
一、概述
2020年上半年,受新冠肺炎疫情影响,全球经济受到较大冲击,公司组织全体员工进行疫情防控的同时,全面推进复工复产。疫情凸显机器人与智能制造的重要作用,在全国疫情得到稳定控制的形势下,2020年第二季度机器人与智能制造市场需求开始升温。公司一方面加速推进现有订单的执行,另一方面围绕新的市场需求提高快速反应能力。此外,公司继续强化内功,持续进行研发投入,提高成本控制管理要求,强化风险防控意识。报告期内,公司实现营业收入12.35亿元,同比下降1.87%;归属于母公司股东的净利润1.33亿元,同比下降38.43%,主要系2020年上半年公司下属联营企业经营活动受新冠疫情影响,短期经营业绩出现下滑。
(二)机器人与智能制造需求增长
1、工业机器人提高附加值
公司在确保通用机器人(主要系6轴机器人)性能指标达到国际厂商同类产品的同时,不断以增加产品附加值提高市场竞争力。公司融合3D视觉,力觉感知,离线编程与维护,云数据存储,制造、执行与控制全方位数据管理等技术,展现通用机器人智能化、互联化的能力,公司累积通用机器人加工工艺的应用技术数据,完善工艺与机器人技术的深度融合,加强与下游行业客户的磨合,进行产品的迭代升级提升产品附加值。报告期内,公司聚焦焊接、喷涂、磨抛、装配应用领域,深耕重型机械、船舶、家电、玻璃等行业市场。
公司秉承精益求精的精神将协作机器人产品进行更新迭代,保持行业领先技术水平,2020年公司GCR20-1100型号协作机器人获得上海市高新技术成果转化项目A级证书,技术贡献系数高达0.9,公司全资子公司中科新松公司荣获上海市 科技 进步一等奖。通过近年来布局,目前协作机器人销售网络已经遍布全国,进一步提高对客户需求的反应能力。报告期内,公司协作机器人持续销售,在 汽车 整车厂、房地产(天花板贴墙砖作业)、半导体厂商等实现应用,有效为客户提升工作效率和质量。
2、移动机器人扩大技术优势
公司依托移动机器人的技术优势增强与国际 汽车 厂商的粘性合作,巩固在 汽车 装配线的应用优势,同时把握国内重型卡车市场机遇,以领先的技术迅速占领市场。随着新能源市场需求的持续扩大,公司移动机器人在新能源领域的销售规模持续扩大,报告期内,公司与新能源电池知名企业持续合作,以点带面拓展客户群体,此外公司与新能源 汽车 特斯拉工厂提供装配解决方案。公司充分发挥重要项目的示范推广效应,持续拓展客户群体,形成新的业务增长点。公司大力拓展激光自然导航技术的应用市场,扩大新技术应用的辐射面。
3、特种机器人增强综合实力
近年来公司发力核行业市场,以安全可靠、技术创新、服务为价值要素研发解决客户痛点的特种机器人产品与解决方案,公司与中核集团形成战略合作伙伴,报告期内针对具体需求开展业务合作。公司持续布局国防领域市场,报告期内,公司一方面保障现有订单生产作业的高品质、高效率,另一方面不断增强特种机器人的研发能力,丰富特种机器人产品线,强化综合实力,以优质的产品及服务质量获得市场口碑,为公司持续拓展新的细分市场奠定良好基础。
4、数字化工厂发掘新市场
2020年上半年,公司一方面把握市场机遇,着力拓展重点行业客户寻求高质量的合作项目,另一方面致力于降低成本,优化数字化工厂研发与实施,提升项目的盈利能力。报告期内,公司为钢铁、光通讯、3C等领域客户实施国内领先的数字化工厂解决方案,其中国内首套轨梁物料智能系统项目覆盖炼铁炼钢、热轧工艺、冷轧工艺,库区管理等钢铁生产及存放的各工序,包含11项公司独有专利技术实现全流程可识别、可跟踪、可追溯。公司为国内光通讯行业的领军企业设计实施行业首个智能工厂,打造从原材质到成品装车的全流程产线,项目实现生产效率提高26%,运营成本降低27.3%,产品研制周期缩短34.4%,产品不良品率降低24.7%,能源利用率提高48.4%。公司实施国内第一个采用协作机器人进行服务器生产的智能工厂项目,有效满足生产定制化、柔性化和批量化兼容的生产模式。此外,公司与中科曙光(603019)、浪潮软件(600756)等知名企业建立业务合作,为全面进行市场推广发挥重要作用。
5、智能物流装备市场需求旺盛
2020年上半年,公司聚焦优势行业客户,深耕行业优质客户,增强项目实施管理综合能力扩大市场影响力。近年来,公司持续发力拓展国际大型企业客户,项目规模不断扩大,报告期内公司智能物流装备出口到欧洲、印度、泰国和马来西亚,公司积极采取了相应策略降低疫情对海外项目实施的影响,获得客户对公司服务的高度认可。国内市场方面,公司智能物流装备在中车、航空航天、烟草、化工等市场实现持续应用,创新方面,公司与国内研究院所合作旨在将智能物流渗透到现代农业新领域。
6、智能交通拓宽市场
2020年上半年,公司整合资源加强与国内各省市地铁集团的对话与交流,拓宽市场覆盖面。报告期内,公司中标大连地铁1、2号线监控系统,大连地铁金普线监控系统,哈尔滨地铁2号线1期自动售检票系统,天津地铁6号线自动售检票系统。
为更好为客户提供全面的服务,公司持续进行技术迭代,对地铁隧道巡检机器人、地铁智能票务服务机器人进行全面升级,根据客户需求及应用场景不同进行深度开发,更好地实现智能化 *** 作与管理。
7、半导体装备前景广阔
