来源：台工商时报

内存价格第1季顺利调涨后，第2季价格可望续涨近1成幅度，然而除了内存价格看涨，包括模拟IC领域的金氧半场效晶体管（MOSFET）、CMOS影像传感器等关键零组件，第2季同样涨声响起，若再加上新款手机芯片、中央处理器、绘图芯片的价格又高于旧款，系统厂第2季获利恐被明显压缩，终端产品看来不涨不行了。

第1季是传统淡季，但内存市场却是热度不减，DRAM及NAND Flash价格持续大涨，连已经长达8年以上没涨过价的NOR Flash也在3月顺利涨价近1成幅度。 第2季进入智能型手机零组件备货旺季，加上PC市场的内存搭载容量大举提高，在龙头大厂三星带头下，业界对于DRAM、NAND Flash、NOR Flash第2季价格续涨已有共识。

然而内存涨价效应持续发酵，其它芯片价格也蠢蠢欲动。 由于智能型手机及PC的运算能力日益强力，新机型开始支持VR／AR、快速充电及无线充电、高速数据传输接口等新功能，但又要节能省电，单一系统内建MOSFET数量明显增加。 由于国际大厂明显淡出，国内业者又面临晶圆代工产能受限压力，在供给日益吃紧情况下，已有通路商开始释出涨价消息，第2季看来有机会调涨价格。

至于手机用CMOS影像传感器（CIS）同样也是涨声响起。 以智能型手机为例，今年双镜头手机已是市场趋势，后镜头增加成两颗后，需求已明显放大。 此外，苹果iPhone 8搭载3D传感器可望带动新需求，手机可能为了支持结构光或飞时测距（ToF）技术，需要增加2～3颗CIS组件，但包括索尼及三星等大厂，近2年并无大举扩产动作。 总体来看，CIS组件第2季恐将供不应求，价格自然有涨价机会。

至于逻辑IC部分，今年上半年有许多功能强大的新产品陆续上市，价格都比上代产品贵。 如英特尔新一代Kaby Lake处理器、超威Ryzen处理器、高通及联发科10奈米手机芯片等，都因为加入许多新功能，售价比起上一代产品高出1～2成。 至于绘图芯片同样因为加强平行及异质运算功能，辉达Pascal绘图芯片价格较上代高，即将推出的Volta价格可能更贵，超威即将推出的Vega绘图芯片价格看来也会比目前主流的Polaris高。

系统厂第2季将着手打造新产品，面临内存、处理器、MOSFET、CIS等零组件价格涨不停，恐将明显压缩获利能力。 因此，在苹果iPhone 8售价恐将调高至1,000美元以上情况下，包括华为、OPPO等新机都已喊涨，PC厂也主攻高价电竞市场。 由此来看，终端产品今年也会迎来涨价潮。

引言

当下的华夏大地，正被一股天翻地覆的英雄气概所笼罩。半导体集成电路正成为仅次于互联网机器人的热词。没有几个人能说得清，有多少条8吋12吋生产线在运筹帷幄之中，又有多少大佬背着钱袋在这个“金矿”边上徘徊。中国历来的传统是，党指向哪里我们就冲向哪里。今天国家确定的目标，就是今后我们为之奋斗的战场。最近我们的行业领军人士已经开始注意到潜在的风险，我们在去“传统产能”的同时，会不会带来新的“高科技产能过剩”风险？这是我们每个行业从业者要认真考虑的。难怪半导体大佬发出”如今半导体产业虚火太旺”这样的感叹！今天《产品智慧圈》向大家推荐这篇文章，看看老外眼中的中国半导体产业到底是个什么样？

◆ 原文标题：中国的FAB：繁荣还是萧条？

BY: MARK LAPEDUS MARCH 16TH, 2017

翻译：韩继国

中国的半导体产业正在以难以置信的步伐连续扩张，目前在中国约有24座新Fab在开工建设。中国最近在半导体领域超乎寻常的大规模投资行为已经引起行业更多的思考： 这个未来的市场将如何演绎？

无论这些Fab项目最终能否落地，近似于疯狂的大规模建厂背后的动机是清晰的，这就是中国试图摆脱集成电路产品依赖别人的状况。中国政府希望有更多的芯片是本国造，特别是基于国家安全的考量。作为这一庞大规划的一部分，中国已经引进了许多跨国芯片制造商。他们看重的是那里的市场。GlobalFoundries，Intel，Samsung，SK Hynix，TSMC和UMC都在中国设厂并逐步扩大他们的产能。

