La filiera dell'industria dei semiconduttori può essere suddivisa in tre segmenti principali: progettisti di chip a monte, produttori intermedi, aziende di confezionamento e collaudo, e fornitori di soluzioni e produttori di applicazioni terminali a valle, tra i quali la progettazione e la produzione di chip rappresentano gli anelli centrali. Negli ultimi anni, grazie al sostegno politico, all'urgente necessità di migliorare l'autonomia e la controllabilità e all'innovazione tecnologica, l'industria cinese dei semiconduttori ha mantenuto una fase di forte sviluppo. I dati di Sixlens mostrano che dal 2016 al 2020, il numero di investimenti in progetti brevettuali nel settore dei semiconduttori è stato pari a 693, con un tasso di crescita composto quinquennale del 32.2%; l'ammontare degli investimenti in progetti brevettuali è stato di 35.51 miliardi di yuan, con un tasso di crescita composto quinquennale del 98.9%. Tra questi, nel 2020 si sono registrati 241 investimenti in progetti brevettuali nel settore dei semiconduttori, posizionandosi al primo posto tra tutti i settori. D'altro canto, nonostante la disponibilità di fondi e politiche adeguate, la carenza di talenti rimane il principale ostacolo allo sviluppo dell'industria dei semiconduttori. In quanto culla dei migliori talenti del mio Paese, l'Università Tsinghua ha esportato un gruppo di imprenditori d'élite nel settore dei semiconduttori. Queste startup sono nate quando i risultati della ricerca scientifica di team all'avanguardia nel settore dei chip sono stati trasformati in applicazioni commerciali, oppure sono state fondate da ex-alunni di Tsinghua dopo aver maturato esperienza nel settore. Dalle eccellenze accademiche all'applicazione pratica, queste startup offrono maggiori opportunità al settore in diverse categorie, come i chip per l'intelligenza artificiale, i chip di memoria e i chip per la sensoristica.  
Basandosi sul database Sixlens, che illustra la mappatura globale della concorrenza e della cooperazione tecnologica, l'Istituto di ricerca Sixprism ha individuato le startup con sede a Tsinghua operanti nel settore dei semiconduttori e ha ottenuto informazioni dettagliate sulle tendenze nei rispettivi sottosettori.  
 

▲Le startup di chip di Tsinghua sono distribuite in vari settori dell'industria dei semiconduttori, tra cui chip per l'intelligenza artificiale, chip per sensori, chip per le comunicazioni, chip di memoria, dispositivi di potenza, ecc.

 

Startup con sede a Tsinghua nel settore dei semiconduttori (fonte: sixlens)

I chip vengono classificati in base alle loro funzioni. Possono essere suddivisi in chip per l'intelligenza artificiale (IA), chip di memoria, chip di rilevamento, chip di comunicazione e dispositivi di potenza. Per analogia con le funzioni degli organi umani, i chip per l'IA possono essere paragonati al cervello, i chip di memoria alla corteccia cerebrale e i chip di rilevamento ai sensi. I dati di Sixlens mostrano che le startup con sede a Tsinghua sono distribuite in vari settori dei chip. Vengono ora selezionate startup tipiche per settore al fine di fornire una spiegazione dettagliata della loro architettura tecnologica, degli investimenti e dei finanziamenti, e per ottenere una panoramica del loro settore.  
 

▲Lingxi Technology: Progetta chip per l'intelligenza artificiale, sviluppa chip di calcolo eterogenei ispirati al cervello e rappresenta un punto di riferimento a livello globale per le soluzioni di calcolo ispirate al cervello a livello di architettura.