公司半导体装备业务始于2004年,在国家集成电路“02专项”的支持下公司开始研发用于半导体行业的洁净机器人和物料搬运系统,经过十多年的发展,公司现已形成体系完整、系列丰富、应用广泛的产品线。公司半导体装备主要分为设备自动化和工厂自动化(AMHS)两大类产品。设备自动化主要系洁净(真空)机械手和集束型设备,其中包括真空直驱机械手、双臂真空直驱机械手、一体化真空直驱机械手、大负载真空机械手、大气机械手、晶圆处理系统、真空传输平台等,工厂自动化(AMHS)主要产品有OHT、Stocker(洁净存储系统)、MR(复合机器人)等。公司半导体装备业务面对的客户群体涵盖半导体工艺设备厂商、半导体制造厂商和面板厂商。随着半导体设备国产化的加速,公司半导体装备业务迎来良好的发展机遇。报告期内,半导体业务板块订单较去年同期增长,公司新研发的一体化真空直驱机械手完成测试验证与产品定型,上半年实现了小批量交付;公司EFEM实现从半导体工艺设备厂商到半导体制造厂商的导入;公司自主研发的G4.5代OLED机器人已交付客户使用;公司AMHS将于近期完成整体联调并交付OLED面板厂客户使用。
公司于8月20日披露2020年度向特定对象发行股票的预案,本次发行目的为加大半导体装备的研发投入,进一步完善产品系列,扩大产业化规模,提升综合实力,成为国际领先的半导体设备自动化与AMHS供应商。本次向特定对象发行股票相关事项尚需股东大会审议批准、深圳证券交易所审核通过并经中国证监会作出同意注册决定。
8、服务机器人深耕行业应用
公司坚持以市场驱动为导向,围绕行业痛点进行市场布局。2020年上半年,公司将库存盘点、商用服务领域作为主要拓展的目标市场。公司与迪卡侬再次签署59台盘点机器人项目,并在上半年完成了迪卡侬国内14个区域门店23台机器人的部署工作,目前已有近100台盘点机器人在全国各个城市的迪卡侬门店运行。此外,公司以开放合作、实现共赢为原则与合作伙伴共同推进智能平台型服务机器人,报告期内实现持续销售。医疗机器人方面,报告期内公司向辽宁省残联交付100余台行走辅助机器人,积极与其他养老机构洽谈商务合作,拓展消费类医疗机器人产品市场。
9、工业软件与控制平台开启制造业发展新模式
公司成立了自主可控的工业软件&控制技术体系及产品平台,面向不同市场领域提供平台化服务。平台软件方面,形成包含运动控制、智能感知、应用工艺的控制软件产品,以及包含SCADA、MES、WMS、数字孪生的制造管理软件产品;平台硬件方面,形成编码器、伺服电机、伺服驱动器等核心部件系列产品,以及PLC、MC、RC、CNC等各类控制系统;公司面向农业、化工等转型升级需求迫切的领域,形成了智能物联网、工业互联网解决方案,助力产品质量和生产效率的提高。
二、公司面临的风险和应对措施 1、宏观经济波动及下游行业周期性的风险 近年来全球经济增速放缓,制造业固定资产投资力度受到一定影响。机器人最大的下游 汽车 行业由于周期性变化,景气度下滑。如果宏观经济发展出现较大波动或以 汽车 为代表的下游周期性行业发展不能迎来新的拐点,将会对公司业绩造成一定影响。 应对措施:公司坚持技术创新和新产品的研发,提高市场竞争力和影响力,积极拓展新的下游行业客户,扩大业务辐射范围,增加新的收入增长点,缓解宏观经济波动及下游周期性行业对公司业绩的负面影响。 2、 科技 成果产业化风险 公司作为高 科技 企业,技术的快速更迭以及 科技 成果的产业化是公司发展的原动力。公司紧跟5G、AI等新技术的发展水平,加大研发投入和研发力度,研发成本的上升对公司的营业业绩产生一定的影响。如果公司未能把握 科技 成果转化为市场产品的有利时机,可能会降低研发投入的回报率。 应对措施:公司充分发挥公司在机器人产业联盟、中国机器人TOP10、中国智能制造系统解决方案供应商联盟等行业组织中的作用,及时、充分的掌握行业发展动态和趋势,以市场为导向,有效的推进新技术、新产品的市场化。 3、市场竞争风险 随着制造业转型升级进程的加快,机器人与智能制造已成为各国发展的重要战略。中国作为全球最大的机器人消费市场,竞争格外激烈。不仅国内机器人厂商集聚、海外机器人厂商加速在中国的产业布局和市场开拓,同时跨界公司也陆续进入机器人与智能制造行业,市场竞争愈演愈烈。 应对措施:公司一方面提高产品质量和服务品质,增强客户粘性;另一方面加大研发投入,提升核心竞争力的同时进一步完善公司的产业布局和市场应用布局,巩固行业的领先优势。 4、经营管理和人力资源风险 公司正处于快速扩张及全球化发展的时期,公司经营管理模式和水平需要不断进步,高端技术及管理人才的储备和培养对公司的可持续发展具有重要意义。如果公司的高端人才需求得不到满足,或现有高端核心技术人员及管理人才流失,可能会影响公司的快速发展和扩张。 应对措施:公司继续加强集团化管理水平,建立健全经营风险管理机制,完善员工的薪酬体系和职业发展平台,积极引进高端人才,加强团队建设,为公司的快速发展提供强有力的人才支撑。
三、核心竞争力分析 (一)技术创新优势 技术创新是公司核心竞争力的集中体现,公司被列入工业机器人全球排名前10名。公司作为中国机器人标准化总体组组长单位,起草并制定了多项国家及行业标准。公司掌握工业机器人控制技术、伺服系统设计技术、 *** 作机优化设计制造技术、软件设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术、3D视觉技术、力度感知技术等。截至2020年6月末,公司共申请专利1484件。 拥有有效专利377件,其中发明专利193件,实用新型专利103件,外观设计专利81件;软件著作权109件。2020年上半年公司研发投入1.31亿元,同比增长43.30%。公司作为国家认定的企业技术中心,拥有院士专家工作站、国家博士后流动工作站。 