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产业链如何服务中国1698家IC设计公司?

时间:2018-12-12 作者:张毓波 阅读:
2018年全国共有1698家设计企业,比2017年大幅增加了318家,继2016年中国IC设计企业数量大增600多家后,再次出现企业数量大增的情况。如此多数量的IC公司诞生,对中国的电子产业意味着什么?又如何得到健康有序的发展?在ICCAD 2018会议期间《电子工程专辑》团队采访了众多来自IC设计上游的高层……

在ICCAD 2018期间,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的报告显示,全国共有1698家设计企业,比2017年大幅增加了318家,继2016年中国IC设计企业数量大增600多家后,再次出现企业数量大增的情况。

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如此多数量的IC公司诞生,对中国的电子产业意味着什么?又如何得到健康有序的发展?在会议期间《电子工程专辑》团队采访了众多来自IC设计上游的高层。

1698家公司如何健康地发展?

Synopsys亚太区总裁林荣坚分享了基于过去几个月他和很多不同IC设计公司的高层们探讨后的4个结论:

一是在整个产品市场上的定位更清楚。这1600多家公司大多数是年营业额在1亿以下,很多企业在初期,首先看到的是怎样以低价的方式取代现有市场的产品,这几年这条路越走越小;甚至有些有一定规模的公司,过去在产品的取向上来讲,没有花足够的时间,在市场上做足够的调研和对自己核心竞争力的匹配。所以我觉得你要重新思考,根据你自己的核心竞争力,判断什么样的产品定位和市场是最符合公司值得长期投入的。

二是任何工业的资源都是有限的,特别是在半导体行业,比如说现在要做一个AI芯片,所需要动用的资源投放很大。同样,当你选定一个清楚的市场方向的同时,同时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,因为当你尝试每件事情自己做的时候,你可以忽略你的同行已经花了5年、10年时间构建了这些系统。如果你用同样的匹配和他竞争,第一时间你的成本就占弱势。术业有专攻,每家公司其实都有他的特长,怎么清楚地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,找到最佳的适配的主流,就非常重要。

三是所有的公司都要做长远的苦干、实干的心理准备。世界的竞争已经开始,中国一旦浮上来是沉不下去的,在这种情况下我们必须要做长远竞争的打算。有这个思想上的准备,我想从整个公司、整个企业的文化开始,到人做事的态度,都应该会有些转变。

四是IP。当发生国际性竞争时,特别是高科技行业,IP是每家公司的法宝。IP的导入不是一个选项,而是非常重要的点。一方面要保护我们自己的IP,另一方面也要保护别人的IP。如果做不好的话,有可能会把自己放到不可控的风险里面,也有可能会阻碍很多有技术、有资金的人投入到这个市场,因为他觉得没有保障。

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内外因并存,发展更要靠自己

针对中美关税摩擦对中国半导体业的影响,Synopsys亚太区总裁林荣坚的看法代表了大多数与会嘉宾的看法:“我从中国的角度来看这个事情,很困难,而且我不认为这是短时间能解决的问题。不过有一点,半导体行业是解决世界上最困难问题的行业。现在最大的挑战是不确定因素,这个不确定造成现在国内很多的问题,例如投资、设计项目的部分会变得相对纠结一点。我的结论是通过两国的领导人,智慧地寻找一些交集,能够缓解,或者确立比较清楚的方向,让行业有一定遵循的方向。再说多一点,目前大家的共识是空前的,就是要把半导体行业拉伸到全世界第一流的水平,这是很困难的事情。现在来讲,我觉得没有什么悬念,就是中国一定要想办法,一定要踏实的埋锅造饭,一步步把自己的技术做起来。在做这个事情的过程中,维持开放、交流合作的方式非常多,技术科学的发展不能闭门造车。”

