【原创】目前形势下本土IC该如何做强做大?

winniewei 提交于 周二, 12/18/2018
【原创】目前形势下本土IC该如何做强做大?

作者:张国斌

今年以来,几次涉及半导体的热点事件让我们看到中国芯片产业核心技术受制于人的状况日益突出,但免费接受科普教育的全国人民却都急切希望本土芯片能早日突破,因此发展自主知识产权、掌握核心技术已经成为国民对我国集成电路产业发展的普遍共识,在最近召开的ICCAD2018年会上,中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军教授在大会的主旨报告上指出在中央政府和各级政府的支持下,集成电路设计产业蓬勃发展,芯片设计企业再次大幅度上升,全国共有1698家设计企业,比去年1380家多了318家!数量暴涨了23%! 

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但是在这近1700家企业中销售过亿元的企业只有208家,比2017年的191家只增加了17家。 

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他也指出在这近1700家企业中,人数超过1000人的企业达到18家,占总数90.28%的企业是人数少于100人的小微企业,共1533家,这说明我国众多IC企业还处于初级发展阶段,他们需要经历严酷的竞争后长大,它们也是未来在2020年设计业实现收入3500亿元目标的主力!

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这些小微型IC设计企业如何做强做大?在ICCAD2018年会期间,电子创新网与其他科技媒体专访了半导体产业链中晶圆制造商、IP供应商、EDA工具商、设计服务厂商高管,他们分享了在目前形势下本土IC企业做大做强的一些建议和自己的洞见。

01 中美贸易对抗是长期的、常态化的,但合作也是存在的

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近日,由美国著名国际问题专家、哈佛大学肯尼迪学院首任院长格雷厄姆·艾利森(Graham Allison)所著的《注定一战:中美能避免修昔底德陷阱吗?》一书出版,他在书中借“修昔底德陷阱”的历史学隐喻,复燃了西方学术界尤其是美国研究者对美国衰落的焦虑以及对中国崛起的担心,成为当下国际研究与大国博弈的热门话题,这也反映了美国学术界以及国民对中国的态度,这本书揭露了中美两个大国近年来对抗的真正原因是崛起国对守成国的架构性压力!也让我们清楚地认识到中国之间的对抗无可避免,在半导体领域,其实中美有非常多的合作,中国每年进口的2000多亿美元高科技产品主要来自美国,美国的很多产品也帮助到本土系统公司和IC公司,未来这样的合作会改变吗?

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在我们采访中,我注意到与会高管们一致认为中美之间的对抗是长期的,常态化的,但是合作也是存在的。

摩尔精英CEO张竞扬则认为目前形势下,合作是必须,“不管中国有多努力,不管我们投入多大,一定是需要全球的科技、全球的人才帮忙。另外,这样的对抗也有很多机会,例如很多海外创业者希望把公司注册到中国,但是人在海外进行反向离岸创业,很多全球化的大企业也在做这样的布局,另外一带一路也创造了巨大的需求,所以我们的未来是非常光明的,等于又创造了一个等同于我们目前所服务的市场。” 

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芯原微电子董事长兼总裁戴伟民也认为中美对抗是常态,但不会太严峻,因为那样会两败俱伤,他表示中国的其他很多行业产业过剩,但只有半导体产业不过剩,要让本土集成电路发展起来,内需很重要,创新也很重要。

和舰芯片制造副总经理林伟圣认为中美贸易摩擦给大家影响目前还是心理层面,会采取保守为上来应对,一些做消费性市场的客户,在今年年底备货的时候会采取谨慎的做法,但他认为还没有影响到大局,中美贸易摩擦应该是一个持久的状态。最后还是要看两国政治智慧如何去解决。

南京凯鼎电子科技公司总经理王琦博士王琦则强调半导体这个产业链不同于其它任何产业链,因为半导体复杂性,整个产业链非常全球化,从材料到设备,到制造,到设计(设计里面包括软设计、硬设计、封装)等,所以全世界整个产业链已经在,任何国家想重复产业链的挑战非常大。

02 众高管献计本土IC企业如何作大做强?

