2020 年,是风云变幻的一年,尤其是国产 IC 市场,面临着严峻的挑战,但也迎来前所未有的机遇。美国的禁售令让国内市场不断觉醒,IC 技术的自主创新上升到战略层面,在资本市场和应用市场的助推下,越来越多的国产 IC 厂商脱颖而出,这些公司在国际大厂近乎垄断的大背景下奋力寻求突破,希望能够凭借技术创新占到自己的一席之地,苏州纳芯微电子股份有限公司就是其中一家。

 

纳芯微成立于 2013 年,一直致力于成为传感器功率驱动以及接口类芯片的行业领导者和国内领先的汽车级芯片提供商。发展至今,纳芯微在 MEMS、高压隔离、混合信号链处理和传感器校准等领域拥有独立知识产权和丰富 IP 积累。

 

近日,在慕尼黑华南电子展期间,<与非网>在第一时间走访了纳芯微展台,通过视频采访的方式,将纳芯微的技术、产品、设计方案向大家一一呈现。

 


图 1:慕尼黑华南电子展上的纳芯微展台


聚焦模拟信号链领域,提供一站式解决方案


在采访中,纳芯微市场副总裁和传感器产品线总监高洪连介绍,“目前,纳芯微聚焦在模拟信号链领域,产品主要包括传感器、调理芯片和隔离器件三大品类,我们的目标是在 MEMS 传感器、工业以及汽车传感器等市场成为国际领先的供应商。”

 

目前,传感器市场玩家众多,竞争激烈。高洪连认为从行业发展来看,现阶段是最好的发展时机,人才和资金都在涌入。纳芯微的发展策略主要围绕两个重点:产品开发和客户服务,其中所有产品的底层技术都是公司自主开发,包括晶圆和标准校订,这样既保证了产品自身的可扩展性,也能够持续满足客户新的要求。而在应用上,则能够持续关注和匹配新增的一些系统需求,为客户提供稳定的服务。

 

在传感器领域,纳芯微主要是开发 MEMS 压力传感器和 CMOS 温度传感器两类,而且不同的产品各有侧重。在压力传感器方向,纳芯微提供从微压到中高压量程的芯片解决方案,以满足汽车、家电、工业等领域的市场需求,此外,纳芯微提供多种封装外形和输出形式的温度传感 IC 产品组合,可用于工业、物联网、家电、服务器、消费电子等多种温度测量的场景。例如,在汽车应用中,主要用于测量进气压力和尾气压差,以及国六标准涉及的一些应用;在吸尘器产品中,可以感知地面材质,而在洗衣机上,则用于高精度水位感测。在这些应用领域,纳芯微的传感器产品已经批量出货。

 

高洪连强调,“我们有丰富的产品组合,包括硅麦克风、三轴加速器、压力传感器以及各类传感器应用的信号调理芯片等,我们致力于提供一站式传感器方案和技术支持,核心逻辑是提供传感器相关的所有的核心部件,包括客户设计所需的传感器模块,以及各种应用中所需的校准校对服务。

 

从市场表现看,由于进入市场较早,纳芯微在国内工业、汽车和消费类的传感器市场,尤其是信号调理市场占有很高的比例,陶瓷电容压力传感器方案已经在多款商用车、乘用车上批量装车。MEMS 压力传感器产品也已在工业、家电领域得到了广泛应用。

 


图 2:纳芯微电子公司市场副总裁和传感器产品线总监高洪连介绍应用方案

 

在展会现场,纳芯微展示了基于其压力传感器和温度传感器芯片的多种应用方案,包括洗衣机方案、接触式 / 非接触式测温方案等。其中洗衣机水位检测应用方案采用了纳芯微 NSPGD1 MEMS 液位传感器,满量程可选 20cm-100cm。高洪连介绍,“这款液位传感器,从 MEMS 、ASIC 到封装外型都是全定制化产品,可以实现对传统机械式水位传感器的替代,并大幅提高检测精度。在洗衣机应用中,其量程精度可以达到 2-3mm,而机械水位传感器精度只有 15mm。”

 

针对温度测量方案,现场展示了一款接触式测温手表和一款非接触式测温方案,主打优势是高精度、小体积、低功耗。今年由于疫情影响,小体积温度传感器的市场销量表现强劲,采用纳芯微数字脉冲输出温度传感器 NST1001 来检测人体体温的多款手机、手环产品已实现批量出货。

 

凭借两大核心竞争力,传感器调理产品迎来“发展年”


传感器调理芯片是连接传感器和系统不可或缺的部分,此次展会,纳芯微带来了 7 类传感器调理相关产品。据纳芯微调理产品线市场总监 Ken 介绍,“在传感器信号调理芯片市场,我们可满足压力、磁、电流、硅麦克风、PIR 红外热释电、红外热电堆等多类型传感器的信号调理需求,ASIC 产品广泛应用于汽车、工业、消费电子等市场领域。目前,在纳芯微调理产品线中,用于耳机麦克风的 ASIC 占比很高,去年至今出货已经超过 4 亿颗。”

