作為我國本土微波芯片設計初創公司安其威微電子(Archiwave)的CEO,陸建華一針見血地指出了半導體產業,特別是我國市場存在的問題,即很多半導體公司只做芯片,產品交到客戶手中,客戶根本就不知道怎么用,要想解決這一問題,就必須提供Turn-key方案,這就需要在芯片的基礎上,開發面向客戶的模塊和系統方案。另一方面,很多零部件和系統集成廠商只做模塊,這樣的弊端是缺乏自身的核心競爭力,比較容易被別人抄襲、替換。因此,基于我國半導體市場的實際情況,陸建華提出了一個發展口號,即以芯片為核心和基礎,以模塊和系統切入市場。
摩爾領袖志- Archiwave陸建華
微波芯片的機遇與挑戰
全球半導體產業已經發展到了很成熟的階段,但中國還處在上升期,多個領域都存在著空白,微波芯片尤為突出。歐美發達國家對我國的半導體元器件設置了層層的禁運限制,客觀上限制了我國半導體產業的發展,但這同時也給國內的芯片設計、制造、封測企業提供了難得的發展機遇,再加上政府這幾年在政策和資金方面的大力扶持,使半導體人看到了未來5~10年的美好前景。
在這樣的背景下,安其威微電子應運而生。該公司的產品主要面對的不只是手機等消費類市場,更多是用于更高端、需要高性能的工業領域,我國在這一塊存在巨大的空白, 芯片自給率非常低,特別是集成度高的微波毫米波芯片,由于芯片尺寸已經和波長在同一量級,必須進行電磁場的仿真和設計,而這些在低頻RF芯片設計當中基本不用考慮。另一方面,高頻的應用也給電路設計提供了新的思路,可以實現無源器件的更高程度的集成,因為電感、電容、變壓器、傳輸線等無源結構在高頻應用中所需面積更小,易于集成。
微波電路系統發展至今已有將近百年的時間。如二戰時期的軍用雷達,就是微波系統,但當時還沒有集成電路,用的都是高功率的真空管。后來,隨著集成電路的出現和發展,特別是半導體器件截止頻率的不斷提升,使其越來越適合微波應用。起初的微波芯片都是用GaAs等化合物工藝實現,但隨著硅工藝的不斷發展和成熟,以硅為基礎的半導體工藝越來越適合低功率的高頻微波集成電路,其在消費類電子領域也應用的越來越多, 而我國在硅基微波芯片設計方面還處于空白或初始發展期,這正是安其威微電子瞄準的方向。
在消費類電子應用領域,由于低頻(3GHz以下)頻譜利用率已經很高,非常擁擠,隨著5G、VR等的應用發展,無線數據傳輸量巨大,對無線傳輸速度和帶寬提出了更高的要求,通信標準必須向高頻段的微波甚至毫米波頻譜拓展,這些給原本只有很窄市場空間的微波集成電路提供了巨大的發展機遇。
安其威致力于SOI/SiGe硅工藝微波芯片開發
安其威微電子在2015年7月份注冊成立,9月份開始運營,主要做的事情就是用硅工藝實現微波集成電路產品。該公司的愿景是做“中國硅工藝微波集成電路專家”。目前,公司有兩個研發部門,分別位于上海張江和南京,團隊規模15人左右,預計在今后1年時間內,發展到30人。安其威有兩條主要產品線:一是通用的微波毫米波元器件,如開關、衰減器、混頻器、放大器、移相器以及頻率源等等,主要采用SiGe和SOI(絕緣襯底硅工藝)實現; 另外一條是定制化產品線,為客戶量身定制比較復雜的、系統級產品。
從歷史發展來看,微波集成電路采用的工藝主要有GaAs、SiGe BiCMOS、CMOS和SOI。傳統采用的是GaAs,其優點是RF性能好、擊穿電壓高,但缺點是成本高、無法集成數字電路。目前,業界越來越多的公司都看重SiGe BiCMOS、CMOS和SOI的發展,并不斷加大研發投入,這3種硅基工藝在成本、易于集成方面具有先天優勢,但在擊穿電壓方面還有挑戰,如何提升它們的擊穿電壓,以實現好的線性度和大信號處理能力,是擺在研發工程師面前的首要問題。
射頻微波半導體工藝比較
