設(shè)計(jì)上云、利潤(rùn)落地 2019中國(guó)半導(dǎo)體全景解析
在全球半導(dǎo)體衰退的背景下,中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)逆勢(shì)增長(zhǎng)實(shí)屬不易,不過(guò)規(guī)模的增長(zhǎng),還并未帶來(lái)質(zhì)的改變。根據(jù)魏少軍教授的報(bào)告,2019年全國(guó)排名前100設(shè)計(jì)企業(yè)的平均毛利率預(yù)計(jì)為34.2%,比去年提升2.2個(gè)百分點(diǎn),“從最近幾年的情況看,排名前100的設(shè)計(jì)公司毛利率一直徘徊在30%左右,整體改善不大”。
“如果現(xiàn)在還拿不到足夠的產(chǎn)能,你可能就要耐心等一段時(shí)間, 或是等下一次市場(chǎng)成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)再上量了。”談及當(dāng)前市場(chǎng)狀況,臺(tái)積電(南京)有限公司總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球如是說(shuō)。羅鎮(zhèn)球表示,半年前整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)彌散著下滑、衰退和不確定的氣氛,產(chǎn)能閑置率較高,連接單都很困難, 而現(xiàn)在卻呈現(xiàn)出現(xiàn)全面產(chǎn)能吃緊。

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臺(tái)積電(南京)有限公司總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球
新思科技中國(guó)董事長(zhǎng)兼全球資深副總裁葛群
成都銳成芯微首席執(zhí)行官向建軍
國(guó)微集團(tuán)高級(jí)副總裁、S2C首席執(zhí)行官林俊雄
感到產(chǎn)能吃緊的不僅有臺(tái)積電,聯(lián)電與中芯國(guó)際也同樣感受到了下游洶涌的需求。中芯國(guó)際全球銷售與市場(chǎng)資深副總裁彭進(jìn)在演講中確認(rèn),中芯國(guó)際最近產(chǎn)能也異常緊張。
過(guò)去觸控顯示驅(qū)動(dòng)需求看漲,僅在80納米高壓工藝產(chǎn)線比較吃緊,而今年反倒是從80、55納米到40納米高壓工藝全線都吃緊,和艦芯片(聯(lián)電子公司)銷售副總經(jīng)理林偉圣認(rèn)為,這種狀況史上僅見。
拿掉存儲(chǔ)器全部是增長(zhǎng)?
不過(guò)整體看,2019并不是一個(gè)好年份,全球半導(dǎo)體負(fù)增長(zhǎng)已成定局,極有可能出現(xiàn)“2008年以來(lái)第一次超過(guò)兩位數(shù)的負(fù)增長(zhǎng)”。存儲(chǔ)器價(jià)格下跌對(duì)行業(yè)整體走勢(shì)影響巨大,從市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)IC Insights的數(shù)據(jù)來(lái)看,四大存儲(chǔ)器廠商中,有DRAM的三家有兩家跌幅超過(guò)30%。三星跌幅預(yù)計(jì)為29%,是因?yàn)槠洚a(chǎn)品線更廣泛,不單有存儲(chǔ)器,SK海力士和美光預(yù)期跌幅分別為38%和35%,繼承了原東芝存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)的鎧俠跌幅為18%,原因是鎧俠只有閃存業(yè)務(wù)。
存儲(chǔ)器行業(yè)規(guī)模在2018年達(dá)到了1580億美元,占全行業(yè)銷售額比例近三分之一,今年表現(xiàn)如此糟糕,自然拖累行業(yè)整體表現(xiàn)。2019中國(guó)居民消費(fèi)價(jià)格指數(shù)高漲,恒大研究院任澤平稱物價(jià)已被豬肉價(jià)格扭曲,拿掉豬以后全是通縮,那么在半導(dǎo)體行業(yè)中,存儲(chǔ)器完全左右了行業(yè)走勢(shì)嗎?
