IIC 2022研讨会：“碳中和”时代，半导体行业的布局与思路

2022年8月16日，由AspenCore主办的2022国际集成电路展览会暨研讨会(IIC)在南京国际博览中心举行。
 
IIC作为中国具影响力的IC和系统设计盛会， 国内外150多家参展商携众多创新技术产品亮相展会，现场汇聚产业峰会、高端论坛、年度创新产品展示、技术交流等，聚焦国际集成电路应用趋势和领先IC设计技术，以及电子业“碳中和”产业发展前沿科技，助推产业创新发展。 
 
在开幕式致辞中，AspenCore亚太区总经理和总分析师张毓波先生表示，“自2003年布局至今，南京的集成电路产业发展已非一朝一夕之功。本届IIC集结了150+知名国际及中国本土半导体供应商及分销商共聚南京，展示他们卓越的解决方案及产品，助力我国在半导体与集成电路产业建设上持续迈进。”
 
 
AspenCore中国区总经理靳毅先生指出，“十四五时期是我国‘碳达峰碳中和’的关键期，这个目标对电子产业来说是挑战，也是机遇。 在活动首日举办的2022 国际‘碳中和’电子产业发展高峰论坛上，半导体产业各领域专家全面分析‘碳中和’政策/市场，并从多种半导体技术创新角度赋能‘碳中和’。 集中探讨碳排放话题，从半导体和电子技术创新角度赋能碳中和，涉及新能源发电与传输、汽车电动化、第三代半导体、东数西算等。”
   
在2022国际“碳中和”电子产业发展高峰论坛上，IIC大会邀请了中国科学院院士褚君浩，ADI中国区副总裁赵传禹，上海市节能减排中心副总经理李亮，京东方能源CTO姜宇，以及来自Infineon、MPS、阳光电源、智芯微电子、纳芯微电子、此芯科技、华为昇腾、X-FAB等厂商的企业高管共同探讨“碳中和”热点话题。
 

• 碳中和背景下的低碳技术

 
中国科学院院士褚君浩带来了《碳中和背景下的低碳技术》的主旨演讲，围绕“能源与环境”、“太阳能技术利用进展”和“实现双碳目标”等方面进行了分享。
 
褚君浩表示，20世纪以来，人口增加，温度增加，二氧化碳明显指数增加，如今环境问题日益严重，今后50年能源环境是地球人类要面临的非常重要的一点。
 
 
因此，我们要发展低碳技术，实现双碳目标，解决能源环境问题。
 
低碳技术包括三个方面：（1）减碳技术，节能减排及LED照明，煤的清洁高效利用及油气资源和煤层气的开发；（2）无碳技术包括核能、太阳能、风能、生物质能，这些在用的时候没有排放，但是制造的时候有些排放，他们的回收期一般是一年半到两年；（3）去碳技术，就是二氧化碳捕获与埋存。
 
在实现双碳目标方面，欧盟提出2050年100%可再生能源取代，美国是80%，中国现在也提出来80%左右，一次能源里面可再生能源占80%左右。2050年可再生能源在总发电中的占比达到86%，风电三分之一，光伏占25%。碳中和纳入到生态文明建设整体布局，希望通过碳中和，碳达峰的技术使得建筑交通工业领域排放分别减少25%/54%/16%，总减排量超过60%。“十四五”规划和2035年远景目标纲要都做了政策来支持这个目标。
 

• “国网芯”为新型电力系统供电可靠性保驾护航

 
北京智芯微电子科技有限公司智能配电事业部副总经理，教授级高工甄岩博士在《“国网芯”为新型电力系统供电可靠性保驾护航》的演讲中表示，从国内芯片产业来看，芯片是我国第一大进口产品，已经连续12年超过石油，2021年芯片进口额超2.8万亿元人民币，而且每年进口趋势还是不断在增长。
 
当前，我国工业芯片市场需求极大，据不完全统计，“十四五”期间重点工业领域对芯片的市场总体需求约7000亿元，电力能源市场需求约2000亿元，汽车电子需求约2000亿元，轨道交通需求约800亿元，石油石化约500亿元。
 
