經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展歷程，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)基本形成了技術體系與產(chǎn)業(yè)本底的“四梁八柱”。在“打基礎、建體系”之后，集成電路產(chǎn)業(yè)還需要解決“補短板、保安全”問題并轉(zhuǎn)入“加長板、強實力”的新階段。在近期召開的中國集成電路設計創(chuàng)新大會暨IC應用博覽會(ICDIA 2021)期間，記者與來自EDA、IP、通用芯片、汽車電子等領域的企業(yè)代表進行了交流。圍繞集成電路產(chǎn)業(yè)如何迎難而上攻克“卡點”，后爾摩時代新的技術趨勢將為集成電路產(chǎn)業(yè)帶來哪些機遇，多位企業(yè)家向記者分享了自己的體會和觀點。

EDA、IP、高端芯片等關鍵環(huán)節(jié)有待攻克

雖然國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初見端倪，但在EDA工具鏈及底層IP、尖端設備、高端芯片等環(huán)節(jié)，仍存在“卡點”。由于集成電路是一個鏈條長、環(huán)節(jié)多的產(chǎn)業(yè)，芯片產(chǎn)品的研制需要各環(huán)節(jié)協(xié)同配合，一旦對某一環(huán)節(jié)缺乏“know-how”的技術理解，就等同于削弱了產(chǎn)業(yè)的整體實力。因而，對關鍵環(huán)節(jié)的“久久為功”勢在必行。

EDA產(chǎn)業(yè)經(jīng)過國際巨頭的多輪并購和生態(tài)積累，已經(jīng)形成了CR3(前三名企業(yè)行業(yè)集中率)超過85%的市場格局。目前，EDA市場缺乏優(yōu)秀的并購標的，后發(fā)企業(yè)要實現(xiàn)突破，仍需在“know-how”層面深度鉆研并在客戶生態(tài)方面持久滲透。

“EDA企業(yè)的看家本領在于對設計深入的理解和軟件算法的質(zhì)量，如何基于流程化的形式體現(xiàn)客戶的設計理念，以及在技術底層的know-how上構(gòu)建自己的先進性與特殊性，這種先進性與特殊性是其他企業(yè)很難獲取或替代的。除了構(gòu)建技術壁壘，還要‘滴水穿石’去構(gòu)建生態(tài)壁壘，最開始客戶只給我們觸碰石頭表面的機會，如果技術和服務能力令客戶滿意，客戶才愿意展示更多東西。” 杭州行芯科技有限公司CEO賀青在接受記者采訪時表示。

作為芯片的底層及上游技術，IP對于芯片設計及制造的賦能，將實現(xiàn)對于產(chǎn)業(yè)高達600倍的撬動作用。目前，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)在底層IP依然滯后于國際先進水平。芯耀輝科技CTO李孟璋向記者表示，IP有兩個維度。在IP的標準上，中國往往比國外慢一代，例如DDR5的IP，國外大廠在用IP4.0，國內(nèi)還在用3.1。在生產(chǎn)制造上，國內(nèi)代工產(chǎn)業(yè)也與國際領先工藝存在差距。要跨越技術壁壘，不僅需要專業(yè)的人才、豐富的經(jīng)驗、充足的資金，還需要持續(xù)的專注力。

“芯片產(chǎn)業(yè)是分工合作的產(chǎn)業(yè)鏈，我們的IP需要基于芯片制造公司的工藝來開發(fā)。因此，解決國內(nèi)半導體IP的‘卡脖子’問題，就要確保國內(nèi)支撐芯片設計的上游技術的IP和EDA、芯片設計、生產(chǎn)代工的生態(tài)完整性，首先要做的是支持國內(nèi)代工發(fā)展。”李孟璋說。

“IP是提取公因式的環(huán)節(jié)，能解決很多產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的問題，即使是一個硬骨頭，也必須啃下來。尤其是面向先進工藝的IP，要跟上工藝的迭代速度，我們對每一個先進工藝的節(jié)點都第一時間跟進，在工藝成熟的過程中就與代工廠商一起迭代，才有可能幫助客戶實現(xiàn)量產(chǎn)，這是一個非常有挑戰(zhàn)性的過程。” 芯動科技聯(lián)合創(chuàng)始人敖鋼向記者指出。

當前，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)在手機SoC、數(shù)字電視SoC、CMOS芯片等大宗產(chǎn)品領域已經(jīng)形成批量供貨能力，在關鍵產(chǎn)品領域?qū)崿F(xiàn)了一定突破。但CPU、GPU、汽車半導體等高端芯片總體被國外壟斷，本土產(chǎn)業(yè)還未實現(xiàn)供應鏈安全并形成供貨能力，自給率較低。

“高性能GPU是復雜的軟硬件系統(tǒng)工程解決方案，我們稱為‘大長金’，也就是難度非常大、周期非常長、投入像吞金獸。” 沐曦集成電路(上海)有限公司CEO陳維良向記者指出，“將硬件、軟件的全套解決方案做起來之后，還要兼容全球的主流生態(tài)，否則進入市場是非常困難的。”

