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工业控制也有MCU Tur-key服务啦!芯片受制于人的局面将被打破!

2018-01-05 13:20:55 来源:半导体器件应用网 作者:张文灵

【大比特导读】2014年成立,短短三年就实现50亿营收,华大半导体的发展势如破竹,这背后离不开国电子信息产业集团有限公司(CEC)。

2017年,涨价缺货是半导体行业的主旋律。由于汽车电子及物联网大量导入MCU架构,而许多IDM厂产能不足,从而导致部份缺货严重的料号交期长达半年之久。许多MCU企业在这波涨价缺货潮中,享尽福利。2017年华大半导体有限公司的营收也将突破人民币50亿元大关,但他们却表示没有将缺货难题转嫁给客户,并且立志为中国工业、物联网、白电、汽车企业解决MCU芯片受制人的局面,他们是如何做的呢?

背靠中国电子  产能仰仗华虹宏力

2017年对于华大半导体而言是个大年。在国庆前夕,华大半导体研发大楼顺利封顶,同时他们对外宣告2017年的营收将突破50亿元。

对此,华大半导体MCU市场部部门经理梁少峰最近在接受记者采访时表示,营收的突破性增长主要得益于旗下各子公司和各部门的努力,其中智能卡营收依旧保持业界领先势头,同时,2017年收购的几家FPGA、模拟公司也为华大半导体带来营收帮助。

华大半导体MCU市场部部门经理梁少峰
华大半导体MCU市场部部门经理梁少峰

据了解,华大半导体旗下有三家上市公司资产规模100亿。2016年位列国内集成电路设计企业第四名,在智能卡及安全芯片、智能卡应用、模拟电路、新型显示等领域占有较大的份额。其中,智能卡及安全芯片产品的出货量和销售额居中国市场第一,名列世界前五。

2014年成立,短短三年就实现50亿营收,华大半导体的发展势如破竹,这背后离不开中国电子信息产业集团有限公司(CEC)。

中国电子信息产业集团有限公司(CEC)

华大半导体是中国电子整合旗下集成电路企业而组建的专业子集团。中国电子是中国最大的国有综合性电子信息企业集团,目前中国电子拥有全资及控股二级企业20家,控股上市公司14家,连续 7 年位列世界 500 强企业,截至 2016 年底,中国电子资产总额 2541.8 亿元。

背靠中国电子,华大半导体实现了快速的发展,而华大半导体的MCU事业部也受益匪浅。比如2015年上海贝岭的控股股东中国电子将持有的上海贝岭26.45%股权无偿划转予华大半导体。据了解,华大半导体的MCU事业部就是依托上海贝岭的通用模拟电路业务基础,组建高端模拟电路团队,力图实现产品从低端到高端的转移,从消费类向工业类产品转移。

同时,由于2015年,中国电子向东华大半导体收购了上海华虹集成电路有限公司。从而使得华大半导体MCU事业部在2017年产能如此紧张的情况,实现顺利供货。

华虹宏力

梁少峰对半导体器件应用记者表示:“2017年的缺货现象是整个半导体产业链的问题,我们当然也碰到,但我们并没有将它传导给我们的客户,我们客户的产品交期都没有受到影响。我们自己通过各种方式将缺货因素给消化,这是因为我们有强大的供应链体系,而其中离不开华虹宏力对我们的支持,在产线最紧张的时候,华虹宏力还是把产能留给我们,同时我们的MCU之所以能够实现超低功耗的性能也实现离不开华虹宏力的技术支持。”

超低功耗是基因  兼顾快速唤醒才最好

在采访过程中,超低功耗是梁少峰一直提及的词汇。

他表示,华大的MCU在超低功耗方面,是从早期的智能卡、RFIC,到MCU,一路传承过来的。“从90年代到今天,这种技术根基保证了我们比国内同行更精一步。正是由于有了这种超低功耗的技术,在参考了友商的产品定义后,我们通用MCU不但实现了与其相同的性能指标,甚至在部分指标上实现了超越。”

超低功耗

超低功耗、快速唤醒可大幅降低整体使用功耗,因此对物联网、工业设备、智能仪表和家电、设计至关重要。

现在市面上有很多MCU都标榜超低功耗,那么如何分辨?梁少峰认为,长期待机是物联网和仪表等应用的核心诉求之一,但同时要确保它在有任务时,从待机状态汇总快速唤醒。

因此,“核心功耗指标有这么几个:第一是全速运行时效率要高,单位兆赫兹的能耗要尽量最低,我们的MCU可以做到每兆赫兹90微安。还有两个指标是相互关联的,一个是待机模式下的最低功耗,以及在此模式下唤醒到全速运行的时间。有些厂家推出了10纳安功耗的MCU,但它不具备实际应用价值,因为它的唤醒时间要长达毫秒级,这在很多应用中是不可接受的,而且毫秒级唤醒时间所需要的电反而是被浪费了。我们的产品可以做到0.45微安,这是小于大多数超级电容、锂电池的自放电放电率,而在这个状态下,我们的唤醒时间只有3微秒,可以说能量损耗极低,跟国外友商相比,我们的产品都很有竞争力。”

打造工业控制闭环系统和Turn-key服务

在本次电子展,梁少峰重点为半导体器件应用网记者介绍了华大半导体在工业控制系统中的应用,他提到,华大半导体MCU事业部的使命是做应用于工业控制以及物联网下的MCU产品。

