存储和MCU国产芯片双龙头,兆易创新的历史风云

原创 嵌入式电子 2024-09-02 07:31

1972年仲夏7月,朱一明出生在盐城市阜宁县的一个普通工薪阶层家庭,从小,他便是同龄人中不折不扣的“学霸”,在1990年的高考中,朱一明以阜宁县高考榜眼的身份考入清华大学物理系,并先后获得了自己的学士和硕士学位。

毕业之后工作了一年,又留学美国的纽约州立大学,成为了杨振宁的“学生”。毕业后进入美国科技巨头公司,正式接触芯片领域。经过一段时间的工作,对存储器领域有一定积累,于是萌发了创业的想法。

2004年初,在美国硅谷一家星巴克咖啡厅里,朱一明试图说服清华企业家协会TEG发起人、1980级自动化系的李军,希望他能投资自己的天使轮。

但第一次见面,朱一明并没有打动李军。第二次,朱一明拿出了更为成熟的存储器IP计划,李军才同意。

打动李军的,是朱一明的两句话。

第一句是:“存储器产业逐步从美国转向日本、韩国和中国台湾,而中国大陆在这个领域发挥重要作用的时机已经到来。”

另一句是:“我们要做成中国最大的存储器设计和制造者。”

当时,存储器行业的设计制造,已经完成从美国向日本的转移,形成几大存储行业巨头,国内没有明星企业。

被朱一明打动后,李军除了自己掏钱,还将朱一明引荐给硅谷天使投资“金手指”周顺圭。周顺圭为兆易创新投资10万美元,并将自家车库低价出售给他当创业基地

但当时国外存储芯片巨头林立,三星、海力士、美光,个个都不好惹。有技术没市场,只能是给别人打工。

希望,还是在大洋彼岸的中国。

问题是,2004年的中国,电商火热,房地产热闹,刚上市的腾讯故事动人。互联网加速了“地球村”,全球分工欣欣向荣,国外芯片源源不断供应,想买多少买多少。谁会给深不见底的自主造芯片投钱?

朱一明能在中国扎根,要感谢清华科技园技术资产经营有限公司的总经理薛军

最初,薛军也不看好朱一明,但朱一明实在缺钱,锲而不舍追着薛军要融资,薛军最终同意帮朱一明融100万美元A轮融资。条件是,朱一明回国创业。

朱一明的清华校友和其他投资人,也给他拼拼凑凑凑了92万美元

2005年4月,“北京芯技佳易微电子科技有限公司”(简称“芯技佳易”,这是兆易创新前身),得以在清华科技园孵化器学研大厦落地,这便是日后兆易创新的雏形。

这成为一切辉煌的开端。

当时,清华校友邓锋投资了5万美元。2019年,这5万美元投资变成了1100万美元后由邓锋亲自捐赠给清华。
在公司成立后,公司面临关键抉择:确定市场切入点。经过反复权衡,公司决定以SRAM(静态存储器)为突破口进军存储器领域。公司推出的首款面向高端市场SRAM产品技术领先,但在市场推广中遭遇挑战,朱一明发现,华为、中兴等高端玩家,不会选择同芯技佳易这样的小公司合作经过市场调研,迅速调整战略,转而发挥SRAM低成本、低功耗优势,他将目标放到了面向C端用户的消费类市场
2005年,朱一明拿到了第一个订单,下单的是主营MP3芯片的Rockchip(瑞芯微电子股份有限公司),Rockchip看中了芯技佳易的SRAM IP低功耗、低成本的优势。

这个订单价值10万元。

接到来自Rockchip的电话时,朱一明和投资人薛军正开会,朱一明为订单仅10万元太少感到很沮丧,但薛军认为,存储企业成立第一年就能拿下订单,是莫大的成就

后来,Rockchip集成了芯技佳易存储器的MP3芯片销量飙升,打响了芯技佳易的名声,也让芯技佳易正式入局半导体存储器市场。芯技佳易成为首家涉足存储器产品的中国本土IC设计公司。