其實(shí)拿掉存儲(chǔ)器以后,也沒(méi)有見到大范圍的增長(zhǎng)。前十五大半導(dǎo)體中,真正有增長(zhǎng)的只有索尼,手機(jī)集成越來(lái)越多的攝像頭是圖像傳感器供應(yīng)緊張的首要原因,而國(guó)內(nèi)無(wú)處不在的監(jiān)控設(shè)備也為圖像傳感器增長(zhǎng)推波助瀾。
但除了圖像傳感器有明顯增長(zhǎng),其他細(xì)分行業(yè)多數(shù)出現(xiàn)了萎縮,最全面的模擬公司、號(hào)稱電子制造業(yè)晴雨表的德州儀器(TI)衰退9%,近幾年火爆的英偉達(dá)出現(xiàn)兩位數(shù)衰退,高通也有兩位數(shù)衰退。

圖片來(lái)源:IC Insights
這不難理解,手機(jī)和汽車等主流應(yīng)用市場(chǎng)都出現(xiàn)了衰退,汽車還是大幅衰退,雖然有真無(wú)線耳機(jī)等幾個(gè)應(yīng)用火爆,由小眾產(chǎn)品變成大眾產(chǎn)品,但對(duì)應(yīng)的芯片平均售價(jià)在快速下滑,而且總出貨量暫時(shí)還不能與個(gè)人電腦、手機(jī)、汽車相比。
需求回暖是一方面,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,下半年電子信息產(chǎn)品回暖跡象明顯,但畢竟還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)正增長(zhǎng)。那究竟還有什么原因讓晶圓廠產(chǎn)能吃緊?
國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)行時(shí)
“最大的助力是國(guó)產(chǎn)芯片取代化,無(wú)論是制造還是封裝,產(chǎn)能利用率都在往上提升,尤其在模擬IC和電源管理芯片上,國(guó)產(chǎn)替代需求上來(lái)了?!绷謧ナフf(shuō)道。

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Mentor,a Siemens Business榮譽(yù)CEO Walden C.Rhines
芯原微電子創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民
索喜科技中國(guó)事業(yè)部總經(jīng)理劉琿
和艦芯片銷售副總經(jīng)理林偉圣
在中興、華為被制裁之前,國(guó)內(nèi)系統(tǒng)廠商對(duì)于芯片供應(yīng)安全并無(wú)切實(shí)感受,國(guó)產(chǎn)芯片進(jìn)入華為、中興等大廠商的門檻非常高,很多廠商的產(chǎn)品在沒(méi)有被市場(chǎng)廣泛接受之前,根本得不到在大廠商測(cè)試的機(jī)會(huì),測(cè)試都沒(méi)有機(jī)會(huì),就基本無(wú)緣供應(yīng)大廠,無(wú)緣供應(yīng)大廠就難以被市場(chǎng)廣泛接受,所以支持國(guó)產(chǎn)芯片,往往只是一個(gè)口號(hào),并未落到實(shí)處。但特朗普政府一紙禁令,徹底改變了國(guó)產(chǎn)芯片廠商的生存環(huán)境。如今,不少國(guó)內(nèi)廠商反饋,系統(tǒng)廠商為國(guó)產(chǎn)芯片測(cè)試檢驗(yàn)建立起綠色通道,如果符合系統(tǒng)廠商對(duì)供應(yīng)商的質(zhì)檢要求,多數(shù)都能拿到實(shí)質(zhì)性訂單,支持國(guó)產(chǎn)芯片已經(jīng)不只是口號(hào)。
以林偉圣說(shuō)的模擬芯片與電源管理芯片為例,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,產(chǎn)品種類眾多,不同應(yīng)用對(duì)性能參數(shù)要求各異,德州儀器產(chǎn)品料號(hào)超過(guò)10萬(wàn)種,其中大部分屬于模擬產(chǎn)品。在這么寬的產(chǎn)品線上處處嚴(yán)防死守肯定不現(xiàn)實(shí),這為國(guó)產(chǎn)廠商在自身優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域重點(diǎn)進(jìn)攻創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。
與芯片供應(yīng)同樣受到重視的是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游的供應(yīng)狀況,例如EDA、晶圓制造與設(shè)備材料等。EDA的國(guó)產(chǎn)化率就非常低,全球前四大EDA公司占據(jù)了EDA市場(chǎng)份額的近90%,加上其他國(guó)外EDA公司分食,華大九天董事長(zhǎng)劉偉平曾表示,2018年國(guó)產(chǎn)EDA銷售額約為3.5億元,全球市占率僅為0.8%。
