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国产MCU厂商,靠什么从内卷中脱颖而出?

航顺芯片  · 公众号  ·  · 2024-08-30 08:44

主要观点总结

本文介绍了航顺芯片在当下内卷的大环境下,如何应对半导体行业的寒冬,突破高端市场。文章中提到航顺芯片推出的HK32F4系列MCU产品,以及对高端MCU市场的策略与思考。

关键观点总结

关键观点1: 航顺芯片应对内卷和半导体行业寒冬的策略

通过持续深入的研发,推出HK32F4系列MCU产品,满足高端市场对高性能MCU的需求。

关键观点2: 航顺芯片的HK32F4系列MCU产品特点

该系列产品性能、集成度、功耗和外设方面均有显著提升,如更大的Cache、Flash、SRAM存储容量,集成了高速USB和以太网接口等。独特的安全设计在复杂应用场景中具有更强竞争力。

关键观点3: 航顺芯片在高端MCU市场的策略与思考

采用通用化路线,覆盖更广泛的应用场景。通过集成大量的外设接口,满足不同场景的要求。同时,在低端市场采用专用化和特色化路线,在高端市场则倾向于通用化。未来,航顺芯片将在高端市场逐步探索专用化和特色化的发展路径。

关键观点4: 航顺芯片的产品与供应链管理策略

航顺芯片的产品围绕低价格、高品质、特色化三个维度发展。在供应链管理方面,采用多元化策略,与多家晶圆厂合作,保持供应链的稳定性并灵活应对市场变化。

关键观点5: 航顺芯片对未来发展的展望




正文


导语


在当下内卷的大环境下,航顺芯片是如何消除内卷,突破高端的?

当前,全球半导体行业正经历寒冬。受经济环境疲软、消费需求减弱、库存调整等因素影响,半导体市场增速显著放缓。

在这种背景下, 半导体厂商间的竞争日益激烈,价格战已成常态, MCU 市场亦不例外
SIA 数据显示,中国 MCU 市场占全球 25% 左右。尽管市场规模庞大,但 国内 MCU 厂商的产品主要集中在中低端市场,同质化竞争严重 。本土厂商面临着巨大的内卷压力,市场价格混乱,利润空间不断压缩。
不少 MCU 厂商直言目前正面临着巨大的压力,很可能撑不过去了。
相比之下, 高端 MCU 市场由 ST NXP 、瑞萨等国际巨头牢牢占据 。这些企业凭借成熟的技术体系和先发优势,在国内市场拥有相当大的份额。
本土厂商在 M4 M7 等高性能内核的 MCU 产品上进展缓慢,主要原因在于 技术积累不足、市场认可度不高以及产品验证周期长
随着物联网、工业自动化等领域的快速发展,对高性能 MCU 的需求日益增长。这一趋势为本土厂商提供了新的机遇。
航顺芯片敏锐地捕捉到高端MCU市场对安全性和高速接口的迫切需求,推出了HK32F4系列MCU产品。
该系列产品在性能、集成度、功耗和外设方面均有显著提升,如 更大的 Cache Flash SRAM 存储容量,集成了高速 USB 和以太网接口 等。独特的安全设计使其在复杂应用场景中具有更强的竞争力,尤其适用于数据安全和联网设备。

▲航顺芯片联合创始人&CTO 王翔
Big-Bit 借此机会采访了 航顺芯片的联合创始人兼 CTO 王翔 ,与他探讨了国内高端 MCU 市场的发展现状、航顺芯片的策略与思考,以及未来规划。

高端MCU的难点在哪里?

在高端 MCU 市场,芯片设计的难度不仅仅在于技术的实现,更在于如何应对市场复杂多变的需求。
航顺芯片的联合创始人兼 CTO 王翔指出, MCU 集成 M4 内核从技术上来说并不困难,但真正的挑战在于满足高端市场的特定需求
“从技术层面来看, MCU 集成 M4 内核并没有太大难度,”王翔解释道,“ M4 M3 MCU 在接口上的相似度超过 90% ,这意味着将 M4 内核集成到 MCU 中的难度与 M0 M3 内核相差不大。”
然而,难点并不在于集成技术本身,而在于如何应对市场对高性能、高集成度的要求。

