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7月31日,主題為“兆儲存、易控制、新感測”的2020兆易創新全國巡迴研討會在深圳召開。在本次活動上,兆易創新詳細介紹了其在儲存器、控制器、感測器三大業務板塊所取得的成績以及最新規劃。

在2019年4月,兆易創新收購思立微獲得證監會通過之後不久,兆易創新就開始根據業務經營情況調整了公司組織架構,思立微成為兆易創新感測器事業部的核心,產品線也開始與兆易創新的產品線進行整合,目前兆易創新已經組建完成了以儲存、MCU、感測器為核心的三大事業部架構。

根據年報資料顯示,截止2019年末,在涵蓋NOR Flash、NAND Flash、MCU、指紋識別等晶片關鍵技術領域,公司已積累1195項國內外有效的專利申請,其中2019年已提交新申請專利201項,新獲得156專利授權,為公司提升技術水平和產品競爭力的有力保障。

一、儲存器業務

眾所周知,NOR Flash一直是兆易創新的在儲存領域的主力產品。根據官方公佈的資料,目前兆易創新的SPI NOR Flash產品已經擁有26大產線系列、16種產品容量、7種溫度規格、4個電壓範圍、25種封裝方式。多年的持續投入以及豐富的產品線佈局,也使得兆易創新在在全球NOR Flash市場有著較高的市佔率。

根據研究機構的資料顯示,兆易創新是全球排名第一的無晶圓廠NOR Flash供應商,在SPI NOR Flash領域,2019年市場佔有率已達17.2%,排名全球第三。2008年至今,Flash累計出貨量超130億顆。

而根據研究機構的預測資料顯示,2020年全球NOR Flash市場規模在30.6億美元左右,到2022年這一市場將進一步成長到37.2億美元。顯然,NOR Flash市場仍有進一步的成長空間。從上圖中我們也可以看到,2019年兆易創新NOR Flash出貨量(28億顆左右)相比2018年出貨量(接近20億顆左右)大幅增長了近40%。

而目前NOR Flash市場主要增長動能則來自於TWS耳機、5G基站及車用市場。

近兩年來,隨著TWS耳機市場持續火爆,其對於低功耗、小封裝的NOR Flash的需求也持續放大。而根據市場調研機構Counterpoint Research報告預測,全球TWS耳機市場2020年將達到2.30億部,同比增長90%。這也意味著將有4.6億顆NOR Flash的需求(一般每隻TWS耳機都需要一顆NOR Flash)。

在TWS耳機這塊,兆易創新也有一系列的低功耗、小封裝的NOR Flash產線進行應對,並在高通多個TWS主控平臺下完成了認證。

△兆易創新1.8v 16Mb 3mm×4mm封裝的SPI NOR Flash在TWS耳機上的應用

在5G基站這塊,由於其本身的發熱量較大,再加上苛刻的室外高溫工作環境,使得其對於Flash的耐高溫、可靠性、使用壽命要求較高。對此,也進一步推動了對於耐高溫、高可靠性的NOR Flash產品的需求。據兆易創新Flash事業部市場經理薛霆透露,目前兆易創新已經與全球頂級的通訊裝置廠商達成了合作。

在車用市場,由於近年來新能源汽車市場的高速增長,也推動了汽車電氣化的程序,對於各類電子元件的需求呈爆發式增長。但是,汽車對於電子元件的安全性和可靠性要求要遠高於普通消費類產品,所以要進入汽車市場,就需要達到車規級標準。

目前兆易創新針對車用市場,也推出了車規級3.0v SPI NOR Flash和車規級1.8v SPI NOR Flash產品,容量涵蓋了2Mb-256Mb,同時,更大容量的512Mb-2Gb產品也在規劃中。

兆易創新Flash事業部市場經理薛霆表示:“車規的一些應用對安全性、可靠性、一致性都要求非常高,伴隨著機械的部件逐步的被電子部件替代,伴隨著新能源車的蓬勃發展,裡面很多的場景會用到NOR Flash或者NAND Flash。我們兆易創新的全系列的Flash都滿足125度的GRADE 1車規級的產品,同時我們也在品控上追求達到0PPM。”

薛霆稱,未來兆易創新的Flash產品將繼續向大容量、高效能、高可靠性、低功耗、小封裝方向演進。

在安全方面,兆易創新也將英特爾的RPMC協議擴充套件為“Memory access control”,可提供更高安全級別保護。

另外,在工藝製程方面,SPI NOR Flash將採用55nm新成熟工藝,涵蓋128Mb-2Gb容量。而其他NAND產品將向38nm以及24nm工藝演進,涵蓋1Gb-8Gb容量。

在供應鏈方面,兆易創新的Flash產品主要是交由中芯國際、上海華力微電子代工,封裝則主要交由日月光、華天科技、力成科技、長電科技和南茂科技等封測廠。

值得一提的是,在DRAM記憶體晶片佈局上,兆易創新主要是通過其與合肥市產業投資控股集團合作的長鑫儲存來進行佈局。根據最新的資料,目前長鑫儲存共申請了2382項專利,其中發明專利1258件,另外還通過之前的兩筆授權合作獲得的大量的DRAM專利授權。