公司连续承担国家863重点项目、十二五智能制造发展专项项目、十二五国家 科技 支撑计划课题、十三五国家重点研发计划、 科技 部02专项项目、工信部研发项目、发改委研发项目、物联网发展专项基金项目、中国科学院院地合作项目、上海脑智工程项目、辽宁省科学技术计划项目等。 (二)机器人产品线丰富的优势 经过20年的积累,公司成为全球机器人产品线最齐全的企业。 1、柔性协作机器人 公司柔性机器人产品分成5大系列,具备轻量化、碰撞检测、牵引示教、快速配置、视觉引导等功能,负载量为3kg-20kg,重复性精度最小为0.02mm,可满足不同客户的生产需求。对于布局紧凑、精准度高的生产场景极为适合。其中GCR5-910协作机器人的最大直线速度提高到了1.5m/s,达到行业领先水平。H系产品作为全国首发的智能型复合协作机器人,综合智能移动机器人、协作机器人、视觉识别等技术,应用与仓储分拣、搬运、上下料等生产衔接环节。多样化的导航配置,多元化功能配置,满足了自动化工厂灵活高效低成本的现场布置。 2、通用型机器人 公司拥有三类通用机器人产品,其中6轴机器人适用于焊接、磨抛、冲压、锻造、涂装、搬运、码垛等作业环节,负载量4kg-500kg,重复性精度最小为0.02mm。水平多关节机器人(SCARA)适用于装配、锁螺丝、装箱、分拣、快速搬运等作业环节,负载量5kg-10kg,重复性精度最小为XY:0.02mm,Z:0.02mm。并联机器人(DELTA)适用于包装、分拣、搬运、装配等作业环节,负载量3kg-15kg,重复性精度最小为0.02mm,拾放节拍最大为260次/min。 3、移动机器人(AGV) 公司拥有三类移动机器人产品,其中装配型AGV适用于 汽车 底盘线动力总成、后桥总成与车身合装。搬运型AGV适用于物料分拣、升降接货卸货、运输等作业环节。智能巡检AGV可搭载5G网络,具备自主导航、自主避障、自主充电、对人体、人脸、车辆、车牌智能识别和火灾、气体等异常检测的功能,适用于室外厂区巡检、园区巡逻、周界巡防、教育实训等应用领域。上述产品拥有多种导航方式,包括电磁、激光、惯性、视觉、GPS、自然轮廓,驱动方式包括双轮差动、单舵轮驱动、双舵轮驱动,供电方式包括电池供电、感应供电,最大承载量85吨,导航精度10mm,停车精度最小为5mm。2018年公司移动机器人在韩国平昌冬奥会的演出展现出国际领先的技术水准。 4、消费类机器人 消费类机器人主要划分为服务机器人和医疗机器人。公司服务机器人包括松果系列、家系列及智能平台系列服务机器人,产品具有自动避障、自主充电、语音识别、人脸识别、远程视讯等特点,已经为 健康 养老、教育陪伴、政务金融、促销导购等消费类市场提供服务。医疗机器人主要有医疗配送机器人、防疫消毒机器人、医疗护理机器人、医疗康复机器人等。公司在围绕市场应用场景继续丰富产品线,扩大消费类市场规模。 (三)半导体(IC)装备技术领先优势 半导体装备业务是公司战略核心业务之一,经过十余年的沉淀,现已形成较为完善的产品系列。公司作为国内首家洁净机器人及工厂自动化系统解决方案供应商,依托国际一流的技术水平现与国内知名的半导体工艺设备厂商、半导体制造厂商和面板制造厂商形成战略合作关系。 1、洁净(真空)机械手和集束型设备,包括真空直驱机械手、双臂真空直驱机械手、一体化真空直驱机械手、大负载真空机械手、大气机械手、晶圆处理系统(SORTER EFEM)、真空传输平台。应用于8寸、12英寸生产线(90-65nm)工艺的IC制造整机装备和半导体生产设备、检测设备等的晶圆搬运。机械手产品重复精度±0.1mm(3σ),最大伸展速度900mm/s,最大升降速度330mm/s,负载重量≤0.5kg。上述产品均经过SEMI认证,可满足个性化设计支持用户定制,手臂长度可选,为客户提供接口及末端定制服务。 2、工厂自动化(FA)产品线,分为FPD(面板)机器人、MASK(掩膜版)、Foup(晶圆载具)搬运系统与存储系统。 其中FPD机器人具有高刚度、高速度、高精度、高平稳性和高洁净度的特点。FPD、MASK、和Foup搬运与储存系统集合了Stocker(洁净存储系统)、AGV、Robot、Unpack、ACS(调度软件)、Stocker、MR(复合机器人)等搬运系统和Erack(电子货架)储存调度等系统,可以广泛应用在半导体制造厂和面板制造厂。 (四)数字化工厂软实力不断提升的优势 公司以大量的实战经验积累,为 汽车 、3C、电力、机械、航空航天、新能源、食品、医药、烟草等20余个下游行业持续提供国际水准的数字化工厂解决方案。公司数字化工厂管理系统由三个部分组成:运营管理智能化平台,智能物流系统和仓储物流智能化平台,生产设备智能化平台,构建一个由物流网络和信息网络组成的数字化工厂基础系统。公司统筹的工业软件 控制平台,提供具有良好开放性、高度灵活性、模块化和可升级的、自主可控的互联网控制网络系统。整个平台包括从 *** 作系统、智能驱动、RC、CNC、PLC,到数字孪生、MES、行业解决方案的软件体系,以及从定制化芯片、模组及主板、码盘、伺服电机、伺服驱动器到各类控制系统的硬件体系,打造了“端-边-云协同”的智能制造解决方案。 (五)全球化知名客户群体优势 公司着眼于全球化的市场空间,依托领先的技术与产品建立国际化的客户群体。公司三分之二的客户为外资企业、合资企业与国有大型企业。