索喜科技高端定制SoC 事业部亚太区总经理刘晖结合该公司的服务表达了他的观点,“长期来说,我觉得中美之间的竞争是一直存在的,但是我觉得这种竞争短期内不会上升到碰撞的层面,所以合作在某种程度上还是互相交织在一起的,因为这个产业链很难很干净的切割出哪里是美方的技术,哪里是中方的技术。另外一方面,对于我们国家产业的布局来讲,相信我们在过去若干年已经在数字芯片领域追赶的非常快,甚至某些方面还领先于他们。同时,我也看到在很多模拟器件、视频器件方面还是非常薄弱。我觉得这个事件让国内很多企业,包括政府的思考,怎么在这方面做更多的研究的投入和储备。索喜主要的优势是在高端的模拟方面,国内已经有公司在和我们合作高端的模拟器件,应用在未来5G的天线上。”

摩尔精英CEO张竞杨认为“一带一路”将持续带来商机,他认为“一带一路”国家和地区覆盖了大概20多亿贫困人口,过去这些人是被整个全球化忘记的一部分人,并不是中国人去别处抢来的。“这20亿人口,他们今天穿上衣服、鞋子,因为中国制造。他明天也想用手机、也想用电脑,也因为中国制造。”

代工业助力

TSMC的主营业务是晶圆制造,在全球有5个业务区域,包括北美、中国、日本、亚太和欧洲来服务不同区域的客户。中国区域是TSMC最年轻的一个区,但是成长最快的区。

首先在工艺领域,TSMC中国副总经理陈平将其称为已进入“深水区”。

“越来越难是毫无疑问的,但我们都解决了。过去20多年来,每次到一个新的工艺节点出来时都说下一个节点做不下去了。40nm碰到一些问题,后来28nm又碰到一些问题。我自己从90年代开始就在做研发,当时我们是清清楚楚看到下一代觉得没有问题,再下一代不知道怎么做。这在我们行业是常态。但是现在TSMC 7nm量产非常顺利,5nm的路还很乐观,往下走是3nm。但是门槛确实越来越高了,包括技术和资金两方面。”陈平分享到。

“到需求端,需求端对先进工艺要求非常强,这是应用和市场驱动的。现在新的应用,如AI、服务器,包括手机。其实现在的手机,如果从技术要求、速度、功耗、规模总体来看,7nm还无法完全满足要求,而AI对计算的要求是越来越高。现在很多AI靠算法,如果我的算法没有你好,我的计算能力比你强,还会赢。7nm今年进入量产阶段,到明年我们积累的7nm产品不会少于100个。”

“成本的问题和很多因素有关,关键是有没有价值。你的价值超过成本,这件事就会发生;如果价值不覆盖成本,那就不会发生。”陈平总结到。

8寸产能2019会继续吃紧?

林伟圣,和舰副总经理,现在负责该公司的晶圆代工业务。按照他的介绍,和舰在中国设有两座厂房。一座厂房位于苏州,从2003年开始量产,产能接近8万。第二个厂是厦门联芯,产能目前接近2万。同时,和舰在未来将继续往下扩展工艺,并增加一些特色工艺。

“8寸的产能确实这两年吃紧。国内一些新建厂和扩厂的现在都在进入,有一些厂的产能增加是小范围的增加,可能是5000、10000片,但随着在广州、山东、宁波、绍兴等地新厂的设立,产能的稀缺应该会解决,只是时间的问题。”林伟圣分析到,“在电源管理部分,原来的电源管理产品大部分集中在0.35跟0.18工艺,但是现在在向90nm 12寸或者55nm 12寸转移,因为有一些将音频集成的需求。这部分产品的迁移,从原来8寸迁移到12寸,也是可以缓解8寸产能的需求。”

他进一步分析到:“再来看指纹辨识芯片,指纹辨识其实这两三年吃掉了太多产能。但是指纹辨识芯片大概从两、三年前一片300颗、500颗,现在已发展到1000多颗/片,这部分也让整个8寸产能得到缓解。从整个8寸产能来看,第一产能还在增加;第二,有一些产品8寸转至12寸。第三,既有产品的尺寸也在缩小。所以我认为8寸的整个产能在2019年应该获得一个比较大的改善。”

