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造出能"上天"的芯片还不够,这位北大理工男放言:再也不用看"外人"脸色

发布日期:
2021-11-22

浏览次数:

635

来源:

创业邦

北京炎黄国芯科技有限公司董事长 郭虎

图源:受访者

编者按:本文来自创业邦原创,作者:巴里,编辑:子钺,未经创业邦授权,不得转载

五年前,国外一片宇航级电源管理芯片,卖到中国甚至高达2-3万元的价格。

如今,80后北大理工男郭虎成功造出宇航级芯片,价格仅为4000元/片,在宇航和军工领域成功实现国产替代,使中国基本摆脱了对国外的依赖。

模拟芯片被称作物理世界与数字世界的桥梁。电源管理芯片作为模拟芯片的一个大类,在中间起到对各个环节供电的作用。如果把CPU比喻做大脑,那么电源管理芯片就相当于电子系统的心脏,它一旦出现问题,整个系统都将瘫痪。

以手机为例,一台手机中大概会有6-8颗电源管理芯片,而在复杂的系统中甚至会有几十颗、上百颗电源管理芯片。因此,电源管理芯片也成为了所有芯片中出货量最大的类别。

在创业邦主办的2021 DEMO CHINA创新中国峰会上,郭虎所带领的炎黄国芯一举摘得芯片与硬科技专场的冠军,获得了全场投资人评委的一致认可。

炎黄国芯到底是如何让芯片“上天”的?又是如何在国内落后的产线和工艺中生产出世界级产品的?未来,中国电源管理芯片还用不用再看外人脸色?

北京炎黄国芯科技有限公司董事长郭虎至今清晰地记着北大校长的毕业寄语:作为一个北大毕业生,只要你自己所做的事情是和国家需要相结合的,那么这个事情就是有意义的。

“就如同鲁迅弃医从文一样,如果毕业就做一名工程师,那么做的项目始终是有限的。但如果通过创业不仅能够实现自己的人生价值和理想,也能够聚集更多的工程师创造出更多的产品,解决更多国家需要的问题。”

郭虎走上芯片这条路是机缘巧合。

80后的他本科读的是数学专业,2010年毕业后,他进入到中信建投证券从事行业研究工作,重点研究半导体、能源等领域,这让他在早期就隐约意识到中国半导体将拥有巨大的发展空间。

“从事金融行业始终觉得有点虚,更想通过一项实实在在的技术来实现自己的人生价值。”郭虎说。

工作三年之后,郭虎决定报考北大的研究生。他偶然接触到了973项目首席科学家、前北京大学软件与微电子学院院长张兴教授,能够师从这样一位泰斗级的专家,这让郭虎感到相当兴奋。

在张兴教授的指导下,郭虎在读研期间参与了航天五院等科研机构的众多科研项目。在此过程中,他也积累了大量的人脉资源。

毕业时,一次看似普通的聊天让郭虎萌生了创业的想法。郭虎在和航天五院技术人员聊天的过程中,发现了他们在宇航级电源管理芯片上的项目需求。

在当时,国外宇航级电源管理芯片非常昂贵,仅一片甚至就要卖到2-3万元的价格,郭虎察觉到未来芯片国产化替代将是一个必然的趋势。

“如果我们能够将国产化做到4000元/片,这个项目每年做到几千片的出货量,航天五院还能够承担一部分研发费用,这样一来就能够支撑得起一家初创公司的发展。”

刚刚毕业年轻气盛的郭虎并没有丝毫犹豫,说干就干。

2016年10月,郭虎正式成立炎黄国芯,自己负责渠道关系和公司融资,请来了毕业于中科院、电子科大等拥有15年以上产业化经验的老法师担任产品技术负责人。张兴教授也成为了公司的首席科学家,为公司的重点技术攻关提供理论支持。

和很多创业者一样,炎黄国芯创立伊始就面临资金的问题。

由于公司做的是宇航、军工领域的电源管理芯片,当时的专业机构并不敢投资这样一个特殊的项目。“在他们看来,军工领域还比较神秘,并不那么市场化,也无法做更多尽调,与市场化的基金不对口。”郭虎说。