一开始,芯技佳易走的是卖SRAM IP模式,包括Rockchip的10万元的SRAM IP订单。后来,芯技佳易才自己设计芯片,并且到成立三年后,才将目标锁定到Nor Flash业务上。
结果,芯技佳易2007年刚推出Nor Flash产品,2008年就发生了席卷全球的金融危机,半导体领域遭受重袭,许多小公司都倒闭了,蓝图还没有展开,就要面对生死攸关。公司的资金眼看就要枯竭,这个时候,美国ISSI储存公司找上门来,他们提出愿意出资1千万美元收购芯技佳易,而另一家NOR FLASH巨头,飞索半导体喊了更高的价格。朱一明明知道这是对手趁你病要你命的野心,可他们确确实实已经快没有资金,明天会怎么样谁也不知道,到底是再坚持一阵还是出售公司?朱一明左思右想,最后还是决定再赌一把,熬过这场金融危机。

朱一明跑到了银行和清华校友会四处筹措资金以求度过危机,同时他积极地进行市场对接,终于得到了一个国际项目的竞争资格,当时入围的有三家企业,除了芯技佳易之外,其它两家企业都来自美国,而客户是日本的公司。

日本和美国在芯片制造行业比中国起步要早,尤其是美国对市场的垄断非常严重,想要打动客户,就必须拿出最好的技术。

幸运的是,由于芯技佳易设计出了大温度范围和高存储密度的产品,赢过两家美国设计团队,拿下一家日本企业的设计外包订单,以此挺过金融危机这让投资人看到芯技佳易的潜力,它在2008年拿到了700万人民币的B轮融资。

当命运开始眷顾的时候,好运会接二连三。
2009年,Nor Flash最大厂商Spansion申请破产保护,芯技佳易因此承接了部分国际大企业的订单,如闪迪的固态硬盘就用到了芯技佳易的Nor Flash产品。
金融危机反而成了机遇,此后,芯技佳易逐渐在市场上闯出名堂。
2010年,公司推出的512K至32M容量芯片实现量产,当年存储类产品销量突破1亿颗。
从2010年开始,其闪存芯片飞速发展,并于当年改名为兆易创新。

2013年,公司已大规模销售基于65nm工艺的产品,全年存储类产品销量达到约8.1亿颗,累计出货量超过17亿颗,业绩斐然。

2013年,兆易创新率先发布SPI NAND Flash产品,一举奠定其在中国内地NAND Flash设计行业的领军地位,同时也成为中国最大的串口型NOR Flash设计企业和32位MCU供应商,客户包括三星、苹果、华为等业界巨擘。

至此,兆易创新凭借技术创新、精准定位与稳健发展,在存储器市场中稳居鳌头,成功塑造NOR Flash行业龙头的形象,为中国存储芯片产业的自主化进程写下浓墨重彩的一笔。

尽管兆易创新在2013年凭借Flash产品实现超过1亿美金的营收,然而繁荣表象之下潜藏着市场隐忧。

NOR Flash市场呈现逐年萎缩态势,市场规模从2008年55亿美元降至2012年的35亿美元。面对这一趋势,海外巨头纷纷削减中低端NOR Flash产能,转投高端NOR Flash及NAND Flash领域。

兆易创新意识到,原有的业务模式已触顶,亟待寻觅新的增长引擎。

此时,兆易创新果断将目光投向32位MCU(微控制单元)。MCU,又称单片微型计算机或单片机,广泛应用于物联网、家电、消费电子、工业控制、汽车电子等多个领域。

邓禹,时任兆易创新MCU产品事业部总经理,指出:“国际主流MCU厂商多由存储器业务起家,当前MCU产品普遍与闪存紧密结合,甚至有观点认为32位MCU实质上是“Flash MCU”。对于拥有自主知识产权Flash技术的兆易创新而言,涉足MCU领域顺理成章。”

2013年,兆易创新推出首款基于ARM Cortex-M3内核的32位通用MCU产品--GD32系列,一举打破国外厂商的垄断,填补国内空白。ARM Cortex-M系列的采用,降低兆易创新进入32位MCU市场的门槛。此外,凭借自有Flash产品的规模化生产和较高的成本优势,兆易创新能够在保证利润的前提下,与欧美厂商(利润预期50%~60%)和台湾地区厂商(利润约30%~40%)竞争中占据有利位置。

