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格科微电子CEO赵立新:十年磨一剑,要做就做颠覆式创新

发表时间:2018-04-09 08:11

提到智能手机里面使用的CMOS图像传感器,很多人第一个想到的就是索尼。然而有这样一家本土企业,多年来一直在国内CMOS图像传感器芯片的出货量市场占有率排名第一,全球市场占有率排名第二。

这家公司就是格科微电子。

格科微电子上海Office

格科-国内CMOS图像传感器芯片市占率第一

格科总部位于上海浦东张江高科技园区,在中国大陆(上海、深圳、北京)、香港、台湾等设有分支机构。

目前,格科主要从事CMOS图像传感器、LCD Driver、高端嵌入式多媒体SOC芯片及应用系统的设计开发和销售。

2003年,赵立新从美国回到了国内,创立了格科。

图像传感器的设计需要既懂工艺又懂设计的人,而赵立新创业前曾先后在新加坡国立半导体公司做了3年的半导体制造(蚀刻工艺),在美国ESS公司做了3年CIS设计,随后进入UT斯达康,继续从事了2年的芯片设计工作,可以说在两个领域都积累了相当的经验。

赵立新很早就判断,未来传感器领域一定有发展前景,他研究并获得了多项高端图像传感器领域专利。

格科从PC camera起步,07年起进军到手机领域,借助着中国手机快速成长的一波浪潮,迅速占领市场。

2014年,格科CMOS Image Sensor IC的出货量超过9.4亿颗芯片,LCD 驱动芯片的出货量超过1亿颗,全年销售总额突破3.5亿美金,在国内CMOS图像传感器芯片的出货量市场占有率排名第一,全球市场占有率排名第二。

格科微电子部分芯片产品

“我自己觉得格科是一家很幸运的公司。”赵立新把格科成功的首要因素归结为运气。

赵立新创业的第一笔启动资金是来自于高中同学主动投资的200万美元。2003年能拿到200万美金,“一条枪”杀回中国,这是一个极为传奇的故事。

时机很重要。格科起步之时,正值中芯国际想做图像传感器,技术优势让格科入围候选合作伙伴之一。格科帮助中芯国际建立CIS生产工艺线,中芯则负责其研发费用。

在中芯国际的平台上,格科试验了40 多次的MPW,做出了成功的产品;而其他在中芯国际投片的图像传感器设计公司都失败了。自此,中芯国际将研发资金集中投入了格科,最终格科也成为中芯在国内最大的客户。

在幸运的前提条件下,格科的成功更来自于过硬的实力。

“格科是一家非常创新的公司,我们的中低阶产品赢得对手是靠自己核心的电路设计和工艺创新,我们的产品的性价比非常高。

”赵立新介绍格科的技术优势:光刻层数比竞争对手少20%,die size比对手少30%,这两个优势叠加在一起,成本优势巨大。

格科和中国的产业链之间的长期战略合作关系也比较融洽。中芯国际、凸版中芯、晶方科技、华天科技等都是格科多年的合作伙伴,稳定的供货保障为格科赢得了终端客户的信赖。

颠覆式创新往往来自于突破直觉

赵立新一向强调,一个企业没有自己创造的核心技术,是不可能走得远的。而且专利不是看数量的,而是看质量。格科不搞形式主义,不会为了低质量专利而去浪费核心研发人员的时间。

目前,格科在CMOS图像传感器及多媒体处理器的设计和算法上,都拥有完全的自主知识产权,以及世界领先、最具竞争力的制造工艺技术。

已经拿到多项CMOS图像传感器结构和工艺方面的美国专利,近200项国内发明及实用新型专利,还有260余项CMOS图像传感器结构方面的中国专利正在审批之中。赵立新非常骄傲的提到,格科至少有十项左右专利,是本领域内,非常基础、和具有突破性的创新。

近年来,格科开发了一项Chip On Module (COM) 的创新封装专利,还为此专门花了五六年的时间研发特殊的设备。这一突破性的发明,对公司后面的发展起到至关重要的作用,也为格科带来非常可观的利润。

CMOS图像传感器的封装是一项具有挑战性的工作,封装工厂并非超净室(clean room),当硅片被切开成一个又一个die时,一旦环境中的微粒掉到传感器上,整个传感器就报废了。

