本期話題：

00:26光耦芯片：強弱電系統間的“安全橋梁”

03:42國產化困境與破局：從技術壁壘到全產業(yè)鏈自主

07:45市場爆發(fā)：新能源驅動下的千億級增長空間

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光耦芯片：

強弱電系統間的“安全橋梁”

幻實（主播）：

歡迎大家收聽芯片揭秘，我是主播幻實。今天我邀請到國內一家專注于光耦和光傳感器研發(fā)的企業(yè)——寧波群芯微電子股份有限公司（以下簡稱：群芯微電子），現在坐在我旁邊的就是群芯微電子的創(chuàng)始人、董事長陳益群。

群芯微電子董事長 陳益群 做客芯片揭秘

陳益群（嘉賓）：

大家好，我是群芯微電子的董事長陳益群。

幻實（主播）：

我了解到陳總的公司，在集成電路領域獨具特色，作為國內首家專注于光耦研發(fā)、生產與銷售的企業(yè)，行業(yè)地位十分的特別。今天來我們欄目，我想請您幫我們科普一下，光耦賽道究竟是一個什么樣的賽道？它的產品又該如何理解？您來給我們科普一下。

陳益群（嘉賓）：

好的，光耦（光電耦合器）是一種安規(guī)隔離器件，屬于集成電路范疇。它的核心工作原理主要是通過發(fā)光元件將電信號轉化為光信號，在經光敏元件將光信號還原為電信號，在這一光電轉換過程中實現信號的傳輸。這種傳輸特性使其主要應用于強電和弱電系統之間的信號交互場景。

光耦和光傳感產品的在傳輸中的應用（圖源：群芯微電子）

幻實（主播）：

簡單理解這算光電轉換的芯片嗎？把光轉換成電后，信號傳輸過程中能實現哪些風險規(guī)避？如果沒有這個芯片，還會有哪些影響嗎？

陳益群（嘉賓）：

光耦的核心特性在于實現低電壓信號向高電壓信號的傳輸，以此來控制高電壓設備，例如在電機啟動停止等強電環(huán)境中，發(fā)揮著開關般的關鍵作用。假如說沒有光耦的話，弱電上的信號是沒有辦法直接送到強電這個環(huán)境，而光耦通過光信號作為中間媒介，巧妙地架起了弱電與強電之間信號傳遞的橋梁。假如沒有進行隔離轉換，由于它本身是安規(guī)器件，高壓系統中的信號可能就會直接傳遞到低壓系統。這不僅可能導致人員受到傷害，還會對設備儀器造成損壞。

幻實（主播）：

聽您這么一說，確實這是一個不可或缺的集成電路器件。

陳益群（嘉賓）：

是的，這就好比我們人從平原到山上去，需要借助山路或電梯，才能抵達。光耦器件在電路中就起著類似“橋梁”的作用。假如說沒有這個“路”或者“電梯”，弱電信號就如同困在平地的人，根本無法直接傳輸到強電環(huán)境中完成控制任務。光耦正是通過光信號的中轉，讓原本無法直接互通的強弱電系統實現了安全、有效的信號交互。

幻實（主播）：

那是什么樣的契機讓您在光耦這個賽道創(chuàng)業(yè)，能不能給我們揭秘一下背后的故事？

陳益群（嘉賓）：

追溯投身光耦領域的歷程，時間跨度頗為漫長。光耦的技術核心在于芯片，其中接收芯片的重要性尤為突出。我自1993年便開始參與光耦核心芯片的設計與制造工作，至今已深耕行業(yè)近30余年。長期的實踐與鉆研過程中，因為這人就是這樣的，就是說你越做這件事，越覺得喜歡，你越做就越熱愛，就覺得自己對這個東西有感情。轉折發(fā)生于前些年，全球芯片產業(yè)面臨供應鏈安全風險，2018年前后，國內掀起了國產化替代浪潮。當時，光耦芯片市場幾乎被國外廠商主導，至今國內事實上現在來講，也沒有特別好的光耦芯片企業(yè)，所以我想的話就希望能把它做成一個國產化的芯片。

芯片揭秘 主播幻實（右） 對話

群芯微電子董事長 陳益群（左）

國產化困境與破局：

從技術壁壘到全產業(yè)鏈自主

幻實（主播）：

您剛提到的這點很關鍵。既然您從1993年就開始接觸光耦芯片，而這類芯片從技術屬性來說屬于傳統的芯片品類，并非新興領域，為什么國產化進程至今仍較為滯后？其難點在哪里？比如說從性能指標還是說在工藝上到底什么地方難？

