高階制程芯片設(shè)計(jì) 低成本實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化

全球FablessASIC趨勢(shì)加劇 

    10年前，ASIC被LSILogic、IBM、NEC、Fujitsu等同時(shí)擁有芯片設(shè)計(jì)和制造能力的IDM廠商所壟斷。系統(tǒng)公司定義芯片功能，交由IDM廠商設(shè)計(jì)并生產(chǎn)，最終從IDM廠商購(gòu)買所需的芯片。然而，隨著工藝向深亞微米制程的邁進(jìn)，晶圓廠建廠成本和設(shè)計(jì)的復(fù)雜度均成級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，同時(shí)，產(chǎn)品生命周期卻不斷縮短，這一切都促使了ASIC市場(chǎng)向FablessASIC模式的轉(zhuǎn)變。

    2006年，TI宣布不再建設(shè)45nm以下生產(chǎn)線，所有數(shù)字邏輯的芯片制造全部外包給晶圓代工廠；Sony宣布外包所有45nm以下（含45nm）工藝的芯片生產(chǎn)；NXP決定在兩年內(nèi)將其生產(chǎn)外包的份額由15%提高到30-40%。這些都無不表明，F(xiàn)ablessASIC趨勢(shì)的加劇。

    中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速

    2005年，中國(guó)IC市場(chǎng)達(dá)100億美金，占全球21%的份額，躍升成為全球最大的IC市場(chǎng)。同時(shí)，中國(guó)政府對(duì)集成電路行業(yè)的大力支持，大批留學(xué)歸國(guó)人員帶回先進(jìn)技術(shù)，都極大的推動(dòng)了中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世界一流的晶圓代工廠（TSMC，UMC等）和后端的封裝/測(cè)試廠商大都分布在亞太地區(qū)，更促進(jìn)了中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)完整產(chǎn)業(yè)鏈的形成。從2001年到2006年，中國(guó)的IC市場(chǎng)平均每年增長(zhǎng)27.68%。

    國(guó)內(nèi)IC公司仍面臨諸多挑戰(zhàn)

    中興、海爾、海信等這些國(guó)內(nèi)系統(tǒng)公司的龍頭老大，多年來一直在為“中國(guó)芯”而不懈努力。近年來，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也涌現(xiàn)出了一批智多微電子、中星微電子等為代表的芯片提供商。同時(shí)，我們可以看到，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也有一大批針對(duì)各個(gè)細(xì)分市場(chǎng)提供SoC解決方案的初創(chuàng)公司。在中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，國(guó)內(nèi)的這些IC公司在很多方面還面臨挑戰(zhàn)。

    當(dāng)設(shè)計(jì)制程走到0.13um以下時(shí)，后端設(shè)計(jì)的復(fù)雜度呈級(jí)數(shù)增加。對(duì)于國(guó)內(nèi)大多數(shù)IC設(shè)計(jì)公司而言，高階制程的后端設(shè)計(jì)（Back-endDesign）成了技術(shù)上的瓶頸。業(yè)界除了少數(shù)IDM廠商能勝任90nm以下的后端設(shè)計(jì)，少有公司能完成設(shè)計(jì)并一次流片成功。而如何實(shí)現(xiàn)芯片的更優(yōu)性能、更低功耗、更小裸片尺寸、更高良率，都是國(guó)內(nèi)IC廠商面臨的問題。

    2.Time-to-Market成為占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵

    調(diào)查顯示，70%的項(xiàng)目由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的缺乏，而需要re-spin。Re-spin帶來的后果不只是在設(shè)計(jì)上的重復(fù)投入，更嚴(yán)重的是延遲產(chǎn)品上市時(shí)間。從圖中很容易看到，如果上市時(shí)間推遲12個(gè)月，對(duì)廠商而言，失去的近乎是整個(gè)市場(chǎng)。    