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新思科技(Synopsys)全球资深副总裁暨亚太总裁林荣坚指出报告显示,目前很多企业都是收入亿元以下的,对于这样的企业他给出的建议是:

1、在整个市场上要做足够的调研和对自己核心竞争力的匹配。根据自己的核心竞争力,确定以什么样的产品定位和什么样的市场声音最符合公司长期投入。

2、知道任何工业的资源都是有限的,要想清楚资源是不是放在最重要的地方。不要尝试每件事情都自己做,术业有专攻,每家公司其实都有它的特长,所以要清楚理解这个市场上不同供应商的特长,匹配自己的核心竞争力,找到最佳的适配企业。

3、所有公司都要做长远苦干、实干的心理准备,因为世界性竞争已经开始 4、新思科技进入中国已经24年了,帮助了很多本土企业,目前新思科技在中国员工近1200人,人数还要增长,未来新思科技会在IP、验证,虚拟原型技术等方面帮助本土IC企业。

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刘珲表示以他个人感受来说,过去很多创业型半导体基本都是半导体领域的专家在创业,现在的趋势是很多算法专家在创业,他们其实并不SoC的整合,对他来说如何把他的算法在最短时间内转化为SoC才是最关键的。所以设计服务公司能提供价值,例如在AI领域,很多客户对神经网络算法很熟悉,但对搭建SoC、验证SoC、实现SoC、量产SoC没有很多经验,这时设计公司就可以帮到他们,还有汽车芯片领域的很多创业者也是对算法、对系统了解比较多,但是他们怎么去把芯片做到符合汽车的车规要求、符合ISO26262功能安全标准的要求并在行,而设计服务公司可以帮到他们。

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对于本土IC企业,EDA公司的帮助是最直接最大的。目前,主要EDA厂商都开始采用人工智能技术帮助IC企业提升设计效率,有30多年历史的EDA公司SILVACO的 CEO David Dutton与中国区总经理Sharon Fang表示SILVACO不仅提供芯片设计所需要的EDA软件和IP核,也支持目前业界提到的最新技术,诸如DTCO(Design Technology Co-Optimization)设计及工艺协同优化仿真。这种技术目前在台积电(TSMC)的支持下发展非常迅速。

Dutton表示,中国是一个快速增长的重要市场,公司的目标是全力支持中国市场的发展,不仅支持最先进工艺的IC设计及功率器件,作为全球平板显示领域的领导厂商,SILVACO也有能力为中国的IC企业做出贡献。

Dutton也表示,在先进工艺的需求上,本土IC企业的需求也是巨大的。他举例说,目前还没有自动的演讲翻译芯片,还需要同声传译来做这个事情。目前还是没有足够的计算能力给物联网, AI还有成千上万的事情需要改进,所有对于行业来讲还是有非常多的挑战在那。为了应对这个挑战, SILVACO在这个方面做了很多的投资与努力。 比如CPU的周围有大量的Memory,就单个Memory Instance来说,其存在大量的寄生电阻电容参数,而我们拥有业界最先进的技术去精简寄生电阻电容参数而同时又能保证仿真的精度。不久前, SILVACO刚刚宣布了跟普渡大学在原子级工艺器件仿真软件商业化方面的强力合作。因为在5纳米及以下工艺,原来的经典物理模型可能就已经不太适用了,可能实际需要一个一个电子地去计算,计算量非常的巨大。这是一个方面,另外一个方面是高良率,高良率也是一个非常复杂且极其重要的问题。SILVACO已经拥有具备机器学习能力的工具,实际上是工具能够考虑到所有不同的设计及工艺参数,依靠仿真确保客户的设计能达到6-Sigma的良率甚至更高。Dutton认为,一个新的时代已经来临,不管客户是做ASIC,还是设计服务,工具如果可以在聚焦更高的质量、更新的材料、更强的优化能力,就可以帮助客户在更新的工艺上减少成本。 总之,对于先进工艺的需求肯定有, SILVACO会在该领域持续地投资,希望能对行业做出应有的贡献。