另外，在中国的土地上开始了新一波的fabs建设热潮。目前有大约14～22家新的fab在实施中，他们当中有的已经开始建设，有的还在筹划之中。这些项目既包括本土企业，也包括跨国企业。令人疑问的是这些fab项目最终能否真正落地？因为对中国芯片制造商来说，阻挡他们实现雄心的过去是技术，现在还是技术。

在过去的时间里虽然中国已经宣布了众多的fab项目计划，但是许多还是停留在纸面上。基于这点和对未来半导体行业的发展趋势研判，某些观点认为中国这一波新的fab项目有50％会鹿死胎中，当然也有人持乐观的看法。“我不想给出一个类似于50％这样的具体数字，但确实很难相信这些fab都能按计划建设和运营。”Gartner的分析师Samuel Wang给出这样的观点，“在这些计划面前每一个人都是雄心勃勃的，但在这些fabs实际建成并投入运营之前，任何事情都可能发生。”

Gartner预计，如果这些项目全部落地投产，中国12英寸芯片产能总量将扩大三倍之多，从现在的每月400,000片（wspm），到2020年可达到1.4million 片（wspm）。这些产能的60％是存储器芯片，40％是逻辑电路。即使这些项目不能完全落地，也仍然带来一些令人不安的信号。比如，这些计划中的大部分制造商将目标锁定为28纳米工艺，一个时期后会不会出现产能供大于求，价格战会不会一触即发？Samuel Wang肯定地说，“价格战会在2018年正式开始，那将对代工业务产生巨大影响。”

接下来，中国本土芯片制造商将会超越现在被动的跟随技术去开发更加先进的前沿技术。这些本土芯片制造商能否短时间内在逻辑代工领域开发出新的领先技术是一个问号，但可以期待的是TSMC，2018年台积电将开发16纳米的FinFETs工艺，并将新技术运用到中国新建的fab里去。

中国力争fab主动权

中国新的一波fab建设浪潮给半导体设备产业带来增长动力。据SEMI的统计，中国半导体设备支出已经从2017年的$6.7billion上升到2018年的$10billion。

据上海华力半导体的数据，目前中国大约有20座八英寸和10座十二英寸的fab在运营，正在建设的有7座八英寸厂和12英寸工厂。这些新fab各有不同的时间表，但量产都在2018年以后。“我们认为2017年半导体设备支出将与上一年持平，”Applied Materials市场与业务发展副总裁 Arthur Sherman说，“我们预期2018年会有一个大的提升，我们不断提醒客户，必须要有足够的设备采购支出才能支撑中国半导体未来几年发展战略的需求。”

也有人持这样一种观点，“这些新的fab项目大部分都聚焦在开始面临下降通道的逻辑器件，而以存储器为核心的新兴技术才是行业的未来，” KLA-Tencor中国区总经理Francis Jen说，“ 在中国利用那些过时的或者说已经很成熟的工艺节点的扩张，可以为那些翻新的二手设备和新产的早已定型的设备创造新的市场需求。”

需要提醒的是，半导体设备制造商必须谨慎看待中国市场。Gartner预计，如果这些计划中的fab全都投入运营，到2020年中国至少需要采购$70 billion价值的半导体设备，这是一项十分庞大的支出。因此对设备制造商的一个挑战是，如何对中国半导体市场作出准确理性的判断。否则，设备制造商将会面临供应短缺或者加大库存的风险。尽管如此，中国的半导体市场仍是行业关注的焦点。中国生产的电子产品不但在全球占比很高，中国也是全球最大的芯片消费国。很多在当地制造的系统芯片在中国出口后随后又被返销回来。

中国拥有相当规模的本土半导体产业。中国的半导体产业始建于1980年代，国家也开展了几次重大“工程”希望借此提振半导体产业。每次重大工程的宗旨都是期望本土的半导体制造商能够生产大部分自用芯片，并且参与全球化市场竞争。在这些重大项目推动下，中国的半导体产业在每个回合都取得了一些进步，但每一次重大项目推进的结果，似乎都没有达到预定目标。在集成电路制造工艺上一直落后于竞争对手，国家进口的集成电路产品数量和品种也一年比一年多。

由于这些问题的存在，中国在2014年发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，同时建立了$19.3 billion的集成电路产业基金，基金将被用来投资国内的半导体企业。在接下来的十年里，将会投入$100 billion资金用于加速提升中国的半导体产业。《纲要》制定了中国IC产业的发展目标和途径：

