干掉石英晶振，MEMS時代加速來臨

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人們談論半導體時，大多關注系統的可見部分：CPU、GPU、XPU、DRAM、HBM 或網絡芯片。而讓所有這些硬件協同運行的組件，無論是電源，還是像時鐘和時序這樣的關鍵要素，卻鮮有人關注。事實上，每個現代電子系統都需要時序。它需要一個穩定的參考頻率，才能確保每個處理器協同工作——不僅是處理器，通信鏈路、內存子系統、傳感器以及其他所有組件都需要精確地知道何時發送、接收、交換和計算。如果沒有這個時序主干，系統的其他部分就無法正常工作。對于芯片設計和系統設計領域之外的工程師來說，時序是最不為人所理解的領域之一。它就像一個奇特的模擬/數字交叉領域，似乎只有專家才能理解。

回顧歷史，幾十年來，大部分定時市場都圍繞著石英晶體器件展開。我們通過切割和拋光晶體來達到特定的頻率。但隨著現代系統變得更快、更小、更節能，對可靠性和精度的要求也更高，定時技術也必須隨之發展。這就是基于MEMS的定時技術的由來。

SiTime 等公司不再依賴石英晶體，而是采用基于硅的微機電系統 (MEMS) 來生成高精度頻率，這種技術可以進行調諧、加固、小型化和優化，從而適用于更廣泛的應用場景。鑒于人工智能基礎設施的快速發展，這一點在今天顯得尤為重要。不僅是計算芯片，光網絡更是未來幾年的重點。此外，自主系統、工業平臺和下一代通信技術也對更精確的時序提出了更高的要求。

本次討論的嘉賓是SiTime的首席執行官Rajesh Vashist。

在本次采訪中，我們探討了時序技術為何對大多數芯片用戶來說仍然陌生，盡管它對每個主要系統都至關重要；當前的增長來自哪里；MEMS 時序與傳統石英晶體有何不同；人工智能和光學基礎設施對需求的影響；以及 SiTime 如何看待競爭、產品開發以及其計劃擴展到更廣泛的時鐘解決方案。

Q：MEMS時序控制的概念并不新鮮。據我所知，智能手機至少在過去十年里已經以某種形式應用了這項技術。除了我剛才提到的之外，它為什么如此重要？為什么它現在尤其重要？

Rajesh Vashist：時機至關重要。2019年11月我們上市時，這個市場還相當陌生。

市面上大部分芯片都是GPU、XPU、內存、Wi-Fi和通信芯片。這是一個龐大的市場。SiTime公司專注于時序芯片業務——這是一個價值110億至120億美元的市場，并且在過去60至70年中每年都保持著5%至6%的增長率。時序是所有電子設備的命脈，時序芯片負責產生頻率。無論是GPU、CPU還是內存，它們都利用這個頻率來控制自身以及所需的性能水平。

大約20年前，SiTime就看到了用半導體MEMS解決方案取代石英晶體的機會。MEMS是“微電子機械系統”的縮寫，本質上是指硅基器件，其內部包含運動部件。由于硅是世界上最純凈的元素之一，因此MEMS技術蘊含著豐富的技術潛力。所以我們很早就開始專注于MEMS領域。我們與眾多競爭對手展開競爭，并最終戰勝了他們。我們預見到未來會有更多競爭。但就目前而言，我們仍然是這些定時芯片市場的領導者。

Q：每次看到這張圖，我總會想起蝴蝶振翅的畫面，節奏恒定。硅器件看起來其實有點像那樣，不是嗎？

Rajesh Vashist：沒錯！而且我們的產品尺寸極其微小。封裝在諧振器中后，芯片尺寸僅為 0.5 毫米 x 0.5 毫米。這是封裝后的芯片，而您提到的振動元件就位于芯片內部，尺寸為 0.4 毫米 x 0.4 毫米。它以兆赫茲的頻率每秒振動數百萬次，并且能夠持續工作 30 年。這是 SiTime 的最低要求。因此，它的耐用性令人難以置信。這其中涉及大量的材料科學和電子技術，我們在制造工藝方面也擁有許多獨門秘訣。

Q：最新一代的CPU、GPU、XPU和網絡設備，我們處理的是每秒千兆比特或太比特的速度——而這部分市場仍然使用石英晶體。您認為這種趨勢會如何發展？

Rajesh Vashist：我們的產品具有高度差異化的特性，性能也高度差異化，能夠為特定的供應鏈或韌性解決方案提供支持。換句話說，在我們120億美元的市場中，我們并沒有覆蓋其中的60億美元。現有的解決方案已經滿足了他們的需求，他們并不需要我們帶來的額外優勢。在剩余的市場中，我們仍然占據不到10億美元的份額。去年我們的銷售額為3.27億美元。今年我們預計增長率在40%到45%之間，而去年我們的增長率為60%。