如 汽车 领域客户有通用、福特、宝马、奔驰、大众、捷豹路虎等;一般制造领域客户中船集团、中集集团(000039)、中联重科(000157)、三一重装、九牧等;新能源领域客户有特斯拉、宁德时代(300750)、孚能 科技 、恒大 汽车 等;泛半导体领域客户有北方华创(002371)、中微半导体、美光半导体、晟碟半导体、华海清科、Sandisk、赛意法、京东方、华星光电、TCL等。公司以长期战略合作、推进共同发展为宗旨,与客户形成长期稳定的合作关系,并努力以点带面扩大业务规模。 (六)人才团队的优势 公司坚持三高标准:高层次、高素质、高效用的人才原则,遵循“长期开发,重点培养,以点带面”的人才培养策略。按照“有利于优秀人才聚集,有利于优秀人才脱颖而出,有利于优秀人才发挥作用”的要求,吸纳国际高端人才,完善公司国际化运营,建立健全人才体系的运行机制。公司拥有“院士专家工作站”、“博士后科研工作站”,公司与东北大学机器人科学工程学院、中国科学院机器人教育学院等教育机构建立了良好的交流渠道,为公司行业人才的培养提供优质资源。上半年由于疫情原因,公司未开展集中培训,为员工开通了线上学习平台,全集团受众学员1220人,累计学时14899学时,涵盖了基层/中层管理能力提升、研发管理、人力资源管理、一线生产人员岗位技能提升等课程。
作者 | 海怪
来源 | 脑极体(ID:unity007)
意法半导体、英飞凌、恩智浦三家半导体企业先后从其母公司独立或重组之后,直到今天,一直是撑起欧洲半导体产业面子的“三巨头”。
之所以被称为“三巨头”,是因为自1987年以来,三家几乎从未跌出全球半导体企业20强,虽然排名有调换,但都没掉队。当然也再没有新兴的欧洲半导体企业进入这个头部榜单。
如今,在全球半导体市场中,这三巨头主要选择了工业和 汽车 等B端芯片市场,而避开了竞争激烈的移动终端及电脑等消费级芯片市场。
这就让芯片产业之外的人很少有机会听到三巨头的名声,也自然很少了解这三巨头在全球芯片市场所扮演的角色,以及三家当下的竞争格局和未来可能的发展前景。
那么,三巨头之间有哪些纠葛和关联?各自有哪些优势?顺着这些问题我们接着讨论下去。
三巨头的并购“排位赛”
由于三巨头将市场都定位在B端芯片市场,三家各自的技术和产品自然有重叠,因此不可避免会出现激烈的竞争。而在近几年三巨头的发展过程中,大规模并购其他半导体企业和技术公司,成为能够快速赶超对手的“常规”手段。
在2018年,曾传出“英飞凌试图收购意法半导体”的消息,最后可能因为法国政府的阻挠而告吹。甚至早在2007年,还有“意法半导体要收购英飞凌”的传闻。可见三巨头相互之间觊觎对方已久。
而三巨头的关系中,英飞凌和恩智浦的竞争最为激烈,双方都在 汽车 半导体领域深耕多年,且排名接近。2015年,恩智浦以118亿美元的价格,收购了美国的飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor),成为当年的天价收购案。完成此次收购后,恩智浦成功进入全球半导体厂商前十的行列,成为全球最大的车用半导体制造商,并且成为车用半导体解决方案与通用微型控制器(MCU)的市场龙头。
经此一战,英飞凌虽然在 汽车 半导体市场略占下风,但也没有停止并购扩张的脚步。为巩固其在功率半导体的领先地位,英飞凌在2015年率先以30亿美元现金并购美国国际整流器公司;又在去年4月,宣布以100亿美元的价格完成对美国赛普拉斯半导体公司的收购。
赛普拉斯半导体的产品,包括微控制器、连接组件、软件系统以及高性能存储器等,与英飞凌当先的功率半导体、 汽车 微控制器、传感器以及安全解决方案,形成了高度的优势互补,双方将在ADAS/AD、物联网和5G移动基础设施等高增长应用领域,提供更先进的解决方案。
简单来说,英飞凌的目的仍然是要加强 汽车 半导体产品的实力,试图超越恩智浦的 汽车 半导体业务。此外,英飞凌在MCU、电源管理和传感器芯片方面超过或接近意法半导体。
去年几乎同时,恩智浦又以17.6亿美元收购美国美满电子(Marvell)的无线连接业务,主要产品线是Marvell的Wi-Fi和蓝牙等连接产品。通过这一收购,恩智浦可以更好补强其在工业和 汽车 领域的无线通信实力。
相比之下,过去几年意法半导体在并购市场的动作较少,但也并非没有。2016年8月,意法半导体宣布收购奥地利微电子公司(AMS)的NFC和RFID reader的所有资产,获得相关的所有专利、技术、产品以及业务,以强化其在安全微控制器解决方案的实力,在移动设备、穿戴式、金融、身份认证、工业化、自动化以及物联网等领域的发展提供技术支持。
在2019年的TOP15半导体市场排名中,来自欧洲的三家企业只能排在12-14位。恩智浦收购飞思卡尔的红利已经消失。而英飞凌收购赛普拉斯之后,两家营收加起来,会使得英飞凌大幅提升排名进到前十名当中。
从半导体产品形态来看,英飞凌、意法半导体和恩智浦,都是模拟芯片或模数混合芯片企业。从近几年的产业趋势来看,模拟芯片产业的集中度不断提高,而且模拟芯片企业的并购重组主要发生在美国和欧洲之间。从恩智浦和英飞凌收购的案例中,我们可以看到其对模拟和模数混合芯片厂商的并购,而且标的几乎全部来自美国。
一方面说明美国模拟芯片整体的数量和实力都很强,一方面也能看出全球模拟芯片企业发展进入一个相对稳定发展的阶段,如果想要打破平衡,取得快速发展,并购重组和强强联合就成为一个直接有效的手段。
不过值得注意的是,美国和欧洲直接模拟芯片企业的这种“内部消化”,正在进一步拉大欧美和亚洲之间在模拟芯片产业上的优势差距。
三巨头的守旧与拓新
为什么三巨头想要突破增长瓶颈,就必须依靠巨额收购来实现呢?