为了解决封装过程中微粒的影响,20年前以色列人发明了CSP(Chip Scale Package)封装,即在传感器上放置一层玻璃,挡住了灰,但是玻璃会带来新的问题,挡住部分光线和反射,导致图像质量下降。

而且下面的锡球与基板之间是硬连接,由于热胀冷缩系数不同,有千分之二的长期失效率。CSP门槛低,生产简单,厂商众多。

现在的高端封装则主要采用COB(Chip On Board)技术,即在裸片上打金线,由于金线可以吸收应力的变化,所以一致性与性能更好,但同时缺点是对环境洁净度要求较高、制程设备成本较高。

苹果采用了另外一种封装方式,即Flip-chip(倒装),它不是将芯片定位在基板上的,而是做了一个陶瓷框,再把芯片直接粘上去,最后用金球直接超声热焊,这种方法很昂贵,只有苹果这样的土豪才玩得起。

那还有没有其他的解决方案呢?

一次偶然的机会,格科的技术团队想出来一个方法,直接把金线悬空来做引脚。这是一个非常“反直觉”的想法,因为在人们的心目中,黄金是比较软的,如果是细到25微米的金线,比头发丝还要细,自然而然的想法,难道不是特别软,风一吹都要动吗?

事实恰好相反。

微观世界是很神奇的,当金线变得很短,在300um左右的长度时,金线变得坚硬而有弹性,可以直接用来做引脚,也能够被测试。但是要把这个金线斩断变成引脚,我们光研发这个特殊的设备就花了四年,投入了许多钱。

我们惊喜的发现,COM的性能完全可以媲美高端的COB工艺,甚至还更加优化,因为它没有tilt的问题,光学对得很准。另外,COM也没有移动脏物的困扰,焊接以后的可靠性甚至比COB还更高。

从一个看似疯狂的想法,变成近乎完美的产品,这样颠覆式的创新,靠的是突破直觉,真正地走到实践中去。有时候感性认识中一个很小的、不起眼的东西,其实可以产生一项伟大的发明。

格科最新COM封装技术

“COM实际上是COB工艺的一种演变,我们这样做后,我们的下游客户就不需要超净车间了。” 事实上,赵立新说,格科将帮助目前的CSP厂商提升性能,做到与COB技术相似的模组水准。

在这种新的COM封装下,格科采用自主研发的整套工艺和设备,将摄像模组的传感器、镜头以及VCM马达在标准工艺下组装,实现摄相模组标准化。

由于格科的方案是标准化的,减少了很多不确定因素;而之前模组厂商的做法是要去配对不同手机的PCB,非标准化导致很多不可预测的问题。

“COM封装的产品我们会在中高端先做,希望今年能占到我们产值的15%到20%。去年基于COM封装已量产了5M与8M的模组,批量出货几百K,证明它的商用性。”赵立新说道。

“索尼也会出芯片给我们,由格科进行COM封装。我们双方从2015年底开始这种创新的合作,去年底为索尼做了一款低成本的8M模组;今年会继续合作推出13M与16M的模组。格科还会与三星合作,不会涉及他们的专利,只是利用我们创新的COM模组封装优势,改变外围电路,帮助他们降低成本。他们挺乐意合作。”赵立新称。

在赵立新看来,格科想要生存下去,并且持续地往前走,光有小修小改的微创新是不够的,要做就做颠覆式创新。

从Feature Phone到Smart Phone,和手机市场死磕

对于整个半导体市场,赵立新有一种抽丝剥茧、化繁为简的洞见。

近年来半导体产业的发展速度趋缓,很多人问,摩尔定律到了物理极限了吗?半导体是不是夕阳产业呢?

赵立新认为,半导体产业是规模经济,发展到现在,研发投入太大,可能在经济上没有以前那么赚钱了,但还是一个很蓬勃的行业,人工智能、机器视觉等前沿科技,需要更强大的半导体硬件,半导体将一直影响整个人类社会往前的进步。

以前我们谈3C(Computer, Communication, Consumer), 但现在几乎变成了1个C,就是手机。手机市场的体量是PC的数倍,也有着最激烈的竞争。

从技术的发展来讲,手机也是驱动各领域技术进步的最大动力。设想你做工艺研发,如果芯片没有每月百万颗、千万颗量级的出货量,哪来足够的资金支持改进工艺、升级设备等呢?