依靠个人关系,郭虎拉来了地方的民营企业家,最终获得了公司的第一轮融资。“个人天使更加看重创始人和团队能力,相对于专业机构,其衡量指标和决策周期也更为简单、高效,特别是对于一些转瞬即逝的项目机会尤为关键。”

就这样,公司初期的研发资金有了。另一边,虽然郭虎挖掘到了航天五院的项目机会,但并不意味着就能够轻松获得。

实际上,国内不少大型科研院所已经花费了一二十年的时间进行研究,仍然没有实现宇航级电源管理芯片的国产化替代,航天五院将这样一个重担交给一家名不见经传的小公司,对于他们来说也是一个非常艰难的选择。

相对于互联网、消费等行业,芯片显然是一个长周期的赛道,产品立项往往就需要花费1年时间,研发还需要1-2年时间,即便是研发出来客户也未必会用,还要进入到验证导入阶段,整个周期十分漫长。

经过将近一年时间的技术研讨、反复论证,郭虎的炎黄国芯终于获得了航天五院这个来之不易的项目。从2017年立项到最终客户采购花费了2-3年的时间。

接下来的2018年,随着华为中兴事件的发酵,也让国产替代成为了最热的风口之一。依靠郭虎的对于行业的前瞻性判断,炎黄国芯押中了“国产替代”机遇。目前,公司后续已经完成来自产业资本的两轮融资。

简单来说,芯片分为数字芯片和模拟芯片。设计数字芯片将相当于设计一座城市,工程量相当浩大,最少需要上百人的研发团队,最典型的就是英特尔的酷睿处理器。

而炎黄国芯所做的电源管理芯片属于模拟芯片,更多拼的是行业老法师们的经验,就好比建造一座300层的高楼,虽然远不及一座城市工程规模大,但是对于建造的难度、稳定性等极限指标要求极为苛刻,甚至只需要两三个掌握核心技术的人员就可以完成设计。

“虽然整个团队背景不是最豪华的,但炎黄国芯的核心竞争力在于产业化能力。”郭虎说。

在组建团队时,郭虎就尤为重视产业化能力,来自北京大学、中科院、电子科大的技术团队,平均拥有15-20年的研发经验和国产替代项目经历。

“一款芯片产品从立项研发到最后量产往往长达5年时间,如果没有15年以上经验,历经两三轮产品的洗礼,就很难积累足够的产品工程化经验。”

郭虎认为,科研院所更多的是学术思维,项目制运作、聚焦问题、输出解决方案,在实验室反复试错的情况下,可以保证指标的准确率。但产业化应用不同,需要在有限的时间内配合不同的现场环境,保证交付质量。因此,要实现批量化供货,首先就要实现产品更高的良率,更好的稳定性。

究竟是做一个有企业家精神的科学家,还是一个有科研精神的企业家,是现在高校出身的硬科技创业者所面临的共同问题。技术出身的郭虎则更想将自己定义为有企业家精神的科学家。他认为自己本质上还是一个科研工作者,只不过在创业的过程中增加了企业家的角色。

在他看来,企业家精神是中国企业价值增长的源泉。经过多年的发展,在科研院所中其实缺的并不是技术,但是这些技术都还有待于真正有企业家精神的科学家,真正地能够实现产业化。

其次是在技术上要过硬。炎黄国芯也凭借其技术成功入选2020年中关村国际前沿科技创新大赛集成电路领域TOP10榜单。

同时,在读研期间,郭虎与航天五院等科研院所积累的人脉关系和渠道资源,也成为了公司走到今天的关键。

刚开始获取客户的时候,郭虎甚至最多和一个客户交流几十次,客户才敢放心,之后还要一遍一遍的论证和试探。他谈到,客户往往刚开始给一个几十万的小项目,三五年合作下来,再慢慢的给更多稍大的项目,双方都是一个逐步建立信任的过程。可以说,炎黄国芯和客户在行业中共同成长。

无论是2017年成功获得航天五院立项,还是在2018年获得军委立项,如今炎黄国芯已经得到了航天科技集团、电科集团、国网智芯、海威华芯等重点单位的认可并成为一级或合格供方。