这实际上要跟模拟芯片产业的特点有关。与数字芯片要求快速更新迭代(摩尔定律)不同,模拟芯片产品使用周期较长,价格相对较低,其使用时间通常在10年以上,产品价格也较低。寻求高可靠性与低失真低功耗,核心在于电路设计,模拟芯片设计工艺特别依赖人工经验积累、研发周期长。
一旦某家企业在某类模拟芯片上建立其研发优势,那么其他竞争对手就很难在短时间内模仿或者超过,同时也因为下游客户对模拟芯片超高稳定性要求,一旦某些厂商建立其产品优势,其他竞争者也难以撼动其供应市场。所以,模拟芯片的产品与行业特点导致模拟芯片厂商存在寡头竞争特点。
德州仪器、亚德诺、意法半导体、英飞凌、恩智浦都是长期稳居全球TOP10的模拟芯片巨头,并且近几年,集中度还在进一步上升。近日,亚德诺高价完成美信的收购,甚至于有机会挑战第一名德州仪器的位置,而英飞凌对赛普拉斯的收购,也能让其排名大幅上升。
从产品线来看,三巨头都是老牌的IDM制造商,都拥有非常齐全的产品线,并且更加注重产品线工艺的稳步改进。
当然,恩智浦也想过拓展其他业务。2007年,恩智浦曾收购SiliconLabs蜂窝通信业务,发力移动业务市场,以及数字电视、机顶盒等家庭应用半导体市场,但短暂的出圈尝试不够成功。
因此,2007年起恩智浦很快将无线电话SoC业务、无线业务和家庭业务部门予以出售或剥离,并重新集中到飞利浦时代就确立的优势领域—— 汽车 电子和安全识别业务。2009年,恩智浦开始主要发力HPMS(高性能混合信号)产品,到2019年,包括 汽车 电子、安全识别相关业务的HPMS部门的营收占比超过了95%,产品线大幅度集中。
另外,恩智浦一直在大力推广以UWB、NFC等为代表的射频芯片业务。去年收购Marvell的无线连接业务正是致力于这一方向的表现。
英飞凌更重视其王牌业务板块——功率半导体产品。2016年,英飞凌尝试收购从美国Cree手中收购其Wolfspeed Power &RF部门(不过被美国CFIUS否决),其目的也是为了集中资源,加强其功率半导体业务。英飞凌拥有 汽车 电子、工业功率控制、电源管理及多元化市场、智能卡与安全等四大事业部。
(意法半导体2017Q2~2018Q2三大业务线营收及营业利润率)
相对于英飞凌和恩智浦,意法半导体在传感器业务上更加突出,特别是其MEMS技术,竞争力很强,也正是依托该优势技术,使得该公司在消费类电子、 汽车 ,以及工业传感器应用方面都有较强的竞争力。另外,意外半导体在 汽车 和分立器件、模拟器件以及微控制器和数字IC产品都有相当比例的市场表现。
早在十年以前,欧洲半导体产业就做出了自己的选择,那就是不在移动终端及PC市场寻求突破,而是专注于车用半导体和工业半导体两个细分市场。这一选择既有延续传统优势的考虑,又有对电动 汽车 及物联网这些新兴市场趋势的判断。
欧洲国家本身有良好的 汽车 工业和制造业基础,而欧洲半导体三巨头又在车用和工业半导体领域深耕多年,具备完整的设计、制造和封测的IDM体系,使得竞争对手短期内难以超越,这也是三巨头能够“守旧”的底气。
随着PC市场和移动终端市场红利期的结束,紧随5G网络普及而来的正是万物互联的物联网时代,智能电动 汽车 、无人驾驶、车联网、物联网等全新红利市场的到来,让欧洲半导体产业迎来新一轮增长周期。这是三巨头能够“拓新”的机遇。
从“守旧”中“拓新”,正是欧洲半导体产业能够继续赢得未来市场的不二法门。
三巨头的“中国红利”
由于欧洲半导体产业一直以来,无论是排名还是营收,其相对于美国和亚洲厂商来说,波动都非常小,但是未来又有一个稳定的增长预期。因此即便是三巨头如此大的体量,也成为美国半导体巨头试图并购的目标。
(虚线为2016年高通收购恩智浦流产后去除的390亿美元)
2016年,美国高通尝试以380亿美元收购恩智浦,成为当年金额最高的收购计划。当时恩智浦表示出浓厚的兴趣,但大幅提高了报价至440亿美元。高通同意了这一价格,并且收购案先后获得了美国、欧盟、韩国、日本、俄罗斯等全球八个主要监管部门同意。但在中国监管部门的反垄断审核期内,高通在其收购期内宣布放弃这些收购计划,并为此向恩智浦支付了20亿美元的“分手费”。
高通大力收购恩智浦的原因不难理解,那就是在5G发展可能受阻的情况下,获得恩智浦在 汽车 、物联网、网络融合、安全系统等领域的半导体技术优势,从而实现业务的互补和企业规模的飞跃。
不过,这场收购案中,有一个关键环节就是中国的反垄断审查。而事实上,无论恩智浦还是高通,中国都是最大的销售市场。假如两家强行完成并购,在未来仍有可能面临着我国的反垄断调查、限制甚至是处罚。
同样,对于恩智浦、英飞凌和意法半导体来说,中国既是三家最主要的销售市场,同时也是三巨头耕耘多年的新红利市场。
比如,恩智浦的众多业务早已在中国扎根。2019年汇顶 科技 以1.65亿美元收购NXP的音频应用解决方案业务(VAS),VAS可广泛应用智能手机、智能穿戴、IoT等领域。更早之前的2015年,建广资产与恩智浦宣布成立合资公司瑞能半导体,随后建广资产又以18亿美元巨资收购恩智浦的RF Power部门,成为中国资本首次对具有全球领先地位的国际资产、团队、技术专利和研发能力进行的并购。
2017年,由中资收购恩智浦标准产品业务而组建的安世半导体,已经在半导体细分市场上,取得二极管和晶体管排名第一, ESD保护器件排名第二,小信号MOSFET排名第二,逻辑器件仅次于德州仪器, 汽车 功率MOSFET仅次于英飞凌的名次。
意法半导体也早已在中国耕耘多年,特别是其STM32系列MCU,在中国有巨大的市场影响力。而英飞凌在与1998年已入华的赛普拉斯的整合之后,将获得更大的中国市场,并且英飞凌本身的功率器件在中国的销售也有巨大的增长空间。
在当下华为遭受美国在半导体方面的阻击之时,华为与英飞凌、意法半导体的合作,对于双方来说,都显得非常重要。
在我们完整地回顾完欧洲半导体产业的前世今生之后,如果用一个字来形容,那就是“稳”。
从欧洲半导体产业初兴之时,在各国政府主导下,几乎所有半导体产业都聚集在各国原本的工业巨头之下,享受产业政策的呵护。即使在世纪之交,半导体产业从体量臃肿的母公司独立出来,也仍然只诞生出三家身世优渥的半导体巨头。
