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穿行于模擬與數字世界的半導體巨頭:ADI的發展之路



據IC Insight數據顯示,2019年,全球的半導體產業總值已增長至近5000億美元,年復合增長率平均在6%左右。在這快速增長的半導體產業中,模擬芯片則是一個低調而又龐大的市場,2018年全球模擬芯片市場規模已突破600億美元大關,預計到2022年將達到748億美元。
如果說數字芯片是一個圍繞強算力、低功耗和高性能,在摩爾定律賽道上不斷激烈火拼沖刺的高調市場。那么模擬芯片,則是一個把關人們現實世界和物理世界信號出入口的市場,悄然地占據每個人的生活,潤物細無聲。
在此之中,就有一家全球領先的模擬芯片巨頭,它用長達五十余載的光陰,以先進的模擬信息技術布局全球工業、通訊、醫療和消費電子等各個重要領域,打下了覆蓋全球20多個國家和地區,12.5萬個客戶的商業帝國。
它——就是亞德諾半導體(Analog Devices,ADI)。與此同時,這家低調且神秘的模擬芯片公司,也迎來了進入中國市場的第25個年頭。在中國市場發展的數年間,ADI與合作伙伴們攜手合作,對中國工業、通訊、汽車等相關產業的變革帶來了深遠重要的影響。
在今年6月四川長寧發生的6.0級地震中,成都高新減災研究所提前61秒向成都市民緊急播報了地震預警倒計時,成功跑贏地震波!有效減少了人員的傷亡。而地震預警系統就與ADI擅長的MEMS技術有著密不可分的關系。
此外,在當下火熱的新能源車、自動駕駛領域中,關鍵的電池管理、激光雷達技術也有著ADI的身影。
那么,長期以低調示人的ADI到底是一家怎樣的公司?半導體征程長路漫漫,ADI是如何憑借自身實力在這一領域不斷開疆辟土?
透過對ADI公司系統解決方案事業部總經理趙軼苗的采訪,智東西試圖跟隨他在ADI深耕15年的歷史視角,還原ADI在全球布局、成長,以及在中國25年的發展軌跡。

自1965年成立至今,ADI經歷了一波又一波的技術浪潮發展。它既是全球科技演進歷程的一名見證者,亦是在這些浪潮中揚帆尋找科技“新大陸”的眾多領航員之一。
ADI想要尋找的,是模擬信號與數字信號的科技沃土。
為踏上這片征途,ADI準備了四把利劍。
1、橋梁理念:數字化轉型的全面出擊
“多年以來,ADI的核心使命是建立連接物理世界和數字世界的橋梁。”趙軼苗說到,紛繁復雜的物理世界信號,不管是通過模擬到數字轉換,還是數字到模擬轉換,它們都是人類對各種信息進行深度分析與深度理解的重要工具。
這一橋梁理念自ADI成立之初,就已深深地烙印在它的基因之中,影響著ADI在物理世界和數字世界探索的每一步腳印。
這座橋梁的核心主要由帶寬和分辨率構成。簡單地說,為了構建這座橋梁,ADI對能夠將模擬信號轉換到數字信號的半導體器件進行了長期的探索, ADC就是這類核心器件之一。
早期,ADI研發的ADC大多為8bits左右,如SAR(Successive Approximation Register,逐次逼近寄存器型)ADC和Flash(閃存型)ADC。
隨著技術的不斷精進,ADI逐漸將ADC的分辨率向外擴展,不斷為模擬信號與數字信號的互通和應用帶來新的歷史節點。
例如,ADI對12bits的SAR型ADC的研發,實現了數字化的運動控制。
在高精度ADC方面,ADI還將 ∑△ADC推進到16bits的精度,研發出一顆名為ADE7755的芯片,幫助中國電表實現從機械表走向數字化的轉變。
簡而言之,ADI對ADC精度的不斷提升,讓許多如工業現場控制、地震波檢測和無線通信弘基站信號傳輸等數字化應用逐步成為可能。
從長遠來看,它對工業、通訊、汽車電氣化和消費電子等領域,邁向數字化的華麗轉身、成熟與爆發,亦起到了重要的推動作用。
2、兩大收購案:為應對新技術爆發埋下伏筆
另一個角度出發,ADI除了對模擬數字轉換技術異常地執著外,這些年也不斷地通過收購,來進一步擴展自身的能力邊界。
細數ADI發展歷史中最重要的兩次收購節點,一次是訊泰科技,另一次當屬凌力爾特(Linear Technology)。
2014年,一筆20億美金的交易,讓ADI成功將訊泰以及它引以為傲的射頻技術收入囊中。
這對當年的ADI來說,意味著自身的射頻技術可以不再局限于6GHz以下,實現了從0到110GHz RF頻段、微波頻段、毫米波頻段的全頻段覆蓋,擁有完整的射頻產品解決方案。
然而這家低調巨頭的雄心并不會止步于此,隨后兩年,ADI拋出了一筆價值143億美金的交易,讓2016年的全球半導體產業引起了不小震蕩——收購凌力爾特。
這次ADI瞄準的是凌力爾特的高性能電源技術,它能將電源模塊的封裝體積做到極小,在提高電源效率的同時,提高電磁兼容性,大幅度降低對外輻射的干擾,進一步滿足未來愈發嚴格的汽車應用需求。
若跳脫出當年這兩筆收購案的歷史節點,我們可以看到,這兩筆收購的意義遠不止是ADI對自身業務線的完善,其背后是為當下爆發的新通信技術與自動駕駛熱潮,筑造堅實的技術堡壘。
3、多樣化摩爾:數字與模擬雙管齊下
如今說到半導體公司,摩爾定律則是一個必然繞不開的話題。
近年來,隨著芯片制程技術逐漸接近物理天花板,摩爾定律正面臨逐漸失效的技術窘況。
但在趙軼苗看來,ADI的思路與大多數半導體公司有些不同,他們更關注的并非是摩爾定律的天花板,而是如何從物理世界到數字世界中,洞察到各類信號在現實環境的特性或細枝末節,以持續得到有價值的數據。
這一思路也被叫做“More than Moore”,多樣化摩爾。
從數字信號世界的角度來說,將完整系統的關鍵部件和軟件集成在單一芯片上,也稱為SoC(System on Chip,系統級芯片),而在模擬信號世界中,不同模擬工藝的多芯片封裝則叫做SiP(System In Package,系統級封裝)。
ADI針對物理世界和現實環境交互所需的電信號特點,將SoC和SiP相結合,開發出了一種新的工藝結構,并研發出了多樣器件和產品技術,以幫助客戶及其應用提供更高的系統價值。
例如,ADI基于此開發了MEMS(Micro Eelectro Mechanical Systems)傳感器,不僅能應用在汽車空氣氣囊中,還可應用于手表、手環等運動檢測裝備,更能控制無人機等設備的懸停,以及石油、礦井和風力發電機等工業場景中,通過對震動、速度、頻率等要素的檢測來降低并應對各類風險。