 
在电力系统领域，对芯片提出了新的需求。众所周知，电力系统分几大环节，发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，这些环节对需求量巨大，发电环节主要是发电机组监测相关，输电和变电也是及目前电网投资热点是在配电，配电各类监测类、保护类、控制类终端对芯片需求非常大。
 
纵览电力芯片国产化现状，2010年以前，90%以上芯片都是依赖于进口，尤其像电表和配电终端相关设备，基本主控芯片用的都是国外的，带来了很多安全隐患，而且价格也比较高。尤其近些年受到比如美国的制裁和贸易战影响，国内芯片供应也是比较紧张。
 
甄岩表示，智芯作为本土领先企业，目前是国网内部唯一一家芯片设计企业，也是面向工业级芯片设计企业，经过12年努力，智芯所做的工作就是把用电环节的芯片国产化率提升到85%，把配电环节提升到50%，输电和变电和调度环节，目前芯片国产化率稍微低一些，不足5%，因此也是有很大努力扩展空间。发展自主芯片产业，提升电力系统可靠性，满足新型电力系统建设要求，这个是势在必行的一项工作。
 
相信每家每户智能电表里面都是有智芯至少一颗安全芯片，还有主控芯片，计量芯片等等，可以说用电是国网对芯片需求最大的环节。总得来看，电网智能装置数量累计20亿台，芯片需求量近160亿片。
 
而以新能源为主体的新型电力系统，也需要大量芯片，需要对新型电力系统各个状态进行采集，采集的信息进行传输、加密等等，所以相关芯片需求量也是非常大的。新型电力系统主要特点就是广泛互联，智能互动，柔性灵活，安全可控，每个要素都需要大量芯片去做支撑来保驾护航。
 

• 零碳转型路上的创新与责任

 
ADI中国区销售副总裁赵传禹围绕《零碳转型路上的创新与责任》进行了分享。
 
 
如何利用自身在连接模拟和数字世界方面的专业知识，减缓气候带来的影响，构建一个更具可持续性的未来，始终是ADI的核心重点。
 
ADI公司于2021年5月宣布了自己的气候战略，承诺到2030年实现碳中和，到2050年实现净零排放，这也使得ADI成为较早提出碳中和与净零排放战略规划的半导体公司之一。ADI中国区销售副总裁赵传禹介绍，ADI以优化、引领、合作三个关键词构成了可持续发展框架：在优化上，通过优化运营，制定并执行与气候和能源、水、废弃物相关的减排目标，在同业中树立样板，汇聚更多产业链企业和人才共同应对气候挑战；在引领上，通过投资与创新半导体技术，使得更多节能降耗应用在技术上成为可能，比如让大规模数据中心更节能，通过精密电池检测技术提升电动车续航能力；在合作上，通过与价值链和生态系统合作伙伴携手，共同谋求可持续发展之路。
 
 

• 半导体产业快速发展助力双碳目标的实现

 
阳光电源股份有限公司总监翁捷以《半导体产业快速发展助力双碳目标的实现》为题，对于光伏逆变系统未来发展提出了一些建议。
 
 
翁捷表示，当前大数据、云计算、物联网、边缘计算、AI技术都将成为双碳目标实现的技术核心，阳光电源在这些技术的支持下，对新能源发电预测、设备诊断、运行调度策略优化等做了积极探索。例如，基于大数据和云计算的光伏组件扫描诊断，可以更好地进行电网友好性控制策略的实施；物联网+AI技术的智能跟踪支架算法，可以进一步提高光伏系统的发电量；无人机电站巡检系统可全自动地判别组件故障信息，实时发送故障告警信息，并驱动机器人进行组件表面清洁。
 

• 聚焦高端模拟芯片，驱动双碳目标驶入“快车道”

