本土芯片業(yè)：產(chǎn)業(yè)活躍，芯粒和輕設(shè)計(jì)很重要，AI芯片要落地

　　迎? 九? （《電子產(chǎn)品世界》編輯，北京 100036）
　　摘? 要：在2019年底的“中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)2019年會(huì)”（ICCAD 2019）上，電子產(chǎn)品世界記者訪問(wèn)了EDA、設(shè)計(jì)服務(wù)廠商和代工廠的老總，請(qǐng)他們回顧和分析了2019年的熱點(diǎn)，并展望了2020及未來(lái)的設(shè)計(jì)業(yè)下一個(gè)浪潮。
　　關(guān)鍵詞：EDA；代工；芯粒；輕設(shè)計(jì)；毛利；AI芯片

　　1 2020年芯片業(yè)或有所增長(zhǎng)；國(guó)產(chǎn)芯片制造忙

　　Mentor, a Siemens Business榮譽(yù)CEO Walden C.Rhines指出，2019年的行業(yè)發(fā)展略顯平淡，其中一個(gè)主要原因是存儲(chǔ)器的價(jià)格一直沒(méi)能反彈，2020年在5G商用等因素的作用下，可能會(huì)出現(xiàn)一些積極的增長(zhǎng)。

　　Mentor, a Siemens Business榮譽(yù)CEO Walden C.Rhines博士：IC設(shè)計(jì)正在大量增長(zhǎng)，因?yàn)楹芏喙径荚诩尤隝C設(shè)計(jì)陣營(yíng)，不管多芯片還是多芯粒（chiplet）的設(shè)計(jì)增長(zhǎng)都很大。EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）公司現(xiàn)在可能升級(jí)為系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)工具提供商，EDA的增速很快。
　　芯原公司董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民：①關(guān)于中美貿(mào)易摩擦，我們不應(yīng)該、也不可能與美國(guó)隔離開來(lái)。美國(guó)不可能脫離中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)也不可能完全自主制造。中國(guó)提出安全可靠，但安全可靠不一定需要全部重新開發(fā)，引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新也是創(chuàng)新，不一定全部是原創(chuàng)，但是要重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)。②20年前，臺(tái)積電、聯(lián)電等開創(chuàng)了代工業(yè)務(wù)，帶來(lái)了代工業(yè)和無(wú)晶圓廠IC設(shè)計(jì)公司的輝煌。下一步，硅平臺(tái)服務(wù)、設(shè)計(jì)服務(wù)將引領(lǐng)設(shè)計(jì)業(yè)從“重設(shè)計(jì)”到“輕設(shè)計(jì)”的轉(zhuǎn)變，前者解決了固定成本問(wèn)題，后者解決了運(yùn)營(yíng)成本問(wèn)題。
　　Socionext中國(guó)事業(yè)部總經(jīng)理劉琿：對(duì)中國(guó)業(yè)務(wù)是長(zhǎng)期看好的。如果展望近期的2020、2021，看好5G基礎(chǔ)設(shè)施在國(guó)內(nèi)帶來(lái)的機(jī)會(huì)。
　　和艦芯片制造(蘇州)公司銷售副總經(jīng)理林偉圣：2020年將是個(gè)好年，至少上半年景氣狀況會(huì)很好。2019年底， 8英寸和12英寸晶圓的需求是全面提升的。原因如下。 

　　1）最大的推動(dòng)力還是國(guó)產(chǎn)替代，尤其是在國(guó)內(nèi)的供應(yīng)鏈，無(wú)論是代工制造或是后端封裝，這部分產(chǎn)能利用率都往上提升，甚還出現(xiàn)了產(chǎn)能短缺。例如對(duì)和艦工藝的需求是全面性的，尤其是模擬與電源管理IC，這和國(guó)內(nèi)某些系統(tǒng)廠商要求國(guó)產(chǎn)芯片取代是有關(guān)的。 

　　2）12英寸也是在多方應(yīng)用起來(lái)，配合IoT應(yīng)用的藍(lán)牙、Wi-Fi、智能家居用應(yīng)用的芯片也跟著起來(lái)了；另外藍(lán)牙在TWS（真無(wú)線耳機(jī)）的需求也增長(zhǎng)。

　　3）和屏相關(guān)的芯片。前兩年，TDDI是在80 nm高壓節(jié)點(diǎn)的需求多，所以當(dāng)時(shí)造成短缺；但2019下半年是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的高壓工藝需求上來(lái)——80、55、40 nm的產(chǎn)能都緊缺， 

　　4）除了上述的特色工藝外，多個(gè)產(chǎn)品應(yīng)用也會(huì)從過(guò)去的55 nm工藝，因?yàn)榈凸幕蚨嗉啥?0 nm或28 nm演進(jìn)。
　　2 芯粒升溫

