5月18日,被誉为中国IC届“最接地气论坛”的松山湖中国IC创新高峰论坛顺利举办。中国半导体行业协会IC设计分会副理事长、芯原控股有限公司创始人、董事长兼总裁戴伟民博士主持本次论坛。戴伟民表示,今年是在松山湖举办的第八届国产芯片推介会,前几届经过推介的产品都取得了很好的成绩,有的芯片不仅实现大规模出货还进入了主流的供应链。这一届推介会的芯片同样代表了中国半导体设计业目前整体的发展水平,我们推介的芯片不一定高高大大,但一定是真正被市场所需。其中有几个还是属于中兴被禁运的芯片类型,但我们是禁运之前就已经选定这些芯片来参加推介会。

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魏少军看中兴事件:产业的归产业,民族情绪要不得

中国半导体行业协会IC设计分会理事长,清华大学微电子所所长魏少军教授在开幕致辞中针对中兴事件发表看法,认为我们政府和产业不要妄自菲薄,要以平常心看待中国集成电路产业的发展。

“中国作为全球最大的电子产品生产国,自然要用到最多的IC,进口多不足为奇;另一方面,十八大以来我国对集成电路的重视达到前所未有的程度,过去的7年国家集成电路整体发展的年均增长复合率21%,产业进步很快,可以用飞速发展来形容。今年中美之间的贸易摩擦和中兴禁止令,反映了西方社会对我们的担心,这很正常。” 魏少军教授说道。

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有一组数据对比反映了我国集成电路产业的进步:2011年产业的产值是700多亿,2017年增长到2000多亿;2011年全球份额3%,2017年增长到8%;2011年芯片自给率10%;2017年增长到26%。2020年中国集成电路产值有望达到3000亿人民币(450亿美元),实现预期目标。

魏少军表示,中兴事件引发了全民对我国集成电路产业的广泛讨论,但需要警惕的是,不要带着民族情绪看问题,事实证明民粹主义思想对IC产业发展不起作用甚至起副作用;我们一定要从产业角度看问题,我们一方面的确存在很多不足,很多国产芯片占有率为0,这个要正视;更重要的是冷静对待,一步一个脚印,同时坚持对外开放,不要闭门造车。这个时代终究是全球化的时代,中美贸易战都小心翼翼避开了IC产业,就是因为会影响全球。

言归正传,本届推介会推出了10款不同应用、芯片高量产的芯片,本文挑出了人工智能前端芯片、进入前装市场的车规级传感器芯片以及最近的爆品市场——智能音箱相关的共6款芯片,一一介绍。

中星微:集成国标SVAC2.0编码与NPU的机器学习SoC

人工智能目前处于应用驱动阶段,投资井喷,未来AI会无处不在。安防监控是业界公认的人工智能最先落地的前端应用之一。中星微首席技术官张亦农对国际电子商情记者表示,对于智能安防,现在人脸识别的技术不是问题,各大主流人脸识别公司的识别率都很高,而且识别率差距不会超过1%。真正的问题是怎么把人脸识别、车辆识别、轨迹识别等应用在安防监控中有效地进行数据整合,前端的芯片就显得格外重要。

中星微在推介会上推出了一款集成国标SVAC2.0编码与NPU(神经网络处理器)的机器学习SoC 芯片VC0718P,独有的SVAC编码加密认证技术可有效整合音视频数据和监控专用信息,并通过安防监控的专用信息通道将数据传到后台使用。

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张亦农谈到了这款人工智能芯片的设计理念。第一,只要存在真实的算力扩张和功耗节省需求,当算法成熟后跨入ASIC是迟早的事,所以选用了ASIC方案;第二,要根据应用量体裁衣,不要一味地追求TOPs算力,事实证明芯片的单元利用率、灵活性以及能耗比更为重要。VC0718P的NPU算力达到了1TOPs,能够实现 1080P@30fps实时分类检测的需求;第四,图像信号处理模块(ISP)的功能包括宽动态成像、3D降噪、鱼眼矫正、360全景等。

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该人工智能芯片最大的应用场景是在公共安全结构化视频描述,公安接到报案信息时只需搜索结构化描述标签,即可锁定犯罪嫌疑人。据了解,目前图侦破案的占比已经超过了90%。