航顺芯片HK32F407开发板
“问题在于,当你把 M4 推向市场终端时,其应用场景是复杂的。”王翔表示,“ M3 市场可能不需要 480Mbps 高速 USB 这样的需求,但 M4 的市场需求却截然不同。 增加一个 480Mbps 的高速 USB 接口,其难度远高于集成 M4 内核,包括集成高速 USB PHY (物理层)也具有极高的挑战性。
航顺芯片在设计 HK32F4 系列 MCU 产品时,面临的一个重大挑战是 如何为芯片增加更多的外围功能
尽管 M4 M3 在数字架构、总线架构和 DMA (直接存储器访问)等方面的基础结构类似,但外设的复杂性大大增加了设计的难度。
王翔指出:“ 高速接口的引入、更复杂的模拟功能,以及对运算放大器性能的更高要求,都对芯片设计提出了新的挑战 。”
航顺芯片新品发布会现场
航顺芯片在应对这些挑战时,并没有依赖什么特殊的方法,而是通过持续深入的研发来逐步克服这些困难。
“对于一个没有做过 M4 内核 MCU 的厂商来说,首先要回答的问题是: M4 的市场在哪里?市场的需求是什么?我们能提供哪些价值? ”王翔解释道,“只有明确这些问题,我们才能将研发工作深入推进。”
王翔将这一过程比喻为项目管理中的拆解和实现。
他说:“这与做项目管理的道理相同,必须从顶层思维和底层逻辑到落地实施,逐步拆分并完成任务。”
在设计过程中,航顺芯片团队还遇到了如何优化总线系统的挑战。 由于增加了 DMA 和多个外设,总线系统变得非常拥堵,影响了整个系统的算力和性能表现。
“总线就像一个矩阵,如何排列这个矩阵很大程度上决定了整个 SoC (系统级芯片)的算力表现。”王翔回忆道,“我们在这部分花了很多功夫去微调,确保系统能够高效运转。”

聚焦信息安全与高集成化

航顺芯片在其最新发布的 HK32F4 系列 MCU 设计中,充分考虑了市场需求,并对市面上现有的 M4 内核 MCU 进行了全面升级。
王翔表示: 我们不仅硬件兼容某国际大厂的芯片,同时在软件上也可以做到 95% 的兼容性。这使得我们的客户能够非常快速地进行方案替代,节省了大量时间和成本。
航顺芯片在设计 HK32F4 系列 MCU 时,着重对市面上主流的 M4 内核 MCU 进行了优化,以弥补其不足。王翔指出: 随着物联网的快速发展, MCU 在联网和信息安全方面的需求变得尤为重要

航顺芯片HK32F4系列MCU信息
为了应对这些需求,航顺芯片在 HK32F4 系列 MCU 中引入了 100M 的以太网接口,并加入了 AES 加密模块和随机数生成器
这些改进使得 HK32F4 系列 MCU 能够广泛应用于数据信息安全领域,如 U 盘、电机驱动、工业控制、联网设备等,显著扩展了其应用场景。
在性能方面, HK32F4 系列也进行了多项升级。
王翔解释道: 我们的 HK32F4 系列 MCU 配备了 8K bit 的指令缓存,而市面上其他产品通常只有 1K bit 。这意味着我们的 MCU 具备更高的算力和更好的计算效率。
此外,航顺芯片还为 HK32F4 系列配置了 1MB Flash 存储,这是基于市场调研得出的结论。
王翔表示: 市场上有 40% 左右的应用需要更大的 Flash 存储,因此我们选择了 1MB 的配置,以覆盖更多的市场需求,而不是为不同需求设计多款芯片。

航顺芯片HK32F4系列与市面上主流产品对比
在高速通信接口方面, HK32F4 系列 MCU 同样领先于市场上的同类产品。王翔介绍说: 我们的芯片集成了 480Mbps 的高速 USB 接口,并且支持 OTG (即插即用)功能。
此外,航顺芯片在 HK32F4 系列 MCU 中集成了高速 USB PHY (物理层接口),这一设计在行业内相当具有挑战性。
王翔指出: 外挂一个高速 USB PHY 通常会增加 5 10 元的成本,而我们的芯片本身只需十几元,这为客户节省了大量成本,同时也减少了电路板的占用面积。
航顺芯片还通过增加更多的 UART 串口,进一步满足市场需求。王翔解释道: 我们目前的 UART 串口增加到了 6 个,因为 我们听到很多客户表示,他们的应用需要更多的 UART 串口来连接传感器和外围芯片进行通信。
HK32F4 系列还采用了 40nm 的工艺制程,相较于市面上主流的 90nm 55nm 工艺,功耗更低,性能更优。

通用还是专用?