EDA是工程師開發(fā)芯片或設(shè)計(jì)電路的軟件工具,不像很多模擬芯片可以直接進(jìn)行替換,用戶對(duì)EDA軟件開發(fā)環(huán)境依賴性高,替換難度大。國(guó)微集團(tuán)高級(jí)副總裁、S2C首席執(zhí)行官林俊雄在演講中表示,EDA產(chǎn)業(yè)性質(zhì)決定了其國(guó)產(chǎn)替代難度很大。首先,每個(gè)被市場(chǎng)接受的EDA工具,都有長(zhǎng)期技術(shù)積累與專利的支撐,對(duì)后進(jìn)廠商獲取市場(chǎng)份額層層設(shè)限;其次,人才稀缺,這是老問(wèn)題,以往國(guó)內(nèi)EDA開發(fā)人員不足百人,現(xiàn)在雖然已經(jīng)增長(zhǎng)到數(shù)百人,但與美國(guó)幾萬(wàn)人的從業(yè)人口相比微不足道;第三,現(xiàn)有EDA是由眾多點(diǎn)工具組成整體開發(fā)環(huán)境,三大EDA公司擁有數(shù)量眾多的點(diǎn)工具讓其提供方案時(shí)更具靈活性,也更吸引用戶,單一點(diǎn)工具很難在全流程方案中勝出;EDA開發(fā)投資回報(bào)周期長(zhǎng),變現(xiàn)途徑少,所以籌備資金比較難,沒(méi)有資金投入研發(fā),就很難縮小與國(guó)際巨頭的差距。
不過(guò),雖然EDA國(guó)產(chǎn)替代很難,但仍然有一批人堅(jiān)持開發(fā)EDA工具,在局部領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破,對(duì)中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)形成了一定的支撐。
供應(yīng)鏈安全
如前所述,供應(yīng)鏈安全問(wèn)題在這兩年被重視起來(lái),國(guó)內(nèi)很多設(shè)計(jì)公司現(xiàn)在非常關(guān)注EDA、晶圓代工與IP的供應(yīng)安全。美國(guó)規(guī)定,如果某一項(xiàng)產(chǎn)品或服務(wù)中源自于美國(guó)的技術(shù)占比超過(guò)25%,則美方可以禁止此類產(chǎn)品或服務(wù)銷往被控實(shí)體對(duì)象。
臺(tái)積電的羅鎮(zhèn)球在演講與回答媒體提問(wèn)時(shí)都談到了這個(gè)問(wèn)題。在演講中,羅鎮(zhèn)球說(shuō):“臺(tái)積電是安全可靠的供應(yīng)商,在遵守全世界各地區(qū)所在地法律法規(guī)的前提下,我們從來(lái)沒(méi)有因?yàn)橥饨缫蛩叵蛉魏慰蛻敉V惯^(guò)供貨,這主要是由于技術(shù)自主、資金自主”。在接受采訪時(shí),羅鎮(zhèn)球進(jìn)一步強(qiáng)調(diào):“我們的立場(chǎng)是始終一致,即公司的任何投資決策都是基于客戶與臺(tái)積利益最大化考慮,因?yàn)榕_(tái)積電一直堅(jiān)持資金自主、技術(shù)自主,所以抗壓性比較強(qiáng)?!?
Arm中國(guó)產(chǎn)品研發(fā)副總裁劉澍也對(duì)之前Arm授權(quán)有風(fēng)險(xiǎn)的消息做了回應(yīng),他表示:“Arm是今天我們所看到在世界產(chǎn)業(yè)里面最成熟的技術(shù)架構(gòu),圍繞這一架構(gòu)的生態(tài)也是全球最大的。Arm公司一直致力于保持技術(shù)的中立性,雖然國(guó)際形勢(shì)變化很多,但是我們一直保持技術(shù)和架構(gòu)的中立性。Arm中國(guó)在技術(shù)自主性上進(jìn)行了加碼,由Arm中國(guó)本土研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的產(chǎn)品,是百分百在中國(guó)獨(dú)立完成研發(fā),只不過(guò)是兼容和遵循Arm架構(gòu)下的實(shí)現(xiàn)。從嚴(yán)格法律意義上來(lái)說(shuō),完全具備法律和商業(yè)上的自主性。”

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Arm中國(guó)產(chǎn)品研發(fā)副總裁劉澍
華大九天副總經(jīng)理董森華
Silvaco中國(guó)區(qū)總經(jīng)理房敏
Silvaco首席執(zhí)行官Babak Taheri
芯愿景總經(jīng)理張軍
Silvaco首席執(zhí)行官Babak Taheri則表示,雖然Silvaco是一家美國(guó)公司,但該公司很早就在海外設(shè)立研發(fā)中心,如今有相當(dāng)多的工具與IP都在美國(guó)以外的研發(fā)中心開發(fā)出來(lái),所以這部分產(chǎn)品的供應(yīng)并不受美國(guó)監(jiān)管限制。“不是所有產(chǎn)品,但也有相當(dāng)多的產(chǎn)品在美國(guó)海外研發(fā),有中國(guó)客戶表達(dá)了對(duì)供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)切,我們給他們提供法律函件支持,以及其他所有需要的支持,讓他們能夠放心使用我們的產(chǎn)品?!?
