常规的IGBT与硅快恢复二极管合封解决方案相比,新产品可降低多达50%的Eon和20%的Eoff,也可在输出功率保持不变情况下,提高开关频率至少40%。较高的开关频率有助于缩小功率电感、变压器的尺寸,进而降低BOM成本。Hybrid IGBT系列产品可直接替代对应电压电流的IGBT,无需重新设计,便可每10 kHz开关频率提升0.1%的效率。
基于其产品特性,Hybrid IGBT系列产品可作为硅基IGBT和高性能SiC MOSFET方案之间新的选择,与硅基IGBT方案相比,Hybrid IGBT可提升器件效率、电磁兼容性和系统可靠性,同时SiC肖特基二极管能快速换流,而且不会有振荡和寄生导通的风险;与SiC MOSFET方案相比,Hybrid IGBT产品可在性能基本相当的情况下,供应链更有保障并且显著降低器件成本。
目前,国内车载充电机(OBC)龙头企业已量产导入上海陆芯Hybrid IGBT单管,用于量产OBC产品中,提升了系统效率,优化系统性能。
市场需求驱动功率半导体行业爆发
功率半导体对于新能源汽车的发展至关重要,是驱动电动汽车和未来交通实现碳中和的基石。到2030年,预计50%以上新生产的汽车将是混合或纯电动汽车。
在市场需求驱动下,上海陆芯自2017年成立以来,始终聚焦于功率半导体的设计和应用。经过数年潜心探索,公司掌握了创新型功率半导体核心技术,拥有自主知识产权和品牌,累计获得近50项自主创新专利的授权,目前产品涵盖了多个电压段的IGBT、SGT/SJ MOSFET、SiC等功率器件,并提供细分应用领域的系统解决方案。
秉承“清洁、安全和智能”的原则,上海陆芯为新能源汽车的热管理系统(PTC、空调压缩机)、车载充电机(OBC)系统、辅驱系统和主驱系统提供众多的功率半导体解决方案。
值得一提的是,IGBT产品需要在器件设计、流片工艺、参数调教、FRD匹配、封装工艺等多个环节严格把控,才有机会通过严苛的车规级认证。上海陆芯单管产品AU40N120T1于2019年11月获得AEC-Q101认证,目前正在同步进行650V和1200V系列产品的车规级认证。
凭借产品性能优异、可靠性高、市场响应力迅速等优势,上海陆芯产品已成功导入国内多家细分行业头部企业客户。目前上海陆芯产品已广泛应用于新能源汽车领域充电桩、OBC、主驱、 辅驱、空调压缩机驱动器、PTC加热器等,几乎囊括新能源汽车所有电力变换产品。
2.【芯版图】2021年存储产业“政策集锦”;
集微网消息,2021年12月27日,中央网络安全和信息化委员会印发《“十四五”国家信息化规划》,提出加快集成电路关键技术攻关,推动计算芯片、存储芯片等创新。“存储”再次被划重点。
存储产业的发展对我国信息化进程的推进具有十分重要的战略意义,我国已出台多项政策推动存储产业的发展。2021作为“十四五”开局之年,产业政策频频落地,“存储”作为产业热词出现在北京、上海、四川、湖北、浙江等地的政策中。
如下为2021存储产业“政策集锦”:
(校对/小北)
3.5G射频前端模组的前世与今生;
最近十几年中,射频前端方案快速演进。“模组化”是射频前端演进的重要方向。
射频前端的“模组化”究竟是什么, 它是怎么来的,又有什么挑战?
带着以上问题,本文对射频前端模组的发展过程做一个梳理,对射频前端产品模组化进程中的挑战和未来可能的演进做一个讨论。
01.射频前端的模组化是什么?