SOI是CMOS工藝的特殊版本,二者最大的不同在于襯底,CMOS的襯底是導電的,而SOI采用絕緣襯底,不導電,而且導熱性又比較好,可以與GaAs工藝媲美,因此,可以利用這一特性,通過特殊設計方法,可以彌補其在擊穿電壓特性上的不足,從而也可以實現相對較高功率的電路。基于這些優點,世界上很多半導體公司在加大SOI設計和工藝的投入,相信SOI將會在今后成為小功率微波集成電路的主流工藝。
陸建華的硅工藝之路
陸建華在東南大學無線電系先后獲得本科和碩士學位,2002年,去了加州大學洛杉磯分校(UCLA),師從Frank Chang教授,學習CMOS微波集成電路設計,2011年取得加州大學電子工程系集成電路與系統專業博士學位。從2004年開始,在攻讀博士學位的同時,先后在科勝訊(Conexant)、恩智浦(NXP)和派更半導體(Peregrine,是藍寶石襯底硅工藝(SOS)的先鋒和SOI的主要領導者)任職,2015年回國創業。
職業生涯的前期,陸建華主要從事CMOS和SiGe BiCMOS系統級RF芯片設計,隨著技術的不斷發展和工作的不斷深入,他逐漸意識到,硅工藝信號處理頻率的不斷提升,低頻的傳統射頻系統的結構很快將被CMOS全數字化的結構替代實現。陸建華不斷進行著思考,最后他得出結論,以后的趨勢必將是硅工藝向更高頻率領域發展。一來可以創造出低成本高集成度的微波系統芯片,二來也能充分體現出硅工藝射頻芯片設計工程師的價值。因此,他從2011年開始,由原來的系統級RF-SoC研發,轉向了器件級的微波毫米波芯片設計,開啟了新的職業生涯。帶著新的夢想,陸建華加入了派更半導體(Peregrine)公司。這家公司由從美國海軍研究所離職的兩位高級技術主管創立,可以說是RF-SOI工藝的先鋒和鼻祖,它推廣并堅持了20多年,終于把該工藝技術發展到商用階段。
上世紀80年代,業界就有人提出了SOI工藝設想,當時,伯克利的胡正明教授也指出,當摩爾定律走到極限的時候,能夠推動半導體產業繼續向前發展的器件結構有兩種,一是FinFET,另外一個就是SOI。上世紀90年代,包括Intel和IBM在內的多家公司都曾經嘗試過SOI,但都在材料,特別是襯底工藝方面遇到了難以逾越的技術問題,因此沒有在后續加大投入力度。而當時的Peregrine公司創始人一直堅信,SOI在射頻方面的優勢注定其必將是一個很有發展前途的工藝技術,眼前的困難和問題只是暫時的,今后肯定有辦法解決。
20年后的今天,RF-SOI的工藝技術取得了突破,同時,它也找到了可以大展拳腳的殺手級應用,即智能手機的射頻開關,其很好地解決了手機在2G、3G、4G多種不同蜂窩網絡制式和不同頻率下,不同的射頻收發機與各個頻道的天線通信時的模式切換問題。 在它出現之前,手機的射頻開關都是采用GaAs工藝,而在面市后3年的時間內,市場上所有的GaAs手機射頻開關都被SOI產品替換掉了,并且達到了幾十億美元的市場規模。目前,有很多模擬芯片公司,如Skyworks,Qorvo,以及現在的ADI都加入開發RF-SOI產品的大軍。
Peregrine公司的產品線雖然比較窄,但它在SOI方面為業界做出了很大貢獻。陸建華在加入該公司后,在SOI方面不斷積累,有著深刻的認識和豐富的經驗,對后來的創業有著巨大的推動作用。 他開發的PE42524是業界第一款毫米波SOI開關。他主持開發的PE42820承受功率達到了30W. 他認為SOI工藝的潛力還沒有被完全開發出來,他在Peregrine公司工作的時候, 除了做射頻開關之外,還開發了多種SOI產品,如放大器、振蕩器、混頻器,最為重要的,陸建華發明了一種基于SOI工藝的限幅器,打破了長期以來只有PIN二極管一種實現方案的局面,實現了限幅器的可集成性。這項發明被列為Peregrine公司的重大基礎發明, 其中一款產品PE45450在2015年獲得美國電子元器件行業評出的ECN Impact Award(最有影響力獎)。
