半導(dǎo)體產(chǎn)品生命周期管理 行業(yè)普及度優(yōu)勢前景
內(nèi)容提要
設(shè)計成本越來越高、產(chǎn)品越來越復(fù)雜、平均售價越來越低以及永無休止的創(chuàng)新步伐,這一切都給半導(dǎo)體行業(yè)中的公司帶來巨大的壓力。行業(yè)中令人畏懼的設(shè)計難題、不斷加快的產(chǎn)品生命周期以及復(fù)雜的供應(yīng)鏈,這一切都無疑會打亂企業(yè)在推出產(chǎn)品、開發(fā)預(yù)算和質(zhì)量目標(biāo)方面的計劃。
為了幫助了解行業(yè)面臨的難題和適用的解決方案,Kalypso考察了超過25家的優(yōu)秀全球半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品創(chuàng)新、設(shè)計和投產(chǎn)流程。Kalypso研究和分析發(fā)現(xiàn):
·在新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品生命周期管理流程方面有很大的改進(jìn)余地。半導(dǎo)體廠商的管理層對現(xiàn)狀不滿。
·半導(dǎo)體公司在將產(chǎn)品生命周期管理(PLM)用作解決方案方面步調(diào)緩慢。阻礙采用該方案的壁壘包括:1)對PLM解決方案套件認(rèn)識不足,2)對PLM的價值主張了解有限,3)缺乏"標(biāo)準(zhǔn)的"半導(dǎo)體PLM模式。
·由于不存在單一的標(biāo)準(zhǔn)模式,因此半導(dǎo)體公司有多種適用的PLM解決方案。PLM內(nèi)涵豐富,可提供戰(zhàn)略、設(shè)計、數(shù)據(jù)管理、軟件開發(fā)和供應(yīng)鏈等方面的功能。
·越早采用PLM,所獲得的優(yōu)勢就越大。PLM有助于提供前后一致的產(chǎn)品信息,制定更好的流程規(guī)則,提高執(zhí)行效率。
·較早采用PLM可獲得以下優(yōu)勢:縮短進(jìn)入市場和批量投產(chǎn)的時間;降低設(shè)計成本,提高重復(fù)利用率;改進(jìn)芯片的質(zhì)量、設(shè)計和工藝性;提高產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和工藝更改單信息的協(xié)作、管理和交流的效率;其他戰(zhàn)略性優(yōu)勢。
半導(dǎo)體公司必須著重于改進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)過程,通過PLM策略和解決方案來優(yōu)化創(chuàng)新、設(shè)計和工藝流程。半導(dǎo)體公司需要從大處著想,從小處著手,迅速行動,逐步建立解決方案。
半導(dǎo)體行業(yè)在快速發(fā)展,但產(chǎn)品開發(fā)流程卻未與時俱進(jìn)
設(shè)計成本越來越高、產(chǎn)品越來越復(fù)雜、平均售價越來越低以及永無休止的創(chuàng)新步伐,這一切都給半導(dǎo)體行業(yè)中的公司帶來巨大的壓力。競爭激烈一如既往,公司在繼續(xù)探索替代技術(shù)的過程中,隨著一個工藝節(jié)點(diǎn)向下一個工藝節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換,新的利益點(diǎn)就會開始出現(xiàn)。
電路密度已經(jīng)是三年前的10倍。設(shè)計已經(jīng)發(fā)展到了高度復(fù)雜的架構(gòu),其中包括納米級單芯片系統(tǒng)。因此,設(shè)計錯誤,尤其是開發(fā)周期后期的設(shè)計錯誤,其代價可能是災(zāi)難性的。
如今,如果到最終設(shè)計定案(tape-out)時才發(fā)現(xiàn)設(shè)計上的缺陷,則意味著要報廢一個價值100萬美元的90納米掩模組。在65納米級別,掩模組的成本要上升至200萬美元。一個新的芯片或芯片組的開發(fā)成本動輒要花費(fèi)幾千萬美元。
行業(yè)中令人畏懼的設(shè)計難題、不斷加快的產(chǎn)品生命周期以及復(fù)雜的供應(yīng)鏈,這一切都無疑會打亂企業(yè)在推出產(chǎn)品、開發(fā)預(yù)算和產(chǎn)品目標(biāo)方面的計劃。
半導(dǎo)體公司對創(chuàng)新和突破性技術(shù)的追求可謂不計血本,但它們需要嚴(yán)肅對待其產(chǎn)品的開發(fā)流程和執(zhí)行方式。
半導(dǎo)體公司需要考慮如何有預(yù)見性地管理新產(chǎn)品開發(fā)(NPD)流程的各個運(yùn)動部分,提高戰(zhàn)略性、有效性,從而最終提高創(chuàng)新能力。