• 2020年实现40％的芯片国产化，2025年达到70％。

• 推进14nm finFET工艺、先进封装、MEMS和存储器工艺技术。

• 在依靠自身努力不能达到目标时，通过引进外国先进技术来提升技术水平。

以上战略从理论上给出一个信号，“作为全球电子产品消费领导者的中国，还不能够自主制造满足国内市场需要的大部分芯片，”Coventor的CTO David Fried说，“用国产化芯片来满足消费者需求的做法是明智的，所以中国正在重点投资数字逻辑领域和存储器领域，并希望尽快取得成果。”

至今为止，中国在IC领域所做的努力亮点和问题并存。据IC Insights的统计，中国芯片制造占全球代工市场的比例2011年是8.5％，到2016年提升到9.2％。因此，IC Insights总裁Bill McClean评论说， “中国在代工领域取得了一些进步，但总的来说，我不认为中国目前在代工领域的做法和它所确立的目标能够完全实现。”

目前中国的电子企业还是要持续依赖外国芯片，这一做法一直没有改变。IC Insights统计指出，2016年中国消费了价值$112 billion的芯片，这个数字占世界IC总产量的38％。而中国本土芯片制造商贡献的比例仅仅是$13 billion，这个数字占中国2016年集成电路市场的11.6％，比2011年的9.8％增加了些许。基于这些数据，很难相信中国在2020年能够实现40％的国产化。“40％这一目标几乎是不可能实现的，”McClean如是说。

当然中国的进步还是有目共睹。“中国在2000年宣布要大举进军芯片制造业时，中国的GDP大约是1万亿美元。那时中国先进的半导体制造商、设计公司和半导体人才在中国非常缺乏，”D2S的执行副总裁兼首席生产执行官Linyong Pang说，“2015年中国的GDP上升到11万亿美元，这个数字是前十五年的10倍。现在中国有了十多家先进的半导体制造企业，上千家设计公司（Fabless）和上百万的半导体从业者。”

通过近十年的发展，这些从业者在中国半导体领域取得了新的收获。“许多人进入到企业的高管层，他们有良好的教育和专业背景以及创造能力，”Pang乐观地表示，“在这样的前提下，这一波规划的20多家fab项目－即使不是全部都完成，但大多数都将会在未来一一落地。”

疯狂建厂的背后

这些规划中的fab有多少能实现？什么时间建成？生产什么产品？目前这些问题还都不是很确定。

但有两种产品类型是确定的－存储器和逻辑代工（foundry／logic）。存储器正面临两大阵营，一个是跨国集团公司－以Intel，三星和SK Hynix为代表，他们在中国都有工厂并还在扩张产能。还有一个就是本土制造商，已经有几家本土的存储器制造商开始出现了。例如长江存储（YRST），这是一家有政府背景的公司，最近宣布投资两家fab工厂，初期投资$54 billion，希望将来生产3D NAND和DRAM。

针对中国进军存储器市场的计划，不少分析师心有疑虑。他们不清楚的是中国从哪里可以获得制造存储器芯片的技术？“这些新的存储器制造商需要更多的技术支持，” 来自台湾的一家市调机构Market Intelligence & Consulting Institute (MIC)的分析师Alex Yang说，“他们需要从国外公司引进技术以增强他们的制造能力。我认为在短时间内是不容易做到的。”

对于本土企业和跨国集团这两大阵营，似乎跨国集团公司成功的系数要大一些，本土制造商能否成功还需要时间来判定。但不管你在哪一个阵营，新的fab制造能力取决于你是否拥有成熟的技术。“我们看到的是一边是新fab不断设立，一边是原有的fab产能还在不断扩充，”来自Axcelis的市场与战略副总裁Doug Lawson说，“这主要是源于大部分的投资是针对成熟技术的。因此2017年主要的投资领域是成熟的半导体技术，2018年投资将会转向存储器领域。”

总体来说，中国本土的制造商能够提供的是已经过了上升期的工艺，例如数字电路、混合信号和RF。事实上，中国的制造商通过对这些工艺的精雕细刻也得到了一个极好的盈利商机。上海华力的40nm工艺就是一个很好的例子，“说明市场对这个工艺还有很大需求，”上海华力的毛志标（音译）对我们说。

从长远看，中国芯片制造商需要更进一步推进技术发展。“中国现有的工艺技术与世界先进技术相比还处于落后态势，”Gartner的Wang认为，“中国要想取得成功的关键是开发出更先进的工艺技术。那样他们就能用先进的工艺节点赢得市场份额，而不是现在只是使用过时的工艺节点。“使中国政府沮丧的是中国的本土制造商还没有掌握那些处于领先的前沿芯片制造技术，国内的代工客户要想得到这些技术必须依赖跨国制造商。中国最大的芯片制造商中芯国际（SMIC），目前可以提供的是28nm工艺（这也是国内最先进的技术）。相比之下，某些跨国公司已经上升到10nm或7nm的finFETs工艺。

