从模拟芯片到信号链芯片，芯海科技在探索中不断发展

模拟芯片表征的是电压、电流、功率、功耗等比较固定的电路参数，因此，它是连接真实世界与数字世界的桥梁。设计一款模拟芯片，就像打磨一件艺术品，设计师需要有丰富的经验、可意会不可言传的know-how，以及与工艺工程师紧密的沟通配合。而高速/高精度数模转换器（ADC）是被比喻成模拟芯片中的“皇冠”。
 
为了这顶“皇冠”，也为了填补国内市场空白，2003年成立的芯海科技潜心4年，终在2007年推出了国内第一款24位高精度ADC芯片CS1242，该ADC芯片的有效位数为21位，性能指标达到了TI公司的ADS1240同等水平。这颗芯片还获得了信息产业部软件与集成电路促进中心（CSIP）颁发的2007年度“中国芯”最具潜质奖。
 
当时TI的ADS1240零售价非常高，而芯海的这款新芯片可以帮助客户将成本降到其1/3甚至更低，在进入国内衡器领域后，芯海迅速得到了客户的认可，市场份额越来越大。而国外公司则逐步退出了该市场。

从模拟芯片到信号链芯片

CS1242是芯海科技一款成功的“爆款”产品，随后CS1180、CS1160系列衡器“中国芯”的连续推出，国内衡器产业的格局开始悄然发生变化。原先在衡器领域占统治地位的国外公司，被迫将各自的ADC芯片价格调低，以迎击“中国芯”的挑战。而原本依靠双积分和三积分作为生产技术的厂家，也逐渐开始放弃生产过程复杂、精度低、可靠性及温度特性差的分立器件结构产品，采用CS1180、CS1160作为新方案的首选。

图1：控制系统的信号链传输框架图。（图片来源：芯海科技招股书）

 
 
在服务客户的时候，芯海科技也在倾听客户的反馈，为了降低生产厂家的开发成本，让更多的衡器厂商用上“中国芯”，他们开始给客户提供基于CS1242、CS1180、CS1160的全套解决方案。
 
由于单独的ADC是没办法做成解决方案的，需要跟MCU厂商合作，而在2007年时，国内可选的MCU厂商并不多；再加上当时通用的8位MCU通常都在一万门逻辑以上，功耗普遍较高。
 
为了解决这个问题，芯海科技开始了自研MCU之路，由于衡器中用的MCU不需要太复杂的运算，对MCU的性能要求并没有那么高，对功耗和价格更加敏感，因此，针对这些特殊的要求，芯海科技推出了只有1800门的自有架构8位MCU产品，并与其ADC产品整合在一起做成整体解决方案提供给客户。

图2：芯海科技的生态应用。

 
随后，芯海科技更是结合其在模拟芯片领域的优势，整合ADC、运算放大器、传感器等外围器件，打造了信号链MCU产品，给客户提供一站式解决方案，不但提升了产品的附加值，也提高了公司品牌。比如在今年初疫情期间，芯海科技的额温枪项目就是这种完整的“芯片+算法+应用方案”的一个典型案例。

信号链芯片的全场景应用

经过17年的发展，芯海科技从ADC模拟芯片入手，发展成了一家集感知、计算、控制于一体的全信号链芯片设计企业，可提供高精度ADC、高性能MCU、测量算法，以及物联网一站式解决方案。产品及方案广泛应用于智慧健康、压力触控、智慧家居感知、工业测量等领域。
 
根据规划，芯海科技将会围绕智能手机打造1+3+N场景应用。
 
其中1指的是围绕智能手机的产品应用，包括人机交互芯片和快充芯片。比如压感方案和快充方案，其压感方案已经在vivo、小米、魅族、努比亚等客户中实现量产。在小米MIX Alpha、vivo Apex等前沿的概念机中得到应用；快充方案则已被小米、贝尔金、百思买、联想、努比亚、绿联等配件厂商采用。
 
3指的是TWS耳机、智能可穿戴和体脂秤应用。TWS耳机中，芯海科技可以提供SoC芯片、测量算法，以及整体解决方案，未来TWS耳机中不仅会有体验更好的交互方式出现，还会加入一些生理参数的测量。智能可穿戴应用，芯海科技可以提供AFE芯片、Sensor Hub，以及测量算法，基于芯海科技的高精度AFE的测量方案，可测量包括人体成分、呼吸、心排、HRV（心率变异性）、温度等诸多身体参数。在体脂秤应用中，他们可以提供的产品和服务更加丰富，比如AFE/SoC芯片、BLE/WiFi、测量算法、APP、云平台，以及完整的解决方案。
 
N指的是物联网智能硬件应用，主要是基于其ADC芯片、MCU和SoC芯片的解决方案，包括智能照明、电动牙刷、电动自行车、电子烟、工业测量、数字电源等等应用。

信号链MCU的特性

所有的这些应用，离不开信号链MCU的支持，目前芯海科技的信号链MCU产品中有超值的8位OTP MCU和8位Flash MCU，以及高可靠性的32位Cortex-M MCU三个系列产品。其中8位MCU是芯海科技的自主知识产权产品。
 
此外，芯海科技还推出了锂电池管理、快充协议、工业测量、智能家居等领域的专有芯片。

图3：芯海科技MCU产品系列。

 
比如，其32位的CS32F031系列MCU，具有高精度、高可靠性、和丰富的外设资源，其ADC比国内同行高1.5~2bit，绝对误差在3.3LSB左右，且内置了60ppm低温漂基准电压。在可靠性方面，符合IEC60730对IC及SDK的要求，可适应105℃环境温度和125℃的结温。非常适合仪器仪表、车载导航、智能家居、电机控制、电池包管理等市场应用。
 

 
CS32G020 Type-C接口型MCU则是国内首颗通过USB-IF PD3.0双向认证的产品，并且支持PD3.0、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、PE3.0等多种快充协议；具有非常丰富的资源，已广泛应用于各类电源、音频、视频设备中。

 
TWS耳机是这几年非常热门的应用，目前，除了品牌耳机厂商和白牌TWS耳机厂商，主流手机厂商也都纷纷推出了其TWS耳机。MCU是TWS耳机不可或缺的一个器件，虽然在高端TWS耳机上已经用上了32位MCU，但目前主流的还是8位MCU。芯海的8位MCU因为在行业内具有较高精度的ADC 测量技术，非常适合锂电充放电管理，因此，在TWS和电子烟等市场有不错的市场占有率。

 
由于8位MCU是芯海自主知识产权RISC核，芯海自建了8位MCU的开发生态，可以提供完整的集成的开发环境CSU-IDE5.4.0、标准C编译器、Demo Code、开发板、ICD在线调试工具和烧录器。

结语

其实不论是ADC还是MCU，目前在中国市场主要还是被国外公司占去了大部分的市场份额。但在目前的国际环境下，国内企业越来越多地受到重视，以前不怎么使用国产芯片的企业在逐渐导入国产芯片和解决方案。可以说，像芯海科技这类的企业，在国内市场具有巨大的成长空间。