历经数年耕耘,兆易创新成功构建起NOR Flash、NAND Flash、MCU三大产品线并驾齐驱的格局。2015年,公司已成长为年销售额达11.89亿元、净利润1.55亿元、净资产收益率(ROE)高达32%、综合毛利率为28.64%的中国大型芯片企业。

2016年,兆易创新在上交所挂牌上市。

在2019年二季度、三季度分别以13.9%、18.3%的市场占有率排名全球第四、第三。

问题在于,Nor Flash仅是存储芯片市场一个小分支。

2019年全球半导体市场规模为4123.07亿美元,存储芯片市场规模为1064亿美元。Nor Flash只有30亿美元市场,仅占存储市场份额的1%;DRAM市场的销售额却能达到620亿美元,在存储芯片中占比58%。

从2005年开始,DRAM领域行业集中度不断提高,当年Top3的市场份额为61.9%。到2020年三季度,三星、SK海力士和美光三大巨头已经累计占据约95%的市场份额。
中国DRAM市场规模也不断扩大,2020年高达2000亿,但中国长期依赖进口,国产化率低,存在国产替代空间。
一心想做存储领域第一的朱一明,自然不会错过这个市场

2016年,登陆上交所仅一个月,兆易创新就发布了涉及重大资产重组的停牌公告,它想收购北京矽成半导体有限公司,即之前想用1000万美元收购芯技佳易的前美国ISSI(以下简称“北京矽成”)。

不同于兆易创新以Nor Flash等非易失性存储芯片为主要产品,北京矽成的主要产品是DRAM和SRAM等易失性存储芯片。

2016年上半年,北京矽成在SRAM市场排名全球第二,DRAM产品收入则排名全球第八。

兆易创新本希望用65亿元人民币拿下北京矽成,丰富公司产品线,成为国内首家全品类存储芯片自主研发设计、技术支持和销售平台。但2017年8月,收购以失败告终,ISSI最终被北京君正收入囊中

不过,此时朱一明已经和另外一个大机会搭上线。

早在2016年5月6日,朱一明就和合肥市经开区领导讨论起合肥存储器项目的发展战略

北京矽成收购失败2个月后,朱一明这一线布局有了水花。兆易创新同合肥产投达成合作,签署为期五年的协定,合作目标是在2018年12月31日前完成19纳米12英寸晶圆存储器的研发。

兆易创正式入局千亿DRAM赛道。
整个项目通过合肥长鑫、长鑫存储、睿力集成三个运营主体进行。在资金上,兆易创新和合肥产投按1:4的比例共同筹集180亿元人民币,合肥产投投资约144亿元,兆易创新投资36亿元;在产能上,未来项目研发及生产的DRAM产品将优先满足兆易创新的需求。
2016年之后,中国并立三大存储器制造商——长江存储研发NAND Flash,福建晋华和合肥长鑫负责DRAM。
但福建晋华2018年下半年投产后,就受到美国限制,半导体制造商撤出其工厂,技术合作方台湾联电终止合作。福建晋华不得不于2019年3月停产。
这意味着合肥长鑫成了中国发展DRAM唯一的希望

2018年7月16日,在合肥长鑫传出DRAM芯片产品即将进入量产的关键时期,朱一明宣布放弃上市公司兆易创新总经理的位置,仅保留董事长一职他从72岁的王宁国手中接过合肥长鑫CEO和睿力公司CEO的位置,成为中国存储领域的灵魂人物。

中国两代半导体人完成交接。
朱一明在芯片行业浸淫已久,深谙其中之道。接手合肥长鑫后,先拿到DRAM芯片公司奇梦达16000份专利,光数据就有约2.8TB。这让合肥长鑫能不畏惧专利制约。