为了提升现有的逻辑芯片工艺，2015年中芯国际、华为、Imec和高通在中国成立了一个联合研发中心。该组织计划在2020年前开发14nm finFETs技术。“我们会力争提前实现14nm工艺的量产，”中芯国际执行长Tzu-Yin Chiu说。SMIC还很看重市场对于65nm，55nm和40nm工艺的需求，这个需求是来源于数字电视、机顶盒和RF的应用驱动。为了满足市场需求，SMIC目前正在新建三座工厂。去年十月在天津开工的世界最大的八英寸生产线，上海开工的新的12英寸工厂。11月深圳动工的12英寸生产线，尚不清楚将采用何种工艺技术。上海另一家华力半导体，最近在上海启动了可容纳三条生产线的12英寸工厂项目，一期是建设一条28nm工艺技术的生产线。新fab造价$5.9 billion，预计2018年下半年试生产。

在这段时间内，跨国集团制造商也开始陆续进入中国市场。TSMC在上海已经有一座8英寸工厂，UMC在苏州也有一座8英寸工厂。最近跨国厂商在中国又开始了新的一轮fab建设。为了吸引更多的芯片制造商，很多省市的政府都给出了相当诱人的政策吸引跨国厂商。去年底，UMC在厦门新建一座12英寸合资工厂“联合半导体”，合作方的另一方是厦门市政府和福建省电子信息集团。工程一期提供55nm／40nm工艺，到年底fab产能从3000wspm提升到11,000wspm，未来将采用28nm工艺。UMC执行长Po Wen Yen告诉我们，“这座工厂将使UMC完美的定位于充分利用大陆巨大的市场机会，使我们能够更加贴近我们的大陆客户。”

UMC负责人补充道，“我们会随时把控包括大陆在内的全球产能的波动，大陆有巨大的市场机会，如无线通信和物联网市场，极其需要一种能够在成本和性能之间获得平衡的高收益技术。在这种市场区间里40nm和28nm都是理想的选择；因此我们正在这座新的fab扩张40nm产能，如果台湾当局批准我们将开始实施28nm工艺计划，UMC在这个节点已经做到了稳定量产。”

去年TSMC与当地政府合作在南京新建了一条12英寸生产线，整个投资在$3 billion左右。生产线将生产16nm finFETs产品，计划2018年下半年投产。计划分两个阶段，大陆的设计业者对新的前沿技术有需求，TSMC共同执行长Mark Liu说，“他们也对我们现有的技术有需求。”

还有一个消息是GlobalFoundries与重庆市政府曾签署建厂备忘录，但不久被取消了。替代的是GlobalFoundries和成都市政府在成都建设一座12英寸合资工厂，整个投资大约$10billion。一期GlobalFoundries将新加坡工厂的180nm／130nm技术转移到成都，计划2018年投产。2019年开发22nm FD-SOI 工艺。“这些新的投资将使我们有能力扩张我们已有的fab，同时利用合作加强我们在中国的存在感，”GlobalFoundries的执行长Sanjay Jha说。

“中国是世界上最大的半导体市场，也是增长最快的市场，全球制造规模是我们的战略支柱，中国是下一个最值得开发的领地。中国客户喜欢采购本国芯片，也有利于我们对市场的需求反应更加敏捷。”GlobalFoundries的官员说，“我们已看到全球市场对我们的几种工艺有着很强的需求，特别是22FDX。他们需要更多的产能并希望有第二货源来补充我们在Dresden的产能。“乐此不疲的是，还有一家叫做“Powerchip“的台湾专用芯片制造商，最近正在合肥设厂，还有包括TowerJazz等等厂商，也正在努力开发中国市场力求分得一杯羹。中国是否能如期完成它所勾画的半导体产业宏伟蓝图，只有时间能给出答案。如果说未来的中国是世界半导体行业的中心还为时过早的话，但目前看来中国至少是这个行业的一片热土，而且很热。

2017年5月18-20日，CSHE/CICE将在深圳会展中心强势出击。在展示内容上，展会围绕智慧生活应用场景，同时结合新产品与服务方案落地案例，深入发掘行业应用需求，将为促进中国智慧产业驶入健康快速发展的快车道打下坚实的基础。

来源：智慧产品圈

半导体产业协会（Semiconductor Industry Association，SIA）周一表示，2017年初半导体行业开局良好，在面向中国的强劲销售推动下，1月份的半导体销售出现6年来的最大月度增幅。

