芯片產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游的芯片設(shè)計商、中游的制造商、封測商以及下游的方案商以及終端應(yīng)用廠商等,其中芯片設(shè)計和制造是核心環(huán)節(jié)。近年來,在政策支持、提高自主可控的迫切需求以及技術(shù)創(chuàng)新等要素的驅(qū)動下,中國芯片行業(yè)保持強勁發(fā)展階段。Sixlens數(shù)據(jù)顯示,2016-2020年,半導(dǎo)體芯片行業(yè)的專利項目投資事件數(shù)量總數(shù)693起,五年復(fù)合增速達到32.2%;專利項目投資事件金額355.1億元,五年復(fù)合增速達到98.9%。其中,2020年,半導(dǎo)體芯片行業(yè)專利項目投資事件241起,位居所有行業(yè)的首位。另一方面,在資金、政策都到位的情況下,人才仍是制約芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的[敏感詞]瓶頸,清華大學(xué)作為我國[敏感詞]人才的搖籃,為芯片行業(yè)輸出了一批精銳創(chuàng)業(yè)者,這些初創(chuàng)企業(yè)或由前沿芯片研究團隊的科研成果轉(zhuǎn)為商用時成立,或是清華校友在行業(yè)中錘煉后創(chuàng)業(yè)而成。從學(xué)術(shù)高塔走向落地賦能,這些創(chuàng)企面向AI芯片、存儲芯片、感知芯片等不同類別,為行業(yè)提供了更多的選擇。
六棱鏡研究院基于Sixlens全球科技競合知識圖譜數(shù)據(jù)庫,梳理芯片領(lǐng)域的清華系創(chuàng)業(yè)企業(yè),并洞察其所在細分領(lǐng)域趨勢。
▲清華系芯片創(chuàng)業(yè)企業(yè)分布在芯片產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域,包括AI芯片、感知芯片、通信芯片、存儲芯片、功率器件等。
芯片領(lǐng)域清華系創(chuàng)企(資料來源:sixlens)
按照功能對芯片進行分類,芯片可分為AI芯片、存儲芯片、感知芯片、通信芯片以及功率器件等。類比到人類的器官功能,AI芯片可類比為大腦,存儲芯片可類比為大腦皮質(zhì),感知芯片可類別為感官等。Sixlens數(shù)據(jù)顯示,清華系創(chuàng)企分布在芯片的各個領(lǐng)域,現(xiàn)分領(lǐng)域選取典型創(chuàng)企對其技術(shù)布局、投融資等情況進行詳細說明,并洞察其所在行業(yè)概況。
▲靈汐科技:布局AI芯片,研發(fā)異構(gòu)融合類腦計算芯片,全球架構(gòu)級類腦計算方案的代表。
靈汐科技成立于2018年1月,公司主要研發(fā)類腦芯片和計算系統(tǒng)。靈汐科技的9位創(chuàng)始人有7位都來自清華大學(xué),其中,施路平教授和裴京教授來自清華大學(xué)類腦計算中心,悠慧教授是清華大學(xué)計算機系,還有清華大學(xué)自動化系教授趙明國教授、清華生物醫(yī)學(xué)工程系宋森教授、清華大學(xué)何偉博士、清華大學(xué)鄧磊博士。2018年8月,靈汐科技獲得華控基石基金、優(yōu)選資本、清華控股天使輪投資。
靈汐科技技術(shù)熱詞(資料來源:sixlens)
類腦計算芯片是屬于類腦智能芯片的一種。類腦智能芯片是借鑒人腦信息處理的基本原理而開發(fā)的一種智能芯片,包括類腦計算芯片和類腦感知芯片兩類。區(qū)別于提供專有算法的加速平臺,類腦計算芯片旨在像大腦一樣以低功耗、高并行、高效率、通用、強魯棒和智能地處理各種復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化信息。類腦芯片目前沒有公認的技術(shù)方案和研究路線圖,全球的研究團隊從各個維度來探索類腦芯片的解決方案,
類腦計算方案從上到下大致分為程序級、架構(gòu)級、電路級和器件級等層次。國外現(xiàn)有主流方案包括:英國曼徹斯特大學(xué)的SpiNNaker是程序級的代表,IBM的TrueNorth、英特爾的Loihi屬于架構(gòu)級,德國海德堡大學(xué)的BrainScaleS是電路級的代表,美國斯坦福大學(xué)的Neurogrid是器件級的代表。
靈汐科技施路平教授團隊的Tianjic是架構(gòu)級的代表。 2019年8月1日,施路平教授團隊的科研論文《面向通用人工智能的異構(gòu)融合芯片架構(gòu)“天機”(Towards artificial general intelligence with hybrid Tianjic chip architecture)》登上《Nature》雜志封面。天機芯是世界[敏感詞]異構(gòu)融合類腦計算芯片,不僅能夠支持計算機科學(xué)導(dǎo)向的機器學(xué)習(xí)算法和神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)向的神經(jīng)形態(tài)計算模型的獨立部署,還能夠支持兩者的異構(gòu)建模,為發(fā)展人工通用智能提供了一個計算平臺。
另外,AI訓(xùn)練芯片的清華創(chuàng)企業(yè)還包括清微智能、玄甲微電子、燧原科技、登臨科技、探境科技、OURS、深鑒科技;AI推斷芯片的清華創(chuàng)企還包括清微智能、湃方科技、探境科技、黑芝麻智能、地平線、欣博電子、比特大陸等。
