环绕传感器及旗子暗记链，中国出身了许多精良的IC芯片设计企业。目前中国传感器芯片设计家当现状如何？国产传感器芯片企业面临哪些困境？在传感器IC上中国企业取得了哪些打破？国产传感器与国际大厂传感器差距在哪里？此前，在Sensor Shenzhen 2024上，采访了国产传感器IC设计公司——深圳市茂捷半导体有限公司（下文简称“茂捷半导体”）总经理：王健，我们将从这家国产企业身上窥视中国传感器家当的转型升级大发展。
专家档案
茂捷半导体总经理 王健
20年！
从芯片贸易到自主研发，见证中国度当升级转型发展，多项传感器芯片技能环球领先获国家专利！
纵不雅观中国半导体家当的发展，许多今日鼎鼎大名的芯片企业，均起身于电子器件、芯片贸易等代理业务，这些企业大部分在2000年旁边成立，这与中国经济、科技发展的时期年夜水息息相关。
譬如我国最大的传感器企业、CMOS图像传感器公司韦尔股份，前身是成立于1998年的北京华清兴昌科贸有限公司——以电子元器件分销为紧张业务，2007年华清兴昌创始人虞仁荣才在上海成立半导体元器件设计公司——韦尔股份，终极韦尔股份在2019年收购豪威科技，一举进入环球CMOS图像传感器厂商前列，虞仁荣也成为中国芯片首富。
茂捷半导体也是如此，据王健先容，茂捷半导体最早成立于2004年，以芯片贸易为紧张业务。随着业务的深入，为了有更好的企业发展空间，同时适应国家经济高质量转型发展的时期哀求，2013年，在王健带领下，茂捷半导体开始进行芯片研发，转型为一家Fabless芯片设计企业。目前，芯片贸易与IC设计，是茂捷半导体两大业务板块。
茂捷半导体的IC设计紧张为纯仿照电路和数模稠浊集成电路设计，产品为传感器驱动IC、光电传感器IC、电感式传感器IC、感式编码器IC、AC-DC等芯片产品，供应传感器、旗子暗记链、电源管理等丰富的半导体产品及办理方案，并被广泛运用于工业自动化传感器、信息通讯及电源等消费电子领域。
▲茂捷半导体IC设计产品种类，来源：茂捷半导体官网
经历10多年的发展，茂捷半导体在多项传感器芯片技能上得到打破。
据王健先容，茂捷半导体在工业自动化领域的专用传感器芯片已经深耕多年，对付感式测距、光电测距、感式测角、测距算法、高压可靠性等业内普遍关注的话题研讨较深，申请了多项干系发明专利。
个中，王健特殊先容了三种紧张的专利技能产品，我们从中可以看到国产传感器芯片企业的产品方案策略和在技能打破上做出的努力。
一、行业创始：自动识别PNP型/NPN型负载输出的光电感应开关芯片
在工业自动扮装备和流水线自动化检测中，各种靠近式传感器十分常见，紧张为了在不进行物理打仗的情形下，感知物体或人体的存在或位置，以避免约束或限定所感知物体的移动——这对流水线运转和安全至关主要。
靠近式传感器包括电感式靠近开关、安全防爆式靠近开关、电感仿照量输出靠近开关、磁感应靠近开关、电容式靠近开关等。无论哪种模式的靠近式传感器，一样平常包括三个部分，一是吸收或者产生感应旗子暗记部分的供电部分；二是识别处理的主电路部分；三是作为开关浸染打开或者关闭的受控开关器件部分。
一样平常来说，根据受控开关器件的办法不同，可以分为NPN型靠近开关和PNP型靠近开关，目前的运用方案必须在理解负载类型的根本上，针对性的采取对应的驱动构造的电路构造，否则无法正常驱动事情。比如NPN型的负载构造，对应的靠近式开关驱动电路必须是NPN型的驱动电路，PNP型的负载构造，对应的靠近式开关驱动电路必须是PNP型的驱动电路，无法实现同一种电路可以兼容驱动两种构造的负载。