SIA称，1月全球芯片销售跃升13.9%，达306亿美元，为2010年以来的最大年比增幅。面向中国的芯片销售增长20.5%，面向美国的销售增长13.3%，对日销售增长12.3%，对欧销售增长4.8%。

SIA首席执行官约翰-纽费尔（John Neuffer）表示：“全球半导体行业2017年的开局强劲，令人振奋，1月销售创历史同期最高水平，同时也创造了6年多以来的最大年比增幅。”

过去3个月内，PHLX半导体指数已上涨14%，而同期内标普500指数涨幅为7.3%。个股当中，英特尔在过去三个月内上涨3%，AMD大涨38%。

中国芯片市场化应用仍为短板业内建议，以家电为突破口，依靠“制造在我”优势推进

经过多年的投入和发展，中国芯片产业链已初步建成，在计算机、智能手机、家电和工业控制芯片上均有突破。

但由于中国芯片在市场应用上进展缓慢，难以得到产品线验证和改良等原因，中国芯片产业整体实力不强，缺乏世界级企业。未来中国芯需依靠自身产业链加速应用，利用“制造在我”的优势推进，尽早形成“研发-应用-促进研发-更好应用”的良性循环。

自主研发取得阶段性成果

今年1月，美国总统科技咨询委员会（简称PCAST）发布名为《确保美国半导体的领导地位》报告称，中国半导体产业的崛起和不断增长的海外并购对美国企业和国家安全已构成威胁，建议美国政府对中国相关产业加以限制。

这再次引起了人们对中国芯片产业发展路径的讨论：并购消化吸收再创新，还是自主创新？尽管二者各有优势，但实际上，芯片这一战略性产业的自主创新之路早已开启。

近年来，在《集成电路产业发展推进纲要》等多项“强芯”政策引导和国家产业投资基金扶持下，中国自主芯片产业已有了不小的进步，部分企业在全球半导体市场已占据一席之地。

经过多年的投入和发展，中国芯片产业链已初步建成，从设计到制造，再到封装测试，产业链上下游都涌现出一定规模的企业。设计有海思、展讯、锐迪科，制造有中芯国际，封测有长电科技(17.300, -0.01, -0.06%)等。不仅在关注度高的计算机和智能手机芯片上，用量更大的家电和工业控制芯片也有突破。

业内权威调研机构IC Insights最新报告显示，在全球芯片行业市场萎缩、高通等巨头营收减少的情况下，中国芯片厂商正在崛起。2016年，主打智能手机和网络通信的华为海思和展讯通信两家中国企业进入全球芯片设计行业十强，分居第六位和第九位。

从美国半导体企业Maxim回国，创立华芯微特科技公司的韩智毅博士说，经过第三方评测，他们设计的MCU（混合信号中央处理芯片），在抗静电和能耗等核心 指标上超越国际竞争对手，目前已作为唯一国产芯片进入志高和海信空调芯片供应链，“可以说是在强手如云的市场上撕开了一道口子”。

在摩尔定律下，芯片技术更新换代速度飞快，目前世界最先进的技术已达到5到10纳米的规格。从整个芯片应用来看，50到350纳米级别代表了世界主流和最大量的需求，而对这一级别芯片核心技术的掌握和储备，也才使企业有能力进入前沿和高端的10纳米级的芯片设计。

据介绍，华芯微特所设计制造的MCU具有相当的技术和成本优势，在已投入应用的几十万片芯片中，至今没有发现损坏报废的案例。据介绍，由于其开发的软件驱动 的模块化设计平台，芯片设计时间周期被大大缩短，如180纳米级的芯片设计只需6至8个星期，50至90纳米级的，10至12个星期便可完成，这样的设计 水平已比肩国际顶尖芯片设计企业。

不过，不得不正视的是，相对于已有成熟产业链和先进技术的国际芯片行业，中国芯片产业仍偏弱偏小，市场份额也较低。在IC Insights以营收排名的全球二十大半导体厂商中，仍没有一家中国企业上榜。

市场应用仍为短板

对于芯片产业“后来者”，进入产品线验证是市场化能否成功的关键一步，也是“卡脖子”的一步。从事空调研发16年的志高公司研发经理罗高诚说，“由于国外品 牌已经垄断市场，后来者的芯片，无论是证明自身技术和可靠性，还是后续研发更新换代，都绕不过产品应用，用不到产品上，一切等于零，说得再好也是个实验室 数据。可是不用怎么知道好不好呢？卡就卡在这里。”