具体而言,华大半导体MCU事业部将会在未来5到10年内,着力于全变频和伺服控制,其应用将逐步覆盖白色家电、工业伺服、汽车电机等工业、半工业领域。产品线布局会涵盖8051、M0、M3、M4和ARM7、ARM9。除此之外,华大半导体还会整合集集团优势资源,逐步将电机驱动和功率器件、模拟前端等模拟芯片纳入研发范畴。

高端化发展一直是国产MCU梦寐以求的,许多企业也都在努力践行。梁少峰透露,相对而言,汽车领域是MCU最高端应用,工业和家电等而次之。“我们选择从工业入手,由于工业类产品有价值溢出性,这些产品还可以逐步辐射到家电、厨电、家居、可穿戴产品、共享单车电子锁等各种应用。”

据他介绍,在工业领域,华大半导体做了三部分工作。第一部分是针对仪器仪表等应用,华大主要有超低功耗产品来支持客户的产品设计。第二部分是针对电机控制,华大专用的电机MCU产品线。第三部分是主控或PLC系统控制方面,则由华大的通用型MUC产品线来支持。“这三个产品线完整覆盖了工业控制系统了,从信号采集、逻辑控制到现场电机执行,形成了很好的闭环。”

华大半导体的三类MCU
华大半导体的三类MCU

而Tur-key解决方案服务是华大MCU的特色。“工业领域的应用比较杂散,我们希望以终端解决方案供应商角色为国内中小型企业提供享受Turn-key服务,这种服务能够让他们的产品设计和开发更为简单迅捷。把基础问题和平台性问题交给我们,那么客户就能够专注于解决他们客户的问题。”

华大有着国企基因,他们时常表露出民族情怀。梁少峰表示,华大不仅仅要让国内企业享受更好的产品和服务,他们还希望“让国内白电等企业不受制于外资产品,不受缺货影响。同时在技术支持方面能够更贴近甚至引领客户需求,而不是跟随国外MCU企业,联手共同构建发展路线图。”

除了Tur-key服务外,算法以及能效都是华大MCU产品的优势。

据他介绍,软件算法方面,华大从德国引进源代码,是获得授权合法的,支持IEC61131-3五种编程语言、支持图形化编程等需求。由于华大源代码是独立开发的,因此可以给客户提供定制化的工业控制解决方案服务。比如点胶机和拧螺丝机需要定制化,通过这套解决方案,可以快速便捷的打造定制主控版,让客户的产品开发非常有效率。

兼容性是目前许多MCU企业提倡的路径,但梁少峰认为:“我们客户未来可以得到我们软件升级和新功能增加的好处,甚至随时可以将需求加入我们的软件,友商做兼容型产品的可能就不太灵活。”

能效方面,梁少峰认为,由于他们的产品选择了FOC无感控制方案,这种算法本身决定它非常节能。

物联网爆发MCU最受益  汽车是长远布局  

展望2018年,梁少峰认为,2018年全球经济复苏明显,几大大经济体的各项指数都在回升,因此仍旧非常看好2018年,而在经济复苏的带动下,供货紧张问题仍将继续,因为供应链扩张的效果不会那么快显现,所以2018年仍旧是大年。

从应用终端而言,他非常看好物联网RF领域。他表示,NBIoT和LoRa“这是热点中的热点”。在全球运营商的基础设施建成后,LoRa的上量将会非常快。而NBIoT有全国运营商的支持,一旦上量就是海量,中国电信第一单采购量就很大,而它是未来5G通信的前奏,它们在物联网其中起到核心通信连接性。

NBIoT

他认为,MCU的机遇在物联网,由于物联网将改变许多商业模式,而许多应用市场会突然爆发。“在应用爆发初期,大家都手足无措,因为很难有专用芯片,因此这些市场就完全属于MCU,尤其是超低功耗产品。”MCU面向各种应用,不同应用需求不一样,但后台连接接需求是一致的,不同MCU加相同RF的合作方案将在未来将值得期待的方式。

另外,电机控制是华大未来布局的重点。梁少峰认为:“电机,类似于照明,它的市场变化不是一夜之间的,而是比较稳健快速的。传统的方波控制和交流比例控制方案会慢慢退出市场,无感FOC方案会逐渐普及。”

新能源汽车目前的大热点,据梁少峰透露,华大半导体在汽车领域有长远的规划。“在中央政府支持的支持下,最近我们和上海市政府签订了合作协议,将投资1000亿元,围绕集成电路、智能制造、科创园区、新型智慧城市等领域展开全面合作。其中重要是围绕开发自主的汽车功率器件,提升自主IBGT功率器件的供应能力。而我们的MCU会在汽车主动控制方面做配合,未来要做的是把产品性能档次提升上去,以满足全电动汽车对动力控制方面的需求。同时在车身安全方面,会按汽车电子安全规范来开发新产品,尽管整体的开发周期会很长,但我们希望全车所需的MCU未来我们都能供应。”
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在产品性能提升方面,据他透露,明年华大将继续推出更高端的64k、带USB接口的两个超低功耗MCU系列产品,通用MCU产品方面会推出一款40纳米的M4产品。“它的性能在M4级别里是非常高端的,原型测试结果非常强悍,几乎可以跟市面上M7级别一较高下。”

据介绍,这款M4产品,华大希望发挥它实时控制的能力,而在集成度方面更多的是集成通信、存储能力,以及它作为PLC自动化控制器时所需要的外设支撑,比如外接高速编码器、特殊工业通信协议。“我们的软件人员开发了很多相关的协议包和协议栈,这部分的功能会比那些花哨的功能更有直接的帮助。”

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