国产元器件与国外相比还差多远

admin 2020-06-24 01:13 公司动态

美国商务部在美东时间4月16日宣布,将禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术7年,直到2025年3月13日。17日上午, 英国国家网络安全中心发出新的建议,警告电信行业不要使用中兴的设备和服务。美国监管机构17日采取一项措施,禁止移动运营商使用联邦补贴购买中国企业生产的任何电信设备,包括华为科技有限公司和中兴通讯公司在内。

由于中兴通讯元器件采购中,外来元器件占比高,所以美国上游供应商首先受到影响,在4月16日的美股市场中,多家与中兴通讯存在合作关系的公司股价出现下跌。

传导至国内,有投资者也担忧中兴禁运会否波及其他上市公司,多家上市公司在投资者互动平台上纷纷做出回应,表示受中兴禁运影响不大,特别是有上市公司透漏自己公司已有替代进口的芯片。

中金也发布报告称,美国商务部对中兴通讯施加出口权限禁止令,若不能在1-2月内达成和解,会影响通信设备和手机等业务的正常生产与销售,同时对当前全球和中国的运营商网络建设带来一定影响,并有可能影响未来5G网络的推进。目前中兴占全球电信设备市场约10%的市场份额,占中国电信设备市场约30%市场份额。中兴有1-2月的零部件的存货,若不能尽快达成和解,会影响相关业务。

据悉,中兴通信的主营业务有基站,光通信及手机。其中,基站中部分射频器件如腔体滤波器(武汉凡谷、大富科技),光模块厂商(光迅科技,旭创科技),手机内的结构件模组等均可基本满足自给需求。唯有芯片,在三大应用领域均一定程度的自给率不足。

招商电子从技术层面详细分析了中兴通讯涉及的产业链上下游和国外企业的差距,主要涉及三个层面:

发射端主要作用是将基带信号(BB),转化为中频(IF),再进一步调制到高频(RF)并发射出去。目前能够实现国产替代并大规模商用的,只有主处理器,即FPGA,DSP。主要是海思自研的ASIC。

除此之外,国产芯片厂商中,南京美辰微电子在正交调制器,DPD接收机,ADC等芯片产品上已有可量产方案。并参与了国家重大专项《基于SiP RF技术的TD-LTE TD-LTE-Advanced TD-SCDMA基站射频单元的研发》,目前在ZTE处于小批量验证中。

和发射端类似,目前只有海思的主处理器可以实现大规模商用替代。而南京美辰微电子的混频器,VGA,锁相环,ADC 处于小批量验证中。

招商电子认为,“基站芯片的成熟度和高可靠性和消费级芯片不可同日而语,从开始试用到批量使用起码需要两年以上的时间”。目前在中频领域,主要玩家有TI,ADI,IDT等厂商;而射频领域,主要是Qorvo等。

同时,TI,ADI还在推动单芯片解决方案,以实现微基站对于RRU体积大小的要求。如下图中的TI AFE75XX系列,及ADI的AD936X等。单芯片Transceiver方案进一步提升了基站芯片的门槛,使得国产厂商更加难以切入。基站芯片的自给率几乎为0,成为了中兴通讯本次禁运事件里最为棘手的问题。

光模块从应用领域要分为接入网(PON)和数传网(DT)两大类,二者芯片方案不同,封装也大相径庭。以下以接入网光模块为例,讨论芯片方案。光模块内主要采用的芯片有MCU,TIA(跨阻放大器),APD(雪崩光二极管),LA (Limiting Amplifier),LD(Laser Driver),激光器芯片(Vcsel,DFB,EML),DWDM等。

目前光迅科技的光通信芯片产品主要有DFB、Vcsel、APD等;博创科技则是PLC 光分路器和 DWDM 器件龙头;而南京美辰微电子及厦门优讯则在TIA,LA,LD领域有产品已实现大规模量产。本次禁运事件对于上述已具备成熟芯片方案的厂商是一大利好。该领域的国际竞争对手主要有Semtech,Micrel(被Microchip收购),Mindspeed(被Marcom收购)等。

虽然光通信芯片自给率尚可,但在一些高端产品,如数传网100G及以上光模块中,国产芯片方案仍待突破,建议关注非上市公司芯耘光电,公司预计在2019年完成100G芯片方案研发。除此之外,光模块还会用到256m和128m的大容量Nor Flash,兆易创新在2017年年底推出的相关产品在各大光模块厂商处已经形成销售。

主处理器芯片,目前国内主要有华为海思以及展讯科技。小米亦在2017年成功推出松果系列手机处理器。

电源管理芯片,圣邦股份和韦尔股份具有较强的竞争力,其中圣邦股份的背光驱动芯片在业内领先,而韦尔股份的DCDC,LDO等芯片优势明显。除此之外,还有台股上市公司矽力杰在该领域亦颇有造诣。

无线芯片方面,国内有三大射频PA公司,分别是中科汉天下,唯捷创新,国民飞骧。而射频开关则主要有正在IPO的卓胜微。射频芯片是增速最快的细分领域之一,2016年-2022年复合增长率高达14%。但国内要想实现进军高端手机,还需要一定时间。