　　芯原董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民博士提到重視芯粒（chiplet）。芯粒類似于IP，但不是以軟件形式出現(xiàn)，而是以裸片(die)形式提供。芯粒可將不同工藝節(jié)點(diǎn)、不同材質(zhì)、不同功能的裸片封裝在一起，以縮短芯片開發(fā)周期，降低芯片設(shè)計(jì)總成本。
　　芯?？梢越鉀Q很多問(wèn)題，例如兩個(gè)方面：①存儲(chǔ)器接口IP的問(wèn)題。②IP做成芯粒后，可以多代使用、幾家共用，以節(jié)省成本。
　　Socionext中國(guó)事業(yè)部總經(jīng)理劉琿補(bǔ)充道，芯粒產(chǎn)生的源頭來(lái)自于數(shù)字邏輯在工藝上的演進(jìn)速度比模擬快，因此模擬IP技術(shù)在早期工藝導(dǎo)入時(shí)，很難匹配數(shù)字芯片的進(jìn)度要求。
　　不過(guò)，芯粒遇到如下3個(gè)挑戰(zhàn)。 

　　1）實(shí)現(xiàn)。①芯粒和模擬接口存在標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題，誰(shuí)在后面驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化？②模擬和數(shù)字接口之間的數(shù)據(jù)量可能會(huì)非常大、高速，因?yàn)楝F(xiàn)在數(shù)字在往先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)走。

　　2）功耗。如此大的數(shù)據(jù)量，通過(guò)die（裸片）與die之間的互聯(lián)，功耗肯定是一個(gè)挑戰(zhàn)。 

　　3）規(guī)?；??；ヂ?lián)網(wǎng)公司沒(méi)有那么大的量（因?yàn)槭撬槠瘧?yīng)用），這樣的場(chǎng)景有可能會(huì)需要這樣的技術(shù)。
　　Mentor, a Siemens Business 榮譽(yù)CEO Walden C. Rhines指出，芯粒是IC不可避免的下一步。在芯片的集成方面，①摩爾定律往下走，帶來(lái)了在不同模塊上開發(fā)新功能的機(jī)會(huì)。它還可以去集成一些異構(gòu)的技術(shù)，包括模擬混合信號(hào)、射頻等，可以封裝在同一個(gè)芯片里。②芯粒不是新技術(shù)，已經(jīng)有很多模塊，例如手機(jī)里的射頻就有這樣的封裝，里面有各種各樣的組件是放在一起的。
　　3 從“重設(shè)計(jì)”向“輕設(shè)計(jì)”轉(zhuǎn)變