在手机市场跑马圈地,是几乎所有本土芯片企业做大的必由之路。回望中国半导体产业的发展,华为海思、展讯、RDA(现在合并为紫光展锐)和格科自己,基本是都是在Feature phone的那一波浪潮中,迅速壮大、脱颖而出的。

赵立新总结,“半导体公司,手机赢了就都赢了,手机输了就都输了。”

诚然,这条定律未必对所有的公司都适用,很多“小而美”的公司也活得很好;但五年内暂时还看不到什么其他的电子产品可以撼动手机的市场霸主地位,对于格科来说,会坚守体量巨大的手机市场。

无论竞争多么激烈,手机是格科的战略要地,我们还是希望在手机市场做出更大的成绩来。

格科在手机主战场也交出了一份成绩骄人的答卷。去年格科的LCD Driver出货量达到了1.5个亿;CMOS Image Sensor IC的出货量超过7亿。

从Feature Phone发展到Smart Phone,是半导体市场的一波大洗牌。

智能机时代的半导体产业格局,马太效应愈发明显,强者愈强,弱者愈弱,前两年半导体产业内部的整合正是因为如此。比如在手机基带市场,高通一家独大;很多厉害的公司如博通、NVIDIA、MARVELL,都慢慢淡出了这一领域,寻求其他的增长点;本来联发科、展讯、RDA和跟高通之间的距离,在Feature phone时代没那么远了;智能机时代突然一下又被拉大了。

赵立新表示,格科会先考虑怎样在智能机上取得突破,踏踏实实地不断升级产品和技术,同时也做战略上的转型。

目前格科最新的产品,包括500万、800万和1300万的背照式图像传感器产品(在业内位于中上水平,距离最顶尖的索尼,大概是两年左右的差距),以及数码的200万、400万图像传感器产品。

格科最新1300万像素图像传感器芯片

在手机摄像头的热门方向上,格科也有所布局。

赵立新认为,苹果主推的双摄像头技术确实给用户带来了不同的体验,一定是未来的市场主流。

现在已经有很多双摄产品上用到了格科的2M/5M产品作为副摄像头;目前主摄像头的首选一般还是索尼,格科也在不断努力,推出更好的产品,逐步地从双摄中的副摄像头转向主摄像头。

如果短期追不上,那就与狼共舞

在CMOS图像传感器领域,全球最领先的厂家是索尼、三星、海力士、豪威科技和安森美。

赵立新认为,目前国内的大部分CIS传感器公司,和这些高端厂商之间依然存在较大的差距,主要是因为后者在对工艺的理解上,对电路设计的完美度上,都有较长时间的积淀。

例如索尼,很早就在工艺上做CCD出身;安森美之前有美光的工厂;豪威则是得到了台积电的大力支持。

而三星和海力士都有自己的Fab,工艺研发的掌控度高,成本结构优势巨大,而且这些年在存储上赚的钱,几乎可以补贴他们随意压低价格。

格科的成功是因为很早就跟中芯国际有密切的合作,而中国其他一些小的设计公司,在资金的投入和规模上,都不足够去撑起它的工艺研发。

“这是小米加步枪,和飞机大炮之间的差距。”赵立新这样形容。

工艺研发和电路研发都需要巨大的投入,国内的厂商想要追赶都很不容易。在评价国内的竞争对手思比科、比亚迪时,赵立新这样说到:大家的首要问题都是“活下来”,要思考差异化盈利模式。

以格科自己为例,通过在封装技术上取得了重大的技术突破,开拓了新的营收模式。在中低端产品上,格科会坚守住自己在手机市场的阵地; 中高端产品上,格科会与CMOS图像传感器业内的IDM 巨头们(索尼、三星、海力士)进行合作,以适应中国市场的需要。

这种以封装为核心的差异化的转型策略,能够帮助格科更好地盈利。

既和IDM竞争,也与IDM合作,赵立新强调:我们必须与狼共舞,必须跟它们一起活着。

理想主义者的初心和寻觅

赵立新坦言,自己是一名偏技术的管理者,他个人比较享受钻研技术和创造的过程。他创立格科微电子的初心,是要用创新来改变世人对中国产品的看法。

赵立新说,中国的历史上曾经有过非常辉煌的创造史,我们的瓷器就很有创意,我们的丝绸也很了不起,还有各种能工巧匠的艺术……为什么到了现代,却在全世界人的心目中形成了中国产品创新不足的印象呢?