如何在通用性与市场需求之间取得平衡,一直是 MCU 厂商们面临的重要课题。通用化意味着可以覆盖更大的市场,而专用化则可能减少竞争压力,但同时也意味着市场规模的缩小。
航顺芯片在设计其 HK32F4 系列 MCU 时,选择了一条通用化的路线,希望能够覆盖更广泛的应用场景。为了实现这一目标,航顺芯片在 MCU 中集成了大量的外设接口,力求满足不同应用场景的要求。
然而,通用化也带来了资源浪费的问题,因为各个市场对外设的需求不尽相同。 外设越多,成本也就越高, 王翔坦言, 所以我们必须在投入与产出之间做出权衡。

航顺芯片MCU产品矩阵
王翔进一步解释: 从整体投入与产出角度来看,使用一颗芯片去覆盖更多市场,虽然可能会造成资源浪费,但总体上仍然是更经济的选择。
为了应对市场上不同客户的需求,航顺芯片采取了阶梯性价格策略。
王翔指出: 我们的产品在功能上可能会超出一些客户的需求,例如有些应用可能只需要 256KB Flash ,而我们的芯片配置了 1 MB Flash 。这些客户可能会觉得成本过高,但我们通过调整价格策略来满足他们的需求。
这种灵活的定价策略,使得航顺芯片既能够满足多样化的市场需求,又能够最大限度地覆盖市场,提升产品的竞争力。

航顺芯片经济型产品应用市场
在谈到低端与高端市场的策略时,王翔指出,航顺芯片在低端市场更多地采用专用化和特色化的路线,而在高端市场则倾向于通用化。
他解释道: 低端市场已经非常成熟,竞争激烈,必须通过专用化和特色化来找到差异化优势。而高端市场虽然需求量小,但技术门槛高、利润空间大,因此我们选择通用化路线来覆盖更广泛的应用场景。
但在未来,航顺芯片在高端市场也会逐步在高端市场上探索专用化和特色化的发展路径,以应对市场的变化和需求的增长。

航顺芯片主流型产品应用市场
王翔向 Big-Bit 解释道: 航顺芯片的产品都将围绕低价格、高品质、特色化这三个维度发展。低价格意味着卖得出,高品质意味着卖得好,特色化意味着卖得爆。 无论是高端、中端还是低端产品,航顺芯片一定会围绕这三个维度去打造。
为了支持这种特色化的发展,航顺芯片在供应链管理方面也采取了多元化策略,而不是仅依赖一家晶圆厂进行生产。

航顺芯片晶圆代工及封测合作伙伴
王翔解释道: 虽然只在一家晶圆厂生产可以降低风险和简化研发过程,但这会影响我们的特色化和差异化能力。通过与多家晶圆厂合作,我们能够在供应链稳定性与生产差异化之间取得平衡。
这种多元化策略不仅有助于航顺芯片保持供应链的稳定性,还能够灵活应对市场变化,确保公司在面对突发情况时能够迅速调整生产和供应策略。

细节决定成败

在当下这种内卷的大环境下,航顺芯片在面对如何降本增效、提高利润率的问题时,向我们展示了其独门秘籍。
细节决定着芯片的最佳质量、最低成本和最优特色,这也是航顺芯片在设计 MCU 时特别注重的方面。
“客户看到的往往只是冰山以上产品的功能点,而真正显功夫的冰山以下的地方往往是客户看不到的。”他说。
其中一个关键技术是 DFT (可测试性设计),它确保了芯片的稳定性和高良率。 王翔解释道:“为了保证每颗芯片都能稳定运行,不会有功能和性能上的大幅波动,我们在设计中做了大量的 DFT 工作,包括在 USB PHY 的设计中,为了保证通信质量,我们在晶圆测试和封装测试中增加了许多探测设计,以便及时发现并解决潜在问题。”
他进一步阐述了 DFT 在实际应用中的重要性:“ 我们的设计中有 30% 以上的部分是为测试服务的。这些工作虽然用户看不到,但对产品最终的质量和成本控制至关重要。
除了关注设计的细节外,航顺芯片还通过内部的自动化和模块化战略实现了成本控制和效率提升。
王翔透露,航顺芯片内部开发了一套自动化的软件平台,通过这一平台,公司的项目效率和研发周期得以大幅提升。
我们的自动化平台使得项目的效率和时间缩短了 30% 50% 。这是航顺芯片能快速推出新产品的关键因素之一。
他还提到了通过模块化和标准化实现快速产品开发的优势。“通过模块化和标准化,我们能够迅速组装出新的产品配置,这不仅提升了设计和生产的效率,还保证了产品的一致性和可靠性。”






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