集成电路产业高管眼里的行业现状

日期: 2019-12-05
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在日前于南京举办的2019年度中国半导体行业协会集成电路设计分会年(ICCAD)上,中国半导体行业协会设计分会理事长魏少军博士在其题为《持续为客户创造价值》的演讲中指出,在全球集成电路环境下滑明显的2019年,中国集成电路产业逆势上涨。


从魏少军教授的介绍我们可以看到,2019年,国内集成电路全行业销售将首次超过三十亿元,预计达到3084.9亿元,与2018年的2577.0亿元相比,同比增长了19.7%。预计在全球集成电路产品销售收入中的占比也将第一次超过10%。但魏教授同时也指出,即使我们整个行业在2019年交出了一份不错的答卷,但我国芯片设计产业尚不能满足市场的需求,本土广大集成电路设计企业的技术进步还是很有限。

集成电路产业高管眼里的行业现状
中国半导体行业协会设计分会理事长魏少军博士

除了魏教授上面讲述的几点外,国际形势的不确定性、国外企业在EDA和IP等工具和技术上的领先,让我们不得不重新审视一下中国集成电路产业的发展路径。而加深对全球产业现状的了解则是实现这个目的的一个重要方式。为此,半导体行业观察记者在ICCAD 2019上采访了国内外多位行业专家,为大家“拨开迷雾,寻找出路”提供一些参考。

晶圆代工双雄带来的指导


作为一个始创于上世纪八十年代的产业,晶圆代工在过去三十多年来彻底改变了整个集成电路产业。在激烈的竞争中,也演化出了几条发展路线。当中以台积电加大力度追逐先进工艺和联电深耕成熟制程最具代表。而在国内,也同时存在着两类晶圆厂,我们可以从中学到什么?
 
台积电南京公司总经理罗镇球先生首先指出,在半导体这个领域,无论是晶圆代工、设计公司、EDA或者是IP从业者,想要获得领先优势皆要关注三个方面,那就是资金、技术和人才。这三者是缺一不可的,也是需要持续积累的。

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台积电南京公司总经理罗镇球先生

“同时,你还需要和产业链的伙伴协同合作,形成一个完整的产品开发生态系统,这样才能更好地推动整个产业发展下去。”,罗镇球进一步指出。他以台积电倡导发起的开放创新平台为例,讲述了产业链合作的好处。

众所周知,过去几年,随着集成电路产业的持续进步,芯片开发的复杂度不断增加,进而需要耗费更多的人力、时间及财务成本。因此台积电倡导发起了开放创新平台(简称OIP),其中包含了所有关键的设计应用领域的伙伴,立意于打造一个全面完整的设计生态系统,以因应日趋复杂的设计需求,降低系统公司和设计公司的设计门槛,提升成功率,同时,便于工艺、EDA、IP、Design service 的生态系统伙伴们能够及早与相关方充分沟通、协同发展,有效地提高资源共用与缩短设计周期,从而达成快速上市,快速上量进而快速盈利的目标。

“台积电毫无疑问在先进制程方面有极大的领先优势,但我们同时在电源管理器和传感器等特殊工艺上也有布局。我们的目标是客户想实现一个系统产品时,都可以在台积电找到合适的节点和工艺来配合生产”,罗镇球强调。在笔者看来,这种思路也适合国内的晶圆厂参考。
 
来到联电方面,该公司旗下的和舰芯片制造(苏州)股份有限公司销售副总经理林伟圣先生表示,虽然联电基于自身的业务考量,已经暂停投资12nm以下的产能。但他强调,联电还会在工艺研发上持续保持高投入。为了更好的发展,他们将目光投向了RFSOI、ENVM、NHV和ULP四大领域。按照他的说法,之所以联电选择这四个方向,一方面与他们本身技术的积累有关,另一方面也与他们看好这些技术所服务的物联网、5G和AI等新兴市场有密切的关系。

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和舰芯片制造(苏州)股份有限公司销售副总经理林伟圣

“对晶圆厂来说,除了工艺要完善,IP也是一个不能忽视的方面”,林伟圣强调,“如何帮助把前期研发成本降低,这是客户最在意的”,林伟圣补充说。而这两年这也是值得国内晶圆代工从业者所需要重视的。
 