 
纳芯微电子产品线市场总监张方文在《聚焦高端模拟芯片，驱动双碳目标驶入“快车道”》的分享中介绍了纳芯微电子公司在新能源汽车、光伏、工业控制等领域的解决方案。
 
 
自2013年成立以来，纳芯微电子聚焦信号感知、系统互联、功率驱动三大方向，提供传感器、信号链、隔离、接口、功率驱动、电源管理等丰富的半导体产品及解决方案，并被广泛应用于汽车、工业、信息通讯及消费电子领域。据了解，2021年纳芯微模拟芯片在汽车电子销售额占比为10%~15%。而得益于今年新能源车市场的快速增长，预计公司汽车模拟芯片的销售额占比将达到20%到25%左右。
 

• 昇腾智造助力半导体封测智能升级，加速碳中和达标

 
华为昇腾计算制造行业总监任超带来了《昇腾智造助力半导体封测智能升级，加速碳中和达标》的主题演讲，
 
 
任超重点以先进封装检测提质增效这个场景切入，详细介绍了华为昇腾智造解决方案在半导体电子领域的最新进展。他表示，昇腾质检制造解决方案能够助力工业制造从检测到成品全面节能的提效，助力人工智能在工业领域应用过程中实现减碳减排的效果。
 
据介绍，昇腾智造解决方案是为封装缺陷检测量身定制的质量检测等一站式、高精度的AI解决方案，“昇腾智造解决方案通过高精度质量参考模板辅助故障检测，设计同源，大模型深度定制，目前上线效果整体缺陷召回率可以达到99.9%，传统设备水平大约是在90%，对关键缺陷召回率100%，缺陷漏检率为人工1%。”
 

• 双碳战略引领电子产业发展

 
在下午的演讲环节，上海市节能减排中心有限公司党支部书记、副总经理李亮在《双碳战略引领电子产业发展》分享中指出，早在2015年能源板块推出了能源生产和消费革命战略，大力发展智慧能源技术，集中攻关能源互联网核心装备技术，系统支撑技术，重点推进面向多能源的能源交换路由器技术，能气交换技术，能量信息化与信息物理融合技术，能源大数据技术及能源交易平台与金融服务技术等。
 
 
围绕能源领域需要推动技术革命，抢占科技发展制高点，资源领域更要全面引入“云、大、物、移、智、链”等技术支撑，加强夯实监管基础。政府要如何达峰，如何表达整个社会面的治理，其实要通过新的技术，通过监测手段，通过统计核算来规范实时了解所有碳的数字。
 
在双碳背景下，四化发展趋势对社会治理、生产管理提出挑战，其实社会治理是政府侧，生产管理是企业侧，这两侧需求需要行业厂商共同发力，跟着国家的指挥棒一起同频共振。
 

• 英飞凌功率半导体技术助力零碳能源应用

 
英飞凌工业功率控制事业部大中华区高级技术总监陈立烽以《英飞凌功率半导体技术助力零碳能源应用》为主题进行了演讲，他指出：“我们所面临的是不断增加和能源消耗更大的环境，在这个环境下呈现出几个趋势。第一，人口和社会变迁，未来人口会持续增加，人口增加意味着能源更大消耗；第二，气候变化和资源稀缺；第三，城市化；第四，数字化转型。”
 
 
在这样的趋势下，半导体可以有很大的作为空间。英飞凌作为半导体公司，在低碳能源方面也是贯穿了能源的全过程，从能源的产生，输送到最后消耗的过程。
 
在英飞凌的努力和推动下，绿色能源正在成为现实，大力发展太阳能发电和风电，充分利用这方面的无限潜能，在应用中持续提供方案，优化能源输送过程降低损耗，增效节能，在提到的家电和工业里面，在汽车应用里面把效率进行提高，最终让绿色能源成为现实。
 

• 从芯片到解决方案-MPS助力新能源行业客户加速发展

 
MPS北中国区副总经理卢平带来《从芯片到解决方案-MPS助力新能源行业客户加速发展》主题分享，从MPS角度介绍了如何降低损耗帮助实现碳排放降低，最终实现碳达峰碳中和。
 