Lingxi Technology è stata fondata nel gennaio 2018. L'azienda sviluppa principalmente chip e sistemi di calcolo ispirati al cervello. Sette dei nove fondatori di Lingxi Technology provengono dall'Università di Tsinghua. Tra questi, il professor Shi Luping e la professoressa Pei Jing del Centro di Calcolo Ispirato al Cervello dell'Università di Tsinghua, il professor Youhui del Dipartimento di Informatica dell'Università di Tsinghua, il professor Zhao Mingguo del Dipartimento di Automazione dell'Università di Tsinghua, il professor Song Sen del Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'Università di Tsinghua, il dottor He Wei dell'Università di Tsinghua e il dottor Deng Lei dell'Università di Tsinghua. Nell'agosto 2018, Lingxi Technology ha ricevuto un investimento iniziale da Huakong Cornerstone Fund, Preferred Capital e Tsinghua Holdings.  
   

Parole chiave del settore tecnologico di Lingxi (fonte: sixlens)

I chip di calcolo ispirati al cervello sono un tipo di chip intelligenti che si basano sui principi fondamentali dell'elaborazione delle informazioni da parte del cervello umano, e comprendono sia chip di calcolo che chip di percezione. A differenza delle piattaforme di accelerazione che offrono algoritmi proprietari, i chip di calcolo ispirati al cervello sono progettati per elaborare diverse informazioni complesse e non strutturate con basso consumo energetico, elevato parallelismo, alta efficienza, versatilità, robustezza e intelligenza simile a quella del cervello. Attualmente non esiste una soluzione tecnica riconosciuta né una roadmap di ricerca per i chip ispirati al cervello. Gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno esplorando soluzioni basate su chip ispirati al cervello da ogni punto di vista.Le soluzioni di calcolo ispirate al cervello si suddividono, in linea di massima, in livello di programma, livello di architettura, livello di circuito e livello di dispositivo, dall'alto verso il basso.Tra le principali soluzioni straniere esistenti si annoverano: SpiNNaker dell'Università di Manchester nel Regno Unito, rappresentativo del livello di programmazione; TrueNorth di IBM e Loihi di Intel, rappresentativi del livello di architettura; BrainScaleS dell'Università di Heidelberg in Germania, rappresentativo del livello di circuito; e Neurogrid dell'Università di Stanford negli Stati Uniti, rappresentativo del livello di dispositivo.  
  Tianjic, del team del professor Shi Luping presso Lingxi Technology, è un rappresentante del livello architetturale.Il 1° agosto 2019, l'articolo scientifico "Verso un'intelligenza artificiale generale con un'architettura ibrida del chip Tianjic per l'intelligenza artificiale generale", a cura del team del professor Shi Luping, è apparso sulla copertina della rivista Nature. Il core Tianji è il primo chip di calcolo eterogeneo al mondo ispirato al cervello. Non solo supporta l'implementazione indipendente di algoritmi di apprendimento automatico orientati all'informatica e modelli di calcolo neuromorfico orientati alle neuroscienze, ma supporta anche la modellazione eterogenea dei due, fornendo una piattaforma di calcolo per lo sviluppo dell'intelligenza artificiale generale.  
Inoltre, tra le startup di Tsinghua che sviluppano chip per l'addestramento dell'IA figurano Qingwei Intelligent, Xuanjia Microelectronics, Suiyuan Technology, Denglin Technology, Tanjing Technology, OURS, Shenjian Technology; tra le startup di Tsinghua che sviluppano chip per l'inferenza dell'IA si annoverano anche Qingwei Intelligent, Paifang Technology, Tanjing Technology, Black Sesame Intelligence, Horizon, Xinbo Electronics, Bitmain, ecc.  
 

▲Yingren Technology: Nella progettazione dei chip di memoria, la competitività principale risiede nella tecnologia del core di controllo principale degli SSD.