下图为NPN型和PNP型两种靠近开关的接线图示意：
▲来源：网络
王健敏锐地意识到传统靠近式传感器在这方面的局限，于是带领团队研发出能够自动识别PNP型/NPN型负载输出的光电感应开关芯片——同时支持PNP和NPN两种靠近式传感器旗子暗记输出，这让下贱传感器客户的利用更为方便，通过开辟这一细分市场，茂捷半导体得到了丰硕的订单。
“通过我们的专用芯片自动去识别，这样帮助生产厂商减少备货，减少库存，也帮助客户减少选择，他们用起来会更方便，这是我们的一个上风。”
▲茂捷半导体光电感应开关芯片先容及构造图，来源：国家知识产权局
二、环球领先：靠近传感器温度补偿算法
靠近传感器在事情时的温度变革会导致传感器的电子元件和材料的性能发生变革，从而影响传感器的灵敏度及检测结果的准确性。
在如工业自动化和机器人领域的运用中，传感器的稳定性对付准确感知目标物体的位置和间隔非常主要。而通过温度补偿，可以提高传感器的稳定性，减少由于温度变革引起的偏差。
目前靠近传感器常用的补偿办法为采取仿照电路进行补偿，这种办法无法在成品级进行温度漂移补偿，当事情环境温度发生变革时其动作间隔较常温下会发生较大的变革，导致准确性无法得到担保,还会增加系统本钱。
此外，还有干系芯片利用数字温度补偿的办法，其补偿过程步骤繁琐，且存在同等性较差的问题，生产效率低。
因此，茂捷半导体研发出研发出一种靠近传感器温度自动调节方法，不仅节约了本钱，同时适用范围更广、补偿精度高，填补了振荡电路电压随温度变革的毛病，有效提高了靠近传感器在各温度下测试间隔的同等性，增加了传感器的可靠性和稳定性。
王捷认为该靠近传感器温度补偿算法环球领先的，且传感器精度和性能比欧美大厂都要好：
“我们里面有一个温度补偿的一个算法。我们的这个算法目前是环球领先的，全体我们产品方案做出来的精度的话，会比目前欧洲的这些大厂做的性能会更好，这个是我们以为比较骄傲的。”
▲茂捷半导体靠近传感器温度补偿算法先容及构造图，来源：国家知识产权局
三、海内领先：光电传感器同频光滋扰算法
光电传感器在日常运用中，一个影响传感器灵敏度和稳定性的关键成分，在于周围环境中各种光在漫反射过程中产生的滋扰，个中以同频光滋扰最为严重。
处理同频光滋扰，能有效减弱环境光、太阳光以及其它可能的触发吸收感应的光滋扰，减少运用中误动作的涌现概率，对光电传感器在工业生产中的运用至关主要。
因此，茂捷半导体研发了一套光电传感器同频光滋扰算法，据王健先容，该算法处于海内领先、国际顶尖的水平：
“同频光的这个滋扰，海内目前处理的话是比较困难的，没有一家企业能很好的可以把这个问题办理。在这一块，我们自己研发了一套算法，可以很好的去把这个同频光的滋扰滤掉。在海内来讲是属于比较领先的，无论是海内来讲还是国际上来讲，这个算法都是比较顶尖的。”
此外，王健也强调，茂捷定义的芯片产品虽然在性能上对标国外友商，但是不对友商的产品做pin-to-pin兼容，而是有自己特有的运用方案。并且在浩瀚下贱客户的支持下，新增了不少特色功能。通过特有方案+特色功能的策略，茂捷半导体有效提升了客户对付公司产品的粘性。
差距10年！
为什么中国传感器与国际领先水平差距大？
茂捷半导体在国产工业传感器领域耕耘多年，作为我国工业传感器企业国度栋梁中的一员，茂捷半导体对国产传感器与国际前辈水平的差距亲睦坏势，有着自己的意见，在这里，我们也可以窥视国产传感器企业在面对国际厂商竞争中的发展计策思考。