我的觀點是，我們為人工智能、自動駕駛、自主移動、小型化、無人機以及智能手表、智能手機等需要高性能的消費電子產品等領域提供高性能解決方案。總的來說，這是一個高度多元化的業務，我們并不局限于單一市場。

是的，我們也有人工智能業務——就像其他任何領域一樣，它現在正蓬勃發展。您提到過從 800G 到 1.6T，最終會達到 3.2T。SiTime 參與了所有這些領域。我們向業內大約 20 家頂級 OEM 廠商銷售產品。但在人工智能領域，我們向 XPU、GPU 和 TPU 公司銷售產品。我們與超大規模數據中心合作，幫助他們定義架構。我們與系統 OEM 廠商合作，也與許多芯片公司合作，例如交換機和加速卡制造商。因此，我們上季度預測的人工智能業務（可能涉及光模塊）可能會增長 50%。所以，這是一個巨大的增長。此外，我們還有自動駕駛業務。例如，在目前尚未大規模普及的 L4 級自動駕駛汽車中，我們可能擁有價值 20 到 25 美元，甚至 30 美元的組件。人形機器人技術一旦實現，我們可能又會面臨價值20美元的內容。而其他一切都還在發展完善中——工業市場、物聯網、消費者等等。

Q：每當我與像貴公司這樣深度融入供應鏈的企業交流時，我經常會查看他們的財務報表，發現大部分收入都來自已有5到10年歷史的產品。最新一代產品需要緩慢增長才能實現盈利。我只能假設貴公司新產品的上市速度更快？

Rajesh Vashist：我們過去產品需要四到五年才能達到市場規模，但現在有些產品只需要九個月就能實現增長。有些產品增長速度稍慢一些，需要一年半。但我們的一些消費品在一年到一年半的時間內就能以驚人的速度實現增長。

再回顧一下，我們的一位董事會成員向我們發送了一份預測報告，稱到2030年，半導體行業的規模將從大約7500億美元增長到1.6萬億美元。2030年并不遙遠。這意味著整個行業將增長這么多。因此，您可以想象，所有這些應用場景都在不斷發展壯大，而作為其中的關鍵參與者，SiTime肯定也會參與其中。

Q：總的來說，我們將SiTime歸類為無晶圓廠半導體供應商。那么，您能否談談您的供應鏈以及它是如何運作的？如果最終產品是毫米級的結構，那么您就不會使用2納米或3納米的邏輯工藝。

Rajesh Vashist：我們本質上是一家模擬半導體公司。這意味著我們類似于德州儀器（TI）或亞德諾半導體（ADI），但我們使用MEMS技術來構建不同的系統。我們的MEMS技術由博世（Bosch）提供。博世曾經是SiTime的投資方，自從我2007年加入公司以來，他們就一直是我們的合作伙伴，那時我們甚至還沒有出貨任何產品。他們從2007年起就一直是SiTime的合作伙伴，甚至可能更早一些。他們在斯圖加特附近有一家工廠，我們所有的MEMS都在那里生產。他們是非常優秀的合作伙伴，而且技術處于行業領先地位。他們也生產其他MEMS技術，雖然他們不是商業代工廠，但對我們來說非常有幫助。他們的價格略高，但對我們來說仍然非常劃算。這就是MEMS技術方面的情況。

在模擬電路方面，我們非常依賴臺積電。一直以來都是如此，正如您所說，我們不用2納米工藝，而是用180納米、150納米和65納米工藝。這樣一來，它的性能略勝一籌，價格也更便宜（比最先進的工藝要便宜）。而且，我們用于設計這些產品的工具成本也更低——流片成本顯著降低。

所以，我們正在開發一款工藝要求很高的MEMS產品和一款工藝要求很高的模擬產品，并將兩者結合起來，為客戶打造一個用于時序的小型子系統。因為歸根結底，客戶面臨的是時序問題，而SiTime的使命就是解決這些棘手的時序難題。目前，我們主要為大型客戶提供解決方案，但我們也希望能夠為我們的10萬客戶，包括那些對時序了解更少的小型OEM廠商，提供解決方案。因此，我們專注于一件事，也只做一件事。我們只專注于一件事，但我們做得非常出色！

Q：你提到博世是我們重要的制造合作伙伴，這很有意思，因為他們曾經也是我們的競爭對手？

Rajesh Vashist：不，他們實際上從來就不是競爭對手。你可能記得他們也做其他MEMS產品，比如陀螺儀MEMS和慣性測量單元MEMS，但他們從來沒有“搶占先機”。

