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“进芯电子”为DSP电机控制带来国风新势力

作者:王莹 时间:2024-04-17 来源:EEPW 收藏

芯片也叫数字信号处理器,是一种专注于进行数字信号处理运算的微处理器,非常适合马达控制、音视频编解码、无线通信、医疗成像等领域应用。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202404/457759.htm

与其他微处理器件的发展轨迹一样,芯片已有40多年的历史,但过去一直是外商的强项,直到最近十几年,随着本土芯片厂商的兴起,国产也浮出水面,寻求生存和生长空间。

在4月初北京举行的“2024中国制冷展”上,来了一家专注做DSP芯片的企业——湖南电子科技有限公司,该公司也是唯一一家参加此展会的芯片厂商。

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为何参加被其他芯片公司看“冷”的展览?的DSP做得怎么样?与国际巨头竞技,看好哪些与时俱进的“芯”应用?为此,EEPW记者采访了公司营销总监孟书祥先生。

1 看好制冷行业的契机

领域,DSP是一种理想的数字信号处理与控制之选,因为DSP有很多优势:首先是指令效率高,有CPU及总线,采用哈佛总线架构;其次是片上可集成丰富的控制外设;三是有快速的中断响应,可以实现精准的控制。

当前,进芯正从高大上的高铁/工业和汽车领域向消费电子市场拓展。但是在具体市场选择上,还是非常有讲究的。

首先,进芯会选择一些增长较快的市场。这些市场有些共性:往往与国家的双碳战略和/或新质生产力方向不谋而合。例如空调行业,随着变频空调越来越多,DSP谐波治理有助于节能/双碳的执行落地。另外,高质量的芯片及系统能够延长产品的寿命周期,贡献了可持续发展的价值。

因此进芯参加了此届展会,主要对标空调风机、冰箱压缩机等解决方案,希望把DSP和算法更多地引入变频场景。

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在本届制冷展上,进芯带来了硬核产品(注:详见本文最后部分),展示了在室外大型风机上的应用及频谱图。据悉,目前业内技术难点较大的是1 000 RPM的顺风或逆风启动。如下图,进芯的算法可以完美地匹配相应的产品需求。从下图可见波形细腻,反映了进芯控制算法的精准。

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其次,随着市场竞争的进一步发展,不会是简单的“国产替代”了,而是生态之间的竞争。因此进芯在展会上不仅走访客户,下一步还会根据客户的需求开发算法等技术。作为本土厂商,进芯的优势是能给本土客户做更深入的服务,例如做定制化的开发,很早就和客户做前瞻性的、符合客户需求的芯片定义和个性化开发。这样,进芯可以和客户走得更近,共筑生态圈。

2 亮丽成绩单:已售3000万颗DSP

进芯起源于核高基专项[“十一五”期间(2006—2010年)]成果,于2012年成立,之后花费了近6年时间打磨产品。2018年公司推出DSP芯片,进入工控市场;2020年推出三款产品,进军新能源汽车市场;从2022年至今,公司每年有三四款新品推出,定位不同的应用场景和客户。

自2018年以来,经过五六年的市场化运作,公司晒出了亮丽的成绩单:累计销售了3000万颗以上的DSP芯片;仅在2022年就突破了1000万颗的销售目标,预计2024年突破1500万颗;从2018年至今,进芯年化的服务客户超过1200家。

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这些DSP芯片主要用于和数字电源领域。其中,光伏领域累计交付超过200万颗芯片,新能源汽车领域累计超过500万颗,工业自动化超过2200万颗。

“从交付的数量看,我们还有很大的成长空间。”孟书祥总监并不满足于此业绩。并介绍和分析了进芯的特点和市场策略。

3 依托可靠的产品质量

国货往往给人以低端产品的印象。但是进芯DSP的市场打法是从高向低,已用到高铁、新能源汽车等对安全和可靠性要求很高的领域,因此进芯从一开始就十分重视质量的把控,并不认为自己的产品属于低端。