▲英韌科技:布局存儲芯片,核心競爭力在于SSD主控芯技術(shù)
英韌科技成立于2017年,主要業(yè)務(wù)是智慧存儲芯片以及解決方案,致力于將國際[敏感詞]的SSD主控技術(shù)落地應(yīng)用。英韌科技聯(lián)合創(chuàng)始人、董事長兼首席執(zhí)行官吳子寧博士擁有清華大學(xué)電氣工程學(xué)士學(xué)位,碩士學(xué)位和博士學(xué)位,斯坦福大學(xué)電氣工程學(xué)士學(xué)位,在創(chuàng)立英韌科技之前,曾任Marvell的首席技術(shù)官。Sixlens數(shù)據(jù)顯示,2020年12月9日,英韌科技獲得愛諾投資管理(南京),尚融資本,諸暨同君投資管理的B論投資。
全球正在進入數(shù)字經(jīng)濟時代,中國的“十四五”規(guī)劃也重點提到發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟,作為第五種生產(chǎn)要素的數(shù)據(jù)已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐I(lǐng)經(jīng)濟發(fā)展的核心,數(shù)據(jù)中心業(yè)已成為數(shù)字經(jīng)濟的基礎(chǔ)設(shè)施,據(jù)IDC預(yù)測,2025年,全球數(shù)據(jù)量將達到175ZB,5年年均復(fù)合增長率31.8%,而數(shù)據(jù)中心存儲量占比將超過70%。在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中,數(shù)據(jù)存儲技術(shù)將不可避免地成為基石技術(shù),根據(jù)IC insights統(tǒng)計數(shù)據(jù),預(yù)計2021年DRAM、NAND flash等存儲器芯片將實現(xiàn)高增長,增幅高達18%和17%。按產(chǎn)業(yè)鏈劃分來看,與存儲芯片相關(guān)的企業(yè)大體可分兩大類,一類是做晶圓顆粒的存儲器原廠,如 三星 、SK海力士、美光、 東芝 、長江存儲等;另一類則是以Fabless模式為主的存儲控制芯片廠商,如美滿科技(Marvell)、慧榮、群聯(lián)等。
在存儲芯片行業(yè)中,英韌科技的核心技術(shù)在于SSD主控設(shè)計。受需求驅(qū)動,數(shù)據(jù)中心使用QLC是大勢所趨,但也存在擦寫壽命少預(yù)計延遲時間長等問題,而這些都需要通過主控技術(shù)進行補償,其中,糾錯技術(shù)成為SSD主控廠商的核心技術(shù)能力。
英韌科技技術(shù)路線(數(shù)據(jù)來源:sixlens)
英韌科技于2018年成功研發(fā)并全面啟用4K LDPC(低密度奇偶校驗Low-Density Parity-Check)糾錯技術(shù)。2020年10月,英韌科技的12納米PCIe Gen4 SSD控制器芯片Rainier IG5636榮獲中國電 子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院舉辦的國內(nèi)集成電路領(lǐng)域[敏感詞]影響力和權(quán)威性的評選、第十五屆“中國芯”優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品獎。
▲原位芯片:布局感知芯片,專注于新型MEMS芯片與模組的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。
原位芯片創(chuàng)立于2015年,由來自清華大學(xué)微電子與納電子學(xué)系的CEO馬碩和中科院的COO胡慧珊、CTO王新亮等專業(yè)人才共同創(chuàng)立,致力于新型MEMS芯片及模組研發(fā)。
MEMS全稱Micro Electromechanical System(微機電系統(tǒng)),是一種通常在硅晶圓上以IC工藝制備的微機電系統(tǒng)。受益于隨著5G技術(shù)的普及和物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,MEMS器件的應(yīng)用場景越來越多,廣泛應(yīng)用于消費電子、汽車、工業(yè)、醫(yī)療、通信等場景。我國十四五規(guī)劃草案中指出,要加強原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān),包括集成電路先進工藝和絕緣柵雙極型晶體管(
IGBT)、微機電系統(tǒng)(MEMS)等特色工藝突破。MEMS傳感器里最重要的就是MEMS芯片,MEMS芯片可以把外界的物理、化學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號,根據(jù)功能的不同,MEMS芯片包括MEMS揚聲器芯片、MEMS加速度計、陀螺儀、磁傳感器芯片、MEMS壓力芯片等。在醫(yī)療領(lǐng)域,液體/醫(yī)療MEMS芯片成為引領(lǐng)醫(yī)療器械小型化、智能化和降低成本的關(guān)鍵技術(shù),基于這一特點,MEMS芯片技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、智能硬件等領(lǐng)域的研發(fā)生產(chǎn)。目前歐美國家已有如雅培、谷歌等多家公司入局醫(yī)療MEMS賽道,并投入大量資源進行研發(fā)。