Yingren Technology è stata fondata nel 2017. La sua attività principale è la produzione di chip e soluzioni di storage intelligenti, e si impegna ad applicare la tecnologia di controllo master SSD più avanzata al mondo. Il Dr. Wu Zining, co-fondatore, presidente e CEO di Yingren Technology, ha conseguito una laurea, un master e un dottorato in ingegneria elettrica presso l'Università di Tsinghua, nonché una laurea in ingegneria elettrica presso l'Università di Stanford. Prima di fondare Yingren Technology, ha ricoperto il ruolo di direttore tecnologico (CTO) presso Marvell. I dati di Sixlens mostrano che il 9 dicembre 2020 Yingren Technology ha ricevuto un investimento di classe B da Ainuo Investment Management (Nanchino), Shangcheng Capital e Zhuji Tongjun Investment Management.  
Il mondo sta entrando nell'era dell'economia digitale. Anche il "14° Piano quinquennale" cinese si concentra sullo sviluppo dell'economia digitale. I dati, in quanto quinto fattore di produzione, si sono gradualmente trasformati nel fulcro dello sviluppo economico. I data center sono diventati l'infrastruttura dell'economia digitale. Secondo le previsioni di IDC, il volume globale dei dati raggiungerà i 175 ZB nel 2025, con un tasso di crescita annuo composto medio quinquennale del 31.8%, e lo storage dei data center rappresenterà oltre il 70%. Nella costruzione dell'infrastruttura dei data center, la tecnologia di storage dei dati diventerà inevitabilmente la tecnologia cardine. Secondo le statistiche di IC Insights, si prevede che i chip di memoria come DRAM e NAND flash raggiungeranno un'elevata crescita nel 2021, con tassi di crescita pari al 18% e al 17%. In base alla catena industriale, le aziende legate ai chip di memoria possono essere approssimativamente suddivise in due categorie. Un tipo è costituito dai produttori originali di memorie che realizzano particelle di wafer, come Samsung, SK Hynix, Micron, Toshiba, Yangtze Memory, ecc.; L'altro tipo è costituito dai produttori di chip di controllo per la memoria basati sul modello fabless, come Marvell, Huirong, Phison, ecc.  
Nel settore dei chip di memoria, la tecnologia chiave di Yingren Technology risiede nella progettazione del controllo principale degli SSD. Spinta dalla domanda, l'utilizzo di QLC nei data center è una tendenza generale, ma esistono anche problemi come la breve durata di scrittura e cancellazione e i lunghi tempi di latenza previsti, che devono essere compensati dalla tecnologia di controllo principale. Tra questi, la tecnologia di correzione degli errori è diventata la capacità tecnica fondamentale dei produttori di controlli principali per SSD.  
   

Roadmap tecnica di Yingren Technology (fonte dati: sixlens)

Nel 2018, Yingren Technology ha sviluppato e lanciato con successo la tecnologia di correzione degli errori LDPC (Low-Density Parity-Check) 4K. Nell'ottobre 2020, il chip controller SSD PCIe Gen4 a 12 nm Rainier IG5636 di Rainier Technology ha vinto il 15° premio "China Core" per l'eccellenza nell'innovazione tecnologica, il riconoscimento più prestigioso e autorevole nel settore dei circuiti integrati in Cina, organizzato dall'Istituto di ricerca per lo sviluppo dell'industria elettronica e dell'informazione cinese.  
 

▲Chip in situ: Chip per il rilevamento del layout, focalizzato sulla ricerca e sviluppo, produzione e vendita di nuovi chip e moduli MEMS.