GPU主要有兩種分類，一種用于圖形渲染，一種用于計算。陳維良表示，前者是存量市場，后者是增量市場。

“雖然頭部企業(yè)也可以快速把增量市場的份額吃下來，但很難完全收入囊中，這也是為什么如今很熱鬧的GPU市場，新入玩家大部分先瞄準計算市場。要切入用于計算的GPU賽道，要做好任務分配、計算和數(shù)據(jù)搬遷，并切入主流生態(tài)。”陳維良說。

汽車半導體具有驗證標準高、驗證周期長的特點，是芯片門檻最高的應用領域之一，也是當前產(chǎn)能缺口最大的芯片品類之一。琪埔維半導體CEO秦嶺向記者指出，汽車半導體行業(yè)是一個天道酬勤的行業(yè)，過程不乏艱辛，需要潛心深耕。對此，他給出三點建議：一是芯片廠商應未雨綢繆，不打無準備之仗，靈活應對汽車行業(yè)的變革趨勢;二是盡量避免芯片設計行業(yè)的“良莠不齊”，企業(yè)要冷靜下來潛心耕耘，以破繭成蝶;三是芯片人應該專注于技術沉淀，潛心磨芯。

RISC-V、Chiplet等新機遇蓄勢待發(fā)

隨著制程微縮的成本和難度指數(shù)級上升，摩爾定律腳步放緩，圍繞新材料、新器件、新工藝的后摩爾技術成為半導體器件實現(xiàn)性能提升的重要方向。中國集成電路設計創(chuàng)新聯(lián)盟專家組組長時龍興表示，延續(xù)摩爾與拓展摩爾“兩手都要抓”。延續(xù)摩爾實際是對新材料、新器件、新工藝的突破，拓展摩爾可利用先進封裝等技術，發(fā)揮現(xiàn)有產(chǎn)能、用足成熟工藝。

將不同工藝節(jié)點的小芯片封裝在一起的Chiplet(芯粒)技術，在提升計算效能的同時，能有效降低芯片設計門檻和周期，是后摩爾技術的重要方向。

芯原股份創(chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民指出，Chiplet為產(chǎn)業(yè)帶來了新的機會，推動了IP芯片化、集成異構(gòu)化、集成異質(zhì)化和IO增量化。在標準與生態(tài)層次上，Chiplet建立了新的可互操作的組件、互連協(xié)議和軟件生態(tài)系統(tǒng);在芯片制造與封裝上，增設了多芯片模塊業(yè)務，降低了產(chǎn)品迭代周期，可提升晶圓廠和封裝廠的產(chǎn)線利用率;對于半導體IP來說，升級為Chiplet供應商，可提升IP的價值且有效降低芯片客戶的設計成本;對于芯片設計來說，降低了大規(guī)模芯片設計的門檻。

Chiplet技術將以往集成在SoC中的軟IP固化為“芯粒”，也對IP設計提出了新的需求。

“Chiplet的IP要求帶寬很大功耗小，還需要IP開放商在先進封裝和先進工藝有所積累，在成熟度和整體解決方案上能有自己的差異化優(yōu)勢，并不是僅僅提供一個IP接口，而是要提升整個系統(tǒng)的良率并降低系統(tǒng)成本。”芯動科技技術總監(jiān)高專在接受記者采訪時表示。

RISC-V 是繼X86、Arm、MIIPS之后又一躋身主流市場的CPU架構(gòu)?；陂_源生態(tài)的RISC-V使整個產(chǎn)業(yè)獲得了以更低成本、更靈活自主的方式實現(xiàn)產(chǎn)品設計的路徑，是后摩爾時代被廣泛看好的新架構(gòu)之一。

目前，RISC-V處于商業(yè)化早期，但國內(nèi)已有部分企業(yè)完成了IP打磨和設計打磨，推出了基于RISC-V的CPU、MCU和DSP等產(chǎn)品，開始了市場化探索。

“DSP在工業(yè)控制、消費電子、汽車電子等領域有著廣泛的應用，但基于IP和生態(tài)等原因，DSP的主動權一直被國際廠商掌握。RISC-V對于國內(nèi)集成電路和DSP的細分市場，都是一個突破。2019年至今，我們推動基于RISC-V的DSP產(chǎn)品落地。在這個過程中，也得了消費電子、工業(yè)控制等產(chǎn)業(yè)鏈的支持和關注。”中科昊芯總經(jīng)理助理&銷售總監(jiān)王鎧表示。據(jù)悉，中科昊芯已有兩個系列RISC-V DSP芯片量產(chǎn)。

作為一個年輕的指令集，RISC-V要真正在市場化進程中站穩(wěn)腳跟，還需要在細分領域占有更高的市場份額，并找到提升盈利能力的高端化發(fā)展路線。

“RISC-V是‘最年輕’的指令集架構(gòu)。一個指令級架構(gòu)從到成長到穩(wěn)定再到成為市場的主流，都會經(jīng)歷10年甚至30年的周期。如果RISC-V在某個領域市場占有率超過20%，那么在這個領域就是非常有地位的指令集了。目前RISC-V在智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中已經(jīng)慢慢被廣泛采用，未來將會使用在更多高端專用和通用產(chǎn)品中。在不久的將來，RISC-V還需要更多標志性的事件，進一步推動產(chǎn)業(yè)跨入成熟發(fā)展期。” 芯來科技執(zhí)行總裁彭劍英向記者表示。

關鍵詞： 集成電路 產(chǎn)業(yè)發(fā)展 新機遇 關鍵環(huán)節(jié)