设计新纪元

Silvaco 公司CEO David L. Dutton认为,我们已经进入到一个设计的新纪元。该公司不仅提供帮助半导体公司加速芯片设计所需要的EDA软件和IP核,也支持目前人们提到的最新技术:DTCO(Design Technology Co-Optimization)设计及工艺协同优化仿真。这种技术目前在TSMC的支持下发展也非常迅速,Silvaco拥有该技术所需要的所有仿真软件模块。

“你也不知道谁将是下一个领导者,20年前的Top 5公司跟现在的Top 5已完全不同。我们所能做的就是跟我们的客户紧密合作,提供他们所需要的工具并全力地支持他们。中国是一个非常独特的市场。我们经常说到摩尔定律,但事实上摩尔定律可能不再能持续下去。我们曾经依靠不断地减小器件的沟道尺寸从而获得更高的性能。但是,我们现在已经进FinFET时代,尺寸的缩小也变得越来越难以实现。我们只能从其他方面比如仿真、器件优化、版图优化、封装优化等去改善。中国有非常强大的制造能力及专业技术,同时现在也正在不断加强设计能力。因此从整个行业的角度来讲我们会看到越来越多的中国公司。“Dutton表示。

Silvaco是一家EDA和IP公司,约两年前开始涉足IP业务,“Silvaco是一家30多年的老牌公司,通过最近几年的发展,有了IP业务和IP设计团队,同时有了IP的管理软件。”Sharon Fang,Silvaco中国区总经理补充到。

“我们目前大部门的IP主要是软IP,但我们也在积极的扩展我们的硬IP。”Dutton表示,中国工程师很会再利用IP模块,从而使自己把精力放在芯片的核心领域。就Reuse这个概念来讲,Silvaco也从合作伙伴NXP、Freescale、TI等获取Reuse他们内部的成熟IP模块并把它们商业化授权给我们的客户。

算法专家和设计服务

索喜科技成立于2015年,通过继承富士通半导体、松下半导体两家主要的产品线发展而来,核心技术包括图像类,计算类以及通信类,并围绕这些核心技术衍生出许多相应的产品,包括标准产品,以及定制化芯片业务。该公司在中国的定制化业务已经开展了很多年,也是在全球增长最快的区域。据该公司高端定制SoC 事业部亚太区总经理刘晖透露,索喜科技的定制化业务在全球排名第二。

过去很多半导体创业公司,都是半导体领域的专家在创业。“现在我们看到的趋势是,很多半导体的创业公司其实是一些算法专家、或者是一些性能专家组成的,他们其实并不熟悉SoC的整合,对他们来说,把自己的算法在最短的时间内转化为SoC是最关键的课题。”索喜科技高端定制SoC 事业部亚太区总经理刘晖表示。

所以像索喜科技这样的设计服务公司逐渐体现出更大的价值。“比如在AI领域,很多客户对神经算法很熟悉,但对搭建、验证、实现SoC、包括如何量产SoC都没有经验。”刘晖表示。另外在汽车芯片领域,国内也有很多汽车芯片的初创公司,他们对算法、对系统了解比较多,但是如何把芯片做到符合车规要求、做到符合ISO26262功能安全标准的要求,他们并不了解。而继承富士通在车载领域的基因,索喜科技在汽车领域的经验及大规模量产芯片的能力正是他们所需要的。

索喜科技目前的定制化业务占据了该公司总体业务的60%。

系统公司将主导IC设计?