 

在工业领域,纳芯微的工业压力变送器调理芯片市场占有率达到了 60%。从去年开始,纳芯微的电容型、电压型以及带电阻调试的 NSC9260X 系列开始进入汽车前装市场,客户反馈很好。另一款用于热释电红外传感器(PIR)的控制芯片 NSA3182 系列今年也开始起量,目前在国内市场占比约 10%,预计明年会进一步提升。该器件单片集成了热释电被动红外移动探测的所有必需组件,模拟前端可以直接与模拟型 PIR 探测器用电容连接,内置 3V LDO,给 PIR 探测器供电。内置高精度模数转换器,可将探测器信号转化成数字信号,移动检测单元可以针对移动热源进行算法甄别,提高系统抗干扰性,支持继电器输出,而且传感器灵敏度阈值和报警维持时间可通过外部电阻调节。
 
 


图 3:纳芯微调理产品线市场总监 Ken 接受采访

 

在加速度传感 ASIC 方面,纳芯微与合作伙伴一起开发了手机三轴加速传感器产品,市场用量很大。Ken 表示,“我们的调理 ASIC 产品主要是和国内的 MEMS 传感器公司一起合作,开发了数字 / 模拟输出产品,这是我们的一个特色。”

 

传感器种类繁多,调理芯片要实现配套,其性能参数和指标都要根据客户需求来优化。其中纳芯微的 NSC9260X 系列内置 24 位 ADC,精度可达到 20 位以上,在汽车应用中,其过压保护规格则要符合车规级,而在工业应用中,同样的器件就需要支持更多的接口,满足不同电压和电流范围的输出,因此工业客户定制要求更高。

 

又例如,NSC2862 针对工业物联网,在功耗上进行了优化,休眠静态电流可以做到 100nA,非常适合电池供电的无线压力传感器;而应用于 PIR 的 NSA3182,对灵敏度和功耗做了优化,适用于电池供电的小夜灯。

 

Ken 解释,“由于客户的传感器应用不同,因此希望调理芯片具备可编程的功能, 我们非常了解应用场景的需求,会和客户一起定义并开发产品,在芯片中增加可编程功能来满足不同的应用需求。我们除了提供芯片产品,还会提供相应的标定系统,包括编程板卡,编程上位机标定的计算软件,‘产品+服务’是纳芯微的两大核心竞争力。”

 

Ken 认为,对纳芯微而言,2020 年是发展的一年,国产化为其进入汽车前装市场创造了机会,而消费电子也出现了 TWS 耳机放量增长的势头。这两大市场无疑将给纳芯微信号调理芯片产品线带来利好。

 

加强新品研发,在隔离与接口器件市场“蓄势待发”


一般在高压和低压之间进行信号通信的领域都会用到隔离器件,因此隔离器件的市场需求很大,但数字隔离器并不是标准的 CMOS 芯片,从工艺到封装再到量产测试设计,具有很多非标产品的特点。从设计到量产的过程相当不容易,但纳芯微是国内第一家完成数字隔离产品量产的国内供应商。

 

据悉,纳芯微的隔离与接口产品线涵盖数字隔离、隔离接口、隔离采样、隔离电源、隔离驱动五大品类,产品广泛应用于通信、新能源汽车、工控、光伏等领域,满足多种应用中对隔离耐压、浪涌、抗干扰等参数的严苛需求。

 


图 4:纳芯微全品类隔离器件展示

 

据纳芯微隔离与接口产品线总监叶健解释,“我们可提供基础型和增强型两种隔离,凭借专业的混合信号链芯片研发能力,建立并完善了从芯片定义到设计及交付的完整管控体系,是国内少数拥有前装汽车级产品定义、开发和量产经验的芯片设计公司,也是工业、通信和电源市场中唯一的本土隔离器件供应商。”

 

与高速光耦隔离器相比,纳芯微的 CMOS 数字隔离器产品可以实现更低成本、更小尺寸、更高性能、更低功耗和更加可靠的隔离电路。叶健强调,“我们的增强型隔离产品已经达到十几千伏的耐压水平,浪涌能力超过十千伏,能真正达到增强隔离的要求。另外,在抗共模干扰性能上,我们的产品能达到 200KV/μs,属于业界领先水平。纳芯微隔离器件的可靠性已取得众多国际一线系统厂商的认可。”

 

叶健认为,2020 年对于纳芯微而言是蓄势待发的一年,业务在迅速发展,投入了很多研发资源,除了数字隔离,今年还新推出了隔离驱动、隔离采样和隔离电源的新产品,这些产品在工业、通信和能源领域有着广泛应用。