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全球化合作带来了机遇也暗藏着危机,本土的IC设计企业也在寻求更多的本土EDA力量支持。迎合了这一市场需求,让本土IC设计企业无后顾之忧,华大九天总经理杨晓东强调,“华大九天正在从点工具的厂商努力成长为“一站式EDA及相关服务”提供商,提供包括较此前更全面的EDA工具、IP及设计服务、晶圆制造工程服务(Foundry Design Enablement Service),打造从设计到制造、测试的通路,基于自身技术能力的稳步提升,与上下游合作伙伴开展更多互动,为全球及本土IC设计企业加速设计验证,提升先进工艺IC设计的性能与良率。

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张竞扬建议IC初创企业不要总盯着最先进工艺的芯片,要放眼更多其他细分市场的小芯片,例如现在TI营收是150亿美金,如果把TI拆成500个公司,每个公司其实就是3000万美金的收入,而且TI毛利率超过50%,财报非常漂亮,所以这样的公司在中国上市都够了。“今天的不少中国芯片设计公司规模还很小,能力也不够全面,某种程度上更像是一个部门,而不是完整的公司。但只要有技术这个长板,补齐其他的短板,仍然可以在全球的市场中获得成功。”他强调,“现在很多芯片公司,由于规模小,对供应商选择而言不具备优势,他们更多需要整合打包的方案。所以这时摩尔精英就可以帮助他们以一站式方式把问题解决好。我们希望成为半导体行业的阿里巴巴。” 

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晶圆厂是IC公司的有力助手,它们帮助IC设计公司把一个想法变成真正的芯片,台积电中国业务发展副总经理陈平表示台积电南京工厂已于上个月底举办了正式开幕仪式,这是一个极富艺术感现代化工厂,从工艺来说,在南京厂目前拥有的是16纳米工艺,良率符合预期。产能是每月1万片,预计到后年增加到2万片左右。

他指出目前先进工艺演进到深水区,挑战越来越大,但从过往历史看,技术问题是总能解决的,现在台积电7纳米量产非常顺利,5纳米的路还很乐观,3纳米也在持续前进。未来车联网、5G、AI都需要最先进的工艺,未来我们还会继续发展异构整合技术,帮助客户提升集成度提升算力。

他表示半导体行业是一个全球行业,如果搞对立、不团结,则是全输,所以需要全球合作,“我们的光刻机就是来自荷兰的ASML,台积电仍然在继续推动摩尔定律往前发展,前景是光明的;此外,我们会突破一些传统封装的方式,用硅晶圆技术和封装技术结合起来实现二维、三维的新产品。这也会是一个大方向。”他指出。

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和舰芯片制造副总经理林伟圣表示目前来看,在整个中国市场竞赛更宽广也更激烈,过去在国内市场打个银牌、铜牌就可以。但是“奥林匹克式”的竞赛,竞争更激烈残酷。他指出对于国内IC设计公司来说,制造当地化是重要的一环,制造当地化除了提高生产效率,另外也需要选择合适自己的特色工艺,定位立足的市场,让你的产品在市场有竞争力,以求得利润最重要。

 从整个工艺90nm、55nm、40与28nm 发展来看,12寸第一个特色工艺55nm,是一个超级节点,55nm涵盖的产品从RF、高压、eNVM,BCD,接下来下一个超级节点应该在28nm。28nm跟40nm工艺相比,它的漏电还是比40nm好一点,速度跑的更快,所以下一个超级节点应用是在28nm上。28nm应用面广,在RF上面,除了4G外,延伸到5G 射频,毫米波,都可以在28/22 的节点做开发,在eNVM 上,也可以加入新的NVM的技术,诸如MRAM,ReRAM等。

