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从200万美元启动资金到国内CMOS传感器芯片老大,格科微电子有啥传奇故事

时间:07-07 来源:半导体行业观察 点击:

提到智能手机里面使用的CMOS图像传感器,很多人第一个想到的就是索尼。然而有这样一家本土企业,多年来一直在国内CMOS图像传感器芯片的出货量市场占有率排名第一,全球市场占有率排名第二。

这家公司就是格科微电子。


格科微电子上海Office

1格科-国内CMOS图像传感器芯片市占率第一
格科总部位于上海浦东张江高科技园区,在中国大陆(上海、深圳、北京)、香港、台湾等设有分支机构。目前,格科主要从事CMOS图像传感器、LCD Driver、高端嵌入式多媒体SOC芯片及应用系统的设计开发和销售。

2003年,赵立新从美国回到了国内,创立了格科。图像传感器的设计需要既懂工艺又懂设计的人,而赵立新创业前曾先后在新加坡国立半导体公司做了3年的半导体制造(蚀刻工艺),在美国ESS公司做了3年CIS设计,随后进入UT斯达康,继续从事了2年的芯片设计工作,可以说在两个领域都积累了相当的经验。赵立新很早就判断,未来传感器领域一定有发展前景,他研究并获得了多项高端图像传感器领域专利。

格科从PC camera起步,07年起进军到手机领域,借助着中国手机快速成长的一波浪潮,迅速占领市场。2014年,格科CMOS Image Sensor IC的出货量超过9.4亿颗芯片,LCD 驱动芯片的出货量超过1亿颗,全年销售总额突破3.5亿美金,在国内CMOS图像传感器芯片的出货量市场占有率排名第一,全球市场占有率排名第二。


格科微电子部分芯片产品

"我自己觉得格科是一家很幸运的公司。"赵立新把格科成功的首要因素归结为运气。

赵立新创业的第一笔启动资金是来自于高中同学主动投资的200万美元。2003年能拿到200万美金,"一条枪"杀回中国,这是一个极为传奇的故事。

时机很重要。格科起步之时,正值中芯国际想做图像传感器,技术优势让格科入围候选合作伙伴之一。格科帮助中芯国际建立CIS生产工艺线,中芯则负责其研发费用。在中芯国际的平台上,格科试验了40 多次的MPW,做出了成功的产品;而其他在中芯国际投片的图像传感器设计公司都失败了。自此,中芯国际将研发资金集中投入了格科,最终格科也成为中芯在国内最大的客户。

在幸运的前提条件下,格科的成功更来自于过硬的实力。

"格科是一家非常创新的公司,我们的中低阶产品赢得对手是靠自己核心的电路设计和工艺创新,我们的产品的性价比非常高。"赵立新介绍格科的技术优势:光刻层数比竞争对手少20%,die size比对手少30%,这两个优势叠加在一起,成本优势巨大。

格科和中国的产业链之间的长期战略合作关系也比较融洽。中芯国际、凸版中芯、晶方科技、华天科技等都是格科多年的合作伙伴,稳定的供货保障为格科赢得了终端客户的信赖。

2颠覆式创新往往来自于突破直觉
赵立新一向强调,一个企业没有自己创造的核心技术,是不可能走得远的。而且专利不是看数量的,而是看质量。格科不搞形式主义,不会为了低质量专利而去浪费核心研发人员的时间。目前,格科在CMOS图像传感器及多媒体处理器的设计和算法上,都拥有完全的自主知识产权,以及世界领先、最具竞争力的制造工艺技术。已经拿到多项CMOS图像传感器结构和工艺方面的美国专利,近200项国内发明及实用新型专利,还有260余项CMOS图像传感器结构方面的中国专利正在审批之中。赵立新非常骄傲的提到,格科至少有十项左右专利,是本领域内,非常基础、和具有突破性的创新。

近年来,格科开发了一项Chip On Module (COM) 的创新封装专利,还为此专门花了五六年的时间研发特殊的设备。这一突破性的发明,对公司后面的发展起到至关重要的作用,也为格科带来非常可观的利润。

CMOS图像传感器的封装是一项具有挑战性的工作,封装工厂并非超净室(clean room),当硅片被切开成一个又一个die时,一旦环境中的微粒掉到传感器上,整个传感器就报废了。

为了解决封装过程中微粒的影响,20年前以色列人发明了CSP(Chip Scale Package)封装,即在传感器上放置一层玻璃,挡住了灰,但是玻璃会带来新的问题,挡住部分光线和反射,导致图像质量下降。而且下面的锡球与基板之间是硬连接,由于热胀冷缩系数不同,有千分之二的长期失效率。CSP门槛低,生产简单,厂商众多。

现在的高端封装则主要采用COB(Chip On Board)技术,即在裸片上打金线,由于金线可以吸收应力的变化,所以一致性与性能更好,但同时缺点是对环境洁净度要求较高、制程设备成本较高。

苹果采用了另外一种封装方式,即Flip-chip(倒装),它不是将芯片定位在基板上的,而是做了一个陶瓷框,再把芯片直接粘上去,最后用金球直接超声热焊,这种方法很昂贵,只有苹果这样的土豪才玩得起。

那还有没有其他的解决方案呢?

一次偶然的机会,格科的技术团队想出来一个方法,直接把金线悬空来做引脚。这是一个非常"反直觉"的想法,因为在人们的心目中,黄金是比较软的,如果是细到25微米的金线,比头发丝还要细,自然而然的想法,难道不是特别软,风一吹都要动吗?

事实恰好相反。

微观世界是很神奇的,当金线变得很短,在300um左右的长度时,金线变得坚硬而有弹性,可以直接用来做引脚,也能够被测试。但是要把这个金线斩断变成引脚,我们光研发这个特殊的设备就花了四年,投入了许多钱。我们惊喜的发现,COM的性能完全可以媲美高端的COB工艺,甚至还更加优化,因为它没有tilt的问题,光学对得很准。另外,COM也没有移动脏物的困扰,焊接以后的可靠性甚至比COB还更高。

从一个看似疯狂的想法,变成近乎完美的产品,这样颠覆式的创新,靠的是突破直觉,真正地走到实践中去。有时候感性认识中一个很小的、不起眼的东西,其实可以产生一项伟大的发明。

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