而三巨头在发展过程中,其实又一次经历了从臃肿到精简,不断剥离非核心业务的过程。而此后的并购也主要集中在三家重点发展的产业方向,或者优势互补的产业方向上面。
这一切既源于欧洲大陆的传统工业基础优势的延续,又源于欧美亚洲在半导体产业格局上面的复杂博弈。欧洲半导体产业在利用自身传统产业优势的同时,也其实限制了突破传统桎梏的机会。不会像日韩、台湾地区和中国这样,利用人口红利和后发优势,最早从零开始,建立其各自的半导体特色优势。
这也是《圣经》里说的“当上帝关了这扇门,一定会为你打开另一扇门“的现实意义吧。下一篇,我们继续欧洲半导体的回顾,探寻从荷兰飞利浦诞生的一个制造业的奇迹——荷兰光刻机公司ASML。
简介半导体器件(semiconductor device)通常,利用不同的半导体材料、采用不同的工艺和几何结构,已研制出种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极体,晶体二极体的频率覆盖范围可从低频、高频、微波、毫米波、红外直至光波。三端器件一 般是有源器件,典型代表是各种电晶体(又称晶体三极体)。电晶体又可以分为双极型电晶体和场效应电晶体两 类。根据用途的不同,电晶体可分为功率电晶体微波电晶体和低噪声电晶体。除了作为放大、振荡、开关用的 一般电晶体外,还有一些特殊用途的电晶体,如光电晶体、磁敏电晶体,场效应感测器等。这些器件既能把一些 环境因素的信息转换为电信号,又有一般电晶体的放大作用得到较大的输出信号。此外,还有一些特殊器件,如单结电晶体可用于产生锯齿波,可控矽可用于各种大电流的控制电路,电荷耦合器件可用作摄橡器件或信息存 储器件等。在通信和雷达等军事装备中,主要靠高灵敏度、低噪声的半导体接收器件接收微弱信号。随着微波 通信技术的迅速发展,微波半导件低噪声器件发展很快,工作频率不断提高,而噪声系数不断下降。微波半导体 器件由于性能优异、体积小、重量轻和功耗低等特性,在防空反导、电子战、C(U3)I等系统中已得到广泛的套用 。
分类 晶体二极体晶体二极体的基本结构是由一块 P型半导体和一块N型半导体结合在一起形成一个 PN结。在PN结的交界面处,由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子要相互向对方扩散而形成一个具有空间电荷的偶极层。这偶极层阻止了空穴和电子的继续扩散而使PN结达到平衡状态。当PN结的P端(P型半导体那边)接电源的正极而另一端接负极时,空穴和电子都向偶极层流动而使偶极层变薄,电流很快上升。如果把电源的方向反过来接,则空穴和电子都背离偶极层流动而使偶极层变厚,同时电流被限制在一个很小的饱和值内(称反向饱和电流)。因此,PN结具有单向导电性。此外,PN结的偶极层还起一个电容的作用,这电容随着外加电压的变化而变化。在偶极层内部电场很强。当外加反向电压达到一定阈值时,偶极层内部会发生雪崩击穿而使电流突然增加几个数量级。利用PN结的这些特性在各种套用领域内制成的二极体有:整流二极体、检波二极体、变频二极体、变容二极体、开关二极体、稳压二极体(曾讷二极体)、崩越二极体(碰撞雪崩渡越二极体)和俘越二极体(俘获电浆雪崩渡越时间二极体)等。此外,还有利用PN结特殊效应的隧道二极体,以及没有PN结的肖脱基二极体和耿氏二极体等。
双极型电晶体它是由两个PN结构成,其中一个PN结称为发射结,另一个称为集电结。两个结之间的一薄层半导体材料称为基区。接在发射结一端和集电结一端的两个电极分别称为发射极和集电极。接在基区上的电极称为基极。在套用时,发射结处于正向偏置,集电极处于反向偏置。通过发射结的电流使大量的少数载流子注入到基区里,这些少数载流子靠扩散迁移到集电结而形成集电极电流,只有极少量的少数载流子在基区内复合而形成基极电流。集电极电流与基极电流之比称为共发射极电流放大系数?。在共发射极电路中,微小的基极电流变化可以控制很大的集电极电流变化,这就是双极型电晶体的电流放大效应。双极型电晶体可分为NPN型和PNP型两类。
场效应电晶体它依靠一块薄层半导体受横向电场影响而改变其电阻(简称场效应),使具有放大信号的功能。这薄层半导体的两端接两个电极称为源和漏。控制横向电场的电极称为栅。
根据栅的结构,场效应电晶体可以分为三种:
①结型场效应管(用PN结构成栅极)
②MOS场效应管(用金属-氧化物-半导体构成栅极,见金属-绝缘体-半导体系统)
③MES场效应管(用金属与半导体接触构成栅极)其中MOS场效应管使用最广泛。尤其在大规模积体电路的发展中,MOS大规模积体电路具有特殊的优越性。MES场效应管一般用在GaAs微波电晶体上。
在MOS器件的基础上,又发展出一种电荷耦合器件 (CCD),它是以半导体表面附近存储的电荷作为信息,控制表面附近的势阱使电荷在表面附近向某一方向转移。这种器件通常可以用作延迟线和存储器等配上光电二极体列阵,可用作摄像管。
命名方法中国半导体器件型号命名方法
半导体器件型号由五部分(场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、雷射器件的型号命名只有第三、四、五部分)组成。五个部分意义如下:
第一部分:用数字表示半导体器件有效电极数目。2-二极体、3-三极体
第二部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极体时:A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型矽材料、D-P型矽材料。表示三极体时:A-PNP型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型矽材料、D-NPN型矽材料。