尽管竞标对手多为央企上市公司、国企等,但炎黄国芯每年仍然能够获得2000万-3000万的项目订单。

针对产业化、技术以及市场渠道这三大能力,郭虎总结,虽然炎黄国芯每个单项实力在行业内不是最强,但是胜在综合实力上。“在产品方向上,我们有局部优势,横跨宇航、军工这两个细分领域并且都能够站稳脚跟,国内可能就很少有竞争对手,这也是差异化带来的竞争优势。”

中国的模拟芯片市场主要来自于以国产替代为主的存量市场和以万物互联为代表的增量市场。

在存量市场中,2018年中国模拟芯片市场规模达到2273.4亿元,超过全球市场的50%。而在增量市场,受益于5G、物联网、无人驾驶等场景,整个市场规模将会放大4-5倍,2022年将达到748亿美元。

在这个庞大的市场中,绝大多数芯片公司采用的策略都是快速研发产品、快速导入市场、快速融资,而在中国上百家电源管理芯片公司中,炎黄国芯从军用和宇航开始做起,走了一个和别人完全不同的由难到易、由慢及快的技术路线。

一开始就挑了硬骨头啃也不完全是一件坏事。军用和宇航芯片一旦研发出来,首先在技术难度上比民用高很多,这也就有了足够的技术积累。

其次,消费级芯片属于成本敏感型市场,拼的是价格和快速的迭代周期,只要有更便宜、性能够用的供应商,客户很有可能就会马上换掉。而军用和宇航市场,一款芯片产品的生命周期可以达到5-8年,一旦列装供应后,公司就有了稳定持续的利润来源。

据悉,消费级芯片价格几毛到几元/片,毛利率通常不超过50%,甚至有可能低至10-20%;军工级价格达几百元/片,毛利率可达70-80%;宇航级价格可达几千到上万元/片,毛利率甚至高达90%以上。

特别是在商业航天市场,未来卫星发射数量将会呈现指数级增长,每个卫星少则几十颗多则上百颗电源管理芯片。这都让炎黄国芯拥有了强大的自我造血能力,也和不少芯片公司多轮融资烧钱形成了鲜明的对比。

虽然军用和宇航市场是一个百亿级的小市场,但郭虎把其视作公司的根据地,站稳脚跟之后,有了技术积累和自我造血能力,也给了他再向万亿级民用市场进军的底气。

实际上,电源管理芯片可以分为宇航级、军用级、车规级、工业级以及消费级5个等级。郭虎认为,消费级的国产替代市场接近饱和,已经是一个红海市场,而车规级和高端工业市场则是下一步炎黄国芯的发力重点。

相对于消费级市场拼成本、性能够用就好的打法,车规级和工业级对于稳定性、可靠性的要求同样很高,这时候价格就不再是决定性因素,炎黄国芯在宇航和军用市场上的技术积累就成为了最大的优势。

据透露,在工业级市场,炎黄国芯正在与美的逐步进行深入合作。实际上,如今美的已经不只是家电公司,威灵电机、KUKA机器人也已被美的收购,这其中将会产生大量电源管理芯片的需求。

同时,在产品思维上也有着很大的差异。例如,一款测绘芯片的导入周期可能需要2-3年,绝大部分消费级芯片公司往往不会有如此长的产品周期和耐心来做这样一件事情。

在“缺芯”的大环境下,未来电源管理芯片很大程度上是一个卖方市场,只要能够做出一款好产品,实际上是供不应求的,这也为炎黄国芯进军民用市场提供了重要契机。

郭虎谈到,进入到一个新的市场并不容易,但同样,“对于民用芯片公司来说,要进入军用和宇航市场远比我们的难度要大得多。”

目前,中国芯片创业公司有两大类,一类是炎黄国芯所在的做传统芯片领域的国产替代,另一类是以地平线、寒武纪为代表的新兴应用场景的芯片。前者解决的还是有和无的问题,至少要做到不被“卡脖子”,而后者解决的是已经有了如何变得更好的问题。