格科要打破这一点。

产品上要赢海外的对手,还要赢得让对方比较服气。比如之前提到的COM封装专利,索尼了解到之后也非常赞叹,每一个die可以节约几毛钱美金,在经济和性能上的效益是惊人的,这也促成了索尼和格科在封装上的合作。赵立新说,我们最看重的是,能够做出一些真正优秀的产品,能够得到同行的认可。

想要实现这一目标,离不开一流的人才,而一流的人才又需要长期的培养。格科为优秀人才设置了期权激励计划,同时也注重对年轻人的培养,所以格科的人才流失率比较低。

很多优秀的年轻人通过踏踏实实地钻研技术,逐步从门外汉变成了行业比较资深的专家。这是赵立新特别欣慰的地方。

赵立新感慨到,现在互联网和金融行业实在是炒得太热了,吸走了太多的人才,很多优秀的学生,毕业时就选择离开了半导体行业,非常可惜。

所以格科非常积极地参与到类似研电赛之类的校园活动中去,向广大同学们呼吁一下,做实业是有前途的;也希望借此机会发掘到一些有天赋的年轻人,特别是有理想主义、有情怀的同路人。

这就是赵立新的理想主义:我们能否做出一款芯片来,超越索尼呢?我们能否做出一款产品来,让全世界都认可我们中国人的创新能力?

夜幕中的格科大楼,为理想点亮

十年磨一剑,才能够厚积薄发

尽管格科已经是国内CMOS图像传感器市场份额最大的公司,赵立新从不以成功创业者自居。他觉得要争取、待完成的目标还有很多。但在这一行摸爬滚打多年,赵立新毫不吝啬分享经验:

首先要有真正世界一流的技术。因为半导体产业是一个高度全球化的领域,你的核心技术不仅仅在中国,在全球都必须具有竞争力。

第二,必须对整个行业从前到后都要有比较通透的理解。这一点也是格科成功的原因之一,从设计到工艺到市场都懂,能力很全面,而且做得比较精致。创新来源于从前到后这些所有的环节, 模拟、数字、工艺等等,打下扎实的理论基础,并持续学习,学无止境。

不少失败的公司,输就输在,并没有世界一流水平的技术,长板不够长;或者是某一方面跟世界顶尖水平比较接近,但是知识面太狭窄,短板很多,可能只懂电路设计,却不够理解工艺、应用和市场。

而能够取得成功的企业,往往都是技术、工艺、应用、市场能力均衡的多面手。例如华为最大的指纹供应商思立微、国内最大的LED照明驱动芯片供应商晶丰明源,莫不如此。

最后,也是赵立新最希望传递给年轻人的一点心得:要长期积累,十年磨一剑,才能够厚积薄发。

赵立新谈到自己从业近三十年,深切体会到这是一个不断学习的过程。在任何专业领域,要做一些真正有水平的成就,都需要十余年的积累;而现在很多年轻人,总是希望能够三五年就变成老师傅,这怎么可能呢?

“我们要学着做大事,而不是要去做大官。术业有专攻,最关键的是把自己的才干发挥出来。”赵立新说到。这也是格科大力赞助中国研究生电子竞赛集成电路专赛的初衷——让有天赋的年轻人,去钻研真正的设计,解决真实的问题,同时提高大家对半导体的兴趣和理解。

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采访嘉宾:赵立新

赵立新,格科微电子有限公司董事长兼CEO,公司创始人,IC设计专家。

1990年7月于清华大学电子工程系本科毕业,于1995年7月获得清华大学微电子专业工学硕士学位。

1995年10月赴新加坡国家特许半导体厂工作,担任工艺工程师,1997年任高级工程师。

1998年6月于美国加州ESS Technology,Inc,担任高级工程师,从事可视电话图像传感器、DVD芯片的研发和测试工作。2001年于美国Advanced Communication Devices,Corp,担任模拟设计高级工程师及项目主管,从事通信,手机基带芯片设计。拥有专利68项。

2003年9月,他回国创立了格科微电子(上海)有限公司,将自己的关键专利和技术运用到CMOS图像传感器领域,并致力于推动CMOS的图像传感器的产业链的国产化。

2010~2016年格科连续被中国半导体行业协会授予中国十强企业称号。

2014年他个人也获得了中国共产党上海市委员会颁发的“上海领军人才”称号。


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