累计出货130亿颗Flash,4亿颗MCU!深度解析兆易创新的三大产品线

2021-05-18 芯智讯-浪客剑
存储器,MCU,传感器,GSLT9001

2020年7月31日,主题为“兆存储、易控制、新传感”的2020兆易创新全国巡回研讨会在深圳召开。在本次活动上,兆易创新详细介绍了其在存储器、控制器、传感器三大业务板块所取得的成绩以及最新规划。

图 1

在2019年4月,兆易创新收购思立微获得证监会通过之后不久,兆易创新就开始根据业务经营情况调整了公司组织架构,思立微成为兆易创新传感器事业部的核心,产品线也开始与兆易创新的产品线进行整合,目前兆易创新已经组建完成了以存储、MCU、传感器为核心的三大事业部架构。

图 2

根据年报资料显示,截止2019年末,在涵盖NOR Flash、NAND Flash、MCU、指纹识别等芯片关键技术领域,公司已积累1195项国内外有效的专利申请,其中2019年已提交新申请专利201项,新获得156专利授权,为公司提升技术水平和产品竞争力的有力保障。


一、存储器业务

众所周知,NOR Flash一直是兆易创新的在存储领域的主力产品。根据官方公布的数据,目前兆易创新的SPI NOR Flash产品已经拥有26大产线系列、16种产品容量、7种温度规格、4个电压范围、25种封装方式。多年的持续投入以及丰富的产品线布局,也使得兆易创新在在全球NOR Flash市场有着较高的市占率。

图 3

根据研究机构的数据显示,兆易创新是全球排名第一的无晶圆厂NOR Flash供应商,在SPI NOR Flash领域,2019年市场占有率已达17.2%,排名全球第三。2008年至今,Flash累计出货量超130亿颗。

图 4

而根据研究机构的预测数据显示,2020年全球NOR Flash市场规模在30.6亿美元左右,到2022年这一市场将进一步成长到37.2亿美元。显然,NOR Flash市场仍有进一步的成长空间。从上图中我们也可以看到,2019年兆易创新NOR Flash出货量(28亿颗左右)相比2018年出货量(接近20亿颗左右)大幅增长了近40%。


而目前NOR Flash市场主要增长动能则来自于TWS耳机、5G基站及车用市场。


近两年来,随着TWS耳机市场持续火爆,其对于低功耗、小封装的NOR Flash的需求也持续放大。而根据市场调研机构Counterpoint Research报告预测,全球TWS耳机市场2020年将达到2.30亿部,同比增长90%。这也意味着将有4.6亿颗NOR Flash的需求(一般每只TWS耳机都需要一颗NOR Flash)。

图 5

在TWS耳机这块,兆易创新也有一系列的低功耗、小封装的NOR Flash产线进行应对,并在高通多个TWS主控平台下完成了认证。

图 6 兆易创新1.8v 16Mb 3mm×4mm封装的SPI NOR Flash在TWS耳机上的应用

在5G基站这块,由于其本身的发热量较大,再加上苛刻的室外高温工作环境,使得其对于Flash的耐高温、可靠性、使用寿命要求较高。对此,也进一步推动了对于耐高温、高可靠性的NOR Flash产品的需求。据兆易创新Flash事业部市场经理薛霆透露,目前兆易创新已经与全球顶级的通信设备厂商达成了合作。


图 7

在车用市场,由于近年来新能源汽车市场的高速增长,也推动了汽车电气化的进程,对于各类电子元件的需求呈爆发式增长。但是,汽车对于电子元件的安全性和可靠性要求要远高于普通消费类产品,所以要进入汽车市场,就需要达到车规级标准。


目前兆易创新针对车用市场,也推出了车规级3.0v SPI NOR Flash和车规级1.8v SPI NOR Flash产品,容量涵盖了2Mb-256Mb,同时,更大容量的512Mb-2Gb产品也在规划中。

图 8

兆易创新Flash事业部市场经理薛霆表示:“车规的一些应用对安全性、可靠性、一致性都要求非常高,伴随着机械的部件逐步的被电子部件替代,伴随着新能源车的蓬勃发展,里面很多的场景会用到NOR Flash或者NAND Flash。我们兆易创新的全系列的Flash都满足125度的GRADE 1车规级的产品,同时我们也在品控上追求达到0PPM。”


薛霆称,未来兆易创新的Flash产品将继续向大容量、高性能、高可靠性、低功耗、小封装方向演进

图 9

在安全方面,兆易创新也将英特尔的RPMC协议扩展为“Memory access control”,可提供更高安全级别保护。

另外,在工艺制程方面,SPI NOR Flash将采用55nm新成熟工艺,涵盖128Mb-2Gb容量。而其他NAND产品将向38nm以及24nm工艺演进,涵盖1Gb-8Gb容量。

图 10

在供应链方面,兆易创新的Flash产品主要是交由中芯国际、上海华力微电子代工,封装则主要交由日月光、华天科技、力成科技、长电科技和南茂科技等封测厂。


值得一提的是,在DRAM内存芯片布局上,兆易创新主要是通过其与合肥市产业投资控股集团合作的长鑫存储来进行布局。根据最新的数据,目前长鑫存储共申请了2382项专利,其中发明专利1258件,另外还通过之前的两笔授权合作获得的大量的DRAM专利授权。