中国芯片整体实力不强，缺乏世界级企业，固然有起步晚的因素。但业界反映，深层次的原因在于，中国芯片在市场应用上进展缓慢，因而难以得到产品线验证和改良。

芯片是高科技、资金密集型的产业，也是高度市场化的产业。行业数据显示，28纳米级的芯片设计研发费用需1亿美元，产品投片量要达到7000万片以上才能实现盈亏平衡，而20纳米级的则需要上亿颗投片量。换句话说，没有巨大的市场应用支撑，芯片企业是做不起来的。

海思被认为是近年来中国芯片成长最快的企业。海思半导体负责人说，除了持续的高研发投入，麒麟系列芯片的崛起，与在华为手机上的大规模应用有很大关 系，2015年和2016年华为手机出货量分别达到1亿和1.39亿部，随之海思芯片的累计出货量也达到亿片级，大规模的应用为后续设计研发起到了无可替 代的作用，海思芯片也从过去的“落后者”发展为“同步者”，到目前部分技术上的“领先者”。

业界反映，之所以难应用，原因在于过去少有企业 在这方面投入设计研发，也在于中国芯片行业过于重研究、轻市场，自主芯片缺乏对市场的敏感和对接。目前，中国已形成三大集成电路产业区域。其中，北京为代 表的环渤海区域侧重芯片技术研究；上海为代表的长三角地区，注重芯片制造与封测；深圳为代表的珠三角地区，侧重芯片设计，但从国家资源和科技资源来讲，主 要集中在北京。

实际上，自主芯片是有优势的。海信信芯公司总经理钟声说，国产芯片的优势在于离国内制造企业更近，对其需求更了解，芯片从设计到制造都可以因应具体产品的要求而定制。

依靠庞大产业链加速应用

对于国产芯片行业来说，一个好的机遇是，全球芯片行业面临技术进步放缓和市场增长萎缩的发展难题。英特尔公司已承认摩尔定律失效，过去芯片每18个月就更新 一代，现在延迟到32个月，同时近两年来不少欧美行业巨头营收出现两位数衰退，这正是作为“后来者”的中国企业后来居上的一个最佳时间窗口。

过去中国部分企业通过国际并购的方式将一些技术领先的芯片企业纳入旗下，但未来这条路子可能走不通，依靠自身产业链加速自主芯片应用才是可控之道。

然而，产业化之路的突破口在哪里？

据中国半导体行业协会数据，目前中国半导体应用主要在计算机、网络通信、消费电子、工业控制和汽车电子等领域，其中消费电子和工业控制约占33%。业界认为，家电和工业控制是比较优势较强的领域。

一方面，中国已是世界上第一家电制造大国，空调、冰箱等产量均超过世界总产量的一半。据相关行业协会统计，中国年产空调约1.5亿台，冰箱8000多万台、 彩电1.5亿台、洗衣机7000多万台。而每一台家电上至少需要一颗主控芯片，随着智能家电的发展，一台家电将用到多颗芯片。一旦有一定比例应用国产芯 片，其产业示范效果不可估量。

另一方面，相对计算机和智能手机，家电芯片的关注度低一些，受到巨头“围剿”的可能性小一些，从而在产业化中 提升研发能力。据介绍，空调芯片实际已囊括了半导体设计的大部分核心技术，如可靠性、高精度及耐压等，这些技术与庞大市场结合，有望催生出类似美国德州仪 器这样的行业标杆企业。

记者走访主要家电企业了解到，其空调采用的芯片主要是日本和美国品牌，部分是台湾的。罗高诚等说，由于空调零部件国产化比例已经很高，家电企业对唯一依靠进口的零部件——芯片价格并不敏感，加上对可靠性的不确定，大多对应用国产芯片积极性不高，芯片要国产化的意识也不强。

据业内人士介绍，现今中国高端家电产业链业中，只有MCU的生产不掌握在自己手中。虽然其成本只占总成本的1%，其对家电行业的重要性，远远超过这一比例。换句话，家电带动的相关产业约2万亿元的GDP被这个小东西“牵着鼻子”。

随着智能家电的兴起，MCU价值在终端产品中的比例会进一步提高，预计达到3%至5%。同时，各地有大规模产业升级和提升中国制造水平的需要，市场对于 MCU的需求也随之更大。在芯片设计行业，消费电子、工业控制和汽车电子类混合信号中央处理芯片的设计技术是一致的，终端产品也是类似的。“家电业芯片应 用和崛起可以赋予中国芯片设计公司以高端、通用、和商业化的基础。”韩智毅说。

芯片产业界人士建议，国家应出台鼓励使用国产芯片的产业政策，利用“制造在我”的优势加速推进，同时借鉴先进国家经验，鼓励科研机构与芯片企业合作研发，特别给科研人员参与企业研发的利益限制松绑，鼓励联合培养研究生，以产业化推动做大做强国产芯片产业。