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产品推出时间:2018年6月

智能音箱市场进一步爆发,月出货量或超5kk

Canalys市场调研预测2018年全球WiFi智能音箱市场出货将达到5630万台。恒玄科技商务拓展副总裁高亢认为这个数据比较保守,实际上中国WiFi智能音箱市场在阿里、小米等领军企业的带领下,2018年出货量就有望超过2000万台。

下面来介绍两款智能音箱相关的国产IC。

恒玄科技BES2300:业界最先进制程的蓝牙音频芯片

目前的智能音箱产品主要有高端带屏类、普通音箱以及低端DOT类。低端DOT类是当下wifi智能音箱发货的绝对主力,以亚马逊为例,ECHO DOT在2017年发货超过2000万台,为其生态构建的中流砥柱。恒玄科技高亢指出,这种低功耗、低成本的电池便携类智能音箱将成为智能语音发货的主力。

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“智能音箱分为云端和设备端,在设备侧的传统思路是在SOC上运行音频前端算法以及云唤醒算法等。但是对于便携移动式产品这个架构行不通,因为这种架构势必带来功耗高、成本高、便携性差等问题。我们的解决思路是把产品和手机紧密结合,在手机上做语音识别算法;同时在设备端的性能比传统蓝牙设备更强一些,能够运行基础的降噪、beamforming、消除回声,语音唤醒等算法,两个设备结合起来之后达到比肩传统智能音箱的体验效果。” 高亢说道。

为此,恒玄科技针对蓝牙音箱市场推出BES2300K平台。高亢表示,这是业界最先进制程的蓝牙音频芯片,采用28nm ULP低功耗制程,内建硬件VCD,支持低功耗侦听远场唤醒。该芯片采用了最高主频达400MHz的ARMCortex-M4F内核,SRAM也有780KB,可支持各种差异化软件开发和第三方算法。 由于SoC在系统面积成本有比较好的表现,该芯片采用了单芯片架构,ADC数量比较多,符合麦克阵列的应用。

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产品推出时间:2018年Q2

芯智汇AC108:108dB动态范围,高性能四通道数据转换器ADC

芯智汇副总经理刘占领同样非常看好智能音箱市场,通过与供应链的访谈调查,他们认为今年国内智能音箱的市场规模在1500-2000万之间,有望成为月出货量超5kk的爆品。

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智能音箱的重要功能是智能语音,从技术构成上来看包括麦克风阵列,ADC,SoC和云端,其中麦克风和ADC是影响语音交互的关键器件。刘占领指出,回顾到智能语音应用场景,使用音响的环境嘈杂偏远,远场拾音面临技术挑战。普通ADC一方面期望设置30dB以上增益,以获得最大的SNR;另一方面需要设置低增益来避免回声饱和,两种要求是互相矛盾的。

“智能语音远场拾音性能的最佳选择是高性能模拟麦克风+高性能ADC,芯智汇推出的高性能四通道数据转换器ADC AC108可实现108dB动态范围,SNR是行业最高,可采集精准的语音信号避免回声饱和,最大限度发挥高性能模拟麦克风的性能。”

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除了108dB的动态范围, 芯智汇独有的技术编码可以用4颗ADC最多级联16通道麦克风,不需要外围FPGA来转换。据了解,该芯片已经在2017年底量产,预计2018年实现3000万销售额。

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产品推出时间:2017年Q3

TPMS、IMU传感器相继量产,填补国产芯片空白

相关数据显示,目前我国高速公路上70%的交通事故为轮胎气压引起的。为此,各国纷纷出台政策强制给汽车安装TPMS(汽车轮胎压力监测)系统,主要用于在汽车行驶中对于轮胎温度及压力进行自动监测,针对轮胎漏气、低气压、高气压和高温进行自动报警。下图是各种立法强制安装TPMS的时间,我国将在2019年强制执行TPMS系统。