在谈到对晶圆厂未来的看法时,罗镇球首先指出,摩尔定律其实并没有像外界评论的一样变慢,台积电现在在3nm上的研究就是一个很好的佐证。他表示,而在设备、材料和封装上的持续创新是保证集成电路产业继续发展的根本。这也是台积电和产业链的合作伙伴一起在做的事情。

领先EDA厂商的布局参考


从很多媒体的报道我们也已经看到,EDA虽然是一个只有几十亿美金的市场,但是对于整个集成电路产业的影响是巨大的。而这是一个被三大厂商高度垄断的市场。在半导体行业观察日前一篇名为《漫谈EDA产业投资》的文章里作者指出,Synopsys(新思科技),Cadence和Mentor Graphics(现已被西门子收购)三大EDA巨头的市场占有率达到了60%以上。而在集成电路设计领域,三家大厂的市场占有率就更高了。单在中国市场,EDA销售额的95%由以上三家瓜分,剩余的5%还有部分被Ansys等其它外国公司占据。
 
而因为一些众所周知的原因,国内发展EDA产业是势在必行。而要追赶业内先进,也同样需要先了解产业发展方向。

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新思科技中国董事长兼全球资深副总裁葛群先生
 
新思科技中国董事长兼全球资深副总裁葛群先生表示,随着人工智能等新兴产业兴起、智能汽车逐渐成为潮流,市场对芯片的算力有了更高的要求。而在芯片制造工艺的持续演进,进入到7nm以后,芯片设计师要面临的挑战开始呈现指数级增长。
 
作为一个有着三十多年经验的EDA产业供应商,新思科技也正在面对这种趋势做一些新的转变。
 
“新思科技很早就不把自己定义成一个单纯的EDA公司,公司也在三年前换了新的标语,这主要是我们因客户变化而做的新的转变”,葛群说。“传统意义芯片公司大概三分之一的人是做硬件,三分之二的人做系统软件。但他们同时还在慢慢转型,不但提供芯片,还给客户提供了更多的解决方案。面对这种现状,新思虽然广义上还是在做电子设计自动化,但我们更强调提供系统性的解决方案给客户”,葛群进一步指出。
 
这个具体下来就是他所说的包括软硬件和系统在内的融合。
 
“我们和先进的生产商合作,更早建立更精确,更完整的模型,让我们的工艺设计师可以考虑到芯片设计所需的要求,在早期做到融合设计,让工艺能够更早为我们设计做优化,使得整个流程变短”,葛群说。
 
例如在AI方面,新思科技为软硬件双方建立起大家统一的界面和模型,这样做算法的人可以看到抽象的硬件信息,能更好充分运用硬件的特性;在汽车方面,新思科技也通过这种软硬件协同的方式,让软件工程师能够在芯片出来之前,基于虚拟芯片,进行相关智能驾舱的设计。这样能大幅度提升整个系统的设计周期。
 
Cadence公司副总裁兼南京凯鼎电子总裁王琦先生也指出:“企业要抓住看准技术发展的趋势,弄清市场和客户的要求,专注研发技术和产品,才能获得回报,看到更好的风景”,“如在20nm的时候,通过采用工艺与技术的协同,一改过往依赖工艺推动产业发展的方式,将工艺制程推到了现在。但到了5nm、甚至3nm以后,这种持续多年的设计方法又有点捉襟见肘,这时候就需要系统设计和工艺协同优化才能解决问题”,王琦接着说。
 
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Cadence公司副总裁兼南京凯鼎电子总裁王琦
 
在他看来,做芯片已经不是纯粹的做电子的优化,还需要同时考虑电、磁、热、机械各个方面。那就意味着除了电子优化,类似Cadence这些供应商还需要考虑电磁热优化、可靠性、安全性和精密性等系统方面的优化。这就给工艺、设计提出不同的要求,就会带来很多新的机会。面对这种趋势,Cadence的应对之策是首先强化包括EDA工具和IP在内的核心技术,然后从核心的EDA走向系统分析,走向人工智能方面的应用。“这样不但能加速芯片的设计流程,提升设计质量与效率,同时也增加了公司的市场广度”,王琦强调。
 
例如在数字前端和后端整合方面,Cadence通过把物理优化的算法做成前端与后端的整合,这样前端做到一些逻辑综合时,同时做了电路优化。这里用到的算法和后面的物理实现算法一样,带来了更高的预测性以及更好的优化性;又如,通过提供新一代Spice仿真工具Spectre X仿真器,Cadence给大家带来更快的模拟仿真,能给芯片设计带来三倍甚至于十倍的提速。
 