幸運(yùn)的是,使用產(chǎn)品生命周期管理(PLM)解決方案可以改進(jìn)這些運(yùn)動部分的管理流程規(guī)則和效率。PLM 可幫助半導(dǎo)體公司管理遍布全球的團(tuán)隊、整個擴(kuò)展供應(yīng)鏈以及整個產(chǎn)品生產(chǎn)周期中的關(guān)鍵產(chǎn)品信息。
隨著半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和競爭的不斷加劇,半導(dǎo)體公司需要有強(qiáng)大的執(zhí)行能力適應(yīng)引入新產(chǎn)品的緊迫時間周期。公司能夠得到的回報不僅是能夠創(chuàng)新,而且可以在協(xié)作開發(fā)環(huán)境中有效地執(zhí)行。
要在這樣一種快速發(fā)展、"高風(fēng)險高回報"的環(huán)境中擁有真正的競爭力并發(fā)展壯大,半導(dǎo)體公司應(yīng)積極采用PLM。實現(xiàn)一個綜合解決方案不僅需要技術(shù),還要有戰(zhàn)略性的思想和業(yè)務(wù)流程。
半導(dǎo)體公司在尋求可贏利的增長,但缺乏目標(biāo)
根據(jù)行業(yè)基準(zhǔn),各種規(guī)模的制造商都著重于制定針對新收入機(jī)會的產(chǎn)品策略,并結(jié)合成本控制來獲得可贏利的增長。半導(dǎo)體公司并不是唯一注重這個方面的企業(yè),但是進(jìn)入市場的時間和快速獲取利潤對于它們有著更重要的戰(zhàn)略價值。
對于許多半導(dǎo)體公司來說,在一個日益復(fù)雜的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境和設(shè)計環(huán)境中獲得可贏利增長是一個巨大的挑戰(zhàn)。Kalypso研究表明,各種規(guī)模的半導(dǎo)體公司在2006年都沒有達(dá)到這個產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)。其中包括年銷售額從1億美元到5億美元以上的那些半導(dǎo)體公司。
請考慮以下有關(guān)半導(dǎo)體行業(yè)的研究發(fā)現(xiàn):
·只有45%的產(chǎn)品發(fā)布日期達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)
·在所有半導(dǎo)體設(shè)計中,有超過60%的設(shè)計至少需要重做一次
·只有59%的半導(dǎo)體設(shè)計能夠投產(chǎn)
·超過40%的開發(fā)項目超出了預(yù)算
·不到60%的半導(dǎo)體項目在其產(chǎn)品成本預(yù)算內(nèi)完成
·驗證期間確定的問題中,有83%與設(shè)計相關(guān)
此外,F(xiàn)abless Semiconductor Association在2006年的調(diào)查顯示,半導(dǎo)體公司最關(guān)心的是掩模成本高漲、設(shè)計復(fù)雜性增加、知識產(chǎn)權(quán)成本和可用性以及EDA工具不足等方面的問題。
改進(jìn)的機(jī)會
很顯然,改進(jìn)的機(jī)會是存在的。Kalypso分析表明,管理層對現(xiàn)狀并不滿意。
在談及半導(dǎo)體NPD和產(chǎn)品生命周期管理流程時,管理層通常會表示:
·"速度是公司的法寶。質(zhì)量問題退居其次,體現(xiàn)在運(yùn)營中。"
·"在開發(fā)中改變產(chǎn)品設(shè)計要求,就像是在高速公路上以90英里的時速行駛時改裝汽車。"
·"隨著掩模成本的提高,我們承受不起過多的反工,我們的芯片設(shè)計一次性成功率為零。" [!--empirenews.page--]
·"我們必須在內(nèi)部和外部進(jìn)行協(xié)作…要與知識產(chǎn)權(quán)提供商、工廠、供應(yīng)商以及其他重要的相關(guān)方合作。"
·"成功完成芯片設(shè)計需要付出超人的努力。"
·"我們從事的芯片幾乎沒有什么市場潛力,這是在浪費(fèi)時間和精力??蓪①Y源用到其他地方去。"
·"忽視知識產(chǎn)權(quán)的安全性會帶來損失。不能將通過 FTP 傳輸文件視為最佳解決方案。"
·"我們需要在許多關(guān)鍵的產(chǎn)品細(xì)節(jié)和變更上進(jìn)行協(xié)作。應(yīng)該采取比電子郵件或 Exel 文件更好的辦法來保持同步。"
·"我們的系統(tǒng)很多,很難跟蹤信息的內(nèi)容和所在的位置。"
·"我們經(jīng)常需要就我們的最新設(shè)計詢問工廠。"