隨遇而安并不是ADI的一貫作風,相反,這家公司時刻保持著敏銳的憂患意識。
正如趙軼苗所說:“我們越來越多地發現,工藝級別和器件級別創新對ADI來說,遠不夠應對如今世界技術的飛速發展。”
那該怎么走?
系統級創新!ADI一錘定音,從此便朝著解決方案的路子大步邁開。
從2008年,ADI開始成立事業部制,與公司產品線交叉,共同推動整個ADI的創新發展,并將此稱為“Beyond Moore(超越摩爾)”。
超越摩爾除了對各種數字工藝制程的演進,同時還包括對模擬技術的創新,并逐步擴展到對系統的理解,將更多的軟件和算法引入系統級產品中。
ADI的超越摩爾主要關注消費電子、醫療健康、工業自動化、通信基礎設施和汽車電子等應用場景,并從系統應用的角度來定義產品。
例如,在汽車電子方面,ADI開發出多通道電池串連的BMS(電池管理系統)方案;在自動駕駛領域,它還開發出覆蓋毫米波雷達、激光雷達和慣性測量單元的Drive360感知和導航技術組合。

特別是ADI手握的橋梁理念、收購技術、多樣化摩爾和超越摩爾這四大利器,為其在模擬信號與數字信號世界之間的暢行無阻拿下了寶貴的入場券。

縱觀歷史上科技巨頭們的發展脈絡,似乎每一家巨頭的成長起始點都與倉庫有關。
1965年的冬天,兩名畢業于麻省理工學院的學生在學校附近租了一個簡陋的庫房,從高性能運算放大器的制造開始,一磚一瓦地建造自己的科技王國。
這便是ADI最初成型的模樣,那兩名懷揣夢想的畢業生正是ADI的聯合創始人——Ray Stata和Matthew Lorber。