王琦表示,“Cadence希望可以继续改进数字和模拟仿真技术,为客户带来更好的产品,也帮助大家可以做更好的芯片设计。”
 
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 Mentor, a Siemens Business荣誉CEO Walden C.Rhine博士
 
Mentor, a Siemens Business荣誉CEO Walden C.Rhine博士则通过谷歌、Facebook和苹果等系统厂商进入芯片领域的趋势,强调了关注系统设计的重要性。他同时也表达了对电子系统的兴奋。根据他的观点,打造虚拟化的环境,是整个产业的一个必然发展趋势。
 
Walden指出,我们今天所做的一切最终都会被虚拟化,都会建立数字双胞胎,我们整个流程、整个电机、支持、晶圆厂所有领域都有数字双胞胎,这样让我们更利于理解。同时,因为所有的设计和理念形成,都是在一个虚拟的环境中进行制作,那样的话我们可以先在虚拟环境中进行设计,然后再到真实的场景中进行测试。借助做这样的一些模型,我们可以更早更快检测到问题,这样减少设计成本,提升可靠性,让我们设计更加可控制。
 
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 Silvaco CEO Babak Taheri

而另一家EDA & IP公司Silvaco的CEO Babak Taheri则指出,通过自有的产品,他们能为客户的节点迁移提供更高的便利性和可靠性保障。现在他们还通过推出新产品,可以很好的模拟纳米级器件的结果,帮助开发者更好了解这些材料的传递的特性,包括量子力学的特性。而面对现在频发的IP诉讼和争端,Silvaco希望打造一个企业级的云解决方案,服务于IP管理。这就是他们名为XENA的企业级IP管理系统。按照Babak Taheri所说,通过这个系统,不但可以不断追踪这些IP,并保持很好的文件记录。这就可以在出现法律需求,能够很好的使用这个系统。

IP厂商的攻守之道


在集成电路产业链中,IP供应商也是一个不可或缺的重要角色。而这些厂商都各自面临不同的竞争新态势,也各有各的应对之法。
 
首先看Arm方面,这是全球领先的IP供应商无疑。而因应不同的客户需求,Arm更是通过将其中国业务分拆、成立中方控股合资公司Arm中国,以及推出定制化指令和调整授权模式等方式来应对。从他们看来,所有决定都是为了更好地为服务。

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Arm中国产品研发副总裁刘澍
 
Arm中国产品研发副总裁刘澍在接受半导体行业观察等媒体采访的时候也表示,Arm中国成立的目的是在本土研发出中国客户更加需要和有针对性的产品,给中国客户保障能够使用到Arm架构,不受到任何国际关系的影响。同时能够在中国有特色的领域里,做出一些自己的贡献。而从去年成立以来,Arm中国已经在CPU、人工智能和安全三个产品线同时开始布局,公司也推出了周易人工智能平台、星辰处理器和山海安全解决方案。
 
而作为近来火爆全球的RISC-V处理器企业典型代表,SiFive对于产业也有他们独到的见解。SiFive全球CEO Naveed Sherwani指出,作为一个巴基斯坦人,他很珍惜中巴之间的友谊,而他要做的是就是全力以赴地帮助中国打造自有的架构和生态,帮助中国获得半导体的独立性。在他看来,这套架构非常易于学习,为此他希望能有更多的学生和教授都愿意去学习和采纳这个架构。
 
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SiFive全球CEO Naveed Sherwani

而对于这个架构未来的发展, Naveed Sherwani告诉记者,首先,RISIC-V首先从底层开始,取代现有的一些架构,从边缘端再到人工智能,进而走向数据中心甚至移动市场。

作为SiFive和中国本土团队合作成立的上海赛昉科技有限公司,其CEO徐滔也表示,这个全新架构能够为不同的应用定制不同的产品,这种灵活性就是最大的优势。他们也会在不久的将来公布其发展蓝图。“上海赛昉科技不仅对现有的RISC-V IP系列进行维护及优化,未来最高端的RISC-V 内核还将会在中国开发”,徐滔强调。