自主可控不等于故步自封
伴隨自主可控意識(shí)的覺(jué)醒,行業(yè)中也有另外一種聲音出現(xiàn),就是以最快速度、最廣范圍實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)供應(yīng)。但這種想法既不現(xiàn)實(shí),也無(wú)必要。
根正苗紅的華大九天并不認(rèn)為靠國(guó)產(chǎn)情懷或價(jià)格便宜,就能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立足,EDA競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)進(jìn)入到全球化充分競(jìng)爭(zhēng)的階段,只有技術(shù)在市場(chǎng)中有競(jìng)爭(zhēng)力,才是生存的根本。華大九天副總經(jīng)理董森華表示:“華大九天從來(lái)不認(rèn)為價(jià)格便宜是競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),我們遵循的是整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點(diǎn),追求打造更有特色、更有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品和技術(shù),九天推出的一系列得到客戶深度認(rèn)可的產(chǎn)品,競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)肯定不是由于國(guó)產(chǎn)品牌或價(jià)格優(yōu)勢(shì)。”
“我們今天的發(fā)展確實(shí)受到一定的困擾,但這不是因?yàn)殚_放而造成的。我們反而比較擔(dān)心的是在打破禁運(yùn)旗號(hào)下的自我封閉、在保障安全口號(hào)下的關(guān)門發(fā)展。如果這樣的話,我們的產(chǎn)業(yè)將永遠(yuǎn)走不出那些專用市場(chǎng)的“防空洞”,我們的企業(yè)也永遠(yuǎn)走不出國(guó)門,成為能夠在國(guó)際市場(chǎng)上馳騁競(jìng)爭(zhēng)的強(qiáng)者。”中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)分會(huì)理事長(zhǎng)魏少軍在演講最后特意強(qiáng)調(diào)閉門造車風(fēng)險(xiǎn)更大。
芯原微電子創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民也表示,雖然出現(xiàn)了貿(mào)易摩擦,但美國(guó)不可能放棄中國(guó)市場(chǎng),中國(guó)也不可能完全自主制造,“不應(yīng)該也不可能完全割裂開來(lái),國(guó)家講自主可控,自主可控不一定都是自己從頭做,引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新也是自主可控。但是要尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán),這一點(diǎn)很重要。”
知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)
在中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自主可控的過(guò)程中,知識(shí)產(chǎn)權(quán)是難以回避的問(wèn)題。國(guó)外集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展早、布局全面,很多領(lǐng)域都有足夠多的專利武器來(lái)應(yīng)對(duì)后進(jìn)者的挑戰(zhàn)。戴偉民認(rèn)為,即便使用RISC-V這種完全開源的指令集,在架構(gòu)與指令集上不用擔(dān)心專利風(fēng)險(xiǎn),但在芯片實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)可能會(huì)遭遇專利風(fēng)險(xiǎn)。
戴偉民同時(shí)指出,RISC-V用戶需要對(duì)專利風(fēng)險(xiǎn)有所警惕,但也不必過(guò)于擔(dān)心。因?yàn)樵谛酒瑢?shí)現(xiàn)環(huán)節(jié),很多基本必要專利已經(jīng)過(guò)期,或者快要過(guò)期,“有風(fēng)險(xiǎn),但不是心腹之患?!?