 
MPS作为以功率半导体和电源为主的芯片公司，应该做哪些事情来实现降低损耗？
 
卢平指出，坚持工艺创新是非常核心的一点，虽然我们没有自己的制造厂，但我们有自己的工艺BCD，它是一种混合工艺，将三极管工艺、CMOS工艺和DMOS工艺集成。MPS一直走的是平面工艺方式，很多时候会在高频化能看到它的工艺优势。目前工艺低压6V到高压1000V，小的几安培到80安培，覆盖了用电的各个方面。最新一代像BCD6工艺用在业界最顶尖的模拟，包含电源集成工艺，对于模拟来说，它的工艺节点55纳米在BCD来说也是达到业界最顶尖的水平。最新的使用场景是服务器，人工智能这种需要大电流的场景，我们不断用工艺创新来将能耗进一步降低，既达到节能减排，同时帮助客户在比较狭小空间当中完成设置。在汽车、医疗、ACBC当中有自己的工艺来帮助客户实现集成化的设计。
 
据了解，MPS工艺模式叫Virtual IDM，事实上是跟Fab有深度合作，我们把MPS工艺嫁接在晶圆厂工艺和设备上面，跟晶圆厂协同开发最新的工艺，这样的好处在于，MPS可以跟所有晶圆厂进行合作，也可以利用到最先进的工艺节点，在这个基础上面开发出更有竞争力的工艺产品。
 

• 抓住CPU生态变革历史机遇，共建高能效算力解决方案

 
此芯科技市场总经理徐斌在《抓住CPU生态变革历史机遇，共建高能效算力解决方案》的分享中从指令集方向回顾了算力的发展历史，不管是手机，还是电脑，发展领域离不开X86和ARM指令架构。
 
 
这两个架构基本上都是上世纪70年代出现的。
 
像我们在学生期间接触到的就是8086，到1985年左右全球都知道的80386，以及到后面所有消费者都能接触到的奔腾，到互联网时代是服务器，再到后来是移动互联网时代，也就是2012年左右X86领域尝试向移动互联网领域发展，但是在英特尔阿童木系统2012年发布之后，在终端领域一直到2014年都没有什么大的发展，主要面临两个瓶颈，第一个提供相应算力的同时功耗做不下去，第二个移动互联网生态在X86指令集上发展并不完善。
 
而ARM指令集最初出现是经典指令集，主要是面向非常低功耗的产品，像台灯里面的控制器或者微小控制器，到1993年的时候手机开始出现了，这个时候ARM通过授权在手机领域开始大放异彩。到2007年苹果的发布，这个时候发现手机不但可以通讯，还可以作为日常生活管家，这个时候我们发现手机对算力需求越来越高，到2012年ARM结合Windows为发布了RT，但是初期并不理想，主要是原因ARM提供的算力还不够优秀，到2018年开始向服务器领域拓展，2020年发布了一款新的芯片做电话领域，这个时候我们发现ARM芯片在桌面市场开发爆发。从两个指令集分析可以看到，X86体系从最初高性能高算力也希望向低功耗方向走，而ARM本身是基于低功耗基础开始向高性能方向发展
 
随着应用场景越来越复杂以及X86和ARM架构各自的特点、优势和局限性，为应对多元化计算需求，异构计算成为未来逐步发展的方向。而异构计算可以分为多个级别，SoC芯片级异构，系统级异构及平台级异构。
 
针对这些类型，它可以满足各种各样的市场需求，数据中心，互联网，通信，金融，交通，云游戏，5G等领域。但是随之也带来了很多挑战，比如说芯片级架构和工艺如何协同研制，系统级和平台级涉及到服务器管道多方协调拉通异构计算，应的机遇挑战过来之后也会迎来比较好的发展，随着端边云协同等计算需求的出现，异构计算也逐步向前走。
 