從官方公佈的主晶片認證名單來看,長鑫的DRAM晶片已經通過了主流的晶片廠商,比如高通、海思、聯發科、展銳的多款晶片認證。

另外,值得注意的是,今年5月,兆易創新宣佈與Rambus就RRAM (電阻式隨機存取儲存器) 技術簽署專利授權協議。同時,兆易創新還與其同Rambus 以及幾家戰略投資夥伴的合資企業——合肥睿科微(Reliance Memory)簽署了授權協議 。

根據協議內容,兆易創新從Rambus和睿科微獲得180多項RRAM技術相關專利和應用,這將有助於兆易創新在新型儲存器RRAM 領域的前瞻性技術佈局,從而為嵌入式產品提供更豐富的儲存解決方案。

二、MCU業務

除了Flash業務之外,MCU業務也是兆易創新很早就開始佈局的一塊業務。早在2013年4月,兆易創新就推出了國內首款基於Arm Cortex-M3核心的32位MCU。經過近7年多的持續開拓,目前兆易創新在基於Arm核心的MCU產品上已經有了24條完整的產品線,有超過300款可選型號,具有高效能、系列間相容、工業級可靠性和開發簡易等特點。

根據官方公佈的資料顯示,自2013年4月兆易創新的第一款32位MCU推出以來,截至2017年5月,兆易創新的32位MCU出貨已經累計突破1億片,截至2020年6月這一數字已經突破了4億片。顯然,在最近這三年裡,兆易創新的32位MCU出貨正在加速。

根據IHS Markit的一份資料顯示,2018年兆易創新的Arm Cortex-M系列MCU在國內市場的份額(以營收統計)已經達到了9.4%,排名第三,僅次於意法半導體和恩智浦。

除了基於Arm Cortex-M系列的MCU之外,在2019年8月,兆易創新還推出了全球首顆基於RISC-V核心的通用MCU——GD32V系列,新品首批提供了14個型號,包括QFN36、LQFP48、LQFP64和LQFP100等4種封裝型別選擇,並完整保持了與現有產品在軟體開發和引腳封裝方面的相容性。

據兆易創新MCU事業部產品經理陳奇介紹,GD32V系列MCU在最高主頻下的工作效能可達153 DMIPS,CoreMark測試也取得了360分的優異表現,相比GD32 Cortex-M3核心的GD32F103效能提升15%的同時,動態功耗降低了50%,待機功耗更降低了25%。

△目前已經量產銷售的GD32 MCU產品系列

△GD32的Cortex-M系列MCU產品擁有豐富的封裝型別,同時還在規劃新的QFN64 0.5mm Pitch和QFN56 0.5mm Pitch封裝型別。

在供應鏈方面,GD32 MCU系列目前主要交由中芯國際、聯電、臺積電代工。目前兆易創新已經有一顆MCU產品在臺積電生產。在封裝方面,則主要是交由日月光、華天科技、力成科技進行封裝。

對於GD32 MCU後續的市場產品方向,陳奇表示,無線連線、超低功耗和汽車級產品則是未來的三大方向。

因此,兆易創新也將會針對這三大方向,推出基於Arm Cortex-M33及M7核心的MCU產品,進一步強化GD32 MCU在無線連線、工業控制等應用場景下的能力。

此外,陳奇還透露,2022年兆易創新將會立項研發車規級MCU,將滿足汽車級產品認證和車身控制系統以及輔助駕駛系統。

陳奇表示:“兆易創新在MCU領域的願景是,構建一個GD32 MCU百貨公司。主要分為六大部分:Memory是兆易起家的產業鏈,上面積累了非常多的量產和品質把控的經驗;Sensor是通過資本的運作(收購思立微),融入了更多的團隊,兆易還在北京和西安組建了研發團隊,所有的現有產品的模擬IP都是兆易創新自己的團隊去研發和實現的;另外,新型儲存器、eRF都可以降低功耗。兆易創新還與美國一家公司也簽了授權協議,後續可以做低功耗的MCU;最後,在核心方面,兆易創新的產品會繼續演進,並且還會深耕一些自主IP的核心。”

三、感測器業務

早在2018年1月30日,兆易創新就釋出公告,宣佈將通過發行股份及支付現金的方式,作價17億元收購指紋識別廠商上海思立微電子科技有限公司100%股權。其中股份支付對價為144,500.00 萬元,現金支付對價為 25,500.00 萬元。2019年4月,這一收購案獲得了證監會的通過。