如何实现高质量?众所周知,一款稳定的芯片产品需要长时间的打磨,进芯的 DSP已经过多年的市场迭代与市场检验。

从半导体角度去解读产品质量,通常会用产品的失效率来作为一个评判指标。失效率分为随机性硬件失效和系统性失效。系统性失效是通过纠正设计以及加严测试来做到质量控制。随机性硬件失效的规律性则不是很明显,且分布在产品全寿命周期的每个阶段,为此,进芯会综合产品的研发和以往在应用上的经验,去帮助客户持续达到一个应用稳定的平台。

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为了满足新能源汽车、高铁等应用需要,公司突破了工业界的100ppm的要求,制定了从50 ppm向10 ppm迈进的质量方针路线。落实措施包括全流程的质量策划方案,规范的产品设计,生产工艺的管控水平,以及持续地改进。当然,这些措施的达成,离不开下游本土芯片制造和封测企业的支持,例如制造合作伙伴有华虹宏力、SMIC,封测企业有头部老大——长电科技。

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图 进芯目前在50~30ppm之间,在向10ppm目标迈进

在高质量管控体系和强大朋友圈支持下,进芯希望打造出国内优秀半导体企业的形象。

一件产品要具备质量、成本和交付(QCT,Quality,Cost,Time)三要素。除了质量,在成本方面,目前跟竞争对手相比,进芯保持20%以上的成本优势。在交付方面,如果算上销售的渠道,以及半成品的备货,交付期在一个半月左右。为了满足未来的产品增长,进芯还规划了5000万颗的年产能,以保证未来产品的及时交付。

4 走向客户,面向应用

每个应用都是市场的颗粒,进芯从中提炼出共性化的技术,成为DSP平台化的基础。

首先,进芯首先选择一些增长较快、体量较大的市场。例如新能源汽车领域,进芯是首个批量应用到汽车主驱的国产芯片品牌。实际上,DSP在此有很大的应用机会,例如电机、电驱、电池(注:数字电源部分)等相关部件可用到20~50个DSP,如果加上其他部件的应用,预计会在百颗的数量级。

其次,因为传统行业里已有一些DSP大佬,且有成熟的解决方案,因此他们已在传统行业扎根。在这一领域,进芯更多的是去理解和消化客户的需求,等待时机。如果遇到像国家之间的贸易摩擦、行业缺货周期等,为本土企业带来了国产替代的机会。在供货方面,进芯有引以自豪的优势,例如在2021—2022年缺货期,进芯所有客户没有断过货。

5 硬核技术与产品

DSP的技术指标主要有主频、外设、系统设计等。进芯的技术落地在具体应用上,例如下图展示的是16位DSP用于高速吹风机,算法可以支持到11万RPM以上。值得一提的是,这个数字不是拼凑出来的,而是在波形的实际表现上换算出来的。

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除了波形优势外,进芯还有应用算法的优势。应用算法是软件与硬件配合的结果,最后产生控制的效率。

在本届制冷展上,进芯带来了最新产品及解决方案。

●   16位定点DSP芯片ADP16F03系列

该产品集成多种片内运算加速单元,主频高达100MHz,包含12位ADC,采样速度高达1Msps,助力电机高效运行,支持多种消费类场景电机驱动方案。

●   32位定点DSP芯片ADP32F035B系列

该产品具备双处理器核心模块:32位定点主DSP核、32位支持浮点CLA核,包含11个以上的12位ADC通道,采样速度高达 4.28Msps,支持单电源供电方式,独特系统架构可实现大多数领域控制运用。

●   空调压缩机方案

具备强带载启动能力,提升了带载启动成功率;弱磁升速功能,进出弱磁平滑;使用自研算法方案,让更加平稳。

●   空调外风机方案

精准的转数追踪算法,支持顺逆风启动;采用预定位切闭环的启动方式保证启动更加平顺;使用自研算法方案,让电机控制过程更加平稳。

●   冰箱压缩机方案

具备强带载启动能力;弱磁升速功能,进出弱磁平滑。使用自主研发算法,让控制更加平稳、运行噪音更小。

6 结束语

进芯来自于核高基DSP专项成果,如今已有12年历史。当市场上各种微型处理器架构、内核、芯片令人眼花缭乱时,进芯专心打磨自己的DSP芯片,笃定电机控制等领域,寻找成长的风口。这份工匠精神令人钦佩,这种智慧与探索一定会有所收获。

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(本文来源于《EEPW》2024.5)



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