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摩爾精英董事長(zhǎng)兼CEO張競(jìng)揚(yáng)
賽昉科技首席執(zhí)行官徐滔
SiFive首席執(zhí)行官Naveed Sherwani
Cadence南京凱鼎電子副總裁劉矛
“SiFive主要投資者包括英特爾、谷歌、亞馬遜、三星、高通等全世界頂尖大企業(yè),這些企業(yè)都支持RISC-V。關(guān)于專利,可能有風(fēng)險(xiǎn),但我覺(jué)得不會(huì)是嚴(yán)重的問(wèn)題?!盨iFive首席執(zhí)行官Naveed Sherwani則認(rèn)為,不用擔(dān)心RISV-V的知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn),“英偉達(dá)四年前開始采用RISC-V,其產(chǎn)品在全世界銷售,英偉達(dá)愿意把每一個(gè)產(chǎn)品都放入RISC-V,如果對(duì)于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)或者制造專利有擔(dān)心,會(huì)這樣做嗎?西部數(shù)據(jù)最近也表態(tài)將會(huì)把所有產(chǎn)品支持RISC-V架構(gòu),這些公司法務(wù)團(tuán)隊(duì)有數(shù)百個(gè)律師,他們會(huì)仔細(xì)去梳理其中的問(wèn)題。我們之前也咨詢了全世界頂尖律師,他們建議我們可以把IP完整移植到中國(guó),由一家獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的中國(guó)企業(yè)進(jìn)行維護(hù)及優(yōu)化,未來(lái)最高端的RISC-V 內(nèi)核也將會(huì)在中國(guó)的研發(fā)中心開發(fā),而并非是子公司性質(zhì),于是在2018年,我們與中國(guó)本土團(tuán)隊(duì)合作成立了上海賽昉科技有限公司。雙方的法律團(tuán)隊(duì)都可以把關(guān),確保賽昉科技完全在中國(guó)是獨(dú)立運(yùn)營(yíng),而不會(huì)遭遇專利風(fēng)險(xiǎn)?!?
如何應(yīng)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)
隨著中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展壯大,涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)的訴訟越來(lái)越活躍。據(jù)芯愿景總經(jīng)理張軍介紹,2018年芯愿景接到的知識(shí)產(chǎn)權(quán)侵權(quán)服務(wù)案例超過(guò)500個(gè),2019年到11月份已經(jīng)超過(guò)600個(gè)。
在中外公司之間的專利戰(zhàn)中,我國(guó)企業(yè)總體處于劣勢(shì),主要原因三點(diǎn)。第一,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)專利數(shù)量總體偏少,而其中有價(jià)值的好專利數(shù)量更少;很多中小企業(yè)對(duì)專利法了解不夠深入,又較少在相關(guān)法律問(wèn)題上與專業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行充分溝通,這樣企業(yè)負(fù)責(zé)人很容易出現(xiàn)不必要的誤判;部分公司在產(chǎn)品規(guī)劃階段還未能做到完備的知識(shí)產(chǎn)權(quán)檢索,如果不了解某一領(lǐng)域的專利布局,很可能在研發(fā)過(guò)程中稀里糊涂就侵犯了其他公司的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
在保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)品方面,張軍建議,企業(yè)除了要對(duì)專利相關(guān)的法律條例知法善用,還應(yīng)在專利申請(qǐng)時(shí)就做好相應(yīng)規(guī)劃。張軍認(rèn)為,技術(shù)人員在申請(qǐng)專利時(shí)通常的想法是把技術(shù)更好地展現(xiàn)出來(lái),但技術(shù)的創(chuàng)新性與專利的創(chuàng)造性并沒(méi)有必然的聯(lián)系,“專利三性(新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性)中,最重要的是創(chuàng)造性,創(chuàng)造性的本質(zhì)含義不是技術(shù)更新迭代,它的意思是你想不到或非顯而易見的方法,與技術(shù)本身的創(chuàng)新性沒(méi)有特別大的關(guān)系,所以技術(shù)人員在申請(qǐng)專利時(shí),一定要與專利人員做好充分溝通,畢竟申請(qǐng)專利終究要為公司未來(lái)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)與市場(chǎng)布局服務(wù)?!?
此外,專利申請(qǐng)者需要考慮到未來(lái)出現(xiàn)糾紛時(shí)如何應(yīng)用該專利。張軍強(qiáng)調(diào),在申請(qǐng)專利時(shí)如果技術(shù)細(xì)節(jié)描述得過(guò)于詳細(xì),會(huì)造成專利訴訟環(huán)節(jié)難以取證(保護(hù)范圍過(guò)窄),“一個(gè)專利無(wú)法取證,就無(wú)法對(duì)別人產(chǎn)生制約。所以在申請(qǐng)階段,技術(shù)人員就要與專利人員做到取證簡(jiǎn)單,這樣才能在專利訴訟中更好保護(hù)自己的權(quán)益?!?