Q：那么競爭格局究竟如何？因為你經常給我提供的資料都顯示，你們比競爭對手擁有長達兩年甚至更久的優勢。

Rajesh Vashist：我一直在用“兩年”這個說法來概括未來兩年的發展！感覺每年都是兩年后，你們自己琢磨吧！但回到2011-2012年，SiTime的競爭對手包括Maxim（現在的ADI）、Silicon Labs（現在的Skyworks）和IDT（現在的Renesas）。當時還有五六家和我們一樣的小型創業公司，因為我們也是創業公司。幸運的是，我們做得比他們都好，他們因為無法應對競爭而退出了市場。前幾天有人告訴我，SiTime在研發方面投入了近8億美元。這就是完成這項業務所需要的。所以，如果一些競爭對手，比如TI、Analog Devices、Murata、ST，他們可能計劃進入這個市場，但他們至少需要投入5億美元才能進入這個領域。

Q：作為一個局外人，一個并非來自時序領域，但卻在超頻等方面廣泛使用過時序技術的人——這聽起來像是研發投入了一大筆錢！

Rajesh Vashist：沒錯！首先，僅在MEMS領域，我們就有三種方式來花這筆錢。

我們必須開發屬于我們自己的工藝技術。博世沒有這項技術——我們使用的是SiTime的技術，并應用在他們的晶圓廠中。我們擁有整套工藝的知識產權，并且正在開發第六代工藝。這意味著我們必須在運行第四代和第五代工藝的同時進行開發。我們不僅在開發第六代工藝，還在開發第七代和第八代工藝。因此，我們有多種專門用于MEMS的工藝技術正在運行。

我們還設計了新型MEMS芯片。這當然是一件大事，它定義了我們的產品。

最后，我們不得不自己開發EDA工具和設計環境。我們發現，像Cadence、Synopsys或Ansys這樣的設計環境無法滿足我們的需求，所以我們決定自己動手。

Rajesh Vashist：我們有這三種方法，但這只是 MEMs。

在模擬電路方面，我們自主設計、自主布局、自主流片。這些技術都非常先進。例如，抖動作為一項指標，SiTime 目前的抖動已經達到 35 飛秒，我們的目標是將其降低到 15 飛秒。這些數字非常驚人，同時還能保持低功耗和小尺寸。將這些芯片封裝起來，例如我們 Epoch 產品中的 OCXO 封裝——一個包含兩顆模擬芯片和三顆 MEMS 芯片的封裝。這項技術開發耗時一年多。此外，由于散熱等因素，我們還必須進行自主仿真。以上僅是技術方面的內容。

然后你就得進入市場營銷和銷售部門。我們盡量招聘有時間交易市場經驗的人，但他們中的大多數人從未銷售過像我們這樣非常獨特或差異化的產品。所以他們不知道該怎么賣。我們自己培訓了銷售團隊。

Q：你剛才提到了瑞薩電子，你們剛剛開始收購他們的一些業務？

Rajesh Vashist：雖然我們是一家時鐘公司，我們生產的時鐘會用于我們的振蕩器和MEMS芯片中，但我們不像其他時鐘公司那樣將所有部件組裝在一起。我們一直希望能夠為任何客戶提供諧振頻率、振蕩器、諧振器以及時鐘組件。

我們目前在這方面做得還比較有限，因為我們只有大約 50 種時鐘產品，但與瑞薩電子合作后，我們就能獲得 500 種時鐘產品。這項業務以前屬于 IDT，可能有些人還記得，它以前屬于一家名為 ICS 的公司，該公司在 Hock Tan 的鼎盛時期被推向市場。現在，這項業務歸 SiTime 所有。這使我們能夠為客戶提供真正的系統級解決方案，尤其是在高端和差異化層面。我們認為這對客戶來說是一項顛覆性的變革，因為他們無需再費力——SiTime 會為他們完成所有工作，打造一個集成系統——無論是物理上的真正集成，還是概念上的集成。

我們對這項收購非常滿意，雖然它尚未獲得司法部的批準。我們希望很快就能獲得批準，因為我們認為這筆交易非常簡單明了。

Q：那么，這會給公司帶來多少人？他們位于哪里？

Rajesh Vashist：人不多，因為我們只招到工程師和一些現場應用工程師。我們沒有銷售人員，沒有業務人員，也沒有其他業務方面的人員。所以我們大概只有150到155人。他們有的在加拿大渥太華，有的在舊金山灣區的南圣何塞，還有的在亞利桑那州的坦佩。他們以前都在IDT工作。所以從某種意義上說，我們是在把一家美國公司的知識產權和技術從日本帶回美國。這是一件好事。

它為我們帶來了時鐘領域的客戶。瑞薩電子一直是我們非常棒的合作伙伴，他們不僅向我們銷售產品，而且我們希望未來能夠利用我們基于 Titan 的產品和諧振器產品，助力他們的微控制器業務發展。目前我們只有一份意向書，細節尚未敲定，但我們非常希望達成合作。我尤其欣喜的是，他們的首席執行官柴田俊彥決定加入 SiTime 董事會，擔任董事。我們非常期待柴田俊彥的加入。