王健认为，目前中国海内涵传感器核心芯片上的研发比较掉队，从其所属工业传感器细分领域来看，整体上大概有5到10年旁边的差距。国产的工业传感器研发生产紧张集中在中低端产品，相对付国外的产品售价低，品质性能相对较差，中国传感器厂商所占的份额也比较低。
那么，在工业传感器领域，什么缘故原由造成国内外差距较大呢？
王健称，紧张有三方面的缘故原由：
1、欧美日在环球搞工业自动化，积累了大量的运用履历
2、基于详细运用的需求，研发每家专用的传感器方案芯片
3、参数指标冗余度高。
王健举例了工业传感器龙头企业德国Sick、日本松下、欧姆龙等企业的情形：
“它们公司内部都有专门的芯片研发部门，所有的核心芯片都是自研自销，自研往后自己用的，不对外进行发卖的。而海内的厂商基本上都是用分离器件去搭的传感器电路，他们的这种国际大厂的集成度就非常高，集成度高，采取的元器件少，那么它的可靠性就上去了。海内的用各种元器件去搭的电路，它的性能由于它没有采取专用的方案，性能肯定会弱一些，可靠性也会弱一些。这个便是目前海内厂商和国际厂商的，存在比较大品质上的差距的根本缘故原由之一。”
随着近年来国家对MEMS智能传感器及半导体家当的重视，我国许多企业如茂捷半导体等，正在缩小这个差距，更多更优的传感器芯片方案，帮助中国工业传感器厂商赶超国际水平。
困境突围！
面对国内外竞争，工业传感器如何提高可靠性？如何提高竞争力？如何知足客户需求？
在传感器领域，国产传感器产品在国际厂商面前，每每处于劣势，尤其是对传感器可靠性、稳定性哀求较高的工业、医疗、汽车等领域，更是如此。
在工业生产中，生产线的可靠赛过统统。譬如，一条汽车生产线启动，歇工1分钟就相称于丢失1辆车，停产超过半小时，无异于一次重大事件。
过往，国产传感器的稳定性、可靠性较差，在工业生产中每每得不到甲方的认可，纵然国外传感器贵上10倍、用户支持周期漫长，为了稳定性考虑，许多工厂选择将国产传感器拒之门外。
作为国产工业传感器芯片厂商，茂捷半导体在开拓海内工业传感器市场的过程中，也千辛万苦，那么其怎么担保产品的稳定性和可靠性？
王健先容，茂捷半导体紧张通过三方面掌握其传感器芯片产品的质量：
1、工业级、车规级芯片设计工艺，茂捷半导体所有芯片采取工业级和车规级的晶圆设计工艺，担保芯片从一开始就知足工业、车规的干系哀求。
2、传感器芯片性能指标冗余度高，在产品设计中，通过高余量的参数设计，担保后期利用中芯片指标符合哀求。
3、测试标准全覆盖，在产品测试中，茂捷半导体通过结合国际、海内厂商的测试标准，并跟进终端用户的最新需求标准，整理出独占的、严格的产品测试体系，担保产品全面覆盖用户的各种工况需求。
在面对国外企业的竞争中，国产传感器厂商天然地处于弱势地位，因此除了担保产品的稳定性、可靠性外，国产传感器须要在产品特色、性能上，也须要极具竞争力，才能取得认可。
在这方面，王健认为茂捷半导体比较其他传感器厂商，确保了三方面的上风，这也值得许多国产传感器企业学习。
首先，茂捷半导体研发的芯片相对付国内外的方案集成度更高，外围所需元器件会更少。通过高集成度的芯片方案，客户的生产难度将大幅降落，终极产品的可靠性得到较大的提升，王健称“这样子下来的话，我们的这个产品和国际厂商比较较，它的竞争力就上去了。这个是我们目前，我认为是对全体行业最大的一个贡献。”
