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2021/11/29 10:04

算力时代的关键零部件之一!申矽凌热管理芯片领衔国产替代

爱集微  

一颗小小的温度传感器,在全球云计算大数据中心的密集建立下,拥有撬动这个时代技术革命进程的力量。

作为算力系统的重要部件之一,温度传感器在24小时/天、365天/年、高温环境下持续工作,完成准确测温,并可靠上传,其角色决定了众多大功率元件在长时间、高负荷的运行时,能否将产生的巨大热量传递到外部,以维持系统稳定运转。

但留给厂商的时间不多了。高性能计算的需求暴增已在智能驾驶、物联网乃至元宇宙等的推动下快步到来,双碳减排政策再添一把火,有充足准备的厂商才享有提前上车机会。

这其中不乏积蓄力量已久的中国厂商。在国产替代尚未补足的领域,中国厂商正迎来入场最佳时机。作为佼佼者之一,上海申矽凌微电子科技有限公司(下文简称“申矽凌”)正携全系列温度传感器产品,以及公司最新的热管理产品——CTF230X系列产品,正式发起冲击。

供需失衡加剧 国产温度传感器迎来最佳替代周期

5G、AI、云计算、物联网,再到风头正劲的元宇宙,层出不穷的“黑科技概念”之下,算力时代已经快步到来,由此带来测温的海量需求,IDC预计,到2025年整体市场规模将达424.7亿美元。

随着市场规模的扩张,将带来温度传感器巨大的需求增量。据申矽凌研发总监Victor Zhang介绍,一台系统需要多个温度监控点,温度传感器负责在这些节点做实时监控并将数据上传MCU/BMC,后者根据数据来决定降频,调整风扇转速等策略。

手机、PC等消费电子产品不同,该市场尚未饱和,新产品和新应用场景不断更新,推升对温度传感器的需求。例如在物联网场景下,要求监控更多节点的温度,本质上即对“量”提出了更多的需求。

存量市场方面,系统产品本身性能的升级也将带来可观的温度传感器增量。在更强算力需求的趋势之下,一个双核的CPU可能会升级为四核的CPU,或者使用多颗CPU,也直接带来了温度传感器数量的增加。

快速扩张的市场规模面前,并非所有人都可分得一杯羹,在具有技术壁垒的温度传感器领域更是如此。Victor指出,由于运行故障的成本极高,系统要求零部件具备极高可靠性,“因此客户对供应商的挑选非常谨慎。”

另一方面,传感器品类“小而杂”的特性,又要求厂商有根据需求做灵活调整的能力。温度传感器需要监控众多板卡的温度,而各个板卡功能不同,所需的温度传感器性能也不同,提高了适配的困难度。

据了解,CPU每升级一代,温度传感器要跟着升级一代。多年下来,起起伏伏,收购整合,只剩下了如今的TI、ADI以及Microchip等几家核心海外供应商寡占市场,国内厂商替代难度较大。

但供需失衡正在给这一稳定市场带来变数。一方面,旷日持久的缺芯状况延续势头不减,传感器巨头厂商TI、ADI、Microchip新增产能有限,截至第三季度数据显示,部分原厂传感器产品交期均再次延长,进一步拉大中国市场传感器缺口。

另一方面,地缘政治不确定性陡升,也让国内系统厂商开始将供应链安全放在重中之重。在此背景下,积蓄力量已久的中国厂商,迎来了进入市场的最佳机会,国内成熟代工产能的加速开出,则为其稳定出货带来了保证。

众多国内厂商之中,作为国产替代“排头兵”之一的申矽凌显然已经为攻占这一细分市场做好了长足的准备,热管理芯片作为其一直以来深耕的领域,在过去的几年里,已建立起全面的产品线,正对国际一线玩家发起冲击。

器件类目全匹配申矽凌领衔国产温度传感器

据Victor介绍,在热管理这个细分领域,申矽凌已实现产品类目全匹配,其中公司最新推出的CTF230X系列,集成了基于温度/电压检测以及风扇转速闭环控制,简化了客户系统设计,受到市场以及客户的广泛好评。

产品组合可以覆盖到不同的应用。

a. 测温范围,覆盖-200oC to +1700oC;

b. 测温精度,±0.1oC,±0.2oC,±0.5oC,±1.0oC;

c. 温度输出接口,有模拟、数字(I2C、SMBus、SPI、Single-Wire、S-Wire以及Pulse等)以及逻辑输出多种形式;

d. 测温通道,有单通道(Local Only),也有多通道(Local + Remote,最多支持9通道)产品;

