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治之已精,而益求其精

清华系模拟团队归国创业,用匠心打磨高端芯片

 

张通社   2022-08-25 上海

世界越来越数字化,但我们日常生活中的物理信号,如声音、光线、温度等都是模拟信号。若要采集、放大、传输和处理这些模拟信号,就需要用到模拟芯片

作为连接物理世界和数字世界的桥梁,模拟芯片与我们的生活息息相关,也对中国“芯”的崛起至关重要。纵观中国半导体行业,国内模拟芯片产品当前集中在中低端市场,而支持产业升级和摆脱“卡脖子”问题关键的高端市场,仍旧严重依赖进口。这是痛点,也是机遇。

总部位于张江的上海治精微电子有限公司(以下简称“治精微电子”),就是一家致力于高性能模拟信号处理的半导体公司。近日,公司宣布推出业界最低功耗、真18位精密数模转换器,在保持业界原有封装及接口基础上,首次将器件性能从16位精度拓展至18位精度,关键指标均达到业界领先水平,填补了国内空白,做出了国外公司也没有的创新。

治精微电子的创始人寿晓强日前接受了张通社的采访,在与他交谈的过程中,我们窥见,“大国重器,始自精微”是寿晓强和治精微电子一路走来的真实写照和愿景。

 

 

01为工程师文化所熏陶,携手校友一同回国创业

 

 

见到寿晓强的时候,能明显感受到一种朴素的工程师精神。说起与半导体芯片的结缘,他说这和家庭环境的耳濡目染分不开。

他的父亲毕业于哈军工,长期从事电子方面的工作,曾主持编写了中国第一本集成电路大全。与同时代的许多人相似,老人家从参加工作到退休,一辈子兢兢业业于一家自动化研究所从事技术研究。父亲这种踏踏实实做技术的精神对他产生了潜移默化的影响。

1992年,寿晓强考入清华大学电机系,就读电气自动化专业,本科毕业后前往美国留学,于加州大学获得硕士学位。之后他也开启了自己的工程师之路,2000年起在洛杉矶一家初创公司GTRAN从事光纤通讯40G模拟芯片设计。

经历了互联网泡沫、通讯业巨头和半导体公司的重新洗牌,他深深了解到半导体行业,在投资、客户、市场和技术方面,都具有很明显的周期性。而如何能够穿越周期是一个摆在许多创业者和企业家面前的巨大问题。

2005年,他加入了以高性能模拟集成电路闻名的Linear Technology (凌特)工作,这一干就是12年。在凌特工作期间,他主要从事信号链芯片开发,作为研发负责人,带着团队研发一系列高速全差分放大器、工业用高精度放大器以及高精度电源监控芯片。其中LTC6400荣获EDN年度最佳放大器奖。

 

“凌特是一家特别注重技术的公司,工程师文化十分浓厚,做产品在技术、性能方面追求极致,质量和可靠性非常好,数据手册也是有一说一,实事求是,这是它受到业界普遍尊重的主要原因。”

 

寿晓强至今犹记公司总部门口有块大理石标识牌,上面写着Home of the Gurus几个大字(意为“大师所在”),最能体现对于工程师文化的认可和尊重,产品定位和技术优势是凌特穿越行业周期的法宝。

 

遗憾的是,2017年,凌特被模拟芯片巨头ADI收购,他认为:“过去十年,ADI通过大规模并购来扩展业务,与凌特一贯的有机、内源性增长风格截然不同。它先后收购Hittite、凌特和美信,固然丰富了产品线,增强了竞争力,但这种成长方式是‘野蛮粗暴’的。对技术的追求、对产品竞争力的打造逐渐让位于短视的市场策略、频繁的产品线重组、人事更替和对短期财务指标的过度关注。一个缺乏竞争的市场,绝不是一个健康的市场。”

 

为了延续根植于他心内深处的工程师文化,也为了保障中国芯片供应链的安全,创立一家深耕技术的、高端模拟芯片公司的想法就像一颗发芽的种子,在他心里破土而出。

在海外工作期间,寿晓强有幸遇到了两位在ADI供职的志同道合的校友——廖文帅楼栋军。廖文帅毕业于清华精仪系,有超过20年高端模拟产品的使用、定义、市场开拓和销售经验。楼栋军毕业于清华电子系,专长SoC芯片、数字电路及算法领域,拥有超15年半导体开发经验。