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目前,能提供可量产的TPMS芯片的公司在全球只有NXP、英飞凌两家。在推介会上,琻捷电子宣布成为全球第三家,也是是国内第一款量产车规级的TPMS传感器芯片,目前出货几十万颗。该芯片的温度范围为-40℃-125℃,集成了压力、温度和加速度传感器。

在性能和封装尺寸方面,该芯片也已经可以和国外顶尖的汽车传感器厂商对标。第一,整个芯片采用24脚LGA封装,尺寸为业界最小的6mm5mm1.9mm,另外两家知名汽车传感器的封装尺寸分别是7mm*7mm以及 8.9mm *5.4mm。第二,该芯片的休眠功耗小于250nA,跟NXP、英飞凌两个厂商相比也是最小。

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琻捷电子首席执行官李梦雄指出,为了抵抗震动、冲击、水汽等外界因素的冲击,TMSP封装是车规产品的重要环节。SNP70X经过了586天的可靠性测试和认证,底层固件更新进行了12版,并经过了126天严苛道路测试,最终花了20个月的时间通过了AEC-Q100车规芯片认证。

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“AEC Q100只是提供了产品的测试认证方法,但并不规定产品最后要达到怎样的性能要求,最终由客户和应用端决定。AEC Q100包含环境应力、加速、封装完整性、晶圆制造、电学测试以及针对陶瓷封装的空腔完整性等七项大类测试,非常麻烦,耗钱耗时间。这是经验积累的过程,我们需要把时间当朋友,耐心经历这个过程。” 李梦雄说道。

产品推出时间:2017年12月

纳芯微NSA(C)2862:物联网专用桥/容式传感器调理芯片

物联网时代的到来要求传感器朝着小尺寸、低功耗、高精度等方向演进。传感器产品分为前端的传感器敏感部件和后端的信号处理芯片。有趣的是,这些演进方向并没有对传感器敏感部件提出新要求,反而对传感器信号链提出很多新要求。例如为了节约传输损耗,要求传感器端进行信号算法预处理。基于此考虑,纳芯微专门针对物联网应用推出高性能通用传感器ASIC。

NSA(C)2862是纳芯微针对联网应用推出的桥/容式传感器调理芯片。该芯片把传统工业上需要外置的电路通过ASIC集成,包括电源管理、传感器接口、高精度运放(24bit ADC,MCU core,E2PROM)等部分,可配合压力/温度/湿度/气体传感器使用;此外通过低功耗电路和休眠方式,把一分钟采集数据的系统功耗做到nA级别。

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纳芯微首席执行官王升杨指出,去年国内发生几起严重消防事故,让国家开始在国内大力推广消防物联网,包括检测消防栓和喷淋的应用,未来两三年将会大量落地。纳芯微为消防栓应用提供推出了特定的参考设计,包括芯片、瓷电容传感器以及外围设计和NB-IoT/ LoRa的完整设计,适合客户设计物联网应用的新型传感器。

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产品推出时间:2017年12月

矽睿QMI8610:集成预处理引擎的6轴IMU芯片

矽睿自2012年成立以来陆续推出了磁传感器、压力传感器、电流传感器、加速度计、陀螺仪等传感器,累计出货超过1亿颗。上海矽睿科技有限公司高级总监范翔在会上向大家透露了公司最新一轮融资情况,这轮融资得到了上海联和、国投创业、与国家半导体大基金关联的超越摩尔产业基金的投资,也是迄今国内MEMS传感器公司最大的单笔融资。

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范翔指出,矽睿是国内第一家在手机和可穿戴市场实现量产IMU的传感器厂商,其6轴IMU芯片QMI8610在低噪声等个别性能参数上赶超欧美厂商,综合指标上来看已经进入了主流性能领域。展开来看,QMI8610采用了3.3mm3.3mm1mm LGA封装,陀螺仪动态范围在±32°/s-±2560°/s。同时集成了预处理引擎,让产品的精度更高、时延更低,主要应用是AR/VR、无人机等新兴市场。

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和ASIC不同的地方在于,除了设计工艺,QMI8610封装工艺也非常复杂,MEMS设计结构中有3层wafer,难度最大是陀螺仪和加速器部分,其中陀螺仪的结构是QST独有的,注册了几十个专利。

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产品推出时间:2018年Q1

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