陳益群（嘉賓）：

光耦芯片國產化的難點，主要源于其作為安規(guī)器件的特殊屬性。安規(guī)器件對可靠性有著極高的要求，這意味著芯片設計、工藝制造到封裝環(huán)節(jié)每一個流程，都必須將安全放在首位考量。所以這就是跟常規(guī)的芯片區(qū)別的地方，因為常規(guī)的芯片大部分都是消費類的，大多應用于手機等設備，即便出現跌落等意外情況，通常也不會引發(fā)嚴重后果。但是光耦芯片不同，以充電器為例，其直接連接到220V電源，一旦芯片存在安全隱患，就可能導致觸電、短路等嚴重風險，因此在生產制造過程中必須執(zhí)行極為嚴苛的標準。

光耦芯片可以對220V交流電源，跟家庭用電或者工業(yè)用電之間進行有效的隔離,避免人體受到傷害，這是第一點。第二點，光耦芯片的工藝實現跟常規(guī)芯片比如數字芯片、模擬芯片、傳感芯片或分立器件芯片等都不同。因為光耦是基于模擬和傳感之間的一個芯片，它把傳感功能和模擬的功能結合在一起，所以說它的整個芯片制造的設備選型到工藝實現，都與常規(guī)代工模式存在顯著差異。

光耦芯片應用場景（圖源：群芯微電子）

幻實（主播）：

結合是指做在一個封裝里嗎？

陳益群（嘉賓）：

不是 ，是片上結合。制造過程中，我們首先要做一個IC（集成電路）先做模擬器件，然后在IC上面再制作一個傳感器，這需要同時懂兩方面技術。

幻實（主播）：

所以既要懂IC 設計還得懂傳感技術？

陳益群（嘉賓）：

是的，因此需要將兩者的工藝整合。在常規(guī)工藝中，同時實現模擬工藝與傳感工藝具有較高難度。此外，在封裝環(huán)節(jié)也涉及特定工藝要求。以光耦芯片為例，其需實現5000伏以上的隔離內壓，這一個標準遠超普通芯片。這是由于光耦芯片承擔著隔離低壓與高壓的關鍵作用，因此對其隔離性能提出嚴苛要求，而這一要求也直接延伸至封裝環(huán)節(jié)。正因如此，光耦芯片在整個結構設計上，從工藝實現到封裝處理，每個環(huán)節(jié)都有著極為細致的標準與規(guī)范。

剛才我講到的是制造工藝的問題。就是說至少需要兩個大工藝平臺的結合，這是第一點。第二點是封裝環(huán)節(jié)同樣關鍵，需要進行各類可靠性結構設計。此外，客戶在使用過程中也面臨很大的障礙。安規(guī)器件就相當于，不僅器件本身要通過安規(guī)認證，將其導入客戶系統板時，系統板需再次通過安規(guī)認證；當板子制成完整系統，比如說做成一個電視機，最后仍需要通過安規(guī)認證。我們所有產品，包括通過3C認證的產品均需通過安規(guī)認證，未經認證的產品禁止銷售。因此，從器件、系統板到最終消費者使用的成品，整個鏈條都需通過安規(guī)認證，這一過程難度極大。通常情況下，使用者不愿輕易更換這類器件，因為更換不僅是時間的問題，還有金錢成本，每次認證費用約20-30萬元。因此，這一領域不僅資金門檻極高，技術門檻也同樣嚴苛。

市場爆發(fā)：

新能源驅動下的千億級增長空間

幻實（主播）：

市場目前處于怎樣的發(fā)展態(tài)勢？是不斷壯大，還是已趨于成熟穩(wěn)定？

陳益群（嘉賓）：

光耦器件市場的發(fā)展呈現出明顯的階段性特征。在新能源產業(yè)興起之前，光耦器件主要應用于各類電源系統，比如常規(guī)常規(guī)低壓的5V電源、充電器快充模塊、小家電電源，以及空調室內外機的信號通訊等場景，行業(yè)處于穩(wěn)定發(fā)展階段，年增長率約為9%。

