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逐鹿模拟芯片,兆易创新的进击与破局之策

2025-04-24

来源:电子工程专辑 邵乐峰

作为电子系统的“基础元件”,模拟芯片行业空间大、成长性高、下游应用广泛。根据IC Insights数据,2023年全球模拟芯片市场规模达832亿美元,预计到2028年将突破1200亿美元,年复合增长率(CAGR)约为7.5%。其中,中国市场的增速显著高于全球平均水平,2023年市场规模超350亿美元,占全球份额的42%,但国产化率仍不足20%,进口替代空间巨大。

新能源与汽车电子、工业4.0与自动化、AIoT与智能终端、通信基础设施,被视作当前模拟IC市场的核心驱动力。例如电动汽车、风光储系统对高效电源管理、信号链和电池管理(BMS AFE)芯片;工业机器人、智能制造对高精度信号链(ADC、放大器)和电机驱动芯片;5G基站、数据中心对高性能电源和信号调理芯片;TWS耳机、AR/VR设备对低功耗、高集成度模拟芯片的需求都十分强劲。

在这一背景下,兆易创新作为中国领先的半导体企业,依托其在存储(Flash)和MCU领域的优势,战略性地拓展模拟芯片业务,以应对国产替代与系统级创新的双重机遇。

六大类模拟芯片覆盖全场景

兆易创新的模拟业务启动于2019年的电源管理产品研发。两年后的2021年4月,第一颗集成电源管理芯片GD30WS8805正式量产;同年6月和11月,首颗马达驱动产品GD30DR8306和首款超低噪声LDO GD30LD330x先后上市。2022年5月,兆易创新多款锂电充电IC产品陆续量产上市。

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兆易创新资深市场经理袁昆

根据兆易创新资深市场经理袁昆的介绍,截至目前,公司拥有6个大类近一千个模拟芯片型号,以“通用+专用”的形式广泛应用在消费、工业、网络通信等市场。在通用产品领域,兆易创新已经可以提供多款引脚兼容的国产替代产品

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高性能电源

兆易提供通用降压Buck和升压 Boost DC-DC(GD30DC系列)、线性稳压器LDO(GD30LD系列)以及高精度基准源(GD30VR)产品系列。其中:

BUCK产品已经覆盖5V~40V输入、1A~6A电流输出的多个系列。众所周知,IPC、网络通信、电视和家庭终端等是中国的优势产业,此类产品中一级电源普遍使用18V耐压输入的2A和3A BUCK,二级以下通常采用5V1A和5V2A BUCK。目前,兆易的GD30DC110X系列已经实现了5V BUCK的性能平替,GD30DC130x和GD30DC131X可实现18V2A/3A海外品牌完全替代。在12V和部分24V输入的系统中,GD30DC135x已经实现36V/28V 2A/3A BUCK平替。

LDO产品方面包括高性能大电流LDO以及低功耗LDO,覆盖5.5V~40V输入耐压和200mA-3A电流输出,在工业和消费领域得到广泛应用。以普遍采用2.8V/1.8V和1.2供电的摄像头CMOS Sensor为例,GD30LD2000系列和GD30LD2010系列就可以为其提供完整电源解决方案。

电压基准产品方面,以 Rxx30和Rxx50为代表的电压基准是众多企业的性价比选择,目前兆易创新的8ppm/℃温漂的GD30VR1100和3ppm/℃温漂的VR3100可以实现Rxx50系列各个电压的完全替代,15ppm/℃温漂的GD30VR1000则可以实现Rxx30系列的完全平替。即将推出的并联基准可以实现0.5%和1%精度431的国产化替代。

电机驱动芯片

兆易提供有刷BDC、无刷BLDC、步进等类型的电机驱动芯片(GD30DR系列),搭配GD32 MCU,构建了完整的驱动解决方案。其中,GD30DR300x有刷电机驱动系列的多颗产品在打印机、智能扫地机和工业设备等产品上,实现了对Dxx8870的平替。GD30DR38xx系列产品则以出色的性价比覆盖了表计、安防、打印等市场应用,可以实现8837类驱动的高性价比平替。