　　3.1 向“輕設(shè)計(jì)”轉(zhuǎn)移的原因

　　芯粒是一種輕設(shè)計(jì)。但為什么現(xiàn)在出現(xiàn)了從“重設(shè)計(jì)”向“輕設(shè)計(jì)”的轉(zhuǎn)移？因?yàn)楝F(xiàn)在需要很多定制化。前兩次浪潮是以PC、手機(jī)為代表，它們是標(biāo)準(zhǔn)芯片，無(wú)需定制。但是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代定制的比通用的好，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)是碎片化和AI異構(gòu)的，就帶來(lái)了第3次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。20年前從有制造到無(wú)制造（fabless），現(xiàn)在是從“重設(shè)計(jì)” 到“輕設(shè)計(jì)”。怎么輕？根據(jù)各家的情況不一樣。但基本原則是：有了核心競(jìng)爭(zhēng)力就用insource（內(nèi)部資源），沒(méi)有核心競(jìng)爭(zhēng)力就用outsource（外包）。
　　另外，對(duì)于不同公司，輕的程度不同。①對(duì)于初創(chuàng)公司，往往資金有限、人手不足，必須要輕，自己全做不可能。對(duì)于成熟公司，代工廠幫助解決了固定成本，如果按研發(fā)占銷售的20%~30%，毛利一定要達(dá)到50%，所以一些公司的毛利一降到40%就出售，這在外人看來(lái)很不理解：明明很賺錢為何就出售了？因?yàn)槿舨荒苜u掉，股票反而會(huì)跌，甚至關(guān)掉都比不賣好。但 是，如果你的研發(fā)占銷售的數(shù)字不是20%~30%，而是14%~15%，那就不要賣了，公司就可以存在。所以輕設(shè)計(jì)，可以解決運(yùn)營(yíng)成本（OPEX）問(wèn)題。
　?、谙到y(tǒng)公司是不是也要建一支芯片團(tuán)隊(duì)呢？互聯(lián)網(wǎng)公司是不是能做芯片、做得好呢？實(shí)際上他們與芯片公司的DNA就不同。因?yàn)檐浖ǔ?個(gè)月就能做好，芯片要做更長(zhǎng)時(shí)間，互聯(lián)網(wǎng)公司很難接受這種節(jié)奏。所以可以看到這樣的現(xiàn)象：很多系統(tǒng)公司和互聯(lián)網(wǎng)公司號(hào)稱馬上要做芯片，做了后知道不那么容易。實(shí)際上，系統(tǒng)公司和互聯(lián)網(wǎng)公司沒(méi)有必要自己全做，凡事熟能生巧，別人重的我就要輕，EDA公司、代工廠、硅平臺(tái)服務(wù)和設(shè)計(jì)服務(wù)公司都是交了多年的學(xué)費(fèi)的，例如芯原已發(fā)展了18年才做到今天。
　　3.2 輕設(shè)計(jì)是否會(huì)引起同質(zhì)化？
　　芯原董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民博士認(rèn)為本土企業(yè)應(yīng)該重視“輕設(shè)計(jì)”，即做自己有優(yōu)勢(shì)的部分（do less formore），不要做自己沒(méi)優(yōu)勢(shì)的部分（do more for less）。例如，大眾商品（commodity）就不要做了，要做有特色的東西。例如以色列公司在輕設(shè)計(jì)方面做得就很好，沒(méi)多少人，幾十上百人，做得很快，最后被蘋果等大公司收購(gòu)。而我們國(guó)內(nèi)，經(jīng)常靠成千上萬(wàn)的人海戰(zhàn)術(shù)。
　　輕設(shè)計(jì)做好了，也不會(huì)引起同質(zhì)化。這就像我們用一樣的EDA工具做設(shè)計(jì)，芯片在TSMC（臺(tái)積電）等代工廠流片，也沒(méi)有同質(zhì)化一樣。因此要具體分析，例如也許我設(shè)計(jì)的芯片的layout（布局）比你小，我的設(shè)計(jì)就有競(jìng)爭(zhēng)力。如果今天你芯片公司沒(méi)有一半人做軟件，這就有問(wèn)題了，因?yàn)榻裉炷阍谧鱿到y(tǒng)，而不是componet（元器件），二者的意義是不同的。而且你的架構(gòu)、對(duì)市場(chǎng)的定位也非常重要，特別是核心競(jìng)爭(zhēng)力很重要，核心部分的技術(shù)不能外包。
　　4 毛利率：國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司中，前10為何比前100低？
　　在ICCAD 2019上，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)IC設(shè)計(jì)分會(huì)理事長(zhǎng)魏少軍教授在行業(yè)年度報(bào)告中稱[1]：近年來(lái)，盡管10大設(shè)計(jì)企業(yè)的規(guī)模在持續(xù)增長(zhǎng)，但盈利能力并沒(méi)有同步提升，10大設(shè)計(jì)企業(yè)的平均毛利率已經(jīng)連續(xù)3年比排名前100的設(shè)計(jì)企業(yè)平均毛利率要低。
　　問(wèn)題是：為何排名前1 0的毛利率比前100的利潤(rùn)低？
　　Mentor, a Siemens Business榮譽(yù)CEO Walden C.Rhines指出：這種案例可能是不具有代表性的。如果更長(zhǎng)期地看，至少看5年，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)是沒(méi)有這樣的關(guān)系的。