IP與Chiplet
這一屆ICCAD上,IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))問(wèn)題被廣泛討論。知識(shí)產(chǎn)權(quán)不只是商戰(zhàn)武器,也是加速開發(fā)工作的利器,將經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的成熟技術(shù)做成IP,利用IP實(shí)現(xiàn)快速開發(fā),已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。好的IP不是只實(shí)現(xiàn)功能或面積最小、性能最佳,而市場(chǎng)上真正好用的IP只有深度了解應(yīng)用狀況,不斷試錯(cuò)累積,才能打造最符合市場(chǎng)需求的IP。
對(duì)于如何打造最適應(yīng)市場(chǎng)的IP,新思科技中國(guó)董事長(zhǎng)兼全球資深副總裁葛群認(rèn)為最重要的是要真正理解客戶在應(yīng)用中的實(shí)際需求。他舉了一個(gè)例子,在2006、2007年左右,機(jī)頂盒與U盤市場(chǎng)迎風(fēng)而起,但市場(chǎng)上能夠支持USB 2.0高速(480Mbps)規(guī)格的終端產(chǎn)品卻很少,很多USB接口產(chǎn)品只能在低速運(yùn)行,這主要是由于終端產(chǎn)品的PCB在制作時(shí),往往并不遵循設(shè)計(jì)公司的參考設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)是參考四層板,但客戶為了節(jié)省成本只用兩層板,這就對(duì)芯片的PCB兼容性提出很大要求?!霸趯?shí)驗(yàn)室里用參考設(shè)計(jì)測(cè)出來(lái)能達(dá)到480兆,但是一上產(chǎn)線,死活讀不到2.0的速度。了解到用戶痛點(diǎn)之后,我們?cè)谠O(shè)計(jì)中做了非常大的裕量,即使我們客戶(芯片公司)的客戶用很差的PCB,USB速度也可以達(dá)到480兆。”
在中國(guó)這樣應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜多變的市場(chǎng),能應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)之外的設(shè)計(jì)要求,才會(huì)真正獲得市場(chǎng)認(rèn)可。不過(guò)IP開發(fā)難度在增加,因?yàn)殚_發(fā)IP“必須要走在客戶的前面,預(yù)判客戶未來(lái)的需求,”成都銳成芯微首席執(zhí)行官向建軍說(shuō)道,“甚至在工藝還不穩(wěn)定的時(shí)候,IP廠商就要和代工廠一起進(jìn)場(chǎng)?!?
尤其是模擬及混合信號(hào)IP,難以跟上邏輯工藝的迭代速度。當(dāng)數(shù)字走到更先進(jìn)節(jié)點(diǎn),而在對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)還沒(méi)有模擬IP可用時(shí),Chiplet(芯粒)是處理先進(jìn)數(shù)字工藝與模擬及混合信號(hào)模塊配合的一種解決方案。
“Chiplet能解決兩大問(wèn)題,一是在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)早期階段,一些復(fù)雜高速模擬或接口電路的有無(wú)問(wèn)題;另一個(gè)是靈活性問(wèn)題,在不同場(chǎng)景下,有些芯片對(duì)接口或模擬通道數(shù)量要求不同,如果都集成在一顆die(裸芯片)上缺乏靈活性,PPA(性能、功耗、面積)方面難以做到最優(yōu)。Chiplet通過(guò)數(shù)字和模擬區(qū)分更好地解決了場(chǎng)景化的靈活性問(wèn)題?!?Socionext中國(guó)事業(yè)部總經(jīng)理劉琿同時(shí)指出,“Chiplet的挑戰(zhàn)依然明顯,例如接口標(biāo)準(zhǔn)化、接口間巨大的數(shù)據(jù)量造成裸芯片和裸芯片間互連所產(chǎn)生的大功耗,以及高成本所帶來(lái)的未來(lái)大規(guī)?;瘧?yīng)用等課題。”
芯??梢员灰暈橛睮P,每一個(gè)芯粒是一顆具備特定功能的裸芯片,不同裸芯片之間通過(guò)先進(jìn)封裝技術(shù)連接在一起,以構(gòu)成大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng),由多個(gè)芯粒組成的復(fù)雜系統(tǒng)最后放入一個(gè)封裝中,以單芯片形式應(yīng)用。
“以前我們提供IP,以后也許客戶更需要我們提供芯粒,”芯原戴偉民對(duì)芯粒的未來(lái)非??春茫坝肅hiplet實(shí)現(xiàn)專用功能IP的‘即插即用’,解決7納米、5納米工藝中性能與成本的平衡,并降低大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)的開發(fā)時(shí)間與風(fēng)險(xiǎn)。從SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)中的IP到SiP(系統(tǒng)級(jí)封裝)中以Chiplet形式呈現(xiàn)的IP,IP即芯粒(IP as a Chipset)是一個(gè)趨勢(shì)?!?