到2020年年底,合肥长鑫12英寸存储器晶圆提前完成4万片/月产能的目标。其DRAM芯片也通过高通、海思、联发科、展锐等主流芯片厂商多款芯片的认证。

董事长跑去合肥长鑫当CEO,兆易创新和合肥长鑫自然关系非同一般

除了同合肥长鑫联合开发产品以外,兆易创新会先给合肥长鑫做代销。

根据兆易创新公告,2021年,兆易创新将向长鑫存储、长鑫存储(香港)采购DRAM产品额度3亿美元,其中与长鑫存储产品联合开发平台合作额度3000万元人民币。

兆易创新也自研DRAM产品。2019年9月,兆易创新定增43.24亿元布局DRAM芯片项目。其自研的DRAM产品,将在2021年上半年推出。

兆易创新走Fabless模式(只做IC设计,没有制造工厂),合肥长鑫则走IDM模式(设计、制造、封装都自己做)而兆易创新和合肥长鑫工厂深度绑定后,无需自己拥有DRAM工厂,就可以保证产品产能,合肥长鑫则可在早期借助兆易创新的销售渠道、客户资源发展。

在整个半导体领域产能不足的情况下,兆易创新在2021年3月16日的投资者纪要中表示,2021年产能将增加30%以上,这个30%,主要就来自合肥长鑫。

除了在生产上相互配合,二者未来在客户类型上也将彼此错开,不存在竞争关系。

合肥长鑫和兆易创新互相配合,几乎可以满足市面上各类客户对DRAM产品的需求。截至今年3月28日,两家的交易额超1.8亿元。
此次兆易创新公告称,“本次投资长鑫科技,有利于加深双方合作关系,发挥在代工产能和技术优势等方面的产业链协同。”
朱一明创业时,曾说过要让中国大陆在产业转移之际发挥作用,他做到了。兆易创新打破Nor Flash领域垄断,合肥长鑫突破了中国DRAM的空白。
除了在Flash、DRAM存储领域兆易创新一直深耕和布局外,在MCU控制芯片领域,兆易创新也是布局深远。

2017年,公司已拥有涵盖19个系列、超过300款产品的庞大MCU阵容,广泛应用于工业自动化、人机界面、电机控制、安防监控、智能家居家电以及物联网等众多领域。 

作为中国32位通用MCU市场的主流品牌,GD32系列凭借卓越的性价比赢得市场的热烈反响。自2013年推出以来,兆易创新MCU销售额从最初的数百万迅速攀升至2019年的4.44亿元。根据IHS Markit报告,兆易创新在2018年中国ARM Cortex-M市场销售额位列第三,市场占有率为9.4%,稳居国内龙头。

2019年8月,兆易创新再次展现前瞻视野,推出全球首款基于RISC-V内核的32位通用MCU产品。在全球技术竞争与封锁的背景下,公司携手芯来科技,成功打造基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU,兼顾高性能与低功耗,配备丰富的外设接口。RISC-V架构作为新一代开源免费指令集架构(ISA),基于RISC原理,具有简洁、开放、高度可定制等优势。相较于ARM架构,RISC-V无需支付专利和架构授权费用,其模块化设计让用户可根据实际需求灵活配置指令集,尤其在物联网市场展现出极高的适应性和灵活性。

2020年以来,受疫情、自然灾害等因素影响,全球MCU市场出现严重供需失衡,包括原厂提价,经销商跟进涨价,如ST、NXP、Microchip等海外大厂及盛群、新唐、松翰等中国台湾厂商均宣布涨价或协商成本分摊。2021年前两个季度,MCU供货期普遍延长,价格持续走高。

面对全球缺货与价格上涨的局面,国内终端厂商加速寻求国产替代方案。兆易创新的前瞻性布局在此时凸显价值。

随着技术进步与工艺优化,32位MCU与8位MCU的价格差距逐渐缩小,加之市场需求对性能和处理能力的要求提升,32位MCU逐渐占据市场主导地位。

截至2024年3月,兆易创新已累计出货超过15亿颗MCU,拥有超过2万GD32客户,提供46个系列、600余款产品的广阔应用覆盖,稳居中国本土市场首位,以及高性能通用微控制器领域的领军地位。

兆易创新从存储起步,布局拓展MCU芯片,历经各种艰辛,现在已经铸就了兆易创新国产存储和MCU芯片双龙头的地位。

本文创作引用和参考了资料:
https://mp.weixin.qq.com/s/yluqOWouZQEB6yg5Iornww

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