群芯微光電耦合器產品系列（圖源：群芯微電子）

近年來，隨著新能源汽車、充電樁、儲能、光伏逆變等新能源領域的快速發(fā)展，光耦器件市場迎來了爆炸式增長。以新能源汽車為例，產能從最初的幾十萬臺迅速攀升至如今的1000多萬臺，未來更有望達到數千萬臺規(guī)模。在新能源產業(yè)的強力帶動下，光耦器件市場正從平穩(wěn)增長期邁入高速擴張階段。儲能領域同新能源汽車一樣，從30吉瓦、50吉瓦快速攀升至100吉瓦、200吉瓦、直至300吉瓦，近幾年新能源行業(yè)的增長速度幾乎以翻倍態(tài)勢推進，發(fā)展勢頭極為迅猛。在這個一過程中，無論是直流與交流的電能轉換，還是動力系統的升級，如新能源汽車從400伏的平臺向800伏的平臺的躍遷，都離不開光耦器件的應用。可以說，正是新能源產業(yè)的高速發(fā)展，推動著光耦產品在近年來獲得了前所未有的市場機遇與發(fā)展空間。

幻實（主播）：

這個過程確實很不容易。剛才說到新能源汽車，群芯微電子在這個方向有什么進展嗎？

陳益群（嘉賓）：

說實話，對任何一家產品公司而言，當然也包括像我們群芯微電子這樣的產品公司，最希望做的就是車規(guī)產品。那就是如同“皇冠上的明珠”，代表著行業(yè)最高標準。

幻實（主播）：

在最具挑戰(zhàn)性的領域，研發(fā)最難的產品，確實需要非凡的實力。你們目前是否已客戶導入？相關的認證是否通過？

陳益群（嘉賓）：

群芯微電子成立5年多，已有幸與國內前三的新能源車企，建立產品合作。目前，我們是國內少數能在新能源汽車領域實現產品規(guī)格與覆蓋度雙重突破的企業(yè)，這為后續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎。

幻實（主播）：

車企導入新產品需要極大信心，畢竟車規(guī)級器件關乎安全，容不得半點馬虎。

陳益群（嘉賓）：

是的，車規(guī)認證的嚴苛程度遠超想象。首先是產線資質，需具備三年以上同類產品生產經驗，才能申請IATF 16949車規(guī)產線的認證。完成產線認證后，產品需通過AEC-Q100/Q101/Q102 等車規(guī)級可靠性測試，涵蓋環(huán)境應力、壽命、功能安全等數十項嚴苛指標。

幻實（主播）：

也就是說，從生產環(huán)境到產品性能都要經歷層層考驗。

陳益群（嘉賓）：

正是如此。整個過程我們全程爭分奪秒，從工廠建設到光耦研發(fā)、車規(guī)產品落地，每一步都精準踩點，最終用5年時間，完成了這場“車規(guī)級馬拉松”，這在行業(yè)內已屬于極快的推進速度。

幻實（主播）：

現在看來成果顯著，但當年您為何敢自建工廠？畢竟這需要巨大投入，為何不選擇代工，這條路上是否有不得不為之的原因？

陳益群（嘉賓）：

這是關鍵所在，光耦芯片的設計與工藝具有極強的特殊性，基本無法通過標準代工廠實現。國內光耦產業(yè)曾存在產業(yè)鏈割裂的問題：以往國內工廠多聚焦于晶圓制造，而封裝環(huán)節(jié)則由大量其他企業(yè)承擔，這種“兩端分離”的模式導致技術協同性不足，難以直達終端需求，最終制約產品性能提升。正如我前面講的，封裝環(huán)節(jié)國內尚未完全突破技術瓶頸，晶圓制造領域也存在工藝短板，這種產業(yè)鏈的不完整性反而為行業(yè)帶來了機遇。唯有打通從晶圓設計、制造到封裝測試的全鏈條技術，構建垂直整合的產業(yè)體系，才能真正提升國產光耦的競爭力，填補高端市場空白。

幻實（主播）：

這是一個勇敢者的游戲，更需要硬核實力支撐。

陳益群（嘉賓）：

沒錯，從行業(yè)趨勢看，當下產業(yè)鏈競爭日益激烈，斷鏈風險加劇，若將核心技術寄托于外部代工，我認為有很大的風險。我們雖然希望能讓別人幫我代工，希望能跟大家去分享，但是事實上不是很如意。全球范圍內具備這類特殊工藝能力的企業(yè)都屈指可數，更不用說國內真正做得好的其實也沒有多少了，這也迫使我們必須以自主研發(fā)為核心驅動力，在技術深水區(qū)持續(xù)深耕。

幻實（主播）：

所以說你們能走到今天確實堪稱“幸存者”，5年時間從研發(fā)到產品落地、再到獲得客戶認可，這條路肯定是不容易的。但正如行業(yè)調侃：“真男人都是要做Fab（晶圓廠）”，唯有掌控全產業(yè)鏈，才能在高端市場站穩(wěn)腳跟。