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目前本土很多IC企业涉足人工智能,也获得很多融资,但是却遭遇人工智能落地的难题,很多企业虽然开发了人工智能算法但是实际应用并不多,仅仅是用在美颜、人脸识别上,对此,戴伟民表示落地需要时间,可以先从特殊场景开始。例如落地家庭的机器人,它可以帮助照顾父母,教育小孩,从实际出发可以真正发现需求。另外要明白,现在增强智能,不是AI,是IA(增强智能),不是取代人,是把人变得更聪明。

他强调,一些公司急于求成觉得自己有算法就做芯片出来,估值很高,心态浮躁,不是很扎实做芯片,这是本身存在的问题,估值太高不是一个好事。现在的问题是谁钱多就能活得久一点,钱不够烧完就没有了。他认为两年以后可能情况会更糟糕,所以要确保资金流。

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目前,自主可控架构CPU呼声很高,RISC-V 是一种全新的、简且开源的指令集架构,由美国加州大学伯克利分校的KrsteAsanovic教授、Andrew Waterman 和 Yunsup Lee 等大牛开发,它可以被任何学术机构或商业组织自由使用,由于是开源且没有版税,因此广泛被企业、研究机构所采纳,2018堪称RISC-V爆发的元年,各种有关RISC-V的研讨会不断,同时,中国RISC-V产业联盟也宣告成立,为RISC-V在中国的全面应用打下了基础,RISC-V目前的产业生态建设如何了?它真的和Arm等商业授权CPU一较搞下吗?在近日的ICCAD2018 年会上,SiFive、Arm分享了关于开源CPU的洞见。

SiFive CEO NaveedSherwani在接受采访时表示SiFive聚集了很多半导体行业的专家,现在有300多名员工,营收达7500万美金,是全球半导体行业发展最快的公司之一,“从中国的角度看,我觉得中国需要在半导体行业变得更加独立。中国需要更多设计人才,我们来中国就是用我们的优势帮助中国在这方面取得突破,我们正在与中国很多大学和培训机构进行合作,一起做研发和教育。通过这些方式可以培养出很多人才,中国也可以从中获益,并且能够使中国有能力设计出更多更好的芯片。”他指出。

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上海赛昉(SiFive中国)CEO Thomas Xu补充说SiFive中国是一个独立的本土企业,而非子公司,旨在中国推广RISC-V,同时在垂直领域推广它的应用和发展。

SiFive既是一家开源CPU技术服务商也是一家成功的初创企业,Naveed Sherwani还分享了初创公司成功经验,“当你建立一个公司的时候,特别是一个初创公司,最重要的是要去把风险降到最低。我初创一家公司的时候去看一下怎么最大程度降低风险,我们看SiFive到底要做什么,它是过去40年中最具有创造力的CPU IP公司。我们带来了创新,并把最新的架构带给大家。”他指出,“然后要考虑当我们领导一个革命时,为什么我们能领导这个革命?因为有数以百计的公司都要我们的产品,我们要考虑如何创建销售团队才能回应如此大的需求?”他指出此外还要把控企业发展中风险、控制运营风险,“把风险降到最低。让SiFive成为一家伟大的企业。”他补充道。

Naveed Sherwani指出,“Design share是非常创新的想法,因为目前IP有三个比较大的问题:一是成本,现在很多初创企业没有办法支付比较大的成本。二是使用,如何使用IP,能够正确的使用它,进行更多的创新。三是安全问题,你怎么保证你的IP并不是从其他地方复制或者Copy别人的想法,因为这一现象已经出现了很多年,所以为解决这些问题我们就推出了Design share。目的是让更多的IP公司加入到这个平台,将验证过的IP传上云端,并提供给芯片设计者使用,只在进行生产时才支付IP费用。”他解释道,“现在有很多IP公司加入到Design share的生态系统当中,我认为这就是IP真正可以进行研发和使用的正确方式。我们在中国设立本土化的企业,就是要把这种创新的方式带到中国。”