·"由于缺少產(chǎn)品系列定義和分支管理流程,設(shè)計和IP的重復(fù)利用率受到限制。"
除了以上評論外,受訪者還強(qiáng)調(diào)了降低與開發(fā)流程、原型以及產(chǎn)品引入相關(guān)的成本。管理層還提及,需要改進(jìn)與成本、質(zhì)量、測試和組裝相關(guān)的NPD指標(biāo),使其更有實際意義。
受訪者都表示,他們未必有恰當(dāng)?shù)牧鞒獭⒐ぞ呋驅(qū)崿F(xiàn)手段來解決這些問題。不過,雖然許多受訪者都能談到上面提到的困難,但總體上,多數(shù)受訪者都不知道可供他們使用的解決方案。
適用于半導(dǎo)體行業(yè)的PLM
迄今為止,擴(kuò)大PLM行業(yè)普及的一個障礙是缺乏適用于半導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)軟件產(chǎn)品套件。雖然無法提供單個標(biāo)準(zhǔn)模式,但 PLM 軟件供應(yīng)商在最近幾個月里,在針對專門解決半導(dǎo)體價值鏈中的公司面臨的問題的解決方案方面,取得了很大的進(jìn)步。
綜合的解決方案內(nèi)容包括可支持戰(zhàn)略、設(shè)計、數(shù)據(jù)管理、軟件開發(fā)和供應(yīng)鏈流程的功能和技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。
戰(zhàn)略能力有助于實現(xiàn)針對產(chǎn)品開發(fā)流程和投產(chǎn)計劃以及產(chǎn)品系列管理的計劃管理。更高級的解決方案可幫助制定產(chǎn)品和技術(shù)的路線圖,并支持創(chuàng)意管理和創(chuàng)意構(gòu)思流程。
設(shè)計能力在PLM解決方案中始于對客戶基本需求的確定,然后延伸到對特定產(chǎn)品要求的分解。有了設(shè)計能力,用戶可以將客戶在系統(tǒng)中的要求與功能和設(shè)計團(tuán)隊關(guān)聯(lián)起來,并提供在整個開發(fā)流程中關(guān)聯(lián)關(guān)系和變更的記錄。通過設(shè)計協(xié)作,分布在各個地區(qū)和部門的團(tuán)隊可以通過數(shù)字方式在各個EDA/CAD平臺間協(xié)同工作。通過知識產(chǎn)權(quán)管理,可以重復(fù)利用和保護(hù)購買和發(fā)明的技術(shù)。
數(shù)據(jù)管理能力通常是有效的 PLM 系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該功能可用于在與產(chǎn)品相關(guān)的所有信息間建立邏輯關(guān)聯(lián),并管理該信息隨時間發(fā)生的變化。這可以在客戶、員工、合作伙伴和供應(yīng)商組成的全球價值鏈中,提供一致的信息數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括與關(guān)鍵流程和任務(wù)相關(guān)的要求、技術(shù)規(guī)格、設(shè)計定義、生產(chǎn)計劃、測試報告、補(bǔ)充計劃和質(zhì)量檢測等。
在涉及軟件能力時,源代碼管理是PLM綜合解決方案中不可或缺但經(jīng)常被忽略的組件。許多公司發(fā)現(xiàn),在其PLM解決方案中整合缺陷跟蹤和問題管理,可以提高解決在測試或生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的設(shè)計問題的效率。
最后,開發(fā)流程還必須具備供應(yīng)鏈能力,這也是綜合解決方案的重要組件。PLM幾乎應(yīng)始終被視為一個多企業(yè)系統(tǒng),對半導(dǎo)體行業(yè)來說更是如此。外包工廠運(yùn)營以及測試和組裝功能意味著設(shè)計企業(yè)不僅需要有安全的新產(chǎn)品投產(chǎn)協(xié)作方式,而且需要采用一種有效的方式及時傳達(dá)對現(xiàn)有產(chǎn)品規(guī)格的更改。
由于一個PLM綜合解決中的每個組件都牽涉到各個方面,因此,幾乎不可能一次性全部實現(xiàn)這些組件。
多數(shù)公司都發(fā)現(xiàn),實施PLM的最佳途徑是根據(jù)商業(yè)化的平臺定義確定戰(zhàn)略,然后創(chuàng)建一個路線圖,隨時間逐步增加新的功能。"
半導(dǎo)體行業(yè)接受PLM的步調(diào)緩慢
迄今為止,半導(dǎo)體行業(yè)中采用PLM的比例相對較為有限。其他獨(dú)立行業(yè),如航空和國防、汽車和高科技設(shè)備等,接受PLM解決方案的速度都要快得多。這是為什么呢?