Q：所以潛在的市場規?？赡艹?110 億美元，還是說 110 億美元已經包含在內了？

Rajesh Vashist：這包含在內，但我認為我們仍然會進入諧振器業務中高度差異化的領域。諧振器業務的規模約為40億至50億美元。我們可能會從中劃分出五分之一，比如10億美元，專注于小型化、高性能、完全系統化的業務。

Q：我聽說你們正在搬遷辦公室，因為你們的座位足夠多了？

Rajesh Vashist：我們發展迅速。今年年底完成收購后，我們的全球員工人數可能會達到700到800人。我們目前有大約13個辦公地點。在圣克拉拉，我們將搬進位于圣托馬斯101號公路旁的一棟原ServiceNow大樓。您很容易就能找到我們，我們對此感到非常興奮。此外，我們還將在荷蘭開設新的辦公室，我們在那里有一個很大的辦公地點。我們在臺灣也有辦公室，可能還會在其他一些地方設立辦公室。我們在圣克拉拉還將獲得更多的實驗室空間，供SiTime實驗室的所有工作人員使用。他們對此非常興奮，因為他們希望離實驗室更近一些。目前，我們使用一些校外的實驗室空間。

Q：談到新產品開發，是你們從零開始構思，努力開發全新產品，還是客戶主動要求添加額外功能？這種推動和拉動作用體現在哪里？

Rajesh Vashist：這首先是 SiTime 內部的一次創意練習，因為我們的客戶實際上并不知道在時間控制方面有哪些可能性！

因為時間觀念長期停滯不前，他們已經不知道什么是可能的。想想星巴克，它剛起步時只生產濃縮咖啡、拿鐵和卡布奇諾。每個人都知道它們是什么。但后來他們推出了星冰樂——之前沒人知道星冰樂這種東西。

所以，我們的第一步也是讓工程師、業務人員、市場人員、業務單元人員齊聚一堂，共同探討一個客戶尚未解決的、高度差異化的問題。在很多情況下，沒有SiTime的解決方案，這個問題根本無法解決。因此，我們目前一半的產品都是其他任何解決方案都無法替代的。它們都具有高度差異化。

另一種情況是，當我們推出產品后，比如我們推出的OCXO，最初的驚嘆過后，顧客會說“能不能添加這個功能，能不能添加那個功能”。所以，你可以把它看作是SiTime推出的一款新產品，然后它會被顧客反復討論、改進，最終成為更好的產品或衍生產品。我們喜歡這種互動交流。

Q：我怎么知道我用的東西里有沒有SiTime的芯片？這就是像你們這樣的嵌入式公司面臨的問題之一。你們在供應鏈中的位置，很難獲得品牌知名度。

Rajesh Vashist：很久以前有人問過我——你是想要榮耀，還是想要財富？我當時想，我當然想要財富！但你可以這樣想——凡是人工智能應用廣泛的地方，凡是高度自主化的地方，都極有可能出現我們的身影。想想農場里的拖拉機，或者無人機。在那些超級超級超級小的東西里，比如手表和心率監測器，也極有可能出現。凡是需要通信可靠性的地方，你都可能看到SiTime的身影。SiTime的出貨量已經接近30億臺。今年我們預計出貨量將達到10億臺左右。兩年后，我們每年的出貨量可能會達到30億到40億臺。解決方案越是差異化，我們就越有可能參與其中。這是另一種思考方式。

Q：2026 年會是什么樣子？

Rajesh Vashist：看起來又將是精彩紛呈的一年，就像2025年一樣。我甚至可以說2027年和2028年也可能是精彩紛呈的一年！我認為，從長遠來看，我們正處于一個前所未有的境地。我在半導體行業工作了42年，從未見過這樣的景象。順便說一句，我認識的其他半導體公司CEO也從未見過。這是一個全新的領域——我們正在創造歷史，證明半導體真正改變了世界，它們構建了一個智能、通信和更高生產力的世界，而這一切都建立在半導體之上。因此，我們對未來五年充滿信心。

Q：考慮到大多數觀眾可能都是通過網絡觀看節目，如果你希望觀眾普遍了解一點關于播出時間的信息，那會是什么？

Rajesh Vashist：SiTime 創造了這項技術——精準計時技術，我們開創了一個全新的領域。就像所有開創領域的公司一樣，在起步階段，人們往往并不了解他們的潛力。想想亞馬遜最初是如何從賣書起家的，想想早期的 Uber，想想早期的 Netflix。

人們不理解，但公司明白。換句話說，聽公司的，因為當公司宣布要進軍某個領域時，很可能意味著某個品類的開創者也要進軍那里。

（來源：編譯自morethanmoore）

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯系半導體行業觀察。

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