Thomas Xu表示现在国内很多厂商对这个平台产生了浓厚的兴趣,其实国内也有一些平台,最大的不同之处是要拿过来之后要先按照某个应用进行集成、开发、测试、量产,只有达到这个要求,他们才真正进入到SiFive的Design share中。

Thomas Xu表示RISC-V生态趋于成熟和完善,并透露许多半导体厂家发布了产品或者宣布了产品推出的计划,比如西部数据,高通,英伟达,FADU,以及国内的华米,比特大陆,嘉楠耘智等。

Naveed Sherwani指出今年10月份微软就只花费两个月时间便开发出了一款芯片,未来几年RISC-V的发展将会不断的提速,将有更多的公司更快地发布他们的芯片。

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虽然开源指令集很受欢迎但是Arm已经建立了成熟的生态系统,Arm中国研发产品副总裁刘澍表示现在芯片复杂度呈指数级上升,如果每个芯片从头开始设计,每个技术都是每个公司自我研发,其实是非常困难的事情。我相信无论是从EDA工具还是从IP方面来看,Arm的工作是技术积累和复用性和延用性,让大家可以站在巨人的肩膀上进一步做自己的创新,这个思路很早的时候已经提出来。“Arm中国现在提出新的思想观点:一是我们国家、我们的产业有很大的自主可控需求,我们要支持这个战略和需要。但另外一个角度来说,我们的客户都需要对接世界、参与世界的技术,或者引领整个技术的发展。因此,在这个过程中也是需要对接整个世界平台和生态的技术去支撑它,所以从IP公司的角度来说,我们讲究的是在未来更多地发展中国自主技术,同时要能够对接整个世界生态的思路,然后更好的让我们的技术积累、传递到我们的客户和产业链的各个阶段上。”他指出,“这不仅是在芯片技术上,更是在软件开发,甚至更高层的服务上都要参与,让客户和用户更容易使用起来。这样可以抵消设计复杂度的增加,并且快速使用这些技术。从这个角度来说,使能上下游所有合作伙伴一起快速发展。我们的想法是支持国家战略的。”

对于开源指令集RISC-V的火爆,刘澍表示,从整个处理器的发展来看,没有技术是免费的,任何技术都需要某种形式的成本,以获得不断地自我发展。包括RISC-V在内的很多CPU的合作伙伴,其实也都长期存在这个市场上,它们在特定的领域里,在他们专项、长处的地方,始终会有旺盛的生命力,大家相互取长补短的发展,在特定领域去贡献自己的技术力量。Arm的思路是:“我们更多是联合上下游的合作伙伴,我们的工具、软件的合作伙伴,更好的提供服务给我们的合作伙伴。我们永远认为CPU是一方面,生态系统才是更重要的一方面,它才会决定我们的客户、我们的用户最后是否能把这个技术真正用好和发展出来。这是我们坚定自我发展的主线,也会和所有的合作伙伴一起去往前演进。”他还强调:“另外Arm中国和Arm公司在产品的合作上已经有完整框架性的协议,也就是Arm中国把Arm今天和未来所有的产品、技术授权引入到中国。反过来Arm中国开发出来的新产品和技术也是反向授权给Arm在全球市场推广。从这个角度,我们可以看作所有的IP是加在一起成为一个平台,为包括中国在内的整个世界产业服务的解决方案。从中国自我发展的角度出发,我们一定是依赖于中国本土的客户和产业的需要,去设计甚至定制本土所需要的产品。”