显示屏相关芯片里,台湾厂商奕力,矽创,奇景,联咏等在显示屏驱动IC方面是行业龙头,且目前也有不少国内厂商在布局这一领域。

传感器方面:士兰微的加速度计目前已经进入了展讯的参考设计,18年加快向手机其他传感器的拓展。

摄像头CMOS芯片:豪威科技在2015年全球CMOS芯片市场中,占有约12%的市场份额,排名全球第三。预计2017年营收在8-10亿美元之间。

指纹芯片:主要是汇顶科技和思立微(兆易创新子公司),汇顶的指纹识别芯片在2017年底一举超越FPC,成为全球市场份额第一。而思立微也在2017年实现了市占率的翻倍。

本次中兴通讯的禁运事件,对于通信产业冲击较大,也敲响了半导体产业的警钟,自主可控不仅仅是口号,而是涉及到国家安全,国计民生的要务。

塞翁失马,焉知非福。美国制裁中兴,将贸易战之矛刺向了中国缺“芯”的软肋,在敲响中国半导体产业警钟的同时,让更多的中国企业清醒地认识到,依赖美国的供应是靠不住的,企业的供应链在政治面前是脆弱的。这将激发中国企业下定决心发展国产芯片,增强自主研发、自主创新能力。

在目前中美贸易关系紧张、美国加大对中国高端设备进口限制的背景下,国产半导体设备将迎来发展的黄金时期,有望被更多国内厂商试用并采购,并显著受益于2017-2020年间的晶圆产线建设潮。此次中兴禁运将再次加强国内实现半导体产业自主可控的决心,给国产元器件带来替代机会。

国产芯片和国外芯片相比,除了性能以外,总体可靠性较低,虽然国家这些年在大力发展元器件可靠性工程,国产元器件可靠性水平有较大提高,但依然与国外产品有一定差距。国产元器件要想取代国外的元器件,必须要加强质量强国意识,进一步提高元器件的可靠性,降低产品缺陷率。

通讯电子领域:电子元器件主要使用美国电子电路和电子互连行业协会(美国IPC协会)制定的标准,IPC从1959年起编制各类标准至今,在印制电路行业、电子组装行业、设计行业,已出版了近200种技术标准,技术规格和技术指南手册,在国际上被普遍推广和使用着。在中国,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会也制定了相关GB/T的国标。

军用电子元器件领域:美国建立了军用标准(MIL)体系,为了保证军用元器件的质量,我国制订了一系列的元器件标准。在七十年代末期制订的“七专”7905技术协议和八十年代初期制订的“七专”8406技术条件(以下统称“七专”条件),“七专”技术条件是建立我国军用元器件标准的基础,目前按“七专”条件或其加严条件控制生产的元器件仍是航天等部门使用的主要品种。根据发展的趋势,从八十年代开始,我国军用标准化组织参照美国军用标准(MIL)体系建立了GJB体系,“七专”条件将逐步向元器件的军用标准(GJB)过渡。

汽车电子领域:克赖斯勒, 福特和通用汽车为建立一套通用的零件资质及质量体系标准而设立了汽车电子委员会(AEC)。AEC建立了质量控制的标准。同时,由于符合AEC规范的零部件均可被上述三家车厂同时采用,促进了零部件制造商交换其产品特性数据的意愿,并推动了汽车零件通用性的实施,为汽车零部件市场的快速成长打下基础。主要标准为AEC-Q100 芯片应力测试(Stress Test)的认证规范、AEC-Q101 离散组件应力测试(Stress Test)的认证规范(汽车级半导体分立器件)、AEC-Q200 被动组件应力测试(Stress Test)的认证规范(无源器件)。

电子元器件产业涉及许多复杂而关键的技术,包括从材料、工艺、设备、设计、检测及可靠性分析等等,国内很多检测机构并不具备完整的解决方案。限于目前国内元器件筛选测试条件和水平、庞大的数量,存在着不能晒选、不能测试的现象。这为后续工作埋下了质量隐患,使得产品往往在装联、使用过程中发生功能错误、参数严重超差甚至致命失效,更有可能到时周围所有元器件发生失效,造成更加严重的损失。

为了最大程度地保证电子元器件产品质量,元器件厂商或采购代理都应严格执行包括认证措施和非认证措施在内的管理机制。

以某电子失效分析为主的国内实验室推出的“国产元器件可靠性认证技术规范”为例,通过统一的可靠性认证措施,并结合体系审核,可以直接让质量过硬的、技术可靠的优秀芯片企业脱颖而出。而通过认证的元器件企业,产品可信且可追溯,企业采购以后不需要再次进行筛选,提供了企业的生产效率。

即使没有通过认证的企业,该实验室也可以通过DPA、结构分析、来料真伪质检、筛选、二次筛选、失效分析等技术手段,以最小的代价将优质的元器件筛选出来。

最终目的,采用来料真伪质检、DPA结构分析与元器件二次筛选三种方法相结合的办法来对国产元器件进行质控,每个元件100%筛查,并根据失效分析的结果及时调整筛查方案,达到用最少的成本取得最大质控效果,实现每一个元器件都经由全程质控精挑细选。

最后还是一句话,“核心技术靠化缘是要不来的,只有自力更生。”美国的制裁,只会促进中国企业的科技进步,激发中国企业攻克更多科研难关。而国产元器件的崛起,需要更多元器件企业将电子元器件的可靠性认证提上日程,将未来的主动权牢牢的掌握在我们自己的手里。

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