随着中国集成电路的发展,剩下的还未实现国产化的都是一些难啃的硬骨头。例如,宇航、军工、车规级等高端芯片至少85%的市场仍然被德州仪器(TI)、亚德诺半导体(ADI)、意法半导体(ST)等国外大厂所占据。郭虎谈到,与之相比,目前国内从产品力来说还存在一定差距,市面上的国产芯片可能替代的还是国外7-8年前的产品。

针对于国产替代,客户的要求也非常简单直接:第一、产品要能够原位替代国外产品,而且做到完全自主可控。绝大部分客户是不愿意为了适应你的芯片而重新修改系统的;第二、如果有些性能指标能够超越国外产品,客户更加乐于见到,这也有利于提升产品竞争力。

郭虎谈到,这种原位替代是不可能通过模仿国外产品来实现的,要做到真正意义上的自主可控,就要在国内的产线和工艺基础之上来实现,没有任何捷径可走。

事实上,国内产线即便能够做到和国外同样的28nm制程,但在技术指标和成熟度上仍然有一定差距。

这也给郭虎带来了一个最大的难题:要在一个相对差一些的工艺线上做出和国外性能一样的产品,并且将国外产品替代掉,甚至有些指标还要比国外产品稍好一点。

要突破这个难题,团队成员在此前国产化项目的经验积累发挥了重要作用。同时,团队在反复实验的过程中,逐步加强对器件特性的认知,包括如何设计摆放、如何保持线宽的空间位置等等。

有了经验之后,再加上对国内几条产线特性的深入了解,通过优化设计能力,不断摸索和工艺之间的匹配,最终使产品的性能能够对标国外产品。

要实现真正的国产替代,产能、工艺、材料上的问题是整个产业都要共同面临的。虽然赶上了国产替代大的历史机遇,但这其中显然还有很大难度。

在郭虎看来,对于国内的模拟芯片公司来说有两条发展路径:

一是通过迭代不断优化完善自己的产品。例如,对标德州仪器(TI),炎黄国芯的一款DC/DC芯片采用了国内唯一1.5版基于BCD工艺实现对TI宇航级产品自主可控替代的产品。

炎黄国芯另一款应用于雷达场景的超低噪声的LDO芯片已经可以做到最低1.0μV,成为国内首款达到此性能的产品,而亚德诺半导体(ADI)的同类产品则已经达到0.8μV。据透露,炎黄国芯也将会在今年第四季度到明年推出达到同样性能的产品。

其次,由于模拟芯片种类异常丰富,通过不断扩大产品品类扩大对市场的覆盖。目前,炎黄国芯已经实现了5款批量化供货,包括车规级在内的10款重点在研型号。

经过前两年的研发周期,炎黄国芯直到2019年才开始收获百万级营收,2020年达到1500万营收,2021上半年回款已经将近3000万,预计全年可达7000万左右,年增长将达到3-4倍。

这也和大多数硬科技公司的增长曲线基本一致:刚开始研发投入期,营收增长非常缓慢,一旦产品投入市场,营收可能迎来指数级增长。

如今,虽然公司营收步入快车道,但也让郭虎感慨万千。“很多时候都是求其上者得其中,真正创业之后,你会发现现实远比想象中要难得多。”

经过5年的时间,公司还处于A轮的阶段,产品也正在逐步放量的过程中,郭虎用“无知者无畏”来形容这段创业过程。

“我愿意再花3-5年把公司带到IPO。虽然越快上市越好,能够运用资本武器做更多事情,但更重要的是要把公司的每一步走扎实。”

在他看来,上市固然重要,但也只不过是一轮融资,是一个新的起点。更重要的是,上市之后,公司的市值如何能够继续向上走,这就要求公司要有实实在在的业绩、产品技术来支撑。

对于未来中国芯片行业和模拟芯片赛道,郭虎也有着自己的独特判断:

在这个过程中,炎黄国芯首先要做到的就是快速建立自己的壁垒和护城河,迅速做大规模,再借助资本市场拥有整合行业的能力。

郭虎希望,炎黄国芯能够在高端市场成为中国乃至世界一流的电源管理芯片公司,让中国的电源管理芯片能够实现自给自足,不需要再看“外人”的脸色。

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