除了技術層面的厚積薄發,陸建華在Peregrine期間還不斷積累著市場拓展方面的經驗,他經常和同事拜訪各種各樣的中國客戶,在這個過程當中,他認識到,中國市場在微波芯片領域空白很多,對進口的依賴度很高,有巨大的市場需求和開發潛力。看到機會后,雖然Peregrine高層多次挽留,陸建華還是毅然選擇了回國創業。公司創始人Ron Reedy曾在一封公開信中表示,“陸建華是技藝超群的青年領袖和杰出的工程師”。 而公司總裁Jim Cable博士在一封信中表示“他的離開是公司巨大的損失”。
UCLA:充實而美好的回憶
在UCLA學習的幾年,是陸建華終身難忘的美好回憶,緊張的學習節奏、巨大的壓力、課題攻克、答辯通過后的喜悅等等,一切都交織在了一起。在那期間,他積累了大量的理論和實踐知識,為今后的工作和創業打下了堅實的基礎。
對于學習模擬和射頻集成電路設計的人來說,UCLA可以說是殿堂級的學府了。當年在東南大學無線電系學習時,陸建華看了很多由UCLA教授編寫的教材和專業論文,受益匪淺,從那時就開始憧憬,能去UCLA學習的話,將是多么美好的事啊!后來,UCLA的Frank Chang教授來中國訪問教學,陸建華有幸與他見面并交流,表達出了想去UCLA學習、深造的愿望。后來他如愿申請到了獎學金,實現了師從Frank Chang學習的夢想。
在集成電路專業,陸建華是UCLA第一個來自中國東南大學的學生,榮譽和壓力并存。在這里的學習非常辛苦,強度極大,經常是早上8點鐘到學校,晚上10點回家,在學校的時間起碼要14個小時, 長的時候要16個小時, 而且功課經常來不及做。UCLA集成電路專業方向對所有博士生要求幾近苛刻,如果連續兩個學期的課程平均成績達不到B+的話,或者兩次不能通過博士預選考試就要被退學,這是一個非常高的要求,而且去那邊學習的學生都是來自于全球各地精英中的精英,大家在這里的競爭非常激烈,都要盡量將自己的成績排在靠前一些的位置,防止被淘汰,即使是這樣,每年還是會有人被迫退學或者轉專業。
在UCLA學習,陸建華不僅積累了豐富的集成電路知識和實踐經驗,更重要的是學會了溝通,特別是真正用英語來思考和交流,同時增強了自身的抗壓能力。在畢業后的工作和學習經歷當中,他再也沒有體驗過比那段博士學習經歷更大的壓力。目前,陸建華依然與Frank Chang等國際級的集成電路專業導師保持著溝通,不斷吸取半導體技術、教育和市場的信息和經驗。
在壓力下前行
作為一家初創公司,安其威微電子要面對非常具有挑戰性的競爭環境。公司創建初期,首先要解決的就是團隊建設問題,國內從事硅基微波集成電路設計的人才很少,需要慢慢培養。除了招收國內的人才之外,陸建華表示,非常希望能夠吸納希望回國發展的資深微波電路設計工程師,待遇優厚,虛位以待。預計在兩年之后,安其威能夠建設一支具有一定規模、有很強戰斗力的團隊。此外,目前國內對硅工藝微波芯片的需求還比較有限,相關的信任度還要逐步建立,打開市場需要一段過程。
作為一個海歸創業者,陸建華對自己充滿信心,他在技術積累方面已經達到了很成熟的階段,在過去的十幾年里,一直在進行產品開發,團隊管理工作,而且經常和市場部的同事一起出去跑客戶,因此,從客戶需求、產品定義/設計,到后端的加工、封裝、測試、銷售這一套流程他都非常熟悉, 基于此,陸建華認為自己不只是一個設計工程師,更是一位具有專家水平的工程主管。此外,陸建華把家、妻子和兩個孩子都帶回到國內,要一心一意地在中國扎根,打拼出一片天地。
對于國內的產業環境,陸建華表示:“我們國家為集成電路創業建造了一個比較好的環境,國內需要我們這樣的產品,在性能與國外芯片基本相當的情況下,國內企業都會優先考慮本土企業的集成電路產品。這就是我們的優勢。政府“大基金”的推出,就是要打造產業鏈,構建完整的半導體產業生態系統,一旦大企業和大環境成型,對于本土的小企業也是福音,5年之后會在產品研發、銷售,融資,以及資源的優化組合方面看到更多的機會。”