原位芯片正是通過MEMS液體微流量等產(chǎn)品來切入需求量巨大的醫(yī)療和家電場景,并通過開發(fā)MEMS微泵等提供精確藥物供給場景理想的解決方案。
原位芯片技術(shù)熱詞
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sixlens數(shù)據(jù)顯示,原位芯片的技術(shù)布局包括MEMS芯片設(shè)計、氮化硅膜產(chǎn)品、液體流量計等。2021年2月22日,原位芯片宣布完成Pre-A+輪數(shù)千萬元融資,由SEE Fund無限啟航基金領(lǐng)投,老股東凱風(fēng)創(chuàng)投、雅瑞資本、德迅投資跟投。
另外,感知芯片的清華創(chuàng)企業(yè)還包括泓觀科技、與光科技、思立微、縱慧芯光、思特威、光鑒科技等。
▲慧智微電子:布局通信芯片,研發(fā)高性能微波射頻前端芯片
慧智微電子成立于2011年,由清華大學(xué)李陽創(chuàng)立,致力于高性能微波射頻前端芯片,推出面向4G/5G和NB-IoT的系列射頻前端芯片,廣泛應(yīng)用于智能手機、平板電腦、無線通信模塊、車載智能后視鏡、智能手表等產(chǎn)品。
慧智微電子技術(shù)路線圖
Sixlen數(shù)據(jù)顯示,慧智微電子的細分技術(shù)領(lǐng)域布局在于射頻、功率放大等領(lǐng)域。射頻前端芯片包括射頻開關(guān)、射頻低噪聲放大器、射頻功率放大器、雙工器、射頻濾波器等芯片。受移動終端需求的驅(qū)動,5G通信技術(shù)的推廣推動了移動智能終端的發(fā)展,隨著5G支持頻段數(shù)量的增加,所需的射頻前端芯片數(shù)量將大幅增長。射頻前端芯片的國外主要參與者包括broadcom、skyworks、Qorvo、muruta、infineon、NXP,國內(nèi)的主要參與者包括卓勝微、韋爾股份、漢天下等。隨著全球5G手機的集中上市,射頻前端芯片的國產(chǎn)化趨勢越來越強。2021年02月19日,慧智微電子獲得元禾璞華,惠友創(chuàng)盈投資,聞天下等的E輪投資。
另外,通信芯片的清華創(chuàng)企業(yè)還包括智毅聚芯、稻源微電子、高拓訊達、北京昆騰微、飛昂通訊等。
▲基本半導(dǎo)體:布局碳化硅功率器件
基本半導(dǎo)體成立于2016年,是中國碳化硅功率器件領(lǐng)軍企業(yè),研發(fā)領(lǐng)域覆蓋第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的材料制備、芯片設(shè)計、制造工藝、封裝測試、驅(qū)動應(yīng)用等各方面,其總經(jīng)理和巍巍博士畢業(yè)于清華大學(xué)。基本半導(dǎo)體自主研發(fā)了中國[敏感詞]工業(yè)級碳化硅MOSFET、
碳化硅肖特基二極管和車規(guī)級碳化硅功率模塊等產(chǎn)品,其碳化硅MOSFET在國內(nèi)率先通過工業(yè)級可靠性測試,量產(chǎn)時間已超兩年。2020年推出的第二代高性能
碳化硅肖特基二極管芯片、DFN8*8封裝和內(nèi)絕緣型
碳化硅肖特基二極管產(chǎn)品。
基本半導(dǎo)體技術(shù)路線圖
SiC(碳化硅)屬于第三代半導(dǎo)體材料,相比硅基半導(dǎo)體具有抗高溫、高功率、高壓、高頻以及高輻射等特性。目前,全球碳化硅市場規(guī)模在6億美元左右,隨著5G、新能源汽車等領(lǐng)域高速發(fā)展,硅基半導(dǎo)體的性能已無法完全滿足需求,制備技術(shù)進步也使得SiC器件成本不斷下降,其性價比優(yōu)勢將充分顯現(xiàn)。根據(jù)IHSMarkit數(shù)據(jù),預(yù)計到2027年碳化硅功率器件的市場規(guī)模將超過100億美元。全球碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈包括晶片、外延和器件等環(huán)節(jié)。CREE、ROHM橫跨整個產(chǎn)業(yè)鏈,大部分企業(yè)專注于具體的細分環(huán)節(jié)。晶片環(huán)節(jié),國外企業(yè)包括II—VI Advanced Materials、norstel,國內(nèi)企業(yè)包括天科合達、山東天悅等;外延環(huán)節(jié),國外企業(yè)包括Showa Denko、norstel,國內(nèi)企業(yè)包括東莞天域、瀚天天成等;在器件領(lǐng)域,國外企業(yè)包括renesas、littlefuse、microsemi、genesic等,國內(nèi)企業(yè)包括中車時代、泰科天潤等。
根據(jù)sixlens數(shù)據(jù),2021年3月3日,基本半導(dǎo)體獲得隸屬于博世集團的羅伯特·博世創(chuàng)業(yè)投資公司(RBVC)的戰(zhàn)略投資。
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