在2025慕尼黑电子展上进行展示的GD30DR3003WGTR-K电机驱动Demo板,则具有欠压锁定,过流,过温度保护等多重保护功能,并配置了Thermal-PAD,电流检测功能对系统设计也更为友好。不但支持4.5V~40V超宽工作电压范围,还支持最高峰值6A驱动能力,持续电流可达4A。可配的驱动电流调节功能(I-trip),可对负载实现多级过流保护功能。

信号链产品

目前兆易已有模拟转换器ADC (GD30AD)、运放(GD30AP)、比较器(GD30CP)、温度传感器(GD30TS)等产品系列。

ADC产品可提供sigma delta ADC和SAR ADC。在Sigma-delta ADC产品方面,提供16Bits I2C和SPI接口的Pin to Pin替代GD30AD3340/3344,同时在此基础上提供了这两颗物料的24bit升级版本。在SAR ADC方面,兆易可以为电力应用提供7606和7616的平替产品GD30AD3380/GD30AD33G1。同时也提供了针对7689/7699的通用SAR ADC替代GD30AD3382。

在放大器产品方面,GD30AP和GD30HA可以实现通用运放358/324/2904替代,同时可以提供11MHz带宽高压摆率低噪声的1/2/4通道高性能GD30AP72X系列产品。

在温度传感器方面,GD30TS系列拥有I2C/Analog/Single等多种输出的系列化产品,可以满足电表、服务器、数据中心和高速计算等应用从±0.1℃到±3℃的不同精度需求。代表性产品GD30TS304/8、GD30TS075和GD30TS087可以完全替代Txx464/468,以及Txx75和Txx87产品。同样在慕展期间展示的Local+Remote测温芯片GD30TS308T,支持串阻消除、可编程η因子校正、可编程温度偏移校正和可编程温度阈值等功能,并集成了PN结测温单元和多路模拟开关,通过开关切换,最多可支持1+8个点的温度监测,从而提供了一套多路、高精度、低功耗温度监测解决方案。

除此之外,兆易创新针对电池应用布局锂电池充电(GD30BC)、锂电保护(GD30SP)和BMS AFE(GD30BM)等产品系列,在低串消费电池可以为客户提供充电+保护+管理整套产品方案,并向工具、储能电池等领域逐步拓展。针对专用市场进行深度定制和优化的专用模拟芯片,主要包括DDR PMIC(GD30MP)、TWS耳机盒充电器(GD30WS)、电容传感SoC(GD30EC/MP)等,其性能可达到行业领先。

多元化布局,协同式发展

作为公认的“黄金级赛道”,模拟芯片领域不但聚集了TI/ADI这样的国际模拟芯片巨头,也有不少专注于模拟业务的中国芯片企业,做“亦步亦趋”的跟随者肯定是行不通的。尤其是国际厂商布局早,产品多覆盖面广,经过多年的累积,在客户资源、品牌方面已经形成了领先优势,而且具备更强的资源聚集能力与协同优势。

于是,布局模拟,通过多元化产品组合实现“1+1>2”的协同效应成为了兆易创新的核心战略。之所以看重“多元化”,是因为这符合兆易创新产品开发和布局的基本逻辑——基于“技术世界服务于物理世界”。同时,在物理世界的需求中,不但数据的传输、提取、存储、互联、计算、感知、控制等多个方面需要不同的产品,应用领域的日趋多元化,也更看重产品间的协同效应。

在这一理念指引下,经过20年的发展,兆易创新目前已发展成为全球SPI NOR Flash市场排名第二、32位MCU国内排名第一的企业,服务全球超过2 万家客户。近年来,兆易创新更是持续推动新产品线的建设发展,意在不断夯实系统技术基石,并通过产品与应用的协同效应,实现系统融合与联动的能力。

简单而言,就是要以MCU系统控制为核心,将存储、传感、电源、信号链等周边元器件整合集成,为客户提供 “模拟+MCU+存储”的系统级解决方案和一站式支持服务;基于对行业和场景的know-how,以客户为中心,帮助用户打造易用、好用、适用的差异化解决方案。