設(shè)計(jì)上云
雖然IP在芯片開發(fā)中的重要性在增加,但I(xiàn)P產(chǎn)業(yè)規(guī)模并不大。摩爾精英董事長(zhǎng)兼CEO張競(jìng)揚(yáng)表示,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體資本開支約為650億美元,而IP產(chǎn)值不足50億美元,“很多東西買不到,對(duì)于一個(gè)公司而言,90%以上的技術(shù)都自己開發(fā)就有極大風(fēng)險(xiǎn),如果IP上云,好的設(shè)計(jì)可以被全世界人用,就可以大幅度提升效率,降低風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于這樣的云,我們總結(jié)了八個(gè)字‘各自成云、永不落地’?!?
然而,畢竟知識(shí)產(chǎn)權(quán)是芯片設(shè)計(jì)公司最重要的資產(chǎn)之一,上云之后商業(yè)機(jī)密是否能確保還沒(méi)有成熟方案,張競(jìng)揚(yáng)坦承,半導(dǎo)體公司對(duì)云上開發(fā)的概念接受度并不高。
上云不易,三大EDA公司卻都已經(jīng)為上云做準(zhǔn)備。新思科技葛群表示,EDA結(jié)合人工智能與云技術(shù),將使芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化效率更高。
Cadence南京凱鼎電子副總裁劉矛則表示,云計(jì)算在芯片設(shè)計(jì)加速上已經(jīng)在發(fā)揮作用?!袄貌⑿杏?jì)算技術(shù)與云平臺(tái),可以把計(jì)算資源充分利用起來(lái),讓芯片設(shè)計(jì)不再局限于物理環(huán)境,任何公司都可以去利用我們的EDA云平臺(tái)去加速芯片設(shè)計(jì)開發(fā),云計(jì)算已經(jīng)在芯片設(shè)計(jì)中發(fā)揮了很重要的作用?!?
Mentor,a Siemens Business榮譽(yù)CEO Walden C.Rhines則認(rèn)為,EDA公司都在向云服務(wù)方向轉(zhuǎn)移,但當(dāng)前EDA云服務(wù)的成本還沒(méi)有優(yōu)勢(shì),普通公司IT設(shè)施云化的動(dòng)力是降低成本,云化EDA服務(wù)在真正具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)時(shí),才能被更多用戶接受。
SiFive的Naveed Sherwani特意指出,2018年10月,利用臺(tái)積電開放創(chuàng)新平臺(tái)與Cadence云工具及微軟的云服務(wù),SiFive發(fā)布了一款完全在云端完成設(shè)計(jì)的芯片。賽昉科技首席執(zhí)行官徐滔則展望,工具上云只是半導(dǎo)體公司業(yè)務(wù)云化的第一步,“不僅是EDA工具,還有IP、后端,乃至整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施都部署在云上,最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)上云。這樣不僅能極大解放生產(chǎn)力,還可以緩解人才缺乏問(wèn)題。”
AI懸空
云計(jì)算與人工智能(AI)都是近年來(lái)的熱點(diǎn)話題,EDA公司已經(jīng)將AI技術(shù)引入到EDA應(yīng)用中,但用戶可能還沒(méi)有體會(huì)到AI帶來(lái)的性能提升。葛群表示,傳統(tǒng)EDA工具的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義時(shí)并未考慮到對(duì)AI技術(shù)的優(yōu)化,在舊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上嫁接AI技術(shù),難以達(dá)到有效提升設(shè)計(jì)效率,新思科技在兩年前開始全面重構(gòu)其EDA平臺(tái)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮AI技術(shù)潛力,兩三年以后用戶會(huì)逐漸體會(huì)到AI與EDA結(jié)合的威力。
“通過(guò)AI 賦能的EDA設(shè)計(jì)方法,芯片設(shè)計(jì)周期比原來(lái)縮短10%到20%,PPA也有10%到20%的提高。這樣就可以大大減少芯片公司或系統(tǒng)公司對(duì)芯片設(shè)計(jì)人才的需求?!盋adence劉矛認(rèn)為,AI在EDA應(yīng)用的想象空間非常大,“以后做芯片設(shè)計(jì)可以完全不需要人,只要寫一個(gè)規(guī)格書,芯片設(shè)計(jì)的所有工作就自動(dòng)由EDA軟件去完成?!?