射频前端是指天线后,收发机之前的部分。射频前端主要有PA(功率放大器)、Switch(开关)、LNA(低噪声放大器)及Filter(滤波器)构成。
射频前端的模组化方案(Integrated Solution)与分立方案(Discrete Solution)相对应。发射通路中的模组化是指将PA与Switch及滤波器(或双工器)做集成,构成PAMiD等方案;接收通路的模组化是指将接收LNA和开关,与接收滤波器集成,构成L-FEM等方案。模组化方案与分立方案的区别如下图所示。
图:分立方案(a)与模组方案(b)实现的射频前端系统
根据模组内集成器件的不同,射频前端模组也有不同的名称。常见的模组名称及集成的器件如下表所示。
表:不同射频前端简写及集成子模块
在3G及4G的早期时代,手机需要覆盖的频段不多,射频前端一般采用分立方案。到了4G多频多模时代,手机需要众多器件才能满足全球频段的支持需求,射频前端也变的越来越复杂;同时,分立方案在一定程度上无法满足高集成度、高性能的需求,集成模组方案得到了规模化采用。目前,iPhone中已经全面采用模组化方案,根据拆机分析网站eWisetech的拆机分析,在2020年至2021年华为、小米、OPPO、vivo、荣耀等多个厂商发布的手机中,处于1500至2000人民币价位带的多款手机已采用模组化方案 [1]。
02.5G射频前端模组的前世
2000-2009年:
先驱者的尝试,PAMiD萌芽的10年
射频前模组方案中,最具代表性的就是发射通路的PAMiD模组。PAMiD是PAModule integrated with Duplexer的缩写,早期也被称为PAD,是集成了PA、开关与滤波器的模组。
最早的PAMiD可追溯到2000年初,两家先驱型射频前端公司Triquint及Agilent看到集成模组化带来高集成、高性能及低成本优势,开始做集成模组化的尝试,两家公司均实现了开创性的工作。
Triquint是当时领先的CDMA射频前端供应商,在并购了滤波器厂商Sawtek后,Li, P., Souchuns, C.,和Henderson, G.于2001年左右开始模组化产品TQM71312的研发。2003年,Microwave Journal 报道了该产品的工作,指出模组化设计将带来高性能、高集成度、小尺寸及高易用性,取得了40%的平均电流降低 [2]。这是行业内第一个公开发布和报道的集成模组产品,在后续行业综述中,这项工作被引用为集成模组产品的开端。
图:(a)Triquint于2003推出的模组产品TQM71312
(b)Triquint对其模组产品的说明
在报道中,Triquint的集成模组产品系列命名是TritiumTM。功不唐捐,先驱者的付出并没有白费。苹果公司在2008年推出的首款支持3G的iPhone手机iPhone 3G中,首次采用了模组方案。而iPhone 3G中用于支持3G信号的射频前端就是Triquint TritiumTM III系列模组芯片[4]。Triquint2014年与RFMD公司合并成立Qorvo公司,Triquint在集成模组的优势,在Qorvo时代依然延续。
图:iPhone 3G所采用的Triquint PAMiD模组
值得一提的是,当年Triquint参与业界首款开创性集成模组的3名设计人员中,有2位今天依然活跃在业界一线,引领和推动着行业发展,对工程师来讲射频行业实在是一个事业常青的领域。
关注到PAMiD的另外一家公司是Agilent。Agilent是有悠久历史和传承的射频前端厂商,源于HP。Agilent于2001年开始实现FBAR滤波器的量产,到了2002年,实现了千万级出货 [5],将自己的射频PA产品与滤波器产品做整合变成了顺理成章的选择。AFEM-7731 是Agilent于2005年推出的CDMA PAD产品。与Triquint公司的TQM71312类似,AFEM-7731内部集成一路CDMA PA及一个双工器。得益于FBAR的低插损,Agilent表示AFEM-7731可以取得优秀的线性和效率性能 [6]。
图:Agilent于2005年推出的
CDMA集成模组产品AFEM-7731