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上海赛昉科技有限公司CEO徐滔
 
位列全球IP供应商第六名的本土IP供应商芯原微电子(上海)股份有限公司的董事长兼总裁戴伟民博士对整个产业也有独到的想法和观点。他指出,半导体产业经过了几十年的发展,现在正在经历第三次转移。而这次转移也有很多明显的特征。如转移的目的地是中国大陆、产业发展重点从手机走向物联网、设计产业从重设计走向轻设计。在这种环境下,拥有领先IP产品线的SiPaaS服务商芯原能发挥的作用就更加明显。

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芯原微电子(上海)股份有限公司的董事长兼总裁戴伟民博士
 
与此同时,戴伟民还表示,当下产业还有一个重要的热点趋势,那就是chiplet。半导体IP将成为Chiplet的一个重要组成部分。为此,芯原提出了一个新的理念——IP as a Chiplet(IaaC),旨在以Chiplet的方式实现特殊功能IP的'即插即用'。解决7nm、5nm及以下工艺中,性能与成本的平衡,并降低较大规模芯片的设计时间和风险。而这也是芯原所看好的一个方向。

聚焦于低功耗IP的成都锐成芯微的创始人向建军则表示,他的目标是,希望通过一系列努力,能够给半导体产业带来机会,帮助更多IC设计公司,特别是在物联网业务里面,高效而迅速的占领这个市场。他坚持的观点则是,作为一个相对弱小的IP公司,成都锐成芯微能做的就是立足自己的点走差异化。而不是贸贸然地去跟最大的竞争对手硬拼。

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成都锐成芯微创始人向建军
 
“我们的走法是避开大象走的路,走小路,这条路哪怕再崎岖,但是我不会被大象踩死”,向建军说。他进一步指出,做IP是一件很难的事情,我们必须要走在客户的前面,预判客户未来的需求,为客户提供更多的服务;同时还需要坚持;最后他还强调,现在小公司很多,如果能够整合这些企业做大平台,抱团总比单打独斗更有抗风险能力。

来自日本的Socionext对这个产业也有一些看法。

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索喜中国事业部总经理刘珲

半导体行业观察从索喜中国事业部总经理刘珲处获悉,承继了富士通数十年经年的Socionext在高速ADC/DAC、SerDes IP、视频编解码等方面有着深厚的积累,也掌握了当中很多Know how。而当前市场一个明显的趋势就是之前泾渭分明的系统厂商都在大举进攻芯片产业,尤其是在汽车、5G和人工智能等领域,这种情况更为明显。而这正是Socionext能够赋予相关企业提升价值的地方。

本土企业的全面开花


除了上述企业外,本土集成电路产业链上也有很多其他公司从不同的角度。为中国集成电路的崛起服务。首先值得一提的是就是本土EDA企业的力争上游。
 
从上文的介绍我们可以看到,EDA这个领域是三大外国企业的天下,但国内的华大九天与紫光国微旗下的S2C在这种包围圈下也夺得了一席之地。

华大九天副总经理董森华告诉记者,华大九天是目前中国本土最大的EDA公司,从2009年正式成立至今整好十周年,经过十年的发展,华大九天基本形成了一定的EDA产业支撑,公司所提供的主要的产品线也覆盖了模拟/数模混合设计全流程、数字设计优化解决方案、晶圆制造辅助EDA解决方案和平板显示设计全流程解决方案,公司已有三百多家客户,对中国集成电路和平板显示产业初步形成了一定的支撑作用。

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华大九天副总经理董森华

他进一步指出,EDA的竞争实际上已经进入到一个全球的、完全充分的竞争产业环境,如果你的技术和产品不做到对应领域的第一、第二,就不会得到用户的认可,只有通过不断的产品和技术创新才能适应这个竞争环境,实现企业的发展。为了进一步的发展壮大,华大九天会持续投入,加大力度打造自身的技术和产品,继续加强和补充自身产品线,同时,公司还会继续加强与上下游以及其他EDA厂商的合作,共同支撑中国集成电路产业发展的需要。

而国微集团高级副总裁,S2C首席执行官林俊雄先生则认为,随着市场环境的变化,EDA正在迎来一个新时代。特别是在国内市场教育充分、国家政策支持、国内需求旺盛与投资环境良好等多个利好因素的推动下,本土EDA产业机会众多。

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国微集团高级副总裁,S2C首席执行官林俊雄先生

但他也表示,国产EDA难点很多,虽然取得了一些进展,但还是远远不够。造成这个结果的一个主要原因就是EDA全流程需要要开发很多不同的工具,主要核心的工具就有几十种,如果算上辅助工具,再把一些个性化特质的工具加在一起,就高达上百种,甚至上千种,这些广泛的领域都需要经验技术的积累。除此之外,人才也是限制国产EDA发展的一个瓶颈。

