助力车载视觉进入“快车道”,以IP化打破芯片设计周期定律

2022年06月30日 13:06 来源:红周刊

继5月上市后,思特威进一步提速拓展高端车载电子与智能手机应用市场。近期,更是相继在高端车载前装与旗舰级智能手机主摄领域推出重磅新品。在车载领域,思特威目前已拥有6颗车规级高性能的CIS产品,并最新发布了车规级针对高端ADAS应用的SC220AT,后续还将针对车载影像类、感知类与舱内三大应用进一步全方位地布局汽车芯片产品。思特威之所以能在高端应用领域实现产品性能的快速突破,离不开其技术核心人物,思特威首席技术官 —— 莫要武。

作为中国最早一批进入半导体领域的探索者,莫要武博士深耕CMOS图像传感器领域二十余年,主持设计了近百款CMOS图像传感器产品,斩获多项技术专利载誉无数,在全球半导体领域内拥有极高知名度,若列一份全球CIS专家榜的话,作为元老级人物的莫博士至少能排进前五名。

如今已成为国内CIS领军企业思特威CTO的莫要武博士,仍不忘秉持初心,对技术探索充满敬意和热爱,带领思特威的研发团队乘风破浪,为国产CIS的技术突破做出新的贡献。

突破次元壁 邂逅半导体

高中莫要武曾多次参加各类数理化竞赛,只因在参加省化学竞赛时错过了物理课程的半导体章节,于是他便将高考志愿填成 “半导体物理与器件”,并由此开启了他邂逅半导体长达几十年的人生之旅。

有趣的是,这次省化学竞赛的参赛者中还有格科微的创始人赵立新赵总,比赛期间作为隔壁县高手的他与莫要武曾住在同一个宿舍,两人都给彼此留下了深刻印象,后来还都毕业于同一所高中。曾在同一赛场棋逢对手的两位青年才俊,如今又进入到CIS同一个领域中继续着竞赛。

在莫要武大学期间,家人邻里听闻其专业后,便将收音机、录音机乃至黑白电视机等他们认知中的“半导体”给到莫要武进行修理,而这有趣的“误会”却也让他熟知了各类小型家电的线路图,并“被逼”成为了一个无线电爱好者。后来在攻读硕博学位时,他曾独立修好了教研室一台两年都没有调试好的液相外延炉,还利用一些报废的旧设备搭建了一个完整的系统,最终完成毕业设计。这个系统后来还承担了上海市科委和国家自然科学基金的项目,而这些仅仅是他的初露锋芒。

七天完成首颗芯片设计,创“断货王”神话

加入思特威之后,莫要武展现出了他强大的科研实力。通常,一款芯片从设计到量产,大约需要12~36个月,如果中间流程有问题,时间甚至还要更长。而莫要武完全打破了这一周期,他以迅雷之势在研发团队组建首周就完成了第一颗CIS芯片的设计——SC1235,这颗芯片一经推出便成为了当年安防领域年度“断货王”市占率高达60%,创业界“神话”。而仅仅才过了两周,莫要武带领的研发团队再次交出了第二颗1080P/2MP的芯片产品SC2135,该颗芯片之后同样成为了行业内炙手可热的“大热门”产品。

“后来得知同期有很多家公司都在做1080P/2MP的产品,因为思特威的性能优势和快速切入,才赢得了先机,这一点在0到1突破时尤为重要。”莫要武说道。如此高效快速的研发奇迹,离不开他职业生涯初期在日本的诸多经历。

奔赴海外数十载,精益求精铸就工匠之心

上世纪末,日本半导体从资金投入、到技术攻关、再到产品落地等都发展飞速,令其半导体产业无论在产品、材料与设备等一直处于国际领先位置,彼时对半导体狂热的莫要武也慕名前往。

1997年,莫要武加入日本大阪的一个研究所,共同参加产学研合作的大规模项目。这是一个集成形、声、闻、味、触五感的MEMS控制系统,他主要负责控制系统的电路设计。由于项目预演中只有莫要武设计的741运放能够正常工作,因此后续开发中的CMOS标准模拟和数字电路都由他来设计。借着这个难得的机会,他也把CMOS图像传感器芯片开发流程全套做了一遍,为其后续独立进行全局性的研发打下了坚实基础。

2004年时莫要武又加入了从事CMOS Image Sensor研究的日本打印机公司,此时的他再次认识到“高效”在产品开发中的重要性。“有一次,为了在test vehicle(测试载具)前验证某个思路,我熬通宵做出了test chip(测试芯片),后来结果表明这个 test chip正是问题的正解,产品也得以顺利推出。”

此外,在日本的职业经历还塑造了莫要武精益求精的研发态度。他告诉记者,“在思特威的产品开发中,从封装的RDL连线、芯片的 floorplan到模块的layout,无一不是经过多次审查反复修改,以追求一种完美。”

“这与我在大阪的研究所中做的那块741运放有关,当时经过仔细分析后发现,因为我的运放版图连线做得最为漂亮,因此才能正常工作。”莫要武因此坚信:“精益求精获得的美感才能得到上天眷顾,在芯片设计中亦是如此。”正是这样工匠般专注的研发心态与强大的研发能力,才让莫要武在当时以日本为先进代表的半导体界闯出一番作为。