其次，对各种技能方案的创新改进。王健认为，海内企业有后发上风，茂捷半导体在研发上，基于市情上现有传感器芯片方案的优缺陷，进行了许多改进，譬如上文中提及的自动识别PNP型/NPN型负载输出的光电感应开关芯片，有效办理许多传感器客户的选型痛点。
第三，参数指标设计的高冗余。无论任何时候，参数指标是一个传感器最根本的竞争力，在工业自动化的高速发展中，对传感器提出了更多更高的哀求，为了适应新的运用，确保传感器不那么快被时期淘汰，在设计之初传感器的参数指标就要留有较高的冗余度。
从确保传感器芯片的可靠性、稳定性，到打造传感器产品的上风和特有竞争力，茂捷半导体不断巩固自身的竞争上风。
然而，在高度竞争、充满内卷的市场中，光产品实力还弗成，还须要比拼做事——这也侧面折射出广大国产传感器企业的艰辛。
在此前对多家国际传感器企业的专访中，频频提及国产传感器企业在快速相应上，具有国际企业无法比拟的上风。
王健也强调，快速相应和快速做事，是茂捷半导体赢得客户的一个关键缘故原由之一，这基于其积累的、丰富的具有自主知识产权的IP。
在这里，王健举了一个令人印象深刻的例子：
“当我们的客户有新的需求的时候，我们会快速的相应，用最短的韶光可以整合出我们客户想要的产品。比如说昨天我们在展会上，就有客户上门来，希望我们去定制一款芯片，由于目前他所要的这个功能的芯片只有一家欧洲厂商有做，海内这边是完备没有的。但是这个需求对我们来讲的话，没有任何的难度。缘故原由很大略，由于我们紧张的IP都已经积累出来了。那么我们开拓的这个速率就会非常快，能够灵巧的知足我们的客户的需求。”
芯片IP，在集成电路设计中，指经由验证的、可重复利用且具备特定功能的集成电路模块，通过成熟稳定的IP模块设计，能够快速输出芯片办理方案。这就像西装定制，通过积累大量的版型、衣袖、衣身、裤腿等模块，针对不同身材的客户都能快速经济的给出适配的方案。
“我们公司的芯片产品并非单个单个的进行设计，而是在一开始就同时考虑光感式、光电、高压等芯片产品的普遍共性问题，既定义了芯片产品也定义了功能IP模块。有了这些模块才能知足不同客户需求。基于我们永劫光的IP研发积累，基本能知足客户个性的定制需求。”
环球唯一全门类工业体系国家！
中国为国产工业传感器企业供应发展沃土
据联合国工业发展组织的统计显示，中国是天下上唯一一个拥有全门类工业体系的国家！
工业门类分为39个大类，191个中类，525个小类，中国是天下上唯一一个拥有全门类、独立、完全工业体系的国家。
中国弘大的工业体系根本，也为国产传感器企业供应了发展的沃土，这是其他国家所没有的上风。
“中国的制造业在环球占比很高，“天下工厂”的名头实至名归，天然就对工业自动化有大量需求。本土自动化厂商更贴近制造业客户，更熟习和理解他们的烦恼，更能及时相应他们的召唤。其次，在招工难、招工贵的本日，采取更多自动扮装备降本增效也是浩瀚制造业厂商客不雅观的、急迫的需求。三是海内大力倡导的“工业4.0”包含智能工厂、智能生产、智能物流等三大方面，这三方面都离不开工业自动化。
基于以上情由，我们认为海内制造业和工业自动化专业厂商都将迎来大发展，制造业大国终将成为制造业强国。”
结语
从芯片贸易到自主研发，是包括传感器在内的许多中国高科技家当的发展规律，通过贸易积累成本，通过资金进行技能研发，这也是时期大势的一定。
从技能的创新打破、产品质量的掌握到IP的积累，在茂捷半导体身上，我们能看到许多国产传感器企业克意进取的身影。
虽然目前中国传感器家当仍旧掉队，但在这片环球仅有的工业沃土上，在许多国产传感器企业的共同努力下，国产传感器未来可期！