雖然AI在EDA應(yīng)用上取得了進(jìn)展,但人工智能芯片話題在本屆ICCAD上熱度下降趨勢(shì)明顯。
“AI算法變成芯片,公司估值能增加不少,但芯片做出來(lái)不是只做一個(gè)demo(演示),最重要的是要有市場(chǎng)?!毙驹㈦娮哟鱾ッ裰赋?,除了人臉識(shí)別、安防監(jiān)控等有限領(lǐng)域,AI芯片還沒(méi)有特別好的應(yīng)用場(chǎng)景。
Socionext劉琿支持戴偉民的觀點(diǎn),他表示,AI芯片能否成功不在于選擇哪種架構(gòu),關(guān)鍵是落地?!白鐾ㄓ眯虯I芯片,宣稱要覆蓋所有應(yīng)用場(chǎng)景,現(xiàn)在看難有成功的機(jī)會(huì)。緊扣具體行業(yè)需求,深耕具體行業(yè)應(yīng)用,加強(qiáng)自身對(duì)具體行業(yè)的理解,針對(duì)具體行業(yè)需求對(duì)AI芯片做定制化開發(fā),這是我給AI芯片公司的建議?!?
“AI是算法還是芯片?在我看來(lái),AI目前來(lái)看類似IP,你要想把AI變成通用芯片,放在所有場(chǎng)景里,在追求低成本的終端設(shè)備等場(chǎng)景,AI落地是很有挑戰(zhàn)的?!焙团炐酒謧ナジ钦Z(yǔ)出驚人。
利潤(rùn)落地
在全球半導(dǎo)體衰退的背景下,中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)逆勢(shì)增長(zhǎng)實(shí)屬不易,不過(guò)規(guī)模的增長(zhǎng),還并未帶來(lái)質(zhì)的改變。根據(jù)魏少軍教授的報(bào)告,2019年全國(guó)排名前100設(shè)計(jì)企業(yè)的平均毛利率預(yù)計(jì)為34.2%,比去年提升2.2個(gè)百分點(diǎn),“從最近幾年的情況看,排名前100的設(shè)計(jì)公司毛利率一直徘徊在30%左右,整體改善不大”。
前十大設(shè)計(jì)公司的平均毛利率更低,只有32.18%,這已經(jīng)是連續(xù)第三年前十大設(shè)計(jì)公司平均毛利率低于前100設(shè)計(jì)企業(yè)平均毛利率。魏少軍指出:“十大設(shè)計(jì)企業(yè)的規(guī)模在持續(xù)增長(zhǎng),但盈利能力沒(méi)有同步提升?!?
Walden C.Rhines還是堅(jiān)持他以往的觀點(diǎn),認(rèn)為盈利水準(zhǔn)和公司規(guī)模沒(méi)有相關(guān)性,不過(guò)他也指出,當(dāng)形成壟斷時(shí),大公司的毛利率就得到了保證?!?995年時(shí),前三大存儲(chǔ)器廠商市場(chǎng)份額總和只有50%,現(xiàn)在則占了95%的市場(chǎng)份額。”
戴偉民則認(rèn)為,中國(guó)設(shè)計(jì)業(yè)公司數(shù)量太多,過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)讓出貨量大的市場(chǎng)毛利率都不太好,“中國(guó)有近兩千家IC設(shè)計(jì)公司,其實(shí)不需要這么多,我覺(jué)得一半數(shù)量的公司形勢(shì)會(huì)更好?!?
“國(guó)內(nèi)大部分公司主要是做取代型市場(chǎng),取代型市場(chǎng)無(wú)外乎產(chǎn)品和功能一樣,最后拼價(jià)錢,”林偉圣分析道,“我們也看到,有一些初創(chuàng)公司會(huì)用非常低的價(jià)錢去擾亂市場(chǎng)秩序,把產(chǎn)品平均售價(jià)拉到非常低,專業(yè)排名靠前的幾個(gè)老大哥,利潤(rùn)率就不能維持?!?
對(duì)眾多中國(guó)設(shè)計(jì)公司而言,有國(guó)產(chǎn)替代的歷史性機(jī)遇,但也有上游產(chǎn)能吃緊、下游需求疲軟、同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的現(xiàn)實(shí)困難。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)增速降低的大背景下,下一個(gè)十年里,要從“紅海中的血?!睔⒊鰜?lái)不容易,但真正通過(guò)市場(chǎng)血與火考驗(yàn)生存下來(lái)的IC企業(yè),才是中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自主可控目標(biāo)的脊梁。