截止目前,申矽凌热管理产品,累计出货超过2.0亿颗,且没有出现品质问题。

就散热技术来说,对于无法通过自然对流达到散热目的的系统,目前风冷散热仍然是最经济、可靠的选择,CTF230X提供3种模式控制风扇转速,支持所有4线制风扇以及部分3线制风扇,可广泛应用于个人电脑、服务器、工业控制板等需要散热的领域。

该系列优势在于:不需要外部MCU的干预即可实现风扇转速自动闭环控制;可适应5nm及以下制程计算芯片die测温;优化的I2C/SMBus接口兼具通讯的可靠性、灵活性;ALERT/THERM/FANFAIL PIN实时掌握监控系统异常状况。

Victor表示,经过多年的迭代和摸索,申矽凌热管理产品的性能指标已与国外一线厂家的产品对齐甚至更优,例如量程范围、精度、功耗,另外在芯片成本方面,尤其是本地化服务方面比欧美厂商做得更好,这些优势让更多客户加速导入产品。

此外,中国作为需求大国,近年来国内厂家崛起,而出于供应链安全的考虑,逐渐向国产供应商抛出橄榄枝,温度传感器作为尤其需要根据客户需求进行供货调整的产品,国内供应商地理优势明显。

据申矽凌销售总监张鹏透露,公司热管理产品已向头部客户正式供货,同时,中国台湾地区以及韩国地区的部分客户也已与公司确定了合作。张鹏预计,申矽凌在这一领域的收入持续增加,在周期更迭、产品放量背景下,保守预计明年公司这一业务领域收入将实现翻番甚至更高。

张鹏表示,“旧的产品有一定的生命周期,根据系统产品平均2-3年的生命周期,我们的产品目前已经在发酵的阶段,到这一产品周期结束,可能三年后,我们的产品就会迎来全面的放量。

就产品本身而言,温度传感器需要更长验证周期,且迭代周期长,因此产品发酵的时间也比较长,但一旦切入供应链,就会变成长久的生意。申矽凌产品虽然目前还处于爬坡的刚起步阶段,但长期看其实是一个长期且稳定的业务。

不存在“弯道超车” 路径优势显著无惧后来者挑战

需求蓝海近在眼前,又有申矽凌这样的“排头兵”成功突围,激励众多国内厂商跃跃欲试,意图切入热管理市场,然而就如同上文所说,该领域壁垒之高,注定了技术积累更深厚、市场嗅觉更敏锐的企业才能占有有利地位。

张鹏表示,相较于国内其他厂商,申矽凌在热管理芯片上的优势明显。首先就体现在产品类目的全面性上,并且已受到客户的认可,产品基本上完全覆盖客户应用。“客户到了申矽凌门口,可以一次性把需要的产品全部选到。”

Victor 还透露,除了温度传感器这一产品大类外,在此应用领域,申矽凌已铺开多条产品线,包括接口产品、电源监控等一系列的新产品线,预计将在未来逐步放量,对现有产品线进行补充,进一步拉大竞争优势。

其次是多年迭代下积累的技术优势,已形成了技术门槛并且做到成本更优。“我们的电源电压做得很低,功耗也很低,芯片面积做得很小,而且其他厂商想要进入这个市场时,会发现利润已经被压得很低,可能就会放弃这个市场。”

最后则是服务,即与客户的互动建立在前期的合作上,已有默契。据Victor介绍,虽然温度传感器本身技术迭代周期较长,但客户产品推陈出新,就需要根据产品进行相应的调整,考验与客户之间的配合度。

这些优势至少确立了申矽凌短期内在国内市场难有相匹敌的对手。张鹏认为,温度传感器经过多年发展,迭代速度相对缓慢,除非系统架构出现重大变化,否则底层技术不会有太大升级需求,但在具体性能指标上,申矽凌还会持续做出突破。

Victor表示,目前的几大突破方向包括:扩大电压覆盖范围,减小工作电流以及提高远端测温精度(主流的电压越来越低,先进制程到1V以下,特征尺寸越来越小,寄生PNP管Vbe非线性越来越大);降低成本(通过电路结构以及设计优化,降低产品成本)。

此外,在与客户保持密切沟通的基础上,申矽凌将能够保持对技术风向的敏锐嗅觉,及时对研发方向进行把控和调整,对产品进行迭代。据Victor透露,公司已与主流的几家平台厂商接洽,其产品将很大程度反映行业发展趋势。

国产替代每个领域从0到1的突破都充满艰辛,申矽凌如今的爆发背后,也曾面对过客户对国产产品的怀疑,正如在此前采访中其曾表示,没有“弯道超车”,因为不存在“弯道”,每一个突破都是实打实的,经验、技术缺一不可。

机会总是给有准备的人,国产替代最佳时机来临,申矽凌已做好准备,拥抱蓝海。

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