系统公司名下的IC设计公司近几年在中国取得了空前的成功,而且规模也位居前列。

Synopsys亚太区总裁林荣坚分享了对这一现象的看法。

“回顾过去20、30年中国半导体设计业的发展,可以看到Top 10的排名一直变,这几年稍微稳定一点,除了第一名始终不变,其它很多公司都在变。我们很难很快总结到底什么样是成功的方程式,但是有一个可能的方向:这个世界,不光中国,整个IC设计的主导已经从专门做IC设计的公司转移到系统公司,转移到这些服务的应用公司上去。所以今天很多的系统公司或者做服务的公司,他们自己做芯片,在中国也有这样的成功案例,已有至少两家,那第三家、第四家呢?”

“如果这样看,中国有那么多的系统公司,那么多成功的公司,为什么只有我讲的少数几家,代表什么?代表有一个系统的背景和业务的规模是必要条件,不是充分条件。我的结论是作为经营系统公司和IC设计公司是完全不同的土壤和养分,薪资结构、管理方法以及整个产品从开始发展到研发的过程都是两种不同的事件。如果你硬把两个方式绑在一起,总有一帮人不习惯,就没有办法做到最极致。可能的方法是你有系统公司的底子,可能你去投资,有一定的控股权,但是要给予他们足够的自主权,要有足够的耐性,因为他们会有很多的投资,会有比较长的投资期。给他们足够的养分,又有系统的能见度,这对中国来讲我觉得是相对比较有机会成功的点。”

如何更好的促进AI落地?

“我们讲到AI怎么落地,落地是你去找哪些应用,什么应用可以最终成为产品成功上市。这方面,我认为中国这边潜力无穷。”Cadence子公司南京凯鼎电子科技有限公司CEO王琦指出。

现在AI烧钱烧得很厉害,但关键要看落地。“AI芯片也是芯片,不能说AI芯片就比普通芯片贵10倍。”芯原董事长兼总裁戴伟民博士表示,芯片做出来要有地方放,没有地方放也不行。

如果算落地,芯原的IP所落地的领域和落地的客户,可能比国内任何一家AI公司都多。

戴伟民指出,自动驾驶堪称AI的珠穆朗玛峰,如果登上珠穆朗玛峰,其它领域更不在话下。

戴伟民给出了一个具体的L4级自动驾驶芯片高性能神经网络硬件解决方案例子,最初的设计是4-5个系统@每个功耗>200瓦,总计>1000瓦,只可作为样机实现,而采用芯原IP以GF 22FDX工艺打造的ASIC,整体ASIC方案小于200瓦,可满足自动驾驶真实的需要,并将在2019年美国CES上由一家奥地利公司展示。

“不能只看算力,更重要的是算力/每瓦。”戴伟民强调。

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更多的市场机会来自有创新的小IC公司

全球半导体除了中国之外,增长非常低,整合之后的半导体厂商越来越少,几个巨无霸诞生。对于EDA和IP这类工具厂商来说,市场不是那些巨无霸半导体公司,更多的是小设计公司,特别是有新的idea的公司。

“如果一家公司做一个芯片卖1亿片,他所有的应用对EDA和IP的需求非常小。”南京凯鼎电子科技有限公司CEO王琦指出,“可是如果有10个idea,10个公司,每个公司只做100万个产品,每家公司都可以买套工具,这就是中国市场吸引人的地方,因为市场应用非常多,变化非常快,一直有新的东西出来,有活力才会有创新。”

“半导体这个产业链不同于其它任何产业链,因为基于半导体的复杂性,整个产业链非常的全球化,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)。所以说,全世界整个产业链已经存在,任何国家想重复产业链,不是说不行,它的成本和它的投资回报率都可能被否决。” 王琦表示。

模拟电路验证:从人工到人工智能

中国本土EDA公司华大九天的产品有两个应用方向,一是集成电路,二是平板。

华大九天总经理杨晓东首先分享了该公司的发展策略:“我相信任何一家企业在成立的时候都会有对未来长远的规划,可能是若干年之后成为巨头公司,能够有更多的覆盖。但是,从实际经营的角度来讲,我相信应该都是先从点做起,这个点包括点的产品,或者说点的市场,或者我们讲细分市场。因为初创公司的资源、资金、人才各方面等等都是有限的。或者说我们的客户对初创公司的认可也都是从点开始做起,我相信从点做起是很多企业走的模式。当然,确实还有很多公司一上来就得到比较雄厚的资金支持,也可以一下子做到面。像国外的几个巨头,他们的软件目前都是覆盖面很广。如果细看他们的发展历史,也可以看到他们是从点上发展而来的。当他们发展到一定阶段之后,也许他们有更多的资金开发更多的产品,或者通过资本的整合能够丰富自己的产品线。”