来源：集微网

消费类电子产品经过几十年的发展已经有无数种各类用途的设备，从专业设备到个人消费品。虽然存在性能和功能的差异，但是消费类电子产品往往遵循相同 的设计趋势：设备功能变得越来越强大、体积小巧和省电。可穿戴设备集中体现了这一趋势，它是一种便携、电池供电、高集成度的设备，负责从高精度模拟测量到 直观用户界面的所有一切。可穿戴式设备开发人员必须仔细的在多种集成电路（IC）中匹配产品的需求，有时还需要同时应对相互矛盾的优先选项。

例如，让我们仔细思考，在灵巧的可穿戴式设计中如何兼顾尺寸、电池寿命和功能，同时又不忽视可穿戴设备的特殊性：包括它们的个性化功能和吸引力。我们以“功 能单一”类型的可穿戴设备为例——一个没有屏幕、纽扣电池供电的计步器，可以在当用户需要运动时提醒用户，同时也能够保持跟踪一整天的步数。一个简单的电 容感应触控接口实现用户输入，一个三色LED提供刚好够用的富有表现力的输出，这使产品可以提供方便且具吸引力的个性功能。这个产品设计展示了功能强大的 IC如何塞入小型封装中，有助于促进创新和产品差异化。

我们的产品需求

让我们先来勾画出产品的基本需求。在定义了功能集之后，我们能够选择负责各项功能的组件。这是一款精简到只剩基本功能的计步器。没有提供屏幕、蜂鸣器或者iPhone应用程序，该设备有意突出它的简朴和小尺寸。它的用户接口同样简洁明了。

基本设计需求包括：

• 最小化可实现的外形尺寸：带有外壳的产品应当在各项尺寸上尽可能接近CR2032电池的大小，因此用户能够在口袋中携带该设备，或者挂到他们的钥匙链上。

• 用户输入：在纽扣电池形状壳体的一侧，提供能够识别如下输入的电容触摸接口：

o 滑动：解除提示用户需要起立的报警
o 轻敲并保持：开启新的一天（复位计步器）
o 轻敲：检查一天中的步数

• 简单的输出：在壳体某处裸露的LED提供所有输出：

o 红色：定时的短闪烁表示用户已经保持不动太长时间了
o 绿色双闪：当用户开始新一天时通过轻敲并保持动作触发
o 1秒钟红/黄/绿输出：指示一天内达到33%、66%和100%步数的百分比，在轻敲触摸接口后持续几秒钟

如何实现小型化？

CR2032 电池的直径是20mm，高度是3mm。很显然，我们的系统必须比它稍微大些，但是我们如何在现实中实现可穿戴设备的小型化呢？让我们假设产品的塑料外壳能 够做的非常薄，因此在直径上它增加的长度不会超过5mm，同时易于支持电池更换。对于高度，我们如何最小化该设计的高度并保持大致纽扣电池那样的尺寸呢？ 在产品的垂直堆叠中，它的高度由四种器件尺寸构成：电池、印制电路板（PCB）、PCB上的器件和产品的塑料外壳。对于四层PCB来说，PCB厚度大约为 0.5mm。而如何最小化焊接到该PCB上的器件高度需要仔细进行型号选择。这时寻找高性能的芯片级尺寸封装的器件对于我们的设计来说至关重要。
芯片级尺寸封装的好处

晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）代表了制造和芯片组装技术中多年持续进步的成果。在WLCSP封装中，硅被直接连接到封装一侧的焊球上，与之相反，旧有技术通过绑定线连接硅端口焊盘到封装引脚。这种设计的影响是封装能够设计成宽度和高度都接近内部硅片自身尺寸的大小。

IC 供应商们争相发布WLCSP的封装支持现有的多种设备，从而获得极小封装类型的好处。此时会出现的挑战是：一些厂商的硅片相当大，以至于它在获得更小尺寸 的封装上没有竞争力。来自Silicon Labs的EFM8SB1 MCU非常适合CSP封装类型，这是因为虽然该MCU有极高的功能密度，但是它已经适应小封装尺寸（例如3mm×3mm QFN封装）。EFM8SB1 WLCSP封装尺寸仅为1.78mm×1.66mm。

EFM8SB1 MCU成为这个设计和其他可穿戴设计的理想选择，它的关键特性包括：

• 8位MCU提供超低功耗、高灵敏度电容感应输入。

• 片上实时时钟能够周期的从超低功耗（~300nA）状态唤醒系统。在这个设计中，这个时钟的一个用途就是测量从最近一次走动以来的时间，并发送活动通知去鼓励用户站起来并走动。