三人像是天生的搭档,不仅在技术、理念上有许多相通和互补之处,而且都十分看好高端模拟芯片的市场前景,同时预感到芯片国产替代、供应链自主可控是大势所趋,决定回国创业,用各自所长打造世界一流、中国最好的高端模拟芯片方案供应商。

 

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行胜于言,2017年底,三人在上海张江共同创立了治精微电子,开启了高端模拟芯片的研发之路。

 

02 敬畏技术,才能把产品做到极致

 

 

古语有云:“治玉石者,既琢之而复磨之,治之已精,而益求其精也。”精益求精,道出了中国人自古以来就崇尚工匠精神的传统,也是治精微电子自成立之日起就携带的基因。

不同于当下模拟芯片市场的火热,5年前的模拟芯片在国内还处于发展平台期,高端领域更是一片空白,乏人问津。但寿晓强坚信这是一个值得投入的方向,“我当时就跟投资人说,市场需求是实实在在的,但高端模拟芯片没有捷径,各方面都需要积累,要有耐心,国外大公司用40年走过的路,我们不可能一两年内就走完。我亲身经历过模拟芯片研发的全过程,知道什么是最好的水平,怎样可以做到。给我们一些时间,肯定能看到开花结果。”

 

从许下承诺的那一刻起,寿晓强就不断用追求极致的要求鞭策自己,带着团队潜心打磨技术。

2020年,治精微电子首批量产高精度模数转换器(ADC)、精密电压基准源和放大器。其中,公司研发的低温漂精密电压基准源ZJR1000,其主要功能为系统提供一个标准的恒定电压,而其他所有信号均以此作基准,正如天平上的砝码,可以称得上是整个系统的“定海神针”。

 

▲ ZJR1000:15 V供电低噪声、5 ppm/°C最大温漂精密电压基准源

 

产品成功的背后也历经过失败,回望走过的研发之路,寿晓强调侃自己也“栽过跟头”。

“比如研发基准源要对元器件很熟悉,公司没有自有工艺,只能找晶圆厂相关工艺做开发。因为初次接触,当看到仿真特性和我经验相悖时,我直接凭着以往的工作经验,就猜测晶圆厂的模型有问题,于是让团队按照我猜测的特性来做,结果芯片回来就打脸了。这件事也留给我一个教训,那就是经验诚可贵,但更要实事求是,不能刻舟求剑。”

 

寿晓强形容,设计一款模拟芯片,犹如打磨一件艺术品,优秀的模拟工程师培养周期往往较长,耐不住寂寞、不能苦心孤诣的人,难成大师。不同于一般芯片大厂的工程师往往只负责芯片设计的某个环节,每三个月到半年就完成一个项目,治精微对设计工程师的培养强调全面,从工艺流程、器件模型、设计仿真、版图流片、封装、测试直到量产,都会让工程师全程参与,锻炼他们完整的研发能力,一个项目往往需要一到两年的时间。

据他介绍,现阶段公司团队规模虽小却十分“精悍”,研发团队深谙集成电路从产品定义、工艺器件、电路设计、生产测试、技术支持、系统方案到销售的完整流程,核心设计团队包括来自凌特、ADI、TI、美信的资深工程师,累计行业经验超过220年。虽然用的是最简单、最基本的软硬件环境,但工程师完全有能力制造出不输于国外顶级产品性能的芯片,构筑起自己独有的“护城河”。

发展至今,治精微电子产品线覆盖精密运算放大器、仪表放大器、全差动放大器、高精度模数转换器(14/16/18位微功耗SAR ADC)、精密基准源、数模转换器(16/18DAC等,已有多款产品顺利进入量产阶段,并通过多个领域头部客户的严格测试和认证,主要应用于对性能及可靠性要求严苛的工业、高端医疗设备、仪器仪表及汽车等。

 

 

已经进入量产阶段的产品,实现了该产品大类在同等性能下的大批量国产替代,建立起深厚的技术和市场竞争壁垒。这些产品和技术均达到国际竞品的旗舰水平,是真正的高端模拟领域的核心技术和产品。

 

03 认清自己的方向,高度聚焦  要做细分赛道的第一

 

 

模拟芯片产品种类繁多,应用领域广泛,根据功能的不同,大致可以分为信号链和电源管理两大类。基于在国际大厂多年积攒的技术经验,治精微团队从一开始就有着清晰而明确的产品定义,立足工业领域,聚焦于高端模拟信号链这个细分赛道,以14/16/18/24ADC/DAC为主要应用场景。