或许是看到射频前端巨大的发展前景,2005年12月12日,Agilent的射频前端部分从Agilent独立出来,成立新公司Avago,成为当时最大的非上市独立半导体公司,并于2009年上市。2016年,Avago与Broadcom合并,新公司更名为Broadcom。
尽管Avago具有FBAR技术带来的滤波器性能优势,但在2000年初,它的射频功率放大器处于弱势,集成模组产品的进展并不尽如人意。直到2010年左右,基于新工艺和新功率合成架构的射频功率放大器获得性能优势,进而带动了集成模组产品的成功。2012年起,Avago在PAMiD的产品及之后的Broadcom公司的射频前端模组产品,被大量应用于iPhone系列手机中。
2010-2019:
国际厂商推动,模组方案主流化的10年
苹果的引领
2010年,苹果推出iPhone4手机,单款机型销量超过5,000万部,是当时最成功的iPhone手机。从2010年开始,苹果公司开始对智能手机的全面引领。在iPhone4手机中,依然采用Triquint TritiumTM系列PAMiD方案实现3G射频前端。
在2012年发布的首款支持4G的iPhone手机iPhone5中,iPhone采用了Triquint、Avago及Skyworks的模组化产品 [7]。苹果继续坚定的采用模组化方案。
图:iPhone5 (A1429型号)射频前端方案,
采用模组化方案进行设计
在这一时期射频前端供应商在模组化也进行了坚决的投入。为了实现模组化中模块的优势整合,一系列射频前端公司也进行了合并:
2014年,RFMD宣布与Triquint合并,成为Qorvo公司。
2014年,Skyworks与松下成立合资公司,2016年Skyworks将合资公司全资收入旗下。
2017年,高通宣布与TDK成立合资公司RF360,2019年高通将合资公司合资收入放下。
图:射频前端公司的整合
除了在苹果手机中使用的定制化射频前端模组方案,各个射频前端供应商开始将模组化产品推向公开市场。Skyworks在2014年推出SkyOne®方案,Qorvo也在2014年推出RF FusionTM方案。Skyworks在对SkyOne方案的介绍中指出:“SkyOne® 是首款将多频功率放大器及多掷开关同所有相关滤波、双工通信及控制功能整合在一个单一、超集成封装当中的半导体设备,所用空间还不到行业最先进技术的一半”[8]。
图:Skyworks与Qorvo向公开市场推出PAMiD方案
FEMiD:模组化的另外一种选择
虽然PAMiD模组化方案有诸多的性能优势,但其供应劣势也相对明显:厂商必须要同时掌握有源(PA及LNA,Switch)及无源(SAW、BAW或FBAR)等能力,才有办法设计出PAMiD模组。而同时掌握这些资源的厂商只有Skyworks、Qorvo、Broadcom及Qualcomm等少数具有完整资源的厂商。
于是,华为、三星等终端公司着手推动FEMiD(Front-end Module integrated with Duplexer)方案。FEMiD是将天线开关及滤波器整合为一个模组,交由滤波器公司提供;PA依然采用分立方案,由PA公司提供。这种方案有效的发挥了无源公司与有源公司的特长。华为、三星等终端也因此摆脱了对PAMiD厂商的绝对依赖。
图:PAMiD与FEMiD方案对比
(a)PAMiD方案 (b)FEMiD方案
2016年,PAMiD与FEMiD的主要供应商如下。Broadcom、Skyworks及Qorvo是主要的PAMiD供应商,村田和RF360是主要的FEMiD供应商[7]。
图:PAMiD与FEMiD主要供应商
03.5G射频前端模组的今生
Phase6/7系列
PAMiD方案的归一
不过,与iPhone中模组化方案的绝对主流相比,早期公开市场的模组化方案推广并不顺利。原因是Skyworks与Qorvo各自定义,所推广的方案并不兼容,在技术上和供应上都给平台适配和客户使用造成困扰。
为了解决方案统一的问题,MTK平台、国内头部手机厂商及Skyworks/Qorvo射频前端厂商联合发起Phase6系列射频前端集成方案定义。在Phase6方案中,Low Band (包括2G) 与Mid/HighBand两颗PAMiD构成完整发射方案。