在成功將思立微收入囊中之後,經過近一年的時間的整合,目前思立微原有的產品線已經併入了兆易創新,成為了兆易創新的感測器事業部。

眾所周知,思立微原本就是國內知名的觸控和指紋識別技術廠商,早在2012年之時就思立微就推出了全球首款單層多點觸控晶片,並且2013年的中中國產平板市場佔據了70%的市場份額。2014年,思立微又成功推出首款針對Android平臺的電容指紋晶片,並且在2015年成功推出旗下首款鏡頭陣列光學指紋晶片,2017年成功成為全球前三的指紋識別晶片廠商。2018年思立微又推出了全球首顆單晶片光學指紋晶片,隨後得到了多家手機大廠的採用,成為了出貨量僅次於匯頂科技的光學指紋晶片大廠。

據兆易創新感測器事業部高階產品經理孫雲剛表示:“目前兆易創新的觸控晶片在中小品牌的平板市場佔有率達到了80%。在一些細分市場比較智慧樓宇的市場佔業率已經達到了40%,我們可以提供單點、多點觸控,我們還有不同通道的選擇可以支援不同尺寸的觸控式螢幕。”

△兆易創新的觸控產品線

除了繼續開拓光學屏下指紋市場,去年,兆易創新感測器事業部還成功研發了TFT大面積指紋識別、一體式MEMS超聲波指紋識別,今年還研發了第一顆鍺矽工藝的ToF晶片。

△兆易創新的指紋產品線

據孫雲剛介紹,兆易創新的TFT大面積指紋識別是在基於CCM的鏡頭的光學指紋識別基礎上演進而來,目前該TFT大面積指紋識別可以做到高QE80%的量子轉化效率,可以做到超薄和厚度0.3毫米以內,支援任意位置的解鎖以及支援雙指和多指的識別,也可以應用在安全等級更高的控制領域和一些安全等級比較高的比如公安部或者機場、車站以及海關。

相對於光學屏下指紋和電容指紋來說,超聲波指紋擁有更強的穿透力,可以穿透OLED屏、玻璃、金屬、塑料,並且對油汙和溼手指的效能也比較好,這也使得廠商可以做一些隱藏式的指紋識別,比如放在金屬之下,或者玻璃蓋板下,這樣就可以兼顧整個工業設計的美觀。同時,超聲波可以獲得3D指紋,安全性更高。基於此,兆易創新感測器事業部首創採用了多點同時發射技術,進一步增加了超聲波的穿透能力,使得識別效能更好。

據孫雲剛介紹,目前兆易創新的首款超聲波指紋識別晶片GSL8165已經研發完成,正處於待量產狀態。

△兆易創新的超聲波MEMS指紋識別晶片GSL8165

超聲波技術還可以被用於健康檢測,因為超聲波可以穿透到真皮層,進而可以檢測到人體血管的狀況,配合相關軟體可以實現對於心率、血壓的檢測。

兆易創新還開發了超聲波ToF技術,相比光學ToF技術來說,超聲波ToF不易受光線和熱的干擾,功耗低,並且支援超大檢測角度(最高180°),因此可以實現手勢控制、車內兒童檢測等應用。

在目前比較火熱的3D ToF技術方面,兆易創新也推出了自己的第一顆鍺矽工藝的ToF晶片GSLT9001(VGA解析度)。

據介紹,該ToF晶片由於採用的是鍺矽工藝,可以支援1350nm和1550nm長波段以及940波段,而1350nm和1550nm波段在戶外的效能會非常的出色。除此之外它的波長更長,能量更弱,對人眼的安全性會更有保障。此外,GSLT9001在光電轉化效率上也更高,在1350nm波段,光電轉換率可達50%,在940nm波段,光電轉換率可達65%,相比基於矽工藝的ToF晶片高出近一倍。

△GSLT9001引數

△GSLT9001模組實拍

除了GSLT9001之外,兆易創新還在研發支援940nm及1440nm波段的ToF晶片GSLT9301,即將開始量產。此外,還規劃了同樣支援940nm及1440nm波段的GSLT9011和GSLT9321,預計將分別於2020年四季度前和2021年一季度前量產。

兆易創新感測器事業部高階產品經理孫雲剛表示:“感測器事業部的產品是以聲、光、電為基礎,開發了光學指紋、光學ToF、電容指紋、觸控晶片、超聲波指紋等等。應用領域覆蓋了智慧手機平板、工業控制、汽車、健康和可穿戴市場。”

特別值得一提的是,兆易創新還佈局了矽麥產品線,擁有5個產品型號,三種尺寸,SNR從59dB-65.5dB,可以滿足智慧手機領域、音響領域、loT領域等不同場景的應用需求。

孫雲剛表示:“我們的矽麥產品的一大優勢就是我們有一個整體的解決方案,因為我們不僅有矽麥這塊,我們還有Flash和MCU,可以提供完整的硬體的解決方案。除此之外,我們還有軟體和演算法的結合,音訊的這塊我們可以全部的解決,提供一個整體的解決方案。我們還有豐富的實驗室資源以及豐富的認證資質的資源,依託著整個基地以及MCU的產業,我們產業鏈的有強大的供應保障和品質保障。”

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