從故事的起點可以看出,早期的ADI并不制造芯片,而是順應當時的新興市場,開發運算放大器等分立器件,用于產生經過精確放大的改良型電信號。
轉折點要從上世紀70年代說起。
當時,集成電路元件方才問世不久,Ray Stata立刻嗅到了技術風潮。他認為,未來電子技術的發展將會越來越多地聚焦在半導體技術上,更多的核心技術也將集成起來,并以此為導向推動整個電子行業的發展。
基于此,Ray Stata決意要做半導體轉型!
但一家公司的轉型哪會如此簡單?在公司董事會看來,那時的ADI業務正蒸蒸日上,加之半導體這一新市場尚充滿太多未知的變數,毅然轉型未免太冒險。
出師不利的Ray Stata并未就此作罷。
由于半導體投資十分巨大,在董事會的重重壓力下,Ray Stata決定將自己投資開始進行IC設計,幾乎將自己的大部分身家都用來做賭注。
歷史事實證明,Ray Stata的決策是對的。
1971年,ADI推出業內第一款激光微調線性IC FET輸入運算放大器,名為AD506。隨后更是陸續推出了多款業內首創半導體產品,預示著它的轉型之路正式開啟。
轉型后的ADI將研發重點轉移到了數模信號轉換器、高性能運算放大器、MEMS器件等技術上。
與此同時,隨著產品的商業落地,ADI逐漸將業務布局強勢擴張至全球消費電子、無線通信和信息計算等領域,而其原先在航空航天、工業儀器領域的市場地位也得到進一步的鞏固與提升。
當時間的指針滑入上世紀的最后十年,全球在走進信息化時代的同時,世界大格局也正迎來翻天覆地的劇變。
1995年,在美國大洋的彼岸,中國開始走上了科技強國的戰略道路。
在此背景下,Ray Stata和公司一同決定進軍中國市場,并于1995年在北京成立分公司。
ADI邁出的這一小步,在當時看來也許只是乘著時代的東風,對新市場進行試探與開拓。但ADI在以后的25年和中國合作伙伴一起進入了發展的快車道。趙軼苗看來,這是一段與合作伙伴共同實現技術創新和探索的旅程。
中國市場的獨特機遇在其速度和體量。ADI不僅看重中國市場的份額,更重視這個市場的需求。
“所有的技術在中國應用,速度和體量都和其他國家、地區不一樣。”趙軼苗感慨到。
在他看來,中國技術的應用和創新速度,都遠遠超過其他國家,我們需要用快的速度去響應,也要考慮到中國市場的特殊要求。
用指紋解鎖技術做一個例子,2018年中國電子鎖市場規模大約有4億,哪怕只有10%的電子鎖應用到指紋解鎖中,也會帶來一個4千萬臺的市場規模。
基于這無可比擬的速度與體量,中國市場對ADI整體發展的重要性不言而喻。
“所以我們有一個非常強大、反應速度非常快的應用工程師團隊,分布在中國的各個地方。同時我們在各個垂直的應用領域,都有相應的系統應用工程師,包括通訊系統、汽車、醫療及消費業的解決團隊,“趙軼苗說:“給客戶提供的不只是芯片類產品,而是包括整個系統,甚至連同軟件的解決方案。”
如今,ADI在中國的客戶已發展至約4500家,在中國市場營收占總營收的22%,呈加速增長之勢。
目前,ADI在全球市場的業務布局廣泛,主要以模擬信息的感知、測量、連接、電源、解譯、安全這六大核心處理技術,全方位地布局工業自動化、通訊、汽車和消費電子與醫療等產業。
翻開ADI剛公布的2019財報,數據顯示,這家公司在去年約87%的營收都來自于工業、通信、汽車行業的B2B市場。
營收大頭則落在了工業市場,以50%的營收比例占據總營收的半壁江山。而通信和汽車市場的占比分別為21%和16%。
毫無疑問,工業、通信和汽車成為了驅動ADI營收增長和全球布局發展的三駕馬車。

如今,ADI不止滿足于已建立的能力和技術特點,還希望擴展自身的能力邊界。
一方面,它要不斷推出更具創新力的產品;另一方面,也要在原有的核心基礎上,借助外部吸收的技術來構建更加復雜的系統。
不可否認,ADI每一步的成長與轉型,與前瞻性的創新精神息息相關,而這些特點,也奠定了ADI自成立后近55年的發展基因。
關于ADI發展的前瞻性,趙軼苗談到,對半導體工藝而言,想要創新必然要做好前瞻性準備。
“一項工藝的領先將能決定10年發展周期的過程。”他強調,ADI長期以來一直都在將更高速、更高精度、更高性能的工藝技術,進行提前的研發準備。
產品創新方面,趙軼苗認為,核心技術一般以5年為周期,產品則以2至3年為周期。而對各個應用領域的理解和長期積累,更成為ADI構建面向未來產品的基礎。
雖然人們對未來技術的探索,更多是順著技術發展的脈絡進行預測和演進,就像一場科技賭注。
但這對如今的ADI來說,也許就如當年聯合創始人Ray Stata決心轉型半導體一樣,哪怕時代與產業已發生了翻天覆地的變化,但鐫刻在企業基因里的,是不變的敏銳市場直覺和果敢篤定。
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原標題:《穿行于模擬與數字世界的半導體巨頭!ADI的發展之路》
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