第三部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的类型。P-普通管、V-微波管、W-稳压管、C-参量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U-光电器件、K-开关管、X-低频小功率管(F<3MHz,Pc3MHz,Pc<1W)、D-低频大功率管(f1W)、A-高频大功率管(f>3MHz,Pc>1W)、T-半导体晶闸管(可控整流器)、Y-体效应器件、B-雪崩管、J-阶跃恢复管、CS-场效应管、BT-半导体特殊器件、FH-复合管、PIN-PIN型管、JG-雷射器件。
第四部分:用数字表示序号
第五部分:用汉语拼音字母表示规格号
例如:3DG18表示NPN型矽材料高频三极体
日本半导体分立器件型号命名方法
日本生产的半导体分立器件,由五至七部分组成。通常只用到前五个部分,其各部分的符号意义如下:
第一部分:用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电(即光敏)二极体三极体及上述器件的组合管、1-二极体、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。
第二部分:日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。
第三部分:用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制极可控矽、G-N控制极可控矽、H-N基极单结电晶体、J-P沟道场效应管、K-N 沟道场效应管、M-双向可控矽。
第四部分:用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数-从"11"开始,表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号数字越大,越是产品。
第五部分: 用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。
美国半导体分立器件型号命名方法
美国电晶体或其他半导体器件的命名法较混乱。美国电子工业协会半导体分立器件命名方法如下:
第一部分:用符号表示器件用途的类型。JAN-军级、JANTX-特军级、JANTXV-超特军级、JANS-宇航级、(无)-非军用品。
第二部分:用数字表示pn结数目。1-二极体、2=三极体、3-三个pn结器件、n-n个pn结器件。
第三部分:美国电子工业协会(EIA)注册标志。N-该器件已在美国电子工业协会(EIA)注册登记。
第四部分:美国电子工业协会登记顺序号。多位数字-该器件在美国电子工业协会登记的顺序号。
第五部分:用字母表示器件分档。A、B、C、D、┄┄-同一型号器件的不同档别。如:JAN2N3251A表示PNP矽高频小功率开关三极体,JAN-军级、2-三极体、N-EIA 注册标志、3251-EIA登记顺序号、A-2N3251A档。
国际电子联合会半导体器件型号命名方法
德国、法国、义大利、荷兰、比利时等欧洲国家以及匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫、波兰等东欧国家,大都采用国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法。这种命名方法由四个基本部分组成,各部分的符号及意义如下:
第一部分:用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁频宽度Eg=0.6~1.0eV 如锗、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如矽、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化镓、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如锑化铟、E-器件使用复合材料及光电池使用的材料
第二部分:用字母表示器件的类型及主要特征。A-检波开关混频二极体、B-变容二极体、C-低频小功率三极体、D-低频大功率三极体、E-隧道二极体、F-高频小功率三极体、G-复合器件及其他器件、H-磁敏二极体、K-开放磁路中的霍尔元件、L-高频大功率三极体、M-封闭磁路中的霍尔元件、P-光敏器件、Q-发光器件、R-小功率晶闸管、S-小功率开关管、T-大功率晶闸管、U-大功率开关管、X-倍增二极体、Y-整流二极体、Z-稳压二极体。
第三部分:用数字或字母加数字表示登记号。三位数字-代表通用半导体器件的登记序号、一个字母加二位数字-表示专用半导体器件的登记序号。
第四部分:用字母对同一类型号器件进行分档。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型号的器件按某一参数进行分档的标志。
除四个基本部分外,有时还加后缀,以区别特性或进一步分类。常见后缀如下:
1、稳压二极体型号的后缀。其后缀的第一部分是一个字母,表示稳定电压值的容许误差范围,字母A、B、C、D、E分别表示容许误差为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%其后缀第二部分是数字,表示标称稳定电压的整数数值后缀的第三部分是字母V,代表小数点,字母V之后的数字为稳压管标称稳定电压的小数值。
2、整流二极体后缀是数字,表示器件的最大反向峰值耐压值,单位是伏特。
3、晶闸管型号的后缀也是数字,通常标出最大反向峰值耐压值和最大反向关断电压中数值较小的那个电压值。
如:BDX51-表示NPN矽低频大功率三极体,AF239S-表示PNP锗高频小功率三极体。
