新冠疫情火了“紅外額温槍”。向額頭輕輕一靠,額温槍便可測量出人體向外輻射的紅外光能量,繼而計算得出體温。
看似平常的温度計背後,技術卻並不簡單。如何靈敏地捕捉紅外光?如何排除外部環境干擾?又如何將紅外光能量信息轉化為體温信息?這些都是額温槍內安置的芯片所要解決的問題。
芯海科技在這次疫情防控戰中,扮演了重要角色。額温槍短時間內暴漲的需求,極大地考驗着廠商技術、產能、上下游配合等綜合能力。芯海科技以日產數十萬片額温槍芯片的速度,證明了其在集感知、計算、控制於一體的信號鏈芯片領域的強勁實力,為疫情防控貢獻了力量。
不止於額温槍所代表的智慧健康領域,芯海科技的芯片在消費電子、智能家居、工業領域亦有廣泛應用,受到華為、美的、樂心醫療等多行業大客户認可。短短兩年內,芯海科技營收已達2.6億,年複合增速25.5%,淨利潤4280萬,增速更是高達44.5%。
那麼,芯海科技為何能以此高速度成長?在TI、ADI等國外廠商壟斷的市場內,芯海科技將如何突圍?其未來能否繼續維持高成長?
現實與模擬世界的橋樑ADC芯片,即模擬數字轉換器,它是產品的“眼睛和耳朵”,能“感知”自然界模擬信號,如温度、壓力、聲音、圖像等,並把它們轉換成機器更易讀懂的、更便於儲存、處理和傳輸的數字信號。可以説,ADC芯片充當了現實世界和模擬世界的“橋樑”。
造芯片難,造ADC芯片更是難上加難。ADC芯片製造包含上千道工序,為了保證轉換信號精度,製造過程對機器和環境要求十分嚴格。隨着產品不斷更新換代,ADC芯片性能要求亦不斷提升。與普通芯片相比,ADC芯片更新迭代速度快很多,約4-6年便經歷一輪週期。
1966年,以西方為主的33個國家簽署了《瓦森納協定》,對高端ADC芯片實行出口管制,中國毫不意外地被列為禁運國。在軍工、航空航天、工業、汽車等高端ADC芯片服務領域,我國很長時間處於技術空白狀態。
到了民用領域,當前,全球有能力打造高精度、低功耗、高轉換效率ADC芯片的企業也不過10家,以ADI、TI為首的國外半導體龍頭壟斷了超80%的市場。很多年裏,我國以機械秤、電子秤為代表的衡器業一直髮展不起來,原因便是國內未有ADC技術,衡器廠只能用價格高達70元一顆的進口ADC芯片作上游材料。
好在近年來,芯海科技、上海貝嶺兩家企業逐漸打破ADI、TI等國際廠商壟斷,填補了國內ADC芯片技術空白。2007年,芯海科技率先推出有效位數達21位的高精度ADC芯片,性能堪比TI公司同參數系列產品。這是我國企業首次在高端衡器芯片領域打破國外壟斷,扭轉了衡器業完全依賴進口的被動格局。
邁出了里程碑式的第一步後,芯海科技又陸續推出多款熱門產品。2011年,公司再次突破ADC芯片精度,將有效位數提升到23.5位,處於國內領先、國際先進水平。在此基礎上,2018年,芯海科技全球首款採用“微壓力應變技術”的壓力觸控芯片問世。與市面上同類型其他芯片相比,微壓力應變技術芯片兼具低功耗、低成本、高集成、小體積等多個優點。
ADC芯片“橋樑”角色,極大地豐富了下游應用場景:
在智慧健康領域,芯海科技芯片在體脂秤、額温槍、體温計、睡眠檢測等設備中廣泛應用,收入早已上億。有了硬件產品打下的市場基礎,公司開始往軟件方向拓展。芯海科技健康管理端APP“OKOK”接入了體脂秤、手環等各大健康產品,並提供貼身健康管理服務,當前已吸引500萬以上用户,受到華為、小米等大廠合作認可。
手機壓感home鍵、壓力觸控屏和側邊虛擬按鍵等新功能,均是壓力觸控芯片用武之地。通過感知材料表面變形力度,壓力觸控可達到取代實體按鍵效果。而芯海科技壓力觸控芯片用特殊的微壓力技術,較其他壓力芯片性能更高、成本更低,應用於小米、vivo、OPPO等多款明星機型上。