“进入模拟市场是兆易创新全球化视野和布局的战略选择。我们希望通过持续耕耘,通过与MCU、存储等产品线的协同,为客户提供方案级的产品解决方案,为客户创造价值。”袁昆补充说,国内模拟市场还在快速发展阶段,虽然当前国产化率得到了很大的提升,但并没有形成类似海外“模拟巨头+细分创新”的市场格局,兆易创新希望通过综合研发、供应链、技术支持等显性优势和一流的质量体系、全球化布局等隐形优势,为模拟芯片国产化和国内企业出海助力。

知己知彼,百战不殆

模拟芯片主要用于产生、放大和处理连续函数形式的模拟信号(如声音、光线、温度等),可以应用于太阳城集团官方入口、汽车、通讯、工业控制等各种终端上,其中,高端消费、新能源、汽车、服务器市场有望成为模拟芯片行业新的发展趋势和增长点,这与兆易创新Flash、利基型DRAM和MCU业务的客户重合度非常高。

另一方面,受外部大环境的影响,模拟芯片国产化替代趋势正变得越来越明显。

以消费类模拟IC为例,相对于汽车和工业领域,在追求极致成本的方面更为迫切,这使得能将多个功能模块集成到一颗芯片上的高集成度SoC成为了细分应用趋势。TWS耳机和电容传感器等典型应用都是如此,在该领域,兆易创新结合自身的低功耗电源、MCU和存储等技术,通过GD30WS88x5、GD30EC、GD30MP等系列产品实现了性能和成本的最优解。

在工业领域,兆易创新已经客户提供了高性能MCU和存储产品,但客户仍需为其配备多级电源、数据采集ADC等芯片来充分释放产品性能,兆易模拟可以基于对MCU和场景的Know-how提供最适合的模拟产品,与其它产品线共同打造易用、适用的场景解决方案,缩短客户产品开发周期。

例如近年来,由于智能化水平不断发展,机器人集成了更多的功能,其对算力和控制的要求有了明显提升,业界对马达驱动芯片的需求极为旺盛。兆易创新通过采用“GD32 MCU+电源管理+高精度ADC+电机驱动”组合,构建起了完整的运动控制方案。

但袁昆也坦言,“长坡厚雪”的模拟行业需要技术和时间的积累。兆易模拟在成立之初已经有明确的目标和规划,兆易将以客户为中心,下沉到行业应用,持续打磨技术,为客户提供品质为先的好产品。

坚定不移走差异化发展路线

尽管以兆易创新为代表的国内企业在不少领域实现了国产替代,但从长远来看,国产芯片公司肯定不能永远只做原位替换的产品,一定要在深刻理解的基础上,围绕客户的应用需求做差异化产品。

袁昆对此表示认同。他指出,经过近些年的经验技术积累,中国模拟IC厂商与国际大厂在部分产品和应用上的差距不断缩小,产品性能不输于对手;同等或性能相近产品,源于国产化供应链和较低的综合运营成本,通常性价比更高。同时,本土企业更贴近国内客户,既能充分了解用户需求,又能快速的响应和支持,这些都是国内企业关键的决胜因素。

同时,随着电子系统的日益复杂化、国内企业在产品创新方面的崛起,差异化逐渐成为头部客户胜出的关键。在谈及兆易创新在差异化模拟业务的布局时,袁昆谈到:

“差异化的产品源自对客户需求和行业应用的深入了解,虽然兆易模拟目前的重心还是在解决客户和行业的国产替代需求,但是在一些优势行业和战略客户,兆易模拟已在进行深入调研并规划产品

  • 首先是电源管理芯片,将在通用的基础上,结合头部客户和行业需求,规划更多类似DDR PMIC的细分应用电源管理产品。

  • 其次是AI和电池管理方面,正在进行调研规划。

  • 最后是电机驱动,一是面向细分应用的超值分立电机驱动芯片;二是基于MCU和存储的丰富IP积累,规划更多类似用于机器人和工业控制的集成控制和驱动于一体的GD30DRE518等高集成驱动,帮助客户持续降本增效。

“国内目前正在经历从追赶到完全替代的过程,相信在未来的3到5年,中国模拟能够跟国际友商站在同一起跑线上起跑,谁能够把握住客户需求、谁能够深刻把握行业应用,谁就能在下一步竞争中脱颖而出。”袁昆说。

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