其中的一個原因應(yīng)歸咎于PLM固有的跨職能部門的性質(zhì),因為這可能導(dǎo)致在組織中的部署位置和部署方式方面的混亂。管理層"常常感到困惑,不知道由誰來領(lǐng)導(dǎo)PLM工作比較理想。"此外,在 Kalypso的訪談中,半導(dǎo)體公司的管理層在PLM對供應(yīng)鏈的意義方面,理解有些片面。
根據(jù)Kalypso的訪談,阻礙半導(dǎo)體行業(yè)接受PLM的因素包括:
·對PLM認(rèn)識不足
·對PLM的價值主張和組織中的位置缺乏全面了解
·贊助方和內(nèi)部資源;缺少強(qiáng)有力的領(lǐng)導(dǎo)
·PLM流程/系統(tǒng)改進(jìn)會延緩行業(yè)的動態(tài)轉(zhuǎn)變
·缺乏"標(biāo)準(zhǔn)的"半導(dǎo)體PLM模式
·對自有定制解決方案的習(xí)慣性偏愛
·用戶對以前的企業(yè)PLM解決方案的認(rèn)可度低
要創(chuàng)建價值,PLM需要有健全的流程、良好的用戶認(rèn)可度和企業(yè)普及率。這自然需要在整個職能部門和設(shè)計合作伙伴中變更業(yè)務(wù)流程和工作方式。而事實上,這種變化并不容易做到。
半導(dǎo)體公司可通過PLM改進(jìn)流程
盡管普及率很低,但如今的PLM確實可為半導(dǎo)體公司帶來諸多好處。目前的 PLM 解決方案可以幫助半導(dǎo)體公司高效管理所有有關(guān)創(chuàng)新性芯片設(shè)計和開發(fā)流程的信息,從最初的概念開始,直到產(chǎn)品生命期結(jié)束。
通過提供一致的真實數(shù)據(jù)協(xié)作記錄,PLM 解決方案將由客戶、員工、合作伙伴和供應(yīng)商組成的全球價值中與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到一起。一個整合的半導(dǎo)體PLM解決方案可能包括功能需求、設(shè)計定義、硬件和軟件規(guī)格、成本數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計劃、客戶交流、補(bǔ)充計劃以及測試和報告等。
一體化 PLM可將開發(fā)周期中與關(guān)鍵流程和任務(wù)相關(guān)的產(chǎn)品信息關(guān)聯(lián)到一起,顯示潛在的問題領(lǐng)域,從而可在開發(fā)流程的早期加以解決。半導(dǎo)體PLM可以帶來的主要優(yōu)勢包括: [!--empirenews.page--]
·加快進(jìn)入市場和批量投產(chǎn)的時間
·降低成本(包括重復(fù)利用設(shè)計)
·提高芯片質(zhì)量、設(shè)計水平和工藝性
·提高客戶需求和技術(shù)要求管理流程的效率改進(jìn)內(nèi)部和外部團(tuán)隊間的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和工程更改單信息的協(xié)作、控制和交流
·在產(chǎn)品開發(fā)流程早期輸入多方信息以加強(qiáng)設(shè)計,避免重復(fù)工作
如今,PLM的早期采用者都已實現(xiàn)了這些優(yōu)勢。隨著 PLM 系統(tǒng)的不斷增值,較早采用 PLM 將獲得領(lǐng)先一步的競爭優(yōu)勢。改進(jìn)對產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品生命周期管理流程的執(zhí)行是 PLM 的目標(biāo)。
對于生命周期時間短、競爭激烈并且價格敏感的半導(dǎo)體公司來說,這一點(diǎn)尤其重要。領(lǐng)先的企業(yè)必須著重于改進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)過程,通過 PLM 策略和解決方案來優(yōu)化創(chuàng)新、設(shè)計和工藝流程。
我們建議以解決單個高影響力的業(yè)務(wù)問題為中心,制定長期的PLM戰(zhàn)略和初始路線圖,然后將其用作建立綜合解決方案的基礎(chǔ)。
半導(dǎo)體公司應(yīng)從大處著想,從小處著手,迅速行動,逐步實現(xiàn)。