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额温枪里的中国芯,芯海科技如何填补国产技术空白?
作者:念往昔    发布于:2020-05-10 19:49:40    文字:【】【】【
摘要:新冠疫情火了“红外额温枪”。向额头轻轻一靠,额温枪便可测量出人体向外辐射的红外光能量,继而计算得出体温。 看似平
  新冠疫情火了“红外额温枪”。向额头轻轻一靠,额温枪便可测量出人体向外辐射的红外光能量,继而计算得出体温。   看似平常的温度计背后,技术却并不简单。如何灵敏地捕捉红外光?如何排除外部环境干扰?又如何将红外光能量信息转化为体温信息?这些都是额温枪内安置的芯片所要解决的问题。   芯海科技在这次疫情防控战中,扮演了重要角色。额温枪短时间内暴涨的需求,极大地考验着厂商技术、产能、上下游配合等综合能力。芯海科技以日产数十万片额温枪芯片的速度,证明了其在集感知、计算、控制于一体的信号链芯片领域的强劲实力,为疫情防控贡献了力量。   不止于额温枪所代表的智慧健康领域,芯海科技的芯片在消费电子、智能家居、工业领域亦有广泛应用,受到华为、美的、乐心医疗等多行业大客户认可。短短两年内,芯海科技营收已达2.6亿,年复合增速25.5%,净利润4280万,增速更是高达44.5%。   那么,芯海科技为何能以此高速度成长?在TI、ADI等国外厂商垄断的市场内,芯海科技将如何突围?其未来能否继续维持高成长?   现实与模拟世界的桥梁   ADC芯片,即模拟数字转换器,它是产品的“眼睛和耳朵”,能“感知”自然界模拟信号,如温度、压力、声音、图像等,并把它们转换成机器更易读懂的、更便于储存、处理和传输的数字信号。可以说,ADC芯片充当了现实世界和模拟世界的“桥梁”。   造芯片难,造ADC芯片更是难上加难。ADC芯片制造包含上千道工序,为了保证转换信号精度,制造过程对机器和环境要求十分严格。随着产品不断更新换代,ADC芯片性能要求亦不断提升。与普通芯片相比,ADC芯片更新迭代速度快很多,约4-6年便经历一轮周期。   1966年,以西方为主的33个国家签署了《瓦森纳协定》,对高端ADC芯片实行出口管制,中国毫不意外地被列为禁运国。在军工、航空航天、工业、汽车等高端ADC芯片服务领域,我国很长时间处于技术空白状态。   到了民用领域,当前,全球有能力打造高精度、低功耗、高转换效率ADC芯片的企业也不过10家,以ADI、TI为首的国外半导体龙头垄断了超80%的市场。很多年里,我国以机械秤、电子秤为代表的衡器业一直发展不起来,原因便是国内未有ADC技术,衡器厂只能用价格高达70元一颗的进口ADC芯片作上游材料。   好在近年来,芯海科技、上海贝岭两家企业逐渐打破ADI、TI等国际厂商垄断,填补了国内ADC芯片技术空白。2007年,芯海科技率先推出有效位数达21位的高精度ADC芯片,性能堪比TI公司同参数系列产品。这是我国企业首次在高端衡器芯片领域打破国外垄断,扭转了衡器业完全依赖进口的被动格局。   迈出了里程碑式的第一步后,芯海科技又陆续推出多款热门产品。2011年,公司再次突破ADC芯片精度,将有效位数提升到23.5位,处于国内领先、国际先进水平。在此基础上,2018年,芯海科技全球首款采用“微压力应变技术”的压力触控芯片问世。与市面上同类型其他芯片相比,微压力应变技术芯片兼具低功耗、低成本、高集成、小体积等多个优点。   ADC芯片“桥梁”角色,极大地丰富了下游应用场景:   在智慧健康领域,芯海科技芯片在体脂秤、额温枪、体温计、睡眠检测等设备中广泛应用,收入早已上亿。有了硬件产品打下的市场基础,公司开始往软件方向拓展。芯海科技健康管理端APP“OKOK”接入了体脂秤、手环等各大健康产品,并提供贴身健康管理服务,当前已吸引500万以上用户,受到华为、小米等大厂合作认可。   手机压感home键、压力触控屏和侧边虚拟按键等新功能,均是压力触控芯片用武之地。