事实上,过去几年,体量庞大的消费电子市场是许多初创模拟企业的首选赛道。治精微电子之所以反其道而行之,因为高精度信号链芯片具有单价高、毛利高、技术壁垒高、产品生命周期长的特点。

此外,实现工业领域模拟芯片自主化是当前国家正在积极推动的发展目标,这与团队擅长和力求攻破的方向相契合。经历了过去几年的供应链不确定性,贸易战的影响和严重的芯片荒,国内许多工业客户对国产芯片持更加包容和支持的态度,积极推动替代验证和采购。

如公司推出的高精度模数转换器16/18位逐次逼近型ADC、ZJC2000系列,具有高精度、高可靠性、低功耗、体积小的特点,广泛用于工业控制、数据采集、高端医疗设备、仪器仪表等领域。此系列产品与工业标准产品管脚兼容,已完成头部客户验证及小批量出货。该产品目前基本依靠进口,而治精微产品性能达全球领先水平,填补了亚洲空白,解决了高精度ADC的国产替代问题。

 

ZJC2000:18位全差分400 kSPS SAR ADC

 

凭借优异的技术实力、产品性能、完整的信号链解决方案,公司已与国家电网、天津凯发等大型厂商建立了稳定的合作关系,服务客户涵盖电网继电保护、高铁信号系统、红外成像、光伏逆变、工业控制、电池等领域,客户粘性较高,年出货量达数百万颗。

与此同时,治精微电子从未局限于眼前的“一亩三分地”,它的目标是走出国门,在国际舞台上和巨头同台公平竞技。

“不同于消费半导体,工业模拟芯片对质量要求更高,一味寻找大客户、打价格战不会走得长远,唯有将产品的性能做到极致,拥有良好的可靠性,提供及时技术支持,才会有好的销路,才能拥有站在国际市场较量的实力。”

 

正是出于这样的考量,治精微电子不仅做通用模拟芯片产品,也会选做能够体现公司价值的方案级芯片,即为客户提供全套解决方案,降低系统的复杂度,帮助客户把整个信号链打通,让更多客户用上“中国芯”。

 

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在芯片行业历经20多年起起伏伏的寿晓强,预感到中国高端模拟芯片未来的黄金发展期。对于治精微而言,从市场端看,一部分是存量市场,主要集中在仪器仪表、信号测量等工业领域,另外近年来也出现一些增量市场,如新能源汽车、光伏逆变、智能电网、锂电池和储能等,这些领域增长动能强劲,但存在一定不确定性和风险。

在他眼里,热门的赛道,往往是蜂拥而至,不讲求性能和可靠性的差异化,势必会导致严重的同质化竞争,最后陷入恶性杀价的境地。

 

“我们不会去盲目追赶市场上的热点,因为在热点出现的时候,已经有一大批公司涌入,而产品本身的技术性能又往往不是胜出的决定性因素。治精微必须更专注自己的技术路线,在强有力的产品定义指导下,集中力量在高端领域逐个突破,努力成为细分赛道的NO.1。在做大和做强之间做选择,做强是我们的不二之选。”

 

在模拟芯片市场暗流涌动的环境下,治精微电子要做的是更有把握的事,从较成熟的存量市场入手,短期内以通用芯片为主,后续将推出多通道高精度ADCDAC、高压模拟开关等产品。同时以增量市场为辅,随着产品线的拓宽,也会布局汽车电子、储能等领域,推出一些专用型芯片。

 

结 语

筚路蓝缕,以启山林。模拟芯片是个长坡厚雪的赛道,回望走过的路,寿晓强深感艰辛但一切值得。他笑着说,创业第一天跟天使轮投资人商谈的商业计划书,迄今都没有改动过。从零起步,他硬是和团队一步一个脚印,把当初定的目标全都兑现了。

“作为一个工程师,必须要有成就感。一砂一世界,一芯一菩提,功不唐捐,玉汝于成,做芯片其实就是做人。”

他时常提醒自己和员工,要保持谦逊的态度,尊重对手,关注细节,专注自我突破。

作为集成电路产业的后发者,治精微电子站在“巨人的肩膀”上成长,以更优的性能做出更高端的产品,走出一条自主创业之路,未来将继续用匠心浇筑具有核心竞争力的“中国芯”。