“高效”、“追求完美”,这些莫要武在日本的职业生涯中淬炼出的宝贵经验,都为其日后带领思特威研发团队打破国外垄断,在拥有极高技术门槛的CIS半导体领域中占稳一席之地打下了扎实功底。

从跟随者到引领者,关注未来而不是当下

伴随着思特威的飞速发展,其技术研发实力也已步入国际前沿水准,此时在莫要武面前的是通往充满无限可能性的未来之路。“当前方已无领路人时,所有人都处于同一起跑线,一定要靠自己去摸索到前进的方向,才能走在技术的潮头。”莫要武这样认为。

正是基于这种勇于开拓的科研精神以及对半导体产业发展方向的敏锐嗅觉,使思特威的产品从芯片设计效率到性能表现等各个方面都具有很强的竞争优势。莫要武以思特威最新推出的车规级CIS产品SC220AT为例做了详细说明。

“之所以思特威能快速推动车载产品的研发进程并取得研发成果,是因为我们将自研的核心成像技术IP化并加入到了车载项目的产品中去。比如我们自研的SFCPixel®专利技术以及PixGain技术,通过这两项技术,SC220AT的感光度与量子效率都得到了大幅提升,夜视性能更佳;同时,我们还将超低噪声外围读取电路技术以同样IP化的方式加入到了SC220AT的设计中,能将像素响应的不均匀性有效降低至0.5%以下,电学串扰降低至1%以内,实现更出色清晰的成像效果。

此外,针对LED信号灯闪烁难题,我们创研了LFS技术(LED闪烁抑制技术),该技术基于前沿的双像素结构设计,在每一个大Pixel旁增添一个降低感度并延长曝光时间的小Pixel,通过同时读取与片内合成方式,能实现优异的LED闪烁抑制性能。同时SC220AT还内置了思特威升级的ISP算法,从而将其低照度与宽动态范围的表现发挥到极致,实现更好的成像品质。”

缔造芯片积木游戏,以IP化设计创研发效率之冠

如此高效的芯片设计IP化研发理念,正是由思特威技术领路人莫要武建立的。作为经验丰富的技术大拿,莫要武发现大部分研发团队的工作方式无外乎就“一切从零开始”与“按图索骥”两种,前者把每一个产品都从头开始重新设计,导致费时费力风险高,而后者则是太过保守,往往无法突破创新。

莫要武仔细思考后,认为产品研发不能一贯低水平重复,必须要一步步往中高端走,他想要结合两者的长处来打造思特威的研发体系。莫要武把芯片设计比作积木游戏,可将现有的积木与新的积木结合,从而能够快速建起高楼大厦,芯片设计亦是如此。将同一种高性能的模块与设计技术应用到不同应用领域不同规格产品中去,从而可实现芯片设计IP化,这大幅提升了思特威的设计效能与水准。同时还不断改善目前IP所存在的问题,始终站在行业需求去思考研发目的,从而提前将技术布局到产品中去。

在这种独特的IP化芯片设计模式推动下,2021年思特威Tapeout芯片数高达31颗,数量位居行业前列。尤其在车载电子领域,这种快速的研发效率带来的正面市场效能更为凸显。自2020年思特威推出第一颗车规级芯片SC100AT起,到如今仅2年时间,思特威已拥有了6颗覆盖1MP~8MP的车规级高性能CIS芯片产品,这成为其快速迈入智能车载黄金市场的重要催化剂。据悉,后续其还将针对车载影像类、感知类与舱内三大应用推出2MP、3MP以及8MP的更多车规级CIS新品。下一步,思特威已在规划预研第二代基于更先进的工艺制程、拥有更低工作功耗与更高功能集成度的车规级新产品。

作为这场芯片积木游戏的缔造者,莫要武还以此为基石,由下至上打造了思特威锐意革新的研发体系。莫要武希望思特威的研发团队拥有其独特的个性。为此,他和管理层努力打造一个具有极大包容性的工作环境,以吸引多样性格的高手加盟。在进行团队合作时,尽量采用引导的方式来沟通,让团队成员自己把答案提出来。莫要武坦言,“生活在气氛良好的团队与工作环境中,每个人周围都是自己的贵人,因此合作或竞争都会促进自己的成长,从而推动团队与公司的成长,如果这时再加上天时和大势,成功只是水到渠成。”

对于莫博士的突出贡献思特威创始人兼董事长兼CEO徐辰博士也给予了高度评价:“莫博士之于我,既是初入行时的引路人,也是我非常尊重的良师益友。在莫博士加入思特威后,始终引领着公司技术的不断锐进突破。同时在他高效与严谨的钻研精神感染下,我们也将“精”与“快”的理念进一步贯彻到公司研发团队的发展与管理中去。”在莫要武博士的技术带领下思特威实现了飞速发展,已成为CIS界一股不可忽视的亚洲雄风。

以成像科技之发展,开拓人类认知之边界

在莫要武博士的带领下,目前思特威已成为全球CIS安防领域出货的“五冠王”,同时也在新兴车载电子、机器视觉、智能手机等多领域全面拓展,应用遍地开花。

征途是万里苍穹,梦想是星辰大海。莫要武认为,所有研发的最终目标都是实现技术上的创新与突破,要秉持研发者不断进取、执着钻研的初心,才能突破自我。

未来,思特威将持续聚焦CMOS图像传感器领域,以成像科技之发展,开拓人类认知之边界,实现国产高端图像传感器芯片的技术突破,刻上属于中国半导体的光荣印记。‍

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