“在中国的电子行业原来有一个说法叫缺芯少屏,现在屏比芯片好一点。华大九天是2012年进入这个市场,当时软件基本都是国外的,当时九天判断这个市场在中国会有很大的发展,也是属于本土有特色的细分市场。所以九天把原来的软件在细分市场做了定制化、优化,逐渐在这个市场发展取得一定的进展。像国内很多公司都是采用华大九天设计的软件。这些软件和集成电路里的很多软件都是有很多共通性的。”

用人工智能技术做IP质量验证并不是赶时髦,AI对于整个EDA的发展带来很多新的机会和可能性。“人工智能的技术可以很好的用于EDA工具当中,EDA中很多代价极高的问题传统的方法不能解决,但使用AI技术可以极大的改变这种局面。”华大九天总经理杨晓东指出。

华大九天最近刚刚发布的新升级产品Empyrean Qualib主要是致力于IP的质量验证。“传统IP电路验证很多用人工的办法做,没有软件支撑,IP的质量对设计的影响很大。”杨晓东指出,“我们跟一家客户合作了很长一段时间,用人工智能的方法学习以前的模拟IP的情况,训练出模型,让AI为IP质量验证服务,对于新的节点的IP进行验证取得了非常好的结果,精准度超过99%,效果非常好。”

另外针对现在电子产品新的应用,比如汽车电子,对可靠性要求非常高的情况下,华大九天开发了一个产品Empyrean Mcfly,属于新的应用方向,主要是通过创新型的蒙特卡罗算法大大加速对模拟芯片的验证,速度提高几百倍甚至几千倍。

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AI芯片开发者的特殊性

AI芯片的研发者,跟其他的芯片还是不太一样,主要是数据功能方面。“如何让AI的算法以及处理器的效率更高,提高机器学习的速度、提高仿真的速度很重要。Mentor有一个工具让西门子的效率提到更高,把信息放在云端,这样客户可以用自己的数据来设计自己的AI产品。”Mentor,A Siemens Business, CEO Walden C. Rhines指出。

“有大量的AI创新公司,很多都是放在图形认知、无人驾驶汽车、移动应用、以及数据分析方面等。他们的成功必须要有系统的专业知识,比如西门子的知识,在系统的设计上,所以他们如果想要快速进入市场,必须要跟很多的有很好基础的公司竞争,他们必须要创新,必须有很好的技术,找到一些很好的方法去创造这些芯片,用更少的成本和时间创造出来,也要把关注放到市场上,找出这些机会让他们的产品与众不同。很高兴的是我们在中国找到的合作伙伴真正能实行的很好,我们认可他们,尽管有一些公司不一定能取得达成功,但是我们尽量让他们取得成功。” Rhines表示。

Mentor用机器学习的方式,能够仿真测试出压力及温度,现在已经有25个项目在Mentor内部来测试其他方面的工具,而且还测试一些仿真试验。

“像Mentor曾经做过纯EDA公司,看到的客户是几千上万个。现在我们成为西门子工业软件的一部分,我们看到更多系统的客户,他们其实也需要数字化转型,也需要IC的设计,我们发现这个市场变得更大了。你要改变你的脑筋,我觉得AI的公司落地不一定就在狭隘的几个空间,谁都做自动驾驶,门槛很高,不要挤破头皮做这几个。”Mentor中国区总经理Pete Ling强调到。

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张毓波
ASPENCORE亚太区总裁
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