从林俊雄先生的介绍我们得知,成立于2003年的S2C在FPGA原型验证系统的应用有很大的优势。他同时也指出,为了和EDA巨头竞争,类似S2C这样相对小的厂商必须要精雕细琢,做差异化,快速响应客户需求并提供客制化产品,这样才有办法在当前市场环境下生存并有机会发展壮大。他也期待和本土EDA厂商和IP厂商一起合作,共同推荐国内EDA和芯片产业的进步。

最近四五年崛起的摩尔精英则是中国集成电路的另一个不同寻常的推动者。

摩尔精英董事长兼CEO张竞扬表示,虽然摩尔定律正在放缓,但芯片产业已经进入了成熟期,在未来仍然会有10倍的增长。特别是中国的芯片产业,在未来几年会保持极高的复合增长率。尤其是考虑到当前的国际环境和中国产业现状,中国芯片产业大有可为。芯片产业现在也正在步入壮年。

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摩尔精英董事长兼CEO张竞扬

但他也进一步指出,现在的芯片产业正在面临低毛利、碎片化和定制化三个变化,同时整个芯片产业的设计成本也在快速攀升中。“芯片产业亟需一场工业革命”,张竞扬强调。尤其是中国这些数量繁多的芯片初创公司,迫切需要找到一种新的模式来提升效率。而这正是聚焦于从“公司内部协作”到“全行业生态协作”的摩尔精英所专注于解决的问题。

从张竞扬的介绍中我们得知,摩尔精英想要做的是希望通过生态链平台的整合,共享IP资源、共享销售渠道,调用整合的芯片工程能力、供应链生产能力和公司运营后台资源,并用这样的体系去支持上千家公司、几十万的人去实现各自的芯片研发和销售。换而言之就是摩尔精英希望能够把之前与十几个供应商打交道才能做出芯片的这个流程简化,他们希望当中的大部分工作都是通过摩尔精英的生态平台就能高效闭环完成,芯片团队则只需要专注于其核心设计。

随着产业的发展,摩尔精英还一直改变提升。例如针对现在产业发展的新趋势,摩尔精英还搭建了一个芯片设计云平台。他们的设想是希望基于现在的主流公有云架构,实现IP的托管,交易,追踪,让小IP公司的的IP能够被信任,也能够获得快速评估,还具备历史数据在云端无法删改的特性。

同时,他还寄望用这个云平台对芯片设计流程的加速和自动化。也希望借助云端自动化的仿真和验证快速提供SiP方案,这在帮助芯片和IP公司分摊研发成本之余,还减少了重复开发的浪费。

“这就是芯片IP另一的Github,希望未来可以聚合100万芯片开发者在云端协作,全行业的芯片工程师可以在一起研发 ,站在别人的肩膀上,做自己最擅长的事情,也帮助最好的IP在全球找到最多的客户付费,提升芯片工程师的收入”,张竞扬说。

北京芯愿景则希望通过做设计服务和知识产权分析服务为中国集成电路赋能。

集成电路产业高管眼里的行业现状
北京芯愿景总经理张军
 
该公司总经理张军指出,随着集成电路行业在中国发展越来越快速,对知识产权分析的诉求也越来越强烈,这几年在集成电路侵权诉讼案件明显增多,北京芯愿景这在方面也做了不少的工作。
 
在谈到如何保护自有的IP的时候,张军告诉记者,这需要IP专利申请者多方重视:首先,在申请专利环节,技术人员和专利人员就要沟通到位,把专利申请同公司竞争更好地结合起来;第二在专利调查环节,要尽可能的检索全面,不是要“宁缺毋滥”而是“宁滥勿缺”,只有全面调查相关专利尤其是竞争对手的专利,这样在面对纠纷的时候,才不至于因为没有采取预防措施而被动。另外,张军还提到,公司应该建立自己的专利战略,把专利的调查、申请、交易和攻防等同公司的市场和竞争结合起来。

“北京芯愿景公司一直在做行业支撑性工作,帮助行业发展。随着产业不断发展,尤其这几年国产化要求非常旺盛,希望在行业发展过程中,我们尽一份力量”,张军强调。


来源:李寿鹏、半导体行业观察

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