目前,安其威的產品線,主要面向兩個應用方向,一個是針對很快就要實用的5G通信系統做了一些研發儲備,另外一個是安檢、安防、氣象和衛星通信等應用, 這一部分的定制產品居多,也可以做相應的微波分立器件。在衛星通信方面,目前我國正在大力推廣“動中通”系統,高鐵,救火車,游船,巡邏車等交通工具在顛簸前進的過程中,利用相控陣可以保持和衛星的高速通信連接,屬于前沿應用領域,安其威在這方面的產品開發上投入了很多精力。
5G和物聯網市場可期
在未來的5G通信系統當中,頻率越來越高,通信環境更加復雜,各種反射、干擾會給微波通信造成很多困擾,為了應對這些挑戰,業界的普遍共識是采用相控陣技術,可全方位的實時收發信號,以保證通信的實時性和準確度。這給硅基微波芯片提供了巨大的發展空間。
面對物聯網的發展機遇,陸建華認為各種微波毫米波傳感器將會大展拳腳。例如,在安防領域,對于類似無人機等“小、慢、低”空中目標的探測識別系統。在機場和地鐵等安檢用的成像系統,其最大的優勢就是安全,幾乎沒有放射性。在室內定位方面,,這種系統的成本低、精度高,可以發展出各種各樣的應用,如老人、小孩的監測看護,泊車等。在工業、民用和航空領域,各種防撞雷達也將是微波傳感器的用武之地。未來,如果能實現微波成像系統的小型化、低成本化,實現人手一個,那么它可實現的應用空間將非常廣闊,可以無線測量和重現各種形體,可以傳輸各種數據,存在著巨大應用市場的產業機遇。
安其威的未來謀劃
融資方面,安其威第一輪拿到了500萬美元的私人投資。目前,該公司的一款無線接收機已經實現小批量的量產,希望在2017年初有訂單。同時,在2016年底,會有4個產品形成出樣,2017年初推向市場,并希望明年底有訂單。安其威在2017年的營收目標是2500萬元人民幣,2018年以后,希望每年都能推出5~10款產品,其中3~4款完成大批量生產,盡早實現規模效應,從而讓客戶認可安其威低成本、高集成度的硅基微波芯片。
“我們目前以研發為主,有足夠的項目填滿團隊的工作,但還沒有建立起市場和技術服務團隊,這也是我們下一步的重要工作目標,公司要想發展壯大,必須多出去貼近和了解客戶,切實掌握實際需求實在是太重要了!”陸建華說。
面對半導體處于整個產業鏈上游,距離最終消費者比較遠,而且已經進入成熟期,盈利空間被逐步壓縮,而巨額利潤又被蘋果、三星、華為這樣位于產業鏈下游、直接面對普通消費者的廠商賺走這一局面,陸建華給出了他的觀點:一,如果你離最終用戶很遠, 就要做到絕對的專業,做到在領域內獨一無二的競爭力,這樣才能獲得定價權;二. 要充分了解和滿足國內客戶的需求,比如做芯片的公司,除了保持芯片級的核心技術競爭力之外,還要設計開發易于客戶使用的模塊和系統級產品,這就對芯片公司提出了更高的要求,必須跳出傳統的思維模式,這也是社會和商業模式發展的必然趨勢,我們必須要去順應這種發展態勢。
創業感悟
安其威微電子公司創立已有一年,陸建華感受良多,他希望通過經歷創業過程,使自己變得更加穩健成熟,站得更高,看得更遠,使自己變成一個更好的自己。他說:“從這個角度講,我自己的創業過程非常快樂,收獲非常多。創業對個人的要求實在是太高了,為人處世、團隊建設、經營管理,商業談判、溝通技巧、堅持原則與靈活掌握的權衡,以及個人的脾氣性格等等,都是極大的考驗。在創業過程中,個人的優點和缺點都會充分地體現出來,甚至是被無限放大。作為一個團隊帶頭人,必須要不斷地審視自己,調整思路,改善自身的不足,克服缺點,這樣才能把事業更好地進行下去,才能對得起自己的事業、團隊,以及關心你的家人、朋友和投資人。我非常享受這種狀態,也很喜歡現在的自己,相信我會更加喜歡一年以后的自己。且不論事業發展成什么樣,我個人一直在進步。”
“我越來越意識到,要想做好一家公司,不只是靠技術。技術是亮點和基礎,但是必須要對市場、客戶需求、國家產業政策和環境,以及投融資等各方面有較為深刻的認識和把控,必須對企業在整個經濟環境中的定位有一個清楚的認識,能夠跟各種各樣的資源進行對接。”陸建華表示,他越來越看重市場、管理等方面的人才,也渴望結交各種朋友,進行交流,不斷充實自己。他說:“總的來講,創業的感受是喜悅占六成,壓力占四成,更多的是要鞭策自己,不斷前進。”