Source:IBS,2007

    3.后端設(shè)計(jì)所需投入太大，如何實(shí)現(xiàn)更高效的投入/產(chǎn)出需要思考

    從RTL或者網(wǎng)表（Netlist）到GDSII文件的生成定義為芯片后端設(shè)計(jì)。對(duì)于國(guó)內(nèi)IC公司，尤其初創(chuàng)型IC公司而言，后端設(shè)計(jì)所需投入實(shí)在太大。EDA工具價(jià)格不菲；找到合適的人才，建立研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要時(shí)間；研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)缺乏導(dǎo)致技術(shù)瓶頸；0.13um尤其90nm的光罩太昂貴；設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝、測(cè)試，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問題都將導(dǎo)致芯片的失敗。所有這些只有經(jīng)由一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)專精的團(tuán)隊(duì)來支撐，才能使企業(yè)沒有后顧之憂，奮力開拓市場(chǎng)。那么如何實(shí)現(xiàn)更高效的投入/產(chǎn)出是需要思考的問題。

    解決之道：尋找合作，實(shí)現(xiàn)共贏

    全球FablessASIC模式趨勢(shì)加劇，而跨入深亞微米制程后，后端設(shè)計(jì)的復(fù)雜度級(jí)數(shù)提升。很多企業(yè)希望可以更專注于芯片以及系統(tǒng)功能的設(shè)定和市場(chǎng)的把握，而將芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝、測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)交由一個(gè)堅(jiān)實(shí)可信的合作伙伴來處理。我們正是看到了這一巨大的市場(chǎng)需求而于2002年成立了世芯電子。從2002年到2004年專攻于日本的高端市場(chǎng)（0.13um，90nm，65nm），憑借獨(dú)特的設(shè)計(jì)技能和專業(yè)的生產(chǎn)流程管理，贏得了Sony等領(lǐng)先廠商的信任，成為我們長(zhǎng)期的合作伙伴，同時(shí)世芯也迅速成長(zhǎng)。

    2005年后，隨著國(guó)內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，我們開始全力投入中國(guó)市場(chǎng)。業(yè)已和國(guó)內(nèi)幾家知名廠商合作，實(shí)現(xiàn)共贏。他們專注于市場(chǎng)定位和前端設(shè)計(jì)，世芯提供后端設(shè)計(jì)，芯片流片、封裝、測(cè)試的全套解決方案。    

    國(guó)內(nèi)IC公司在和我們的初期接觸時(shí)，常有疑問：如果后端和生產(chǎn)交給你們負(fù)責(zé)，是不是可以說我們得讓出一部分利潤(rùn)空間給你們？而事實(shí)上，世芯一直是依靠自身的設(shè)計(jì)專長(zhǎng)在后端設(shè)計(jì)上較其他公司實(shí)現(xiàn)更優(yōu)性能、更低功耗、更小裸片尺寸、更高良率；同時(shí)通過與晶圓代工廠、封裝/測(cè)試廠商長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作關(guān)系拿到比其他公司可以拿到的更具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。與我們合作下來的公司就會(huì)發(fā)現(xiàn)，通過與我們合作所達(dá)到的不只是省下自己籌建團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的人力，購(gòu)買EDA工具的財(cái)力，而我們最終提供的芯片價(jià)格也比自身設(shè)計(jì)生產(chǎn)的成本要低。

    從2003年第一顆0.13um芯片一次流片成功，2004年第一顆90nm芯片一次流片成功到2007年第一顆65nm芯片一次流片成功，我們已設(shè)計(jì)并生產(chǎn)超過30顆高階制程SoC，并一直保持一次流片成功的良好記錄。2004年，我們幫某業(yè)界領(lǐng)先系統(tǒng)廠商就他們已有的一顆90nm芯片做costdown，最終我們交付的芯片比他們自身設(shè)計(jì)的芯片在裸片面積上縮小20%，功耗上減少15%。2006年1月，與東京大學(xué)合作一顆90nm制程，用于超級(jí)計(jì)算機(jī)的處理器芯片，一次流片成功。該芯片具60M邏輯門，全芯片工作頻率500MHz。    

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    我們相信，國(guó)內(nèi)的IC公司近兩年一定會(huì)向0.13um制程以下迅速邁進(jìn)。希望通過我們?cè)诤蠖嗽O(shè)計(jì)和生產(chǎn)處理上的專精能更好的實(shí)現(xiàn)和國(guó)內(nèi)IC公司的合作共贏。