此芯科技专注于设计和研发通用智能CPU芯片，为社会提供高能效的端边云混合智能算力平台，在CPU设计，SoC，全栈软件开发设计领域都有深厚的技术积累。
 
此外，徐斌表示，此芯在推动ARM PC生态发展一直是拥抱开放的生态。第一，聚焦中国市场，积极推进跟国产Linux操作系统厂商的合作；第二。拥抱Windows on ARM全球生态，并推动国内应用生态的支持；第三，加强跟三大生态的操作系统厂商及其他伙伴的合作，推动标准化支持和软硬件协同优化。
 
同时，我们是全球第四家，国内首家加入Linaro Windows on Arm工作组的成员，推进Arm原生开发，原生应用支持，助力Windows on Arm全球生态系统构建和本地推广，与Linaro合作开发符合Arm SystemReady规范的启动架构实现方案，推动ARM PC标准化。
 

• 京东方智慧能源系统BSEOS助力零碳综合能源服务

 
北京京东方能源科技有限公司CTO姜宇以《京东方智慧能源系统BSEOS助力零碳综合能源服务》为题展开介绍，通过实际应用案例介绍了京东方对“碳中和”的理解。
 
 
据介绍，京东方集团是全球最大的液晶显示厂商，公司基于长远愿景，重新定位成为全球领先的物联网创新企业，为信息交互和人类健康提供智慧端口产品和专业服务的公司。液晶屏只是物联网的一个端口，所以现在是一家物联网公司，能源物联网也是京东方未来样能源进军的一个重要分支。
 
在当前碳中和和数字化时代，京东方能源作为一家综合解决方案的供应商，对企业提供帮助，在此过程中实现跨越式的增长。
 

• 碳中和背景下晶圆厂的机遇和挑战？

 
X-FAB市场总监卫鹤鸣带来了《碳中和背景下晶圆厂的机遇和挑战？》的主旨演讲。
 
 
对于碳中和会带来哪些技术上的改变？卫鹤鸣列出了四个大的方向。1、能源减少，增加能源的效率一直碳中和里面重要的话题，对于功率器件和第三代半导体机会是非常大的；2、增加自动化；3、去中心化的供能，未来可能每一个个体，每一个建筑都不仅仅是消耗能源的端口，更加可能是生产能源的端口。更多可再生的能源会被利用，例如光伏、太阳能，光伏，水能等等；4、更低的功耗，这样才可以减少整个能量的损耗。
 
卫鹤鸣表示，对于X-FAB来说，看到三个潜在的机会点。第一个是出行，大家看到电动车电动化的趋势，电动车主要是两个大的方向，一个是电动化，一个是智能化，当中会延伸出非常多对于半导体芯片的需求；第二个是工业，一个是可持续能源，这里提到的是宽禁带第三代半导体的机会，数据统计可以看到复合增长率超过20%。工业4.0年复合增长率到2030年将近20%，这在工业领域也同样是一个机会；第三个是传感器，未来智慧楼宇这里面会用到非常多传感器，甚至所谓智能传感器。
 
X-FAB可以提供给设计公司创新技术和平台，帮助到设计公司，用他们的设计方案实现最终的应用方案。与产业上下游和设计公司一起努力往更创新的应用去发展，一起实现碳中和的目的。
 
碳中和‘东风’已来，电子产业准备好了吗？
研讨会最后，现场还进行了圆桌论坛，京东方能源CTO姜宇、MPS北中国区副总经理卢平、英飞凌工业功率控制事业部大中华区高级技术总监陈立烽、ADI中国区工业市场总监蔡振宇、华为昇腾计算制造行业总监任超等几位嘉宾，围绕“碳中和‘东风’已来，电子产业准备好了吗？”进行了分享和探讨，为在场嘉宾奉献了有价值的高质量观点。
 
 
此外，在IIC 2022首日，EDA/IP 与 IC 设计论坛、产业资源对接会和“芯”品技术发布会等也在同期举办，邀请了知名专家学者深度探讨了IC设计市场与技术趋势。
 
同期，会场还设置了高端展览区，展示涵盖物联网、汽车电子、智慧工业、IC 设计、绿色能源等重大前沿新兴技术及产品， 全面展现集成电路产业的前沿成果和发展新趋势、新动向。