图 11

从官方公布的主芯片认证名单来看,长鑫的DRAM芯片已经通过了主流的芯片厂商,比如高通、海思、联发科、展锐的多款芯片认证。


另外,值得注意的是,今年5月,兆易创新宣布与Rambus就RRAM (电阻式随机存取存储器) 技术签署专利授权协议。同时,兆易创新还与其同Rambus 以及几家战略投资伙伴的合资企业——合肥睿科微(Reliance Memory)签署了授权协议 。


根据协议内容,兆易创新从Rambus和睿科微获得180多项RRAM技术相关专利和应用,这将有助于兆易创新在新型存储器RRAM 领域的前瞻性技术布局,从而为嵌入式产品提供更丰富的存储解决方案。


二、MCU业务

除了Flash业务之外,MCU业务也是兆易创新很早就开始布局的一块业务。早在2013年4月,兆易创新就推出了国内首款基于Arm Cortex-M3内核的32位MCU。经过近7年多的持续开拓,目前兆易创新在基于Arm内核的MCU产品上已经有了24条完整的产品线,有超过300款可选型号,具有高性能、系列间兼容、工业级可靠性和开发简易等特点。

图 12

根据官方公布的数据显示,自2013年4月兆易创新的第一款32位MCU推出以来,截至2017年5月,兆易创新的32位MCU出货已经累计突破1亿片,截至2020年6月这一数字已经突破了4亿片。显然,在最近这三年里,兆易创新的32位MCU出货正在加速。

图 13

根据IHS Markit的一份数据显示,2018年兆易创新的Arm Cortex-M系列MCU在国内市场的份额(以营收统计)已经达到了9.4%,排名第三,仅次于意法半导体和恩智浦。

图 14

除了基于Arm Cortex-M系列的MCU之外,在2019年8月,兆易创新还推出了全球首颗基于RISC-V内核的通用MCU——GD32V系列,新品首批提供了14个型号,包括QFN36、LQFP48、LQFP64和LQFP100等4种封装类型选择,并完整保持了与现有产品在软件开发和引脚封装方面的兼容性。

图 15

据兆易创新MCU事业部产品经理陈奇介绍,GD32V系列MCU在最高主频下的工作性能可达153 DMIPS,CoreMark测试也取得了360分的优异表现,相比GD32 Cortex-M3内核的GD32F103性能提升15%的同时,动态功耗降低了50%,待机功耗更降低了25%。

图 16 目前已经量产销售的GD32 MCU产品系列

图 17 GD32的Cortex-M系列MCU产品拥有丰富的封装类型,同时还在规划新的QFN64 0.5mm Pitch和QFN56 0.5mm Pitch封装类型。

图 18

在供应链方面,GD32 MCU系列目前主要交由中芯国际、联电、台积电代工。目前兆易创新已经有一颗MCU产品在台积电生产。在封装方面,则主要是交由日月光、华天科技、力成科技进行封装。

对于GD32 MCU后续的市场产品方向,陈奇表示,无线连接、超低功耗和汽车级产品则是未来的三大方向。

图 19

因此,兆易创新也将会针对这三大方向,推出基于Arm Cortex-M33及M7内核的MCU产品,进一步强化GD32 MCU在无线连接、工业控制等应用场景下的能力。

图 20

此外,陈奇还透露,2022年兆易创新将会立项研发车规级MCU,将满足汽车级产品认证和车身控制系统以及辅助驾驶系统。


陈奇表示:“兆易创新在MCU领域的愿景是,构建一个GD32 MCU百货公司。主要分为六大部分:Memory是兆易起家的产业链,上面积累了非常多的量产和品质把控的经验;Sensor是通过资本的运作(收购思立微),融入了更多的团队,兆易还在北京和西安组建了研发团队,所有的现有产品的模拟IP都是兆易创新自己的团队去研发和实现的;另外,新型存储器、eRF都可以降低功耗。兆易创新还与美国一家公司也签了授权协议,后续可以做低功耗的MCU;最后,在内核方面,兆易创新的产品会继续演进,并且还会深耕一些自主IP的内核。”

图 21

三、传感器业务

早在2018年1月30日,兆易创新就发布公告,宣布将通过发行股份及支付现金的方式,作价17亿元收购指纹识别厂商上海思立微电子科技有限公司100%股权。其中股份支付对价为144,500.00 万元,现金支付对价为 25,500.00 万元。2019年4月,这一收购案获得了证监会的通过。


在成功将思立微收入囊中之后,经过近一年的时间的整合,目前思立微原有的产品线已经并入了兆易创新,成为了兆易创新的传感器事业部。

图 22

众所周知,思立微原本就是国内知名的触控和指纹识别技术厂商,早在2012年之时就思立微就推出了全球首款单层多点触控芯片,并且2013年的国产平板市场占据了70%的市场份额。2014年,思立微又成功推出首款针对Android平台的电容指纹芯片,并且在2015年成功推出旗下首款镜头阵列光学指纹芯片,2017年成功成为全球前三的指纹识别芯片厂商。2018年思立微又推出了全球首颗单芯片光学指纹芯片,随后得到了多家手机大厂的采用,成为了出货量仅次于汇顶科技的光学指纹芯片大厂。