In-situ Chip è stata fondata nel 2015 dal CEO Ma Shuo, proveniente dal Dipartimento di Microelettronica e Nanoelettronica dell'Università di Tsinghua, dal COO Hu Huishan, dal CTO Wang Xinliang e da altri professionisti dell'Accademia Cinese delle Scienze, e si dedica alla ricerca e allo sviluppo di nuovi chip e moduli MEMS.  
MEMS, acronimo di Micro Electromechanical System (sistema microelettromeccanico), è un sistema microelettromeccanico solitamente realizzato su wafer di silicio mediante processo IC (circuito integrato). Grazie alla diffusione della tecnologia 5G e all'ampia applicazione dell'Internet delle cose, i dispositivi MEMS trovano sempre più applicazioni e sono ampiamente utilizzati nell'elettronica di consumo, nell'industria automobilistica, nel settore industriale, in quello medico, nelle telecomunicazioni e in altri ambiti. La bozza del 14° Piano quinquennale del mio Paese sottolinea la necessità di rafforzare la ricerca scientifica e tecnologica originale e all'avanguardia, includendo scoperte rivoluzionarie nella tecnologia avanzata dei circuiti integrati e innovazioni tecnologiche uniche come i transistor bipolari a gate isolato (IGBT) e i sistemi microelettromeccanici (MEMS). L'elemento più importante nei sensori MEMS è il chip MEMS. I chip MEMS sono in grado di convertire segnali fisici e chimici esterni in segnali elettrici. A seconda della funzione, i chip MEMS includono chip per altoparlanti MEMS, accelerometri MEMS, giroscopi, sensori magnetici, sensori di pressione MEMS, ecc. Nel settore medicale, i chip MEMS per applicazioni liquide/medicali sono diventati una tecnologia chiave che ha portato alla miniaturizzazione, all'intelligenza e alla riduzione dei costi dei dispositivi medici. Grazie a questa caratteristica, la tecnologia dei chip MEMS è ampiamente utilizzata nella ricerca e sviluppo e nella produzione di dispositivi medici, hardware intelligente e altri settori. Attualmente, molte aziende in Europa e negli Stati Uniti, come Abbott e Google, sono entrate nel settore dei MEMS medicali e hanno investito molte risorse in ricerca e sviluppo.  
I chip in situ utilizzano il microflusso di liquidi MEMS e altri prodotti per soddisfare l'enorme domanda in ambito medico e degli elettrodomestici, fornendo soluzioni ideali per scenari di erogazione precisa di farmaci attraverso lo sviluppo di micropompe MEMS.  
   

Parole chiave della tecnologia dei chip in situ

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I dati di Sixlens mostrano che il layout tecnico di In-Situ Chip include la progettazione di chip MEMS, prodotti a membrana in nitruro di silicio, misuratori di flusso di liquidi, ecc. Il 22 febbraio 2021, In-Situ Chip ha annunciato il completamento del round di finanziamento Pre-A+ di decine di milioni di yuan, guidato da SEE Fund Infinite Sailing Fund, con la partecipazione degli azionisti storici Kaifeng Venture Capital, Yarui Capital e Dexun Investment.  
Inoltre, tra le startup di Tsinghua che sviluppano chip per sensori si annoverano anche Hongguan Technology, Heguang Technology, Silimicro, Zonghuixinguang, Smartway, Optical Technology, ecc.  
 

▲Huizhi Microelectronics: progettazione di chip di comunicazione e sviluppo di chip front-end RF a microonde ad alte prestazioni

Huizhi Microelectronics è stata fondata nel 2011 da Li Yang dell'Università di Tsinghua. L'azienda si dedica alla produzione di chip front-end RF a microonde ad alte prestazioni e ha lanciato una serie di chip front-end RF per 4G/5G e NB-IoT. Questi chip sono ampiamente utilizzati in smartphone, tablet, moduli di comunicazione wireless, specchietti retrovisori intelligenti per veicoli, smartwatch e altri prodotti.  
   