創業初期,工作千頭萬緒,時間管理很難把握。陸建華說自己做得也不是很好,需要盡量分清事情的輕重緩急,解決問題的時候要分步走。在時間利用方面,工作占用了非常多的比例,家人只能做出犧牲,在美國做工程師的時候,會有比較多的時間陪家人聊天、做飯、出去旅游、逛街等,現在幾乎都成了奢望。他說:“不過再忙,我周日一天也盡量不工作,把時間留給家人。我有兩個小孩,我盡量堅持早上給他們準備早餐,然后送大兒子上學。工作和事業雖然很重要,畢竟不是人生的全部,家人才是人一生最重要的陪伴,在平時忙工作的時候,雖然不在家人身邊,我會利用各種碎片時間和親人通電話,這也是一種很好的溝通和情感交流方式。”
關于個人愛好,陸建華目前只能是忍痛割愛了,但還保持著一定量的鍛煉,如工作時間久了,就在辦公室做些簡單運動,晚上或清晨在家附近溜溜狗,放松一下自己。在有時間的時候,他會盡量多讀書,特別是一些經濟、金融、管理等非半導體專業的書籍,希望能夠不斷開闊眼界、充實自己。
陸建華說:“創業艱難,不要輕易嘗試,但一旦開始,就要全身心的投入。”陸建華并不覺得創業是件苦事,也并不覺得做出了很大的犧牲,他感受更多的是創業的喜悅和成就感。
珍惜自己的事業,珍惜身邊的人,珍惜自己的人生。
本期采訪嘉賓: 陸建華 博士
陸建華,東南大學無線電系本科和碩士, 加州大學電子工程系博士學。2004年開始,在攻讀博士學位的同時, 先后在業界知名的美國上市公司科勝訊(Conexant),恩智浦(NXP)和派更半導體(Peregrine)擔任設計工程師和技術主管。2015年回國,創辦了安其威微電子科技有限公司。他在射頻和微波集成電路、模擬混合電路、半導體器件及工藝,EDA 軟件等領域有著豐富的經驗。曾主持和參與設計的項目包括L波段,S波段,V波段(60GHz)寬帶接收機和多款高性能元器件產品的開發。
陸建華博士在國際上極具影響力的期刊如Journal of Solid-State Circuits和學術會議上發表了多篇論文,有多項美國已授權發明專利。
安其威微電子有限公司
安其威微電子(Archiwave Microelectonics)于2015年7月注冊成立,9月開始正式運營。在上海浦東以及南京鼓樓各設有芯片和模塊設計研發部門,目前團隊有將近15個工程師,還在不斷擴展。安其威選擇瞄準國內高速增長的專用高性能電子設備和通信系統等細分市場,專注開發以鍺硅SiGe BiCMOS和絕緣襯底硅SOI為基礎的高性能模擬、射頻、微波和毫米波集成電路,模塊以及寬帶收發機等定制產品,立足國內市場,貼近國內客戶,滿足國內需求,“做中國硅工藝微波集成電路專家”。
摩爾領袖志
中國半導體CEO訪談專題欄目。領袖,是一個企業的靈魂,決定著整個團隊的前進方向和成敗。這一點在資金和技術高度密集的半導體行業顯得尤為突出。“半導體行業觀察”作為摩爾精英旗下的專業半導體行業媒體,利用自身30萬微信關注的影響力,為廣大專業讀者了解半導體行業領袖構建溝通平臺,“摩爾領袖志”訪談內容集中在行業發展趨勢、經營管理理念、創業創新故事、企業人力資本運營等四個方面,從宏觀到微觀、從理念到實踐、從創業到管理全面覆蓋。
本期特約嘉賓記者:張競揚
張競揚,摩爾精英創始人兼CEO,中歐國際工商學院EMBA,東南大學無線電系碩士(電路與系統),十多年微電子產業從業經驗,有豐富的IC芯片、MEMS傳感器、Foundry、封裝測試、半導體設備材料、智能硬件、物聯網行業經驗和人脈。多次參加國家863、973 、工信部、科技部科研項目,多次作為嘉賓參與國際會議發表受邀演講,擁有多項發明專利。歷任: 上海工研院商務總監、SEMI 高級經理、IBM微電子中國區業務拓展主管、IBM微電子亞洲技術支持中心負責人、IBM微電子芯片研發中心高級工程師、射光所RFIC設計師。