陳益群（嘉賓）：

我也很羨慕只做設計然后委托代工廠的模式，這樣能有更多的精力聚焦產品未來方向。但現實往往就是這樣的，就是說沒有現在就更沒有未來。

幻實（主播）：

確實是這樣。那么除了剛剛聊到的汽車市場，如低空機器人、低空飛行器等現在很火的賽道，我也想問問您，光耦器件在這些領域是否存在機會？群芯微電子有沒有關注這些市場？

陳益群（嘉賓）：

這些市場我們一直有關注。其實無論是IoT機器人還是低空經濟，都離不開電源技術。正如前面提到的，儲能系統、逆變器、充電系統等核心環(huán)節(jié)，都需要光耦的技術支撐。未來我們會針對這些領域開發(fā)更多匹配的產品，深度參與新興市場的發(fā)展。

幻實（主播）：

我還有一個問題，光耦屬于相對小眾的領域，掌握核心技術的公司較少，國外龍頭企業(yè)對我們的專利封鎖是否嚴重？我們實現自主可控的路徑空間有多大，挑戰(zhàn)是否依然艱巨？

陳益群（嘉賓）：

在芯片領域，知識產權（ip）至關重要，我們對此始終高度重視。光耦的核心技術路線本身它是確定無疑的，但實現技術目標的路徑可以多樣化。我們通過采用新材料、創(chuàng)新設計結構、深化對新應用場景的理解，開發(fā)出具有自主知識產權的產品，并據此布局了一系列專利。事實上，國外專利并非不可參考，但我們的技術路徑始終堅持差異化創(chuàng)新。目前，我們的產品的參數和規(guī)格已優(yōu)于國外成熟競品。

幻實（主播）：

所以我們國內光耦芯片，雖然是后發(fā)的，但是并不弱。

陳益群（嘉賓）：

是的，關鍵因素就是因為整個新能源領域的增長非常快，而這些領域恰恰又是我們國家最具有顯著優(yōu)勢的賽道。我們很幸運能夠與這些高速發(fā)展的產業(yè)緊密契合，在這個過程中，我們把光耦的技術做得更好。

幻實（主播）：

今天非常開心能聽陳總分享光耦這一“像空氣一樣重要“的關鍵部件的國產化進程。越是大家看起來好像很常見的東西，其背后的技術攻堅越艱難，尤其是在安全性要求極高的場景下。期待陳總的公司發(fā)展蒸蒸日上，早日實現IPO，也歡迎您再次做客芯片揭秘，帶來更多國產化突破的故事。

光耦作為通過光電轉換實現強弱電信號交互的關鍵器件，其技術路徑需融合模擬與傳感工藝，在芯片制造、封裝等環(huán)節(jié)均有嚴苛要求（如5000伏以上隔離耐壓）。當前市場在新能源產業(yè)驅動下呈爆發(fā)式增長，尤其在新能源汽車、儲能等領域需求激增，技術正朝高隔離性能、小型化方向演進。國外光耦技術起步早、專利布局完善，日本東芝、松下，美國博通、安森美等巨頭憑借成熟產品長期主導高端市場；國內雖國產化進程滯后，但近年在新能源浪潮推動下，部分企業(yè)如群芯微電子通過自建工廠打通“設計-制造-封裝”全產業(yè)鏈，以車規(guī)級產品為突破口，完成IATF 16949產線認證及AEC-Q系列車規(guī)產品認證，實現與國內頭部車企合作，產品性能已優(yōu)于部分國外競品。群芯微電子的經驗表明，垂直整合產業(yè)鏈、聚焦高端市場認證、差異化技術創(chuàng)新及知識產權布局是破局關鍵。

未來國內企業(yè)需持續(xù)加碼研發(fā)攻克工藝難點，強化產業(yè)鏈協同降低成本，同時關注低空機器人、IoT等新興場景提前布局適配產品，以創(chuàng)新驅動實現全行業(yè)自主可控與市場突破。

關于大咖談芯

芯片揭秘是泛科技領域的產業(yè)服務平臺，聚焦半導體、工業(yè)軟件、智能汽車、材料裝備、新能源等硬科技場景。大咖談芯欄目2018年創(chuàng)立至今，連續(xù)7年以周更頻率與300+科技企業(yè)合作，500+期音視頻節(jié)目，累計播放量突破1000 萬次，在喜馬拉雅FM上的芯片類節(jié)目中排名第1，科技類節(jié)目中排名前10。

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第454期|數明半導體，國產車規(guī)驅動芯片的破局之路

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