高階制程芯片設(shè)計 低成本實現(xiàn)最優(yōu)化
10年前,ASIC被LSILogic、IBM、NEC、Fujitsu等同時擁有芯片設(shè)計和制造能力的IDM廠商所壟斷。系統(tǒng)公司定義芯片功能,交由IDM廠商設(shè)計并生產(chǎn),最終從IDM廠商購買所需的芯片。然而,隨著工藝向深亞微米制程的邁進,晶圓廠建廠成本和設(shè)計的復(fù)雜度均成級數(shù)增長,同時,產(chǎn)品生命周期卻不斷縮短,這一切都促使了ASIC市場向FablessASIC模式的轉(zhuǎn)變。
2006年,TI宣布不再建設(shè)45nm以下生產(chǎn)線,所有數(shù)字邏輯的芯片制造全部外包給晶圓代工廠;Sony宣布外包所有45nm以下(含45nm)工藝的芯片生產(chǎn);NXP決定在兩年內(nèi)將其生產(chǎn)外包的份額由15%提高到30-40%。這些都無不表明,F(xiàn)ablessASIC趨勢的加劇。
中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速
2005年,中國IC市場達100億美金,占全球21%的份額,躍升成為全球最大的IC市場。同時,中國政府對集成電路行業(yè)的大力支持,大批留學(xué)歸國人員帶回先進技術(shù),都極大的推動了中國IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世界一流的晶圓代工廠(TSMC,UMC等)和后端的封裝/測試廠商大都分布在亞太地區(qū),更促進了中國半導(dǎo)體行業(yè)完整產(chǎn)業(yè)鏈的形成。從2001年到2006年,中國的IC市場平均每年增長27.68%。
國內(nèi)IC公司仍面臨諸多挑戰(zhàn)
中興、海爾、海信等這些國內(nèi)系統(tǒng)公司的龍頭老大,多年來一直在為“中國芯”而不懈努力。近年來,國內(nèi)市場也涌現(xiàn)出了一批智多微電子、中星微電子等為代表的芯片提供商。同時,我們可以看到,國內(nèi)市場也有一大批針對各個細分市場提供SoC解決方案的初創(chuàng)公司。在中國IC產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時,國內(nèi)的這些IC公司在很多方面還面臨挑戰(zhàn)。
當設(shè)計制程走到0.13um以下時,后端設(shè)計的復(fù)雜度呈級數(shù)增加。對于國內(nèi)大多數(shù)IC設(shè)計公司而言,高階制程的后端設(shè)計(Back-endDesign)成了技術(shù)上的瓶頸。業(yè)界除了少數(shù)IDM廠商能勝任90nm以下的后端設(shè)計,少有公司能完成設(shè)計并一次流片成功。而如何實現(xiàn)芯片的更優(yōu)性能、更低功耗、更小裸片尺寸、更高良率,都是國內(nèi)IC廠商面臨的問題。
2.Time-to-Market成為占領(lǐng)市場的關(guān)鍵
調(diào)查顯示,70%的項目由于設(shè)計經(jīng)驗的缺乏,而需要re-spin。Re-spin帶來的后果不只是在設(shè)計上的重復(fù)投入,更嚴重的是延遲產(chǎn)品上市時間。從圖中很容易看到,如果上市時間推遲12個月,對廠商而言,失去的近乎是整個市場。
Source:IBS,2007
3.后端設(shè)計所需投入太大,如何實現(xiàn)更高效的投入/產(chǎn)出需要思考
從RTL或者網(wǎng)表(Netlist)到GDSII文件的生成定義為芯片后端設(shè)計。對于國內(nèi)IC公司,尤其初創(chuàng)型IC公司而言,后端設(shè)計所需投入實在太大。EDA工具價格不菲;找到合適的人才,建立研發(fā)團隊需要時間;研發(fā)團隊經(jīng)驗缺乏導(dǎo)致技術(shù)瓶頸;0.13um尤其90nm的光罩太昂貴;設(shè)計、生產(chǎn)、封裝、測試,任何一個環(huán)節(jié)出問題都將導(dǎo)致芯片的失敗。所有這些只有經(jīng)由一個經(jīng)驗豐富、技術(shù)專精的團隊來支撐,才能使企業(yè)沒有后顧之憂,奮力開拓市場。那么如何實現(xiàn)更高效的投入/產(chǎn)出是需要思考的問題。
解決之道:尋找合作,實現(xiàn)共贏
全球FablessASIC模式趨勢加劇,而跨入深亞微米制程后,后端設(shè)計的復(fù)雜度級數(shù)提升。很多企業(yè)希望可以更專注于芯片以及系統(tǒng)功能的設(shè)定和市場的把握,而將芯片的設(shè)計、生產(chǎn)、封裝、測試等各個環(huán)節(jié)交由一個堅實可信的合作伙伴來處理。我們正是看到了這一巨大的市場需求而于2002年成立了世芯電子。從2002年到2004年專攻于日本的高端市場(0.13um,90nm,65nm),憑借獨特的設(shè)計技能和專業(yè)的生產(chǎn)流程管理,贏得了Sony等領(lǐng)先廠商的信任,成為我們長期的合作伙伴,同時世芯也迅速成長。
2005年后,隨著國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,我們開始全力投入中國市場。業(yè)已和國內(nèi)幾家知名廠商合作,實現(xiàn)共贏。他們專注于市場定位和前端設(shè)計,世芯提供后端設(shè)計,芯片流片、封裝、測試的全套解決方案。
國內(nèi)IC公司在和我們的初期接觸時,常有疑問:如果后端和生產(chǎn)交給你們負責,是不是可以說我們得讓出一部分利潤空間給你們?而事實上,世芯一直是依靠自身的設(shè)計專長在后端設(shè)計上較其他公司實現(xiàn)更優(yōu)性能、更低功耗、更小裸片尺寸、更高良率;同時通過與晶圓代工廠、封裝/測試廠商長期的戰(zhàn)略合作關(guān)系拿到比其他公司可以拿到的更具競爭力的價格。與我們合作下來的公司就會發(fā)現(xiàn),通過與我們合作所達到的不只是省下自己籌建團隊設(shè)計的人力,購買EDA工具的財力,而我們最終提供的芯片價格也比自身設(shè)計生產(chǎn)的成本要低。
從2003年第一顆0.13um芯片一次流片成功,2004年第一顆90nm芯片一次流片成功到2007年第一顆65nm芯片一次流片成功,我們已設(shè)計并生產(chǎn)超過30顆高階制程SoC,并一直保持一次流片成功的良好記錄。2004年,我們幫某業(yè)界領(lǐng)先系統(tǒng)廠商就他們已有的一顆90nm芯片做costdown,最終我們交付的芯片比他們自身設(shè)計的芯片在裸片面積上縮小20%,功耗上減少15%。2006年1月,與東京大學(xué)合作一顆90nm制程,用于超級計算機的處理器芯片,一次流片成功。該芯片具60M邏輯門,全芯片工作頻率500MHz。
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我們相信,國內(nèi)的IC公司近兩年一定會向0.13um制程以下迅速邁進。希望通過我們在后端設(shè)計和生產(chǎn)處理上的專精能更好的實現(xiàn)和國內(nèi)IC公司的合作共贏。