通过感知材料表面变形力度,压力触控可达到取代实体按键效果。而芯海科技压力触控芯片用特殊的微压力技术,较其他压力芯片性能更高、成本更低,应用于小米、vivo、OPPO等多款明星机型上。   2017至2019年,芯海科技压力触控芯片收入从92万迅速升至2500万以上,年均复合增速422%。随着规模效应释放,该业务毛利率亦提升明显,从2017年的48%升至2019年的53%。   智能手机存量时代来临之际,创新成为重要竞争手段。压力触控作为近两年新兴创新技术,正逐渐取代机械按键,成发展主流。随着压力触控渗透率不断提升,芯海科技该业务仍有快速增长空间。   此外,在智能家居、工业测量等领域,亦有芯海科技的身影。2019年,芯海科技定制化的AS092系列芯片达到千万级出货量,被广泛应用于人体感应照明和安防领域。其工业芯片亦逐步量产,出货量突破1300万颗,逐渐渗透入衡器、仪表、充气泵等领域。   未来,芯海科技还将持续打磨ADC芯片技术,进一步扩大领先优势。公司拟筹资1.75亿元,升级压力触控芯片,攻克噪声处理、分辨率等技术难点。在市场拓展方面,升级后的芯片将突进TWS耳机、游戏手机等热门市场。此外,公司还拟筹资1.8亿元,用于智慧健康芯片性能升级,以全力转战高端智慧健康市场。   单片机国产替代正当时   以额温枪为例,在极短时间内,要完成将人体红外线包含的体温信息转化为显示屏上的温度数字这一过程,光有将模拟信号转为数字信号的ADC芯片还不够,还需要由MCU芯片处理数字信号,再由DAC数模转换器还原为模拟信号,最终以数字形式显示在屏幕上。   这其中,MCU芯片充当了不可或缺的“大脑”作用。它把中央处理器、内存、计数器等集中到一片芯片上,构成了最小却相当完善的计算机系统,这也是它的另一个更为形象的名称——“单片机”的由来。有了MCU这个“大脑”来处理和调度信息,机器产品才有资格被称为“智能”。   当前,我国MCU这个“大脑”,总体性能还较为低端。在国内40多个MCU企业中,能真正生产32位高精度MCU芯片的寥寥无几,仅有兆易创新(603986)、乐鑫科技(688018)等。大部分企业还停留在4位或8位通用MCU芯片技术上,其产品多应用于智能家居、低端电子消费产品。   2019年,以瑞萨电子、意法半导体等为首的九大外资厂商,占据了我国MCU市场76%的市场份额,32位MCU芯片所在的高端市场近乎全被外企垄断。   芯海科技的MCU技术,率先在移动电源领域落地生根。2014年,公司推出国内首颗移动电源专用MCU芯片,2018年又升级为内置USB3.0 PD快充协议的32位MCU芯片。当前,其通用MCU芯片在移动电源、车充、电动牙刷等消费电子领域得到广泛应用。   2017至2019年,芯海科技MCU芯片业绩增长迅速,营收从3935万涨至7893万,已成为仅次于健康芯片的第二大产品。受益于快充产品销量占比上升,其毛利率从28%提高至34%。但总体而言,其产品市占率与国际厂商相差甚远,与兆易创新、中颖电子等第一梯队企业亦有不少差距。   消费升级趋势下,消费品对MCU“大脑”的性能要求必定愈高。中低端MCU产品已越来越不能满足产品“智能化”需求。芯海科技未来发展目标十分明确:拟筹资1.89亿,用于高性能32位MCU芯片开发。公司拟重点攻克低功耗管理难关,打造高精度、低功耗、高安全MCU芯片,向高端MCU芯片市场进阶。   小小一个芯片,将真实世界与数字世界紧密关联。芯海科技发展17年,始终致力于充当这样的“桥梁”。在将自然界模拟信号转为数字信号方面,芯海科技已是国内“凤毛麟角”,其芯片在体重秤、手机、智能家电等多领域普及;在微控制单元MCU方面,芯海科技磨砺技术,欲征服高端市场。以领先的技术,芯海科技正挑起芯片国产化大梁。
脚注信息
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