2017至2019年,芯海科技壓力觸控芯片收入從92萬迅速升至2500萬以上,年均複合增速422%。隨着規模效應釋放,該業務毛利率亦提升明顯,從2017年的48%升至2019年的53%。
智能手機存量時代來臨之際,創新成為重要競爭手段。壓力觸控作為近兩年新興創新技術,正逐漸取代機械按鍵,成發展主流。隨着壓力觸控滲透率不斷提升,芯海科技該業務仍有快速增長空間。
此外,在智能家居、工業測量等領域,亦有芯海科技的身影。2019年,芯海科技定製化的AS092系列芯片達到千萬級出貨量,被廣泛應用於人體感應照明和安防領域。其工業芯片亦逐步量產,出貨量突破1300萬顆,逐漸滲透入衡器、儀表、充氣泵等領域。
未來,芯海科技還將持續打磨ADC芯片技術,進一步擴大領先優勢。公司擬籌資1.75億元,升級壓力觸控芯片,攻克噪聲處理、分辨率等技術難點。在市場拓展方面,升級後的芯片將突進TWS耳機、遊戲手機等熱門市場。此外,公司還擬籌資1.8億元,用於智慧健康芯片性能升級,以全力轉戰高端智慧健康市場。
單片機國產替代正當時以額温槍為例,在極短時間內,要完成將人體紅外線包含的體温信息轉化為顯示屏上的温度數字這一過程,光有將模擬信號轉為數字信號的ADC芯片還不夠,還需要由MCU芯片處理數字信號,再由DAC數模轉換器還原為模擬信號,最終以數字形式顯示在屏幕上。
這其中,MCU芯片充當了不可或缺的“大腦”作用。它把中央處理器、內存、計數器等集中到一片芯片上,構成了最小卻相當完善的計算機系統,這也是它的另一個更為形象的名稱——“單片機”的由來。有了MCU這個“大腦”來處理和調度信息,機器產品才有資格被稱為“智能”。
當前,我國MCU這個“大腦”,總體性能還較為低端。在國內40多個MCU企業中,能真正生產32位高精度MCU芯片的寥寥無幾,僅有兆易創新(603986)、樂鑫科技(688018)等。大部分企業還停留在4位或8位通用MCU芯片技術上,其產品多應用於智能家居、低端電子消費產品。
2019年,以瑞薩電子、意法半導體等為首的九大外資廠商,佔據了我國MCU市場76%的市場份額,32位MCU芯片所在的高端市場近乎全被外企壟斷。
芯海科技的MCU技術,率先在移動電源領域落地生根。2014年,公司推出國內首顆移動電源專用MCU芯片,2018年又升級為內置USB3.0 PD快充協議的32位MCU芯片。當前,其通用MCU芯片在移動電源、車充、電動牙刷等消費電子領域得到廣泛應用。
2017至2019年,芯海科技MCU芯片業績增長迅速,營收從3935萬漲至7893萬,已成為僅次於健康芯片的第二大產品。受益於快充產品銷量佔比上升,其毛利率從28%提高至34%。但總體而言,其產品市佔率與國際廠商相差甚遠,與兆易創新、中穎電子等第一梯隊企業亦有不少差距。
消費升級趨勢下,消費品對MCU“大腦”的性能要求必定愈高。中低端MCU產品已越來越不能滿足產品“智能化”需求。芯海科技未來發展目標十分明確:擬籌資1.89億,用於高性能32位MCU芯片開發。公司擬重點攻克低功耗管理難關,打造高精度、低功耗、高安全MCU芯片,向高端MCU芯片市場進階。
小小一個芯片,將真實世界與數字世界緊密關聯。芯海科技發展17年,始終致力於充當這樣的“橋樑”。在將自然界模擬信號轉為數字信號方面,芯海科技已是國內“鳳毛麟角”,其芯片在體重秤、手機、智能家電等多領域普及;在微控制單元MCU方面,芯海科技磨礪技術,欲征服高端市場。以領先的技術,芯海科技正挑起芯片國產化大梁。