积体电路把晶体二极体、三极体以及电阻电容都制作在同一块矽晶片上,称为积体电路。一块矽晶片上集成的元件数小于 100个的称为小规模积体电路,从 100个元件到1000 个元件的称为中规模积体电路,从1000 个元件到100000 个元件的称为大规模积体电路,100000 个元件以上的称为超大规模积体电路。积体电路是当前发展计算机所必需的基础电子器件。许多工业先进国家都十分重视积体电路工业的发展。积体电路的集成度以每年增加一倍的速度在增长。每个晶片上集成256千位的MOS随机存储器已研制成功,正在向1兆位 MOS随机存储器探索。
光电器件 光电探测器光电探测器的功能是把微弱的光信号转换成电信号,然后经过放大器将电信号放大,从而达到检测光信号的目的。光敏电阻是最早发展的一种光电探测器。它利用了半导体受光照后电阻变小的效应。此外,光电二极体、光电池都可以用作光电探测元件。十分微弱的光信号,可以用雪崩光电二极体来探测。它是把一个PN结偏置在接近雪崩的偏压下,微弱光信号所激发的少量载流子通过接近雪崩的强场区,由于碰撞电离而数量倍增,因而得到一个较大的电信号。除了光电探测器外,还有与它类似的用半导体制成的粒子探测器。
半导体发光二极体半导体发光二极体的结构是一个PN结,它正向通电流时,注入的少数载流子靠复合而发光。它可以发出绿光、黄光、红光和红外线等。所用的材料有 GaP、GaAs、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、In1-xGaxAs1-yPy等。
半导体雷射器如果使高效率的半导体发光管的发光区处在一个光学谐振腔内,则可以得到雷射输出。这种器件称为半导体雷射器或注入式雷射器。最早的半导体雷射器所用的PN结是同质结,以后采用双异质结结构。双异质结雷射器的优点在于它可以使注入的少数载流子被限制在很薄的一层有源区内复合发光,同时由双异质结结构组成的光导管又可以使产生的光子也被限制在这层有源区内。因此双异质结雷射器有较低的阈值电流密度,可以在室温下连续工作。
光电池当光线投射到一个PN结上时,由光激发的电子空穴对受到PN结附近的内在电场的作用而向相反方向分离,因此在PN结两端产生一个电动势,这就成为一个光电池。把日光转换成电能的日光电池很受人们重视。最先套用的日光电池都是用矽单晶制造的,成本太高,不能大量推广使用。国际上都在寻找成本低的日光电池,用的材料有多晶矽和无定形矽等。
其它利用半导体的其他特性做成的器件还有热敏电阻、霍耳器件、压敏元件、气敏电晶体和表面波器件等。
未来发展今年是摩尔法则(Moore'slaw)问世50周年,这一法则的诞生是半导体技术发展史上的一个里程碑。
这50年里,摩尔法则成为了信息技术发展的指路明灯。计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人都不可或缺的工具,信息技术由实验室进入无数个普通家庭,网际网路将全世界联系起来,多媒体视听设备丰富著每个人的生活。这一法则决定了信息技术的变化在加速,产品的变化也越来越快。人们已看到,技术与产品的创新大致按照它的节奏,超前者多数成为先锋,而落后者容易被淘汰。
这一切背后的动力都是半导体晶片。如果按照旧有方式将电晶体、电阻和电容分别安装在电路板上,那么不仅个人电脑和移动通信不会出现,连基因组研究、计算机辅助设计和制造等新科技更不可能问世。有关专家指出,摩尔法则已不仅仅是针对晶片技术的法则不久的将来,它有可能扩展到无线技术、光学技术、感测器技术等领域,成为人们在未知领域探索和创新的指导思想。
毫无疑问,摩尔法则对整个世界意义深远。不过,随着电晶体电路逐渐接近性能极限,这一法则将会走到尽头。摩尔法则何时失效?专家们对此众说纷纭。早在1995年在芝加哥举行信息技术国际研讨会上,美国科学家和工程师杰克·基尔比表示,5纳米处理器的出现或将终结摩尔法则。中国科学家和未来学家周海中在此次研讨会上预言,由于纳米技术的快速发展,30年后摩尔法则很可能就会失效。2012年,日裔美籍理论物理学家加来道雄在接受智囊网站采访时称,"在10年左右的时间内,我们将看到摩尔法则崩溃。"前不久,摩尔本人认为这一法则到2020年的时候就会黯然失色。一些专家指出,即使摩尔法则寿终正寝,信息技术前进的步伐也不会变慢。
图书信息书 名: 半导体器件
作 者:布伦南高建军刘新宇
出版社:机械工业出版社
出版时间: 2010年05月
ISBN: 9787111298366
定价: 36元
内容简介《半导体器件:计算和电信中的套用》从半导体基础开始,介绍了电信和计算产业中半导体器件的发展现状,在器件方面为电子工程提供了坚实的基础。内容涵盖未来计算硬体和射频功率放大器的实现方法,阐述了计算和电信的发展趋势和系统要求对半导体器件的选择、设计及工作特性的影响。
《半导体器件:计算和电信中的套用》首先讨论了半导体的基本特性接着介绍了基本的场效应器件MODFET和M0SFET,以及器件尺寸不断缩小所带来的短沟道效应和面临的挑战最后讨论了光波和无线电信系统中半导体器件的结构、特性及其工作条件。
作者简介Kevin F Brennan曾获得美国国家科学基金会的青年科学家奖。2002年被乔治亚理工大学ECE学院任命为杰出教授,同年还获得特别贡献奖,以表彰他对研究生教育所作出的贡献。2003年,他获得乔治亚理工大学教职会员最高荣誉--杰出教授奖。他还是IEEE电子器件学会杰出讲师。
图书目录译者序
前言
第1章 半导体基础
1.1 半导体的定义
1.2 平衡载流子浓度与本征材料
1.3 杂质半导体材料
思考题
第2章 载流子的运动
2.1 载流子的漂移运动与扩散运动
2.2 产生-复合
2.3 连续性方程及其解
思考题
第3章 结
3.1 处于平衡状态的pn结
3.2 不同偏压下的同质pn结
3.3 理想二极体行为的偏离
3.4 载流子的注入、拉出、电荷控制分析及电容
3.5 肖特基势垒
思考题
第4章 双极结型电晶体
4.1 BJT工作原理
4.2 BJT的二阶效应
4.2.1 基区漂移
4.2.2 基区宽度调制/Early效应
4.2.3 雪崩击穿
4.3 BJT的高频特性
思考题
第5章结型场效应电晶体和金属半导体场效应电晶体
5.1 JFE
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