　　如果從更高層面看，半導(dǎo)體行業(yè)中有最高的毛利率是FPGA的公司，大概有65%的毛利率。第2是模擬信號(hào)公司。這兩個(gè)案例當(dāng)中，高價(jià)格可能是因?yàn)榭蛻艉茈y更換供應(yīng)商；而且產(chǎn)品的生命周期很長(zhǎng)。微處理器也是這樣，由于基于軟件，很難更換微處理器，因此微處理器有50%~60%的毛利率。毛利少的有存儲(chǔ)器，目前最大的3家存儲(chǔ)器制造商——三星、SK海力士和美光，1995年時(shí)只有50%的市場(chǎng)份額，現(xiàn)在3家占95%，所以它們現(xiàn)在的盈利能力增加了。
　　芯原公司董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民解釋道：特殊領(lǐng)域的芯片可能毛利率好一點(diǎn)。但是做大批量的消費(fèi)類市場(chǎng)的毛利率較低，這可能也是中國(guó)的國(guó)情。如果本土企業(yè)一旦技術(shù)強(qiáng)了，就可以把毛利率增加。因?yàn)槟壳耙恍┍就疗髽I(yè)選擇量大的紅海/血海做，靠降低價(jià)格來(lái)占領(lǐng)市場(chǎng)，但是這些本土企業(yè)可能沒(méi)有特別大的技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，所以營(yíng)收高、毛利低。
　　和艦芯片制造(蘇州)公司銷售副總經(jīng)理林偉圣補(bǔ)充道：①國(guó)內(nèi)大部分公司主要是做取代型的市場(chǎng)。取代型市場(chǎng)無(wú)外乎產(chǎn)品和功能類似，最后就是拼價(jià)格；如果在創(chuàng)新層面做，可以提高ASP（平均售價(jià)）。②一些初創(chuàng)公司會(huì)用非常低的價(jià)格去擾亂市場(chǎng)，就會(huì)把整體市場(chǎng)的報(bào)價(jià)拉下來(lái)，因?yàn)槭袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，造成毛利下降。
　　5 AI芯片為何在2019遇冷？
　　現(xiàn)在國(guó)內(nèi)做AI的設(shè)計(jì)公司很多，可謂八仙過(guò)海，各顯其能，有的從算法向芯片做，有的從芯片向算法做；架構(gòu)上，有GPU、FPGA、TPU等，到底應(yīng)該怎么做呢？為何經(jīng)歷了2018年的AI熱潮后，2019年出現(xiàn)了冷卻、降溫？
　　芯原公司董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民：①提到算法，從網(wǎng)上搜索一下，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多。實(shí)際上，幾十年來(lái)AI算法是很多的。不過(guò)，只有好的算法是不完全的。②把算法變成芯片后，初創(chuàng)公司的估值可能就增加10倍。但是，做出芯片來(lái)，芯片要有地方用。所以現(xiàn)在的問(wèn)題是芯片估值很高，接下去為什么2019年下半年沒(méi)那么容易了？你 的demo（演示）很好，但放在哪里，誰(shuí)用？現(xiàn)在比較好的落地是刷臉、監(jiān)控，其他的還沒(méi)有看到特別好的應(yīng)用。③AI芯片也是芯片，不是比其他芯片高級(jí)很多。真正高級(jí)的是在云上做訓(xùn)練，這方面很少看到有國(guó)內(nèi)企業(yè)在做。提到算法，大數(shù)據(jù)是永遠(yuǎn)不夠大的；因此現(xiàn)在講小數(shù)據(jù)，因?yàn)橛械臅r(shí)候沒(méi)有大數(shù)據(jù)就不能做了嗎？大數(shù)據(jù)也不是絕對(duì)好，因?yàn)楸M管大數(shù)據(jù)有99.99%及以上的準(zhǔn)確率，也難免有嚴(yán)重后果（注：但如果用大數(shù)據(jù)下棋，下輸了沒(méi)關(guān)系，后果不算嚴(yán)重）。現(xiàn)在的問(wèn)題是，有的數(shù)據(jù)不要那么大，有的數(shù)據(jù)是沒(méi)用的，而小數(shù)據(jù)也可以做點(diǎn)事，這才是真正可以研究的，國(guó)內(nèi)可以在這方面花大力氣。
　　Socionext中國(guó)事業(yè)部總經(jīng)理劉琿補(bǔ)充道：AI芯片不在于用什么架構(gòu)來(lái)做。AI芯片要成功，最重要的還是落地，緊耦合一個(gè)行業(yè)，深耕行業(yè)，對(duì)這個(gè)行業(yè)理解，然后把這個(gè)AI芯片硬件做到符合行業(yè)的要求。
　　和艦芯片制造(蘇州)公司銷售副總經(jīng)理林偉圣稱：AI是IP還是芯片？他認(rèn)為AI目前來(lái)看在某些應(yīng)用是類似IP，如要變成通用的IC放在所有場(chǎng)景里面做，是很挑戰(zhàn)的。
　　Mentor, a Siemens Business榮譽(yù)CEO Walden C.Rhines認(rèn)為中國(guó)非常適合做AI，他指出：如果回顧半導(dǎo)體的歷史，可以看到它是向前推進(jìn)的歷史。例如臺(tái)式電腦、手提電腦、手機(jī)……，一代比一代強(qiáng)。同樣，AI、機(jī)器學(xué)習(xí)確實(shí)有了新的進(jìn)展，而中國(guó)無(wú)疑成為了重要的角色，所以中國(guó)正在努力發(fā)展自有的芯片、系統(tǒng)、算法等，并且能夠共同努力，震撼想要進(jìn)入市場(chǎng)的公司們。
　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 魏少軍. 中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)2019年市場(chǎng)狀況及思考[J]. 電子產(chǎn)品世界, 2019(12): 20.

　　本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第02期第13頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。