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半导体技术、工艺和封装,合力应对工业市场四大挑战!

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2019-10-08 10:38:53

一直以来,ST专注于四大终端市场:汽车、工业、个人电子设备、通信设备/计算机&外设。这四大市场去年销售额占总体比重约为30%、30%、25%、15%。其中,工业市场未来2-3年间年复合增长率为7%,潜力巨大。正是如此,ST近年来越来越重视在工业市场的发展,在该领域ST的四大战略目标定位为:

  • 成为工业嵌入式处理器领导者

  • 在工业模拟器件及传感器领域加速发展

  • 扩大工业电力及能源管理市场规模

  • 加速工业OEM客户开发

工业四大挑战:多样、非标、小批量、定制化

在日前举行的“ST工业巡演2019”北京站上,ST亚太区功率分立和模拟产品器件部区域营销和应用副总裁FRANCESCO MUGGERI认为,面向工业转型升级的道路上,目前主要面临四大挑战:应用多样化、产品非标化、小批量、小众产品和定制化产品。如何直面这四大挑战,加速技术和产品落地成为当前的发展难题。

在他看来,在工业市场走向智能化的过程当中,技术和产品的落地尤为重要,而不仅仅是热炒风口上的概念。ST在工业市场有超过30年的经验,对许多应用都有足够深入的认识和了解。未来,ST将通过差异化的解决方案,直面工业市场的四大挑战,包括:数字化及可复用平台;系统级封装及片上系统;商业化方案及合作;工业定制专用芯片。

多样化是工业市场最为显著的特征之一,通常一大类应用下面覆盖非常多很小的子应用,导致产品难以形成标准化,即一个产品只能针对某一个小应用和一个小客户的需求,导致市场对产品的小批量需求。这样的话,厂商对利润的要求就会比较高,导致厂商需要应对小众产品提供定制化的商业解决方案。一个产品从定义到开发、生产、封装,中间要经历很多步骤,其中的成本很高,可能会达到上百万美金,如果需求量大概只有几百片,就对厂商的可持续性和投资回报产生了很大的挑战。

ST的优势主要在于什么?FRANCESCO MUGGERI表示,ST对应用非常了解,有完善的产品工艺线和技术布局,因此能够把全球不同客户的需求整合到一起。可以使一个产品适应不同需求,而无需修改设计,只需在生产的最后一步进行金属层修改,这是相对比较容易的事情。

异构集成是未来技术焦点

从具体的实现路径来看,ST致力于提供高附加值专用的系统级封装,其核心则在于异构集成。例如下图中间的这款芯片,中间由模拟和MOSFET组成,通过将其中一部分改为左边芯片中的隔离驱动或低压控制,从而可以实现不同的功能。这样大大缩短了开发时间,在少于3、4个月的时间内,就能够推出一款适应用户需求的芯片。

FRANCESCO MUGGERI表示,为了更好地满足小型市场发展的需求,半导体厂商往往需要尽可能地减少封装的体积,将不同的技术和不同的部件集成到同一个封装当中,来实现技术的优势,例如小尺寸、高性价比,以及低功耗等。未来将会在市场上出现越来越多的ST的异构集成产品。

专有技术与差异化技术并存

在工艺的投入方面,ST坚持专有技术与差异化技术并存的路线,从而实现整体解决方案的能力。具体覆盖:模拟&RF CMOS,eNVM CMOS,FD-SOI CMOS FinFET代工,MEMS传感器和微致动器,智能功率BCD,分立无源集成、功率MOSFET、IGBT碳化硅、氮化镓,面向垂直应用的智能功率、专用影像传感器。这是ST的整体解决方案能够为客户提供的价值。

专注于系统级解决方案的开发

此外,ST专注于系统级解决方案的开发。在现在的工业市场和半导体市场,单纯的硬件是不够的,必须还要有软件和生态系统。ST的系统级解决方案首要的核心是能为全球提供技术支持的专业人才,其次包括应用开发和原型设计、各种参考设计、方案设计平台和软件工具、在线数字营销计划、合作伙伴计划等等。

应用角度出发,解决不同层面的问题

作为系统化整合和方案提供商,ST目前主要设有三个应用中心:电力和电源、马达控制、工业自动化。

电力和电源方面,能效和节能是主要驱动因素。从小功率的模拟方案,到大功率的数字方案,以及数字和模拟混合的方案,覆盖从45瓦一直到上千瓦的工作范围;这其中值得一提的是碳化硅和氮化镓,不但有分立器件,也有驱动集成的整体方案。目前ST的碳化硅解决方案在汽车行业非常领先,得益于与全球很出名的电动车厂家的合作,将来这些合作还会持续深入。

为了强调对于碳化硅市场的投入和重视,FRANCESCO MUGGERI介绍,过去三五年,碳化硅基材在市场上有些
短缺,ST当时就决定去进行积极整合。直到今年上半年正式宣布并购做碳化硅基材的瑞士公司Norstel。据透露,从这个月开始,ST会在意大利Catania工厂旁边兴建基材公司。

马达控制方面,ST可以面向家用电器、工业电源和工业工具,包括工业马达、消费类机器人等整体解决方案。例如扫地机器人,ST可以提供传感器,实现监测位置、防撞。同时有
蓝牙和各种无线的通用芯片,有MCU+低压的MOC管做马达驱动,采用无线充电的方案等。FRANCESCO MUGGERI笑称,ST的产品完全可以做一个扫地机器人,而不需要其它任何产品,在市场上基本上没有其它公司能够提供这样完整的解决方案。截止到去年,ST的智能电机控制产品已实现130多款产品,在整个市场中的销量已经达到10亿。

工业自动化方面,趋势是更高效、更安全。同时,ST希望所提供的方案,从大量的生产走向少量、高质量的生产。资产管理是当前的热门,在智能农场跟踪牛、羊、猪所在位置、活动水平、进食情况等等。资产管理还可用于工业产品的防伪和分工方面,例如大型的工业公司,可能并不知道客户用的是他们原厂的产品,还是维修过的产品,而通过资产管理,可以很清晰地掌握这些信息。

FRANCESCO MUGGERI表示,ST能够提供更智能、更安全的产品,ST的传感器能够监测环境及机器特定的参数,微控器能够带来更加安全的嵌入式处理功能,完成本地数据的分析同时还能启动本地操作和远程连接;ST的连接技术能够实现与环境、云端更加紧密的互联,灵活的安全解决方案能够帮助客户实时对外部事件做出响应和调整;ST的高端模拟技术、
电源管理IC、功率晶体管、模块、二极管和其它保护功能,保证了整个能源在使用时候的最佳效率。ST还有一些和应用相关的芯片能够帮助实现电机控制和自动化,内嵌式电流隔阻、分散智能和分散诊断能有效地提高电机加载的效率,确保系统的强大性、可靠性和一致性。


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