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弱冠之年,浦东这家芯片企业如何争做世界一流?

2023-12-27

“一图读懂”“有图有真相”“上图上链接”

智能手机拍照、摄像功能

已经彻底改变我们的工作与生活

但是,你知道吗?

这些功能源自一种

“CMOS图像传感器(CIS)”技术

正是由于该技术制造工艺的发展

我们手机里图像的质量

才得以大大提高

同时带动了集成电路行业

CMOS细分领域的变革


在浦东就有这样一家企业,历经20年技术攻关,成为全球CMOS图像传感器市场份额首屈一指的世界级企业。这家企业就是格科微有限公司(以下简称“格科微”)。12月22日,张江高科投资企业及客户企业格科微迎来企业创建20周年庆典和临港工厂投产的重大节点。



此时,距离格科微董事长兼首席执行官赵立新带着200万美元回到国内创业已经过了整整20年。从中芯国际工厂内部的一个临时工棚,到进驻张东路上的张江集电港,再到盛夏路560号第一家入驻企业,20年来,格科微办公地址几经辗转,始终没有离开过浦东张江这片“芯”脉跳动的热土。而赵立新所创办的格科微已在2021年成为全球出货量最大的CMOS图像传感器设计企业,产品主要应用于手机,同时广泛应用于平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、移动支付、汽车电子等消费电子和工业应用。


二十年如一日,死磕核心技术


“2003年格科微到张江,20年弹指一挥间。回想刚来浦东的时候,企业所在的龙东大道3000号只有一栋楼,周边都是空地。”赵立新在一次活动上曾发出感概。如今格科微已经成为“设计在张江、前端晶圆制造在临港、后端封装测试在嘉善”的半导体全产业链集团。


2003年,37岁的赵立新把公司开在了中芯国际内部的一间简易工棚里。作为初创的芯片设计企业,格科微需要把设计的芯片产品交给工厂生产、封装、测试。但当时,国内芯片设计企业在市场上仍然属于初生的幼苗,格科微面临的竞逐对手是索尼、美光、OmniVision等国际厂商。面对巨头林立的市场,赵立新十分清楚,公司打的每一场仗都是“硬仗”。而其准备打这场硬仗的底气,则是来自他对核心技术创新的执着追求。



2005年3月,格科微第一款也是中国第一款具有商业价值的CIS产品投片成功,“三晶体管”工艺终于被攻关出来。当时,这一制作工艺在国外已普遍应用于芯片生产,但在我国,还停留在实验室阶段,格科微和中芯国际对其创造性的工艺改造,实现了芯片工业化量产,这也是我国首次有了自己的量产图像传感器芯片。


2006年10月,“四晶体管”工艺的像素技术研发成功。在此工艺基础上,格科微分别推出了名称为GC0307、GC0308、GC0309的三款芯片,与国际同类产品相比,质量高,价位低,迅速被市场接受,屡次获得“中国芯”最佳市场表现奖,而应用“四晶体管”技术的产品为公司累计创造销售收入10亿美元。


国内第一颗可量产的图像传感器芯片、国内第一颗基于BSI工艺的5M像素CMOS图像传感芯片、第一颗BSI工艺的2M像素CMOS图像传感芯片、全球首款单芯片0.7微米3200万像素图像传感器芯片……格科微一步一个脚印扎实推进产品工艺的创新,最终占据5M及以下CMOS图像传感器市场绝大多数份额。


一连串上扬的数据线把格科微推向了中国内地规模最大、技术领先的CMOS图像传感器设计公司:2008年,格科微销售芯片超过4000万片,营业收入超过2000万美元;2009年上半年又突破了2008年全年销量,全年营业额超过6000万美元……


市场传来的捷报也从来不会动摇格科微创新驱动的初心。比如全球首款单芯片0.7微米3200万像素图像传感器芯片的研发就用了七八年的时间。“我自己也没想到要这么长时间。”赵立新坦言,虽然有时也会有焦虑,但他依然耐心等待,“创新就有成功和失败,我的预期就是我们研发的东西只能做出来三分之一。为什么必须死掉三分之二呢?因为如果每个项目都做得出来,证明你太保守了,或许那些研发项目本来就不够有创新性。”


目前,格科微销售额排名全球第五,下游客户包含三星、小米、OPPO、VIVO、传音等。同时格科微也进入了高端芯片研发的快车道。


“以前我们走在满是红绿灯的公路上,现在我们是在高速路上‘狂飙’。过去,格科微靠的是工艺创新、电路设计创新、销售服务创新,未来必将依靠产品,特别是核心工艺的突破性创新,赶超世界一流企业。”赵立新曾说,中国企业最需要的是耐心,做高端产品需要长时间努力,除了采购高端设备、建立特色工艺线,还要有独创的工艺提高产品性能,依靠卓越的性能销往全世界。


自建产能,


从Fabless转向Fab-Lite


2021年8月,格科微正式登陆科创板。而其在IPO阶段的一项重要工作就是为自建产线募资。如今格科微拥有了自己的晶圆制造工厂,成为超大规模集成电路领域中国首家设计、研发、制造、测试为一体的半导体领军企业。


赵立新心中还有一个愿望,就是在张江做出全球销售额第一、品质第一、世界一流的芯片设计公司。对于这个愿望的实现,赵立新也感到越来越有底气。据了解,格科微已于2020年底在临港启动了晶圆厂建造。



“我们有了这么好的工厂,公司的工艺研发验证速度得到显著提高,研发效率大大提升。我们非常有自信,在自有产线基础上,实现CMOS图像传感器关键器件的突破,做出世界一流的高端产品,实现公司跨越式发展,成为世界一流的公司,让世界看见中国的创新!”赵立新说。


据格科微2023年上半年报,格科微运营模式已正式转变为Fab-lite,基于自有Fab产线,打通产品设计、研发、制造测试、销售全环节。未来,公司将建立更为高效的内生性产品研发模式,在内部形成由产品设计到批量生产的闭环机制。


据了解,Fab-Lite是半导体行业的一种新的商业模式。此前,半导体行业的纯代工、Fabless、IDM三种模式延续了几十年。Fab-Lite则是IDM和Fabless的综合,是由IDM演变而来的轻晶圆模式,即IDM企业将部分制造业务转给协力厂商代工,自身则保留一部分制造业务。该模式能更好地把控产品的质量和可靠性,产品开发周期也更可控;减少了对代工厂的依赖,不再受产能分配等待问题影响,为需要半导体制造,但面临产能限制的行业提供低成本解决方案。


从Fabless转向Fab-Lite是格科微切入高端产品的关键一步。据悉,受限于产能问题,格科微8-13M产品份额相对较低。2019年以来,在BSI晶圆产能趋紧、全球2M至5M低像素区间CIS严重缺货的情况下,格科微优先保障了2-5M产品的供应,导致8-13M产品收入占比增长有限。于是格科微通过自建产能、供应链管理等手段,转型Fab-lite模式,解决产能瓶颈。


格科微逆袭成功的20年,同样也是浦东张江集成电路硬核产业发展的缩影。20多年来,浦东张江集成电路产业从承接全球制造产业转移,到如今积累起集成电路设计、制造、封装、测试全产业链,为打造世界级产业集群打下坚实的基础。


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