• 2-8kB闪存和512字节的RAM维持在整个低功耗周期内，结合25MHz的8051内核使这个小设备具有执行逻辑和进行多种系统响应的能力。

接 下来是计步器的选择。为了充分利用CSP封装的MCU所带来的超薄特性，所有板上的集成电路理论上也要选择CSP封装的器件。出于这个原因，我们的板上加 速计理论上也应当支持CSP封装。最新发布的Bosch BMA355提供高集成度的传感器，在片上实现多种三轴事件监测，可以通过SPI接口与EFM8 MCU进行通信交互的事件。

因为两个IC器件以及必要的几个分立被动器件都能够采用超薄封装，因此产品的塑料外壳可制成超薄的并且靠近电容感应面，从而优化触摸灵敏度。其产品外壳甚至能够在靠近电容感应焊盘区域有轻微的锥度，以压缩板上PCB和板上器件之间形成微小的空间间隙。

电路板布局

使用CSP封装器件最大化的电路板空间，使得我们能够在PCB上实现电容感应接口。MCU和加速计应集群分布在大体成圆形的PCB一侧的边缘，连同可以裸露的LED一起。当然LED可能需要在设备的封装壳上开孔来展现。

为 了检测手指滑动，电路板必须有两个电容传感器，理论上是相同尺寸的两个传感器，沿着他们相同的边沿轻微的交错开。这两个传感器应当占去板上MCU侧的大部 分面积，然而它们应当被第三个细小的传感器围绕，同时这第三个传感器也围绕着其他两个传感器。这第三个传感器在用户交互过程中提供我们MCU在进行触摸和 滑动检测过程中所需要使用的关键信息。

触摸检测

可穿戴设备的极度便携性意味着这些设备通常放在身上或者手中。对于测量传导物质（例如手或者皮肤）接近的设备来说，被设备检测到的接近恒定的人体接触可能导致触摸检测问题。幸运的是，该设计中所选择的MCU和加速计的特点帮助开发人员克服了这些挑战。

虽然该系统有三个电容传感器，但是实际上它有四个触摸输入。加速计提供了中断驱动的轻敲探测器，能够通过固件检测触摸事件并且以多种方式提供接口给我们。凭借加速器轻敲检测器的优势，由EFM8SB1 MCU检测的触摸经过以下阶段：

• 在设备边沿处的边界传感器处检测到正向增量，执行一个输入使用案例，这是用户沿着设备的边沿拿着设备，或者用手掌完全围绕设备边沿握持，马上接下来是：

• 轻敲检测事件由加速计发出，同时与下列事件保持一致

• 在中心的电容传感器其一或全部检测到显著幅度的正向增量

MCU的固件可以通过Silicon Labs Simplicity Studio开发环境提供的电容感应固件库实现所有电容感应触摸检测和过滤。

低功耗功能

加速计和MCU都能够被配置在低功耗模式下操作。电容感应固件库使得EFM8SB1 MCU能够进入~300nA的睡眠模式，并且周期性的唤醒去检查电容传感器上的活动事件。如果加速计发信号通知事件已经检测到并且数据已经准备就绪，那么 MCU也能够使用端口匹配唤醒事件去异步唤醒。

EFM8SB1 MCU将保持在低功耗状态，并且仅仅消耗不到1µA电流，除非有下列情况之一发生：

• 触摸检测事件需要对电容感应输入监视进行更多响应

• 加速计活动事件（例如轻敲检测或者脚步检测中断）需要MCU唤醒去服务这些中断

• 运动通知事件，设备开关LED去鼓励用户站起并走动

与此同时，加速计被配置来实行最低的功耗操作状态，同时仅仅在轻敲事件或者在三轴之一检测到变化时才发送信号。但是片上缓存数据能够最小化MCU和加速计之间的交互次数，进一步优化电池使用寿命。

MCU从加速计读出缓冲数据之后，一些附加的检查和分析必须被执行以确定是否有后续步骤。一旦三轴数据与存储在EFM8SB1设备上的历史数据相比较后，MCU可以更新其计步器，并且快速返回到低功率状态。

下一步？

本示例中展示了可穿戴设备领域内“单一功能”类型的终端产品。在示例中CSP尺寸的集成电路操作所带来的功能密度、精确度和能效也说明了如何使用和控制这类 IC。例如，在可穿戴设计中描述的产品可以被视为更大产品中的一个子系统，其中芯片尺寸的MCU可作为低功耗传感器集线器运行，去管理触摸接口和加速计。 随着硅芯片供应商设法集成更多特性到更小封装中，需要系统开发人员充分利用这些创新去获得产品设计的灵感。