据兆易创新传感器事业部高级产品经理孙云刚表示:“目前兆易创新的触控芯片在中小品牌的平板市场占有率达到了80%。在一些细分市场比较智能楼宇的市场占业率已经达到了40%,我们可以提供单点、多点触控,我们还有不同通道的选择可以支持不同尺寸的触摸屏。”

图 23 兆易创新的触控产品线

除了继续开拓光学屏下指纹市场,去年,兆易创新传感器事业部还成功研发了TFT大面积指纹识别、一体式MEMS超声波指纹识别,今年还研发了第一颗锗硅工艺的ToF芯片

图 24 兆易创新的指纹产品线

据孙云刚介绍,兆易创新的TFT大面积指纹识别是在基于CCM的镜头的光学指纹识别基础上演进而来,目前该TFT大面积指纹识别可以做到高QE80%的量子转化效率,可以做到超薄和厚度0.3毫米以内,支持任意位置的解锁以及支持双指和多指的识别,也可以应用在安全等级更高的控制领域和一些安全等级比较高的比如公安部或者机场、车站以及海关。


相对于光学屏下指纹和电容指纹来说,超声波指纹拥有更强的穿透力,可以穿透OLED屏、玻璃、金属、塑料,并且对油污和湿手指的性能也比较好,这也使得厂商可以做一些隐藏式的指纹识别,比如放在金属之下,或者玻璃盖板下,这样就可以兼顾整个工业设计的美观。同时,超声波可以获得3D指纹,安全性更高。基于此,兆易创新传感器事业部首创采用了多点同时发射技术,进一步增加了超声波的穿透能力,使得识别性能更好。


据孙云刚介绍,目前兆易创新的首款超声波指纹识别芯片GSL8165已经研发完成,正处于待量产状态。

图 25 兆易创新的超声波MEMS指纹识别芯片GSL8165

超声波技术还可以被用于健康检测,因为超声波可以穿透到真皮层,进而可以检测到人体血管的状况,配合相关软件可以实现对于心率、血压的检测。

图 26

兆易创新还开发了超声波ToF技术,相比光学ToF技术来说,超声波ToF不易受光线和热的干扰,功耗低,并且支持超大检测角度(最高180°),因此可以实现手势控制、车内儿童检测等应用。


在目前比较火热的3D ToF技术方面,兆易创新也推出了自己的第一颗锗硅工艺的ToF芯片GSLT9001(VGA分辨率)。


据介绍,该ToF芯片由于采用的是锗硅工艺,可以支持1350nm和1550nm长波段以及940波段,而1350nm和1550nm波段在户外的性能会非常的出色。除此之外它的波长更长,能量更弱,对人眼的安全性会更有保障。此外,GSLT9001在光电转化效率上也更高,在1350nm波段,光电转换率可达50%,在940nm波段,光电转换率可达65%,相比基于硅工艺的ToF芯片高出近一倍。

图 27 GSLT9001参数

图 28 GSLT9001模组实拍

除了GSLT9001之外,兆易创新还在研发支持940nm及1440nm波段的ToF芯片GSLT9301,即将开始量产。此外,还规划了同样支持940nm及1440nm波段的GSLT9011和GSLT9321,预计将分别于2020年四季度前和2021年一季度前量产。

图 29

兆易创新传感器事业部高级产品经理孙云刚表示:“传感器事业部的产品是以声、光、电为基础,开发了光学指纹、光学ToF、电容指纹、触控芯片、超声波指纹等等。应用领域覆盖了智能手机平板、工业控制、汽车、健康和可穿戴市场。”


图 30

特别值得一提的是,兆易创新还布局了硅麦产品线,拥有5个产品型号,三种尺寸,SNR从59dB-65.5dB,可以满足智能手机领域、音响领域、loT领域等不同场景的应用需求。

图 31

孙云刚表示:“我们的硅麦产品的一大优势就是我们有一个整体的解决方案,因为我们不仅有硅麦这块,我们还有Flash和MCU,可以提供完整的硬件的解决方案。除此之外,我们还有软件和算法的结合,音频的这块我们可以全部的解决,提供一个整体的解决方案。我们还有丰富的实验室资源以及丰富的认证资质的资源,依托着整个基地以及MCU的产业,我们产业链的有强大的供应保障和品质保障。”

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  • 186******67 Lv4. 资深工程师 2021-05-31
    学习,真涨价啊
  • 自强 Lv7. 资深专家 2021-05-29
    不错,一直都在用GD的flash
  • 136******81 Lv5. 技术专家 2021-05-22
    多赛道开跟飙
  • otsuka Lv8. 研究员 2021-06-13
    学习了!
  • 小阁楼 Lv3. 高级工程师 2021-06-10
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