Roadmap tecnologica di Huizhi Microelectronics

I dati di Sixlen mostrano che la suddivisione tecnologica di Huizhi Microelectronics si concentra su radiofrequenza, amplificazione di potenza e altri settori. I chip front-end RF includono switch RF, amplificatori RF a basso rumore, amplificatori di potenza RF, duplexer, filtri RF e altri chip. Spinta dalla domanda di terminali mobili, la diffusione della tecnologia di comunicazione 5G ha favorito lo sviluppo di dispositivi mobili intelligenti. Con l'aumento del numero di bande di frequenza supportate dal 5G, aumenterà significativamente anche il numero di chip front-end a radiofrequenza richiesti. Tra i principali produttori stranieri di chip front-end RF figurano Broadcom, Skyworks, Qorvo, Muruta, Infineon e NXP, mentre tra i principali produttori nazionali troviamo Zhuosheng Micro, Weir Technology, Hantianxia, ​​ecc. Con il lancio massiccio di telefoni cellulari 5G in tutto il mondo, la tendenza alla produzione locale di chip front-end a radiofrequenza si sta rafforzando sempre di più. Il 19 febbraio 2021, Huizhi Microelectronics ha ricevuto un investimento di Serie E da Yuanhe Puhua, Huiyou Chuangying Investment, Wen Tianxia, ​​ecc.  
Inoltre, tra le startup di Tsinghua attive nel settore dei chip per le comunicazioni figurano anche Zhiyi Polycore, Daoyuan Microelectronics, AltoBeam, Beijing Quantum Micro, Feion Communications, ecc.  
 

▲Semiconduttori di base: layout dei dispositivi di potenza al carburo di silicio

Fondata nel 2016, Basic Semiconductor è l'azienda leader in Cina nel settore dei dispositivi di potenza al carburo di silicio. Le sue aree di ricerca e sviluppo coprono la preparazione dei materiali, la progettazione dei chip, i processi di produzione, i test di packaging, le applicazioni dei driver e altri aspetti dell'industria dei semiconduttori di terza generazione. Il suo direttore generale, il Dott. Weiwei, si è laureato presso l'Università di Tsinghua. Basic Semiconductor ha sviluppato autonomamente il primo MOSFET al carburo di silicio di livello industriale, il primo diodo Schottky al carburo di silicio e il primo modulo di potenza al carburo di silicio di livello automobilistico in Cina. Il suo MOSFET al carburo di silicio è stato il primo in Cina a superare i test di affidabilità di livello industriale ed è in produzione di massa da oltre due anni. La seconda generazione di chip di diodi Schottky al carburo di silicio ad alte prestazioni, i package DFN8*8 e i prodotti con diodi Schottky al carburo di silicio a isolamento interno sono stati lanciati nel 2020.  
 

Roadmap tecnologica di base per i semiconduttori

Il SiC (carburo di silicio) appartiene alla terza generazione di materiali semiconduttori. Rispetto ai semiconduttori a base di silicio, presenta caratteristiche di resistenza alle alte temperature, all'alta potenza, all'alta tensione, all'alta frequenza e alle alte radiazioni. Attualmente, il mercato globale del carburo di silicio ha un valore di circa 600 milioni di dollari. Con il rapido sviluppo del 5G, dei veicoli a energia alternativa e di altri settori, le prestazioni dei semiconduttori a base di silicio non sono più in grado di soddisfare pienamente la domanda. I progressi nella tecnologia di produzione hanno inoltre contribuito a una continua riduzione dei costi dei dispositivi in ​​SiC, dimostrando appieno i vantaggi in termini di rapporto costo-efficacia. Secondo i dati di IHSMarkit, si prevede che il mercato dei dispositivi di potenza in carburo di silicio supererà i 10 miliardi di dollari entro il 2027. La filiera globale del carburo di silicio comprende wafer, epitassia e dispositivi. CREE e ROHM coprono l'intera filiera e la maggior parte delle aziende si concentra su segmenti specifici. Nella fase di produzione dei wafer, le aziende straniere includono II-VI Advanced Materials, norstel, mentre le aziende nazionali includono Tianke Heda, Shandong Tianyue, ecc.; nella fase di estensione, le aziende straniere includono Showa Denko, norstel, mentre le aziende nazionali includono Dongguan Tianyu, Hantian Tiancheng, ecc.; nel settore dei dispositivi, le aziende straniere includono Renesas, Littlefuse, Microsemi, Genesic, ecc., mentre le aziende nazionali includono CRRC Times, Tyco Tianrun, ecc.  
 

Secondo i dati di SixLens, il 3 marzo 2021 Basic Semiconductor ha ricevuto un investimento strategico da Robert Bosch Venture Capital Company (RBVC), società affiliata al Gruppo Bosch.

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