他特别指出中国目前有近1700多家芯片设计公司。Arm中国作为IP提供商和工具提供商,会在产业里面看到客户的需要,会提供更加灵活的方式来帮助这些中小型公司不断成长。“Arm中国有各种计划,能够把客户前期的成本尽量减少,让它成长,客户到底在1万亿的市场生态里面扩张,还是在500万或者1000万的生态系统里面做这件事,其实也是非常重要的选择。”他强调,“在投资方面,小公司受到投资更多或更青睐,也就是说他的创新心态更加开放、更加多样性,或者说有更多的想象力。这些想象力是整个产业或者人类发展进步非常重要的驱动和源泉。大公司在某些时候已经在稳定的市场里,它之所以大,就是因为稳定的市场、稳定的业务才会变大。这种情况下,如果这些公司失去创新的企图心和源泉,也会衰弱、也会消失。所以做PPT创新的公司获得投资也会消失,大公司没有自己的创新也会消失。只有那些真正专注于技术、专注于创新的公司会不断发展,无论是大还是小。”

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作为一家专注物联网的IP供应商,锐成芯微在NB-IOT 芯片的低功耗设计上一直处于业界前列,客户在采用了锐成芯微的NB-IOT IP解决方案后,续航时间可长达十年,并可将NB-IOT芯片成本大幅度降低,降低幅度可达百分之六十,锐成芯微CEO向建军认为今年的产业调整其实是为下次起跑做准备,而这正好是中国产业、中国IC公司的机会。

“今年几乎所有客户都在咨询物联网,而且只要低功耗解决方案。这预示着物联网一旦爆发就是下一次产业鼎盛时期的到来。物联网是我们国内小企业的机会,因为物联网芯片本身规模不会太大,工艺要求也不会太高,而且因其应用独特而不会走向通用,所以会培养起一大批小公司。我个人认为产业应该好好思考一下,做自己最有特色的东西,不要随大流。”他指出,“一个芯片从定义到真正走向市场至少需要18个月时间,但是物联网时代这个时间远远不能满足客户的需求。对于我们这样的IP公司来说,我们的想法是希望建成完整的平台,针对物联网应用做成一个最大化的SoC开发IP套件,客户只需要在IP套件上做简单的修改,或者功能筛选就可以直接量产。我们前期把工艺的偏差和设计应用以及与系统相关的设计都全部验证完,客户就可以从定义直接跨入量产,把18个月缩短6个月时间,将来甚至可能只需要3个月!把整个设计时间周期压缩到极致。”

他认为NB-IOT是国内公司的机遇,NB-IOT是国家大力推动的物联网标准,市场潜力很大,可能最大的市场量是畜牧业,还有物流追踪或门锁以及水电气抄表,“NB-IOT的障碍是成本太高,但利用锐成芯微的技术,现在模块已经可以做到较低价格,我认为将来应用会迅速扩大。”他指出。

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在助力中小型IC公司发展的产业链中,各类地区政府的IC服务机构也是功不可没,以最近两年声名鹊起的南京集成电路产业服务中心(ICisC)为例,在短短时间吸引了大量EDA工具商、IP供应商、IC设计服务公司和IC公司入驻,

南京江北新区软件园主任吴东越表示南京是电子产业基础比较好础的城市,几年前IC很薄弱,南京最大的机缘是台积电在南京建厂,台积电来了以后,集成电路制造产业链,上下游公司就过来了。“两年前我们决定加大IC产业链发展,我们重点是从IC设计企业入手,首先是招比较大的企业,全国十强起码有3-5家落户南京,包括华大九天、展瑞等都先后落户南京。二是建生态,引进生态上的企业,ARM公司等都在南京设立相应的点。三是吸引中小的初创企业,两年来,差不多落了户了有一百家IC企业,其中2/3是从海外回来创业。

他表示南京集成产业服务中心最重要的工作是打造产业生态,“其实初创企业更多需要产业生态的发展。通过一些技术平台,比如EDA工具等帮助他们快速成长,在技术开发上少走弯路,芯片公司还需要在资金层面上给予很大支持,因此ICisC也成立了10亿规模的风险投资资金来支持企业发展。

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