图:Phase6与Phase6L方案的定义
由于方案归一, 并且终端厂商、平台厂商及芯片厂商联合参与定义,Phase6系列方案自2016年推出后,得到华为、小米、OPPO及vivo等手机厂商认可。在对于性能及集成度有高要求的高端手机中得到使用,模组化方案得到了普及。5G到来之后,Phase6系列方案演进至Phase7/7L,依然维持PAMiD模组化定义。
2020至之后:
国产开始形成突破
随着2019年底运营商5G陆续商用,2020年5G元年正式开启。5G到来之后,手机终端需要支持更多的频段。并且5G定义了3GHz以上,6GHz以下的超高频(UHB,Ultra-High band)频段,对射频前端性能提出了更高要求。
经过两年的方案迭代,5G方案已基本收敛。主要分为Phase7系列方案及Phase5N两种方案。两种方案在Sub-6GHz UHB新频段部分方案相同,均为L-PAMiF集成模组方案;在Sub-3GHz频段分别为PAMiD模组方案和Phase5N分立方案。
图:5G手机射频前端方案
Sub-6GHz UHB频段L-PAMiF:国产已成熟商用
Sub-6GHz UHB频段为5G新增频段,频率高、功率大,且增加SRS切换等复杂功能,集成LNA、PA、滤波器、收发开关及SRS开关的L-PAMiF成为主流选择。
在Sub-6GHz UHB L-PAMiF产品中,国产厂商逐渐形成突破。2019年12月,在中国5G正式商用的2个月之后,慧智微n77/78/79双频L-PAMiF S55255-11量产,国产射频前端厂商首次与国际厂商同时同质推出产品。S55255系列产品在2020及2021年陆续被国际头部手机终端所采用。2020年,该产品获得“中国芯”重大创新突破产品奖,2021年慧智微获得GTI年度荣誉奖(2021 GTI Honorary Award)。
2021年,国产其他射频前端厂商陆续推出UHB L-PAMiF产品,在未来演进中,国产UHB L-PAMiF产品会越来越有竞争力。
Sub-3GHz频段:国产亟待突破
相比于Sub-6GHz,虽然Sub-3GHz模组频率更低、功率更低,不需要复杂的SRS开关等,但由于Sub-3GHz频段较多,需要集成的滤波器及双工器更多,并且是SAW、BAW及FBAR等声学滤波器,对滤波器资源的获取、多频段的系统设计能力提出了高的要求。
对于Sub-3GHz PAMiD/L-PAMiD模组产品设计,主要的挑战有:
1. 全模块子电路的设计和量产能力
需要射频前端厂商有模块内每个主要电路的成熟设计及产品化能力,如各频段的PA、LNA及开关等,并且各子模块无性能短板。
2. 强大的系统设计能力
全集成模组本身构成一个复杂的系统,涉及到发射与接收之间隔离、各频段之间的抑制及载波聚合的通路设计等等问题。射频前端不再是一个单独的功能模块,需要厂商有强大的系统分析与设计能力。
3. 小型化滤波器资源
小型化可集成的滤波器资源是模组设计的稀缺资源,目前在Sub-3GHz用到的主要是WLP(Wafer Level Package,晶圆级封装)或CSP(Chip Scale Package,芯片级封装)两种封装结构的滤波器。两种滤波器的比较如下图所示。WLP滤波器尺寸小、与模组内其他模块的设计中有优势,是未来模组内滤波器的发展方向。
图:WLP与CSP两种封装结构下的滤波器比较
以上能力的同时具备是设计Sub-3GHz 模组产品的必要条件,也是国内射频前端厂商面临的挑战。在国内厂商对以上挑战未完全实现突破的情况下,国内厂商在Sub-3GHz只能提供分立方案。目前Sub-3GHz集成与分立方案的比较如下:
图:Sub-3GHz典型的模组方案与分立方案比较
虽然有诸多问题和挑战,射频前端模组仍是国内射频前端厂商必须攻克的产品类别。慧智微在这个产品方向上较早进行了积累,并形成了系列成果。慧智微射频前端的PA/LNA模块采用可重构架构,在模组产品设计中有以下优势:
1. 集成度更高,晶圆更少,有助于兼容较大尺寸的滤波器。
2. 具有软件调谐特性,有助于集成之后的二次适配。
3. 多代产品持续积累,经过验证的封装管控能力。
基于以上优势,慧智微推出多款射频模组产品。如:
-在2019年12月份所推出的Sub-6GHzn77/78/79 5G双频L-PAMiF模组产品,是业界集成度最高的模组产品,产品在头部客户多款手机、物联网终端使用。
-针对物联网市场,慧智微推出L/M/H Band小型化全频段PAMiD模组 S55010-11,产品采用兼容于Phase6/7/7L Low-band PAMiD的6.0x7.6mm2的小尺寸pin脚设计,集成L/M/H 频段,一颗物料可满足Cat.1市场小型化和集成化需求。可大大减少调试时间,提升客户产品上市速度(Time-to-Market)。
-慧智微Phase7L/7LE L-PAMiD产品正在开发之中。
04.文章结语
“模组化”是射频前端演进的重要方向,在这个过程中,滤波器厂商与模组厂商都面临巨大的挑战和机遇。慧智微期待用技术创新解决模组化产品设计中的问题,为客户带来更优的射频前端解决方案。
4.专注端侧人工智能SoC和AIoT芯片,酷芯微电子完成超5亿元B系列融资;
近日,酷芯微电子宣布连续完成B轮和B+轮融资,金额累计超人民币5亿元。资金将用于人才引进、产品研发、市场拓展及业务落地等后续发展。
酷芯微电子本轮融资由北京集成电路先进制造和高端装备股权投资基金、苏州方广三期创业投资、华胥(广州)产业投资基金、川沪创新基金领投。
据了解,上海酷芯微电子有限公司成立于2011年7月,致力于为创新科技赛道提供高性能核心芯片。2013年至今,酷芯发布了多款AIoT芯片和两代智能视觉SoC。AIoT芯片为无人机、无线安防、无线影音传输等提供可靠的视频和数据连接;智能视觉SoC依托ISP(影像处理)、NPU(神经网络计算)、DSA(专用异构处理架构)等核心技术,为智能安防、智能硬件、智能车载等广泛领域提供高性能且高性价比的解决方案。酷芯不久前发布的第二代智能视觉SoC芯片AR9341在图像质量、神经网络算力、能效比、AI工具链等各方面为端侧人工智能SoC树立了新的标杆,满足了国内视觉和多传感器融合应用对高端智能SoC的迫切需求,达到了业界领先水平。
5.MEMS芯片方案提供商微视传感获数千万A轮投资;
集微网消息,近日,微视传感完成了数千万A轮投资,投资方包括中电科核心技术研投基金、南京呈益投资。此轮融资将助力公司在新品研发、市场开拓以及产能建设上进入快速发展通道。
微视传感成立于2019年,拥有MEMS微镜芯片、驱动IC、3D成像算法以及系统集成的全栈技术实力,已经成为国内外少数几家掌握MEMS芯片核心技术的3D感知硬件供应商。
微视传感推出了国产化的高性能、低成本、微型化的MEMS微镜芯片、结构光投射模组以及3D深度相机,相关产品可广泛应用于3D支付、3D机器视觉、安防、激光雷达、激光微投以及光通讯等相关领域。
据介绍,目前,微视传感的MEMS芯片包含稳态、扫描态及混合态三大类芯片。该公司的MEMS 3D深度相机也形成了系列化产品,涵盖2m以内的各种使用场景,解决了目前市场上DOE结构光相机的低精度以及DLP结构光相机大体积与负重问题,实现了MEMS 3D硬件及解决方案在工业与非工业领域的应用突破。(校对/若冰)
6.方寸微电子获近亿元A轮战略融资,加速布局RISC-V通用安全处理器;
集微网消息,近日,山东方寸微电子科技有限公司(以下简称“方寸微电子”)完成近亿元A轮战略融资,由广发乾和与橙叶投资等机构共同参与。本轮募集的资金将主要用于吸引更多尖端研发人才的加盟,加速方寸微电子在更高性能RISC-V通用安全处理器的产品研发,配套解决方案的应用开发,以及通用与安全市场的开拓布局。
据悉,方寸微电子成立于2017年,是网络安全SoC处理器的核心供应商,致力于国产高端密码处理器、高性能网络安全芯片、高速接口控制芯片的研发、设计和销售。该公司研发团队由信息安全领域知名专家领衔,核心成员均具有10年以上行业研发经验,在SoC设计及验证、超高速密码算法、高速网络接口、安全产品生产及测试等方面具有丰富的经验及技术积累。
方寸微电子官方消息显示,公司在集成电路架构设计、安全密码算法、核心技术自主可控、大规模量产及品质管控等综合能力上具有国内领先的优势,公司将持续为信创安全、工业、网络通信、汽车等重点领域提供完整的芯片级解决方案。(校对/小北)