川土微电子：新形势下模拟芯片企业的创新之道

2021年3月18日，在ASPENCORE举办的“第19届中国IC领袖峰会”上，川土微电子副总经理兼首席技术官恽廷华分享了在当前形势下模拟芯片企业如何走出自己的创新之路 。

模拟芯片领域，国内厂商与国外巨头相比，优势除了价格便宜和技术服务，更重要的是创新带来的产品性能和价值提升。

模拟芯片创新之道

模拟芯片的创新包括三个方面：技术、供应链、功能。

技术方面的创新一般包括原理技术方面的创新，比如信号，传感器方面。

还有供应链创新，目前整个芯片供应紧张缺货，川土微的模拟小芯片也缺货，所以川土微也在以单个晶圆最大价值化理念来规划产能，可能大部分半导体公司现在都在这种格局下以这种思维来做。

最后是功能的创新，在这方面更加贴近国内的系统厂商的需求，也是川土微最重要的创新之一。

川土微走的创新模式，首先是提高模拟芯片集成度，不仅仅替代现在系统中用到的标准器件，在这个基础上考虑系统方案中是不是有更多的机会，可以解决在系统上提高整机的集成度和可靠性，而不是做一个完整的原位的替代。

数字隔离器产品矩阵

从这方面来说，川土微现在在数字隔离器赛道上已经形成了比较完备的产品矩阵。

川土微的隔离器包含标准数字隔离器，标准数字隔离器会向隔离接口去扩展，还有隔离电源，隔离放大，隔离驱动，所有这些产品可以广泛的应用在工业以及汽车应用领域。比如说标准数字隔离器随着技术迭代，主要是完全的替代光耦隔离器。从标准光耦隔离器出发，隔离器的主要目的是提高接口可靠性，所以有隔离的接口，我们把隔离器和接口完全集成在一颗芯片里面，通过这种方法就可以解决客户在系统应用当中更高的集成度和可靠性。

有了接口之外还需要有隔离电源。这是技术的演化，原来是光耦，现在是用电容来进行隔离。川土微与国内头部公司共同开发了工艺，主要是后道工艺的改进。左下是整个产品的架构，包括信号传输的方式。传统光耦最高是1M bps速率，川土微的架构可以支持150M bps，同时兼容效率也有专利授权的超低功耗的传输方式。

隔离器的寿命怎样超过40年？

隔离器与其他产品有很大不同的，里面用了一个二氧化硅作为隔离栅，它的工作最高耐压1500伏，耐压寿命要超过40年，这个怎样保证它呢？

可以通过可靠性的实验，还有理论的模型建模。1500伏下不可能让它工作40年得到它的寿命，所以一般会用标准的模型，模拟高场效应下的寿命，通过外延来分析它在实际应用环境下寿命可以达到多久。然后得到高场效应下的分布之后，再描绘出随着电场减弱看它的趋势，它的寿命会在多少。

所有这些跟隔离相关的产品都需要得到各个国际区域的安规认证，川土微现在所有产品都获得了包括中国区域CQC，欧洲VDE的认证，有这些认证才可以让产品进入各个区域的市场。

正是因为有这样的技术和可靠性，川土微的隔离器开发了四年，这些产品销售到了包括中国之外的市场。

全集成解决方案创新

左图有三个功能，首先是隔离电源，在系统当中除了信号隔离之外，还要为两边的系统供电，

第一个功能是隔离电源的功能。

第二个是标准数字隔离器。

第三个是接口，因为整个接口里面在系统里就会用到相关的接口，因此把三个功能全部集成在一个标准的16角宽体的封装。因为隔离器考虑到耐压的爬电距离要求，它的封装做得不像CPU那样，一般是需要两边的基导能看到左边和右边，中间有一个圆圆的缝隙，这个缝隙就定义了它最小的爬电距离，这也是由安规规定的，最高电压是100伏/微米，如果集成电压到1万伏的话就需要中间宽度大于10个微米。

整个芯片集成了三个功能，包括L1，L2的片上的变压器，在系统建模当中用EM建模会得到它所有的性能。

最后在市场端表现，川土微的产品体积只有一般产品的1/3，隔离的等级可以达到5000伏和2500伏，同时在那么小的体积里面可以把隔离的信号和接口全部集成，所以在系统方案应用上可以看到随着最后产品的更新，占用的面积是210平方/毫米，如果完全分开的话占用面积可以达到410平方/毫米。

未来规划：汽车领域+ISO-26262

川土微未来的规划，在2021年会向汽车倾斜，其接口会在今年内完成汽车认证，CAN接口会进入到汽车领域，借进入汽车市场契机，川土微会升级管理体系，用ISO-26262标准来管理、设计汽车方面的产品。