EDA廠商的IP之路 中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)高端突破

根據(jù)工業(yè)和信息部發(fā)布的官方數(shù)據(jù)，2011年中國(guó)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)值達(dá)到686.81億元人民幣，年增率25%，首次突破百億美元大關(guān)，占全球IC設(shè)計(jì)業(yè)的比重已提升至13.89%，位居全球第三。

目前中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司已經(jīng)超過500家，并有部分公司于2010-2011年間成功上市。中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司數(shù)量增長(zhǎng)的同時(shí)，實(shí)力也在逐步增強(qiáng)。根據(jù)IC Insight公布的2011年全球前20大IC設(shè)計(jì)業(yè)者名單，兩家中國(guó)公司（海思和展訊）首次榜上有名。中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)正在集體式大跨越。

中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)高端突破

Mentor Graphics副總裁及亞太區(qū)總裁彭啟煌認(rèn)為，國(guó)內(nèi)許多IC設(shè)計(jì)公司在2011年有顯著增長(zhǎng)，尤其是幾家領(lǐng)先的無(wú)晶圓芯片廠，我們相信這種趨勢(shì)將在2012年持續(xù)，中國(guó)仍然是世界上半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)之一。這種增長(zhǎng)主要是因?yàn)檫@些領(lǐng)先的IC設(shè)計(jì)公司采用了先進(jìn)的工藝比如40nm，甚至28nm工藝。因此，中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司正在遇到行業(yè)巨頭同樣的技術(shù)挑戰(zhàn)，需要最先進(jìn)的EDA工具來(lái)幫助他們完成設(shè)計(jì)。

圖1： Mentor Graphics副總裁及亞太區(qū)總裁彭啟煌

Cadence副總裁及中國(guó)區(qū)經(jīng)理劉國(guó)軍認(rèn)為隨著中國(guó)本土IC企業(yè)的增加，現(xiàn)有企業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的擴(kuò)大，IC設(shè)計(jì)公司將會(huì)進(jìn)一步聚集在以珠三角/長(zhǎng)三角/北京為代表的產(chǎn)業(yè)鏈集中區(qū)域，并因此持續(xù)帶動(dòng)對(duì)專業(yè)人才需求的增長(zhǎng)。同時(shí)，跨國(guó)公司繼續(xù)向中國(guó)國(guó)內(nèi)遷移設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)是人才需求增大的另外一個(gè)主要原因。長(zhǎng)三角、珠三角、和北京地區(qū)等傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)聚集地將顯露出人力成本高和人才流動(dòng)快的不利局面，而成都、西安等擁有豐富的人才資源的二三線城市對(duì)于跨國(guó)公司和本土公司都有巨大的吸引力。這些因素將進(jìn)一步加大專業(yè)IC設(shè)計(jì)/驗(yàn)證人才的短缺，因此而導(dǎo)致的人力成本攀升會(huì)促使小型企業(yè)和創(chuàng)業(yè)企業(yè)向二三線城市遷移。這類企業(yè)因?yàn)殛P(guān)鍵技術(shù)掌握在少數(shù)核心成員手中，對(duì)人力的需求不是太旺盛，加上物價(jià)上漲和地方政府的政策扶持影響，二三線城市更有利于其培養(yǎng)相對(duì)穩(wěn)定的后續(xù)技術(shù)梯隊(duì)。這種模式下，2012年將會(huì)出現(xiàn)聚集地人才爭(zhēng)奪繼續(xù)風(fēng)起云涌，人才流動(dòng)加快，小公司偏安一隅的格局。

圖2： Cadence副總裁及中國(guó)區(qū)經(jīng)理劉國(guó)軍

同時(shí)他認(rèn)為，中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，與美國(guó)、臺(tái)灣相比在工藝節(jié)點(diǎn)及設(shè)計(jì)復(fù)雜性方面的差距正在縮小。以國(guó)內(nèi)IC龍頭企業(yè)為代表的設(shè)計(jì)界在2011已經(jīng)開始了28nm的技術(shù)儲(chǔ)備和研究。其余大量的消費(fèi)類和移動(dòng)設(shè)備芯片組提供商也開始試水40nm及以上工藝，2012年將會(huì)進(jìn)入真正的量產(chǎn)階段。因?yàn)橹袊?guó)的很多IC公司在某些領(lǐng)域已經(jīng)具備和國(guó)際公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，從而機(jī)會(huì)成為首要條件，誰(shuí)能搶占市場(chǎng)的橋頭堡將會(huì)給其后來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手制造很大的麻煩。因此，向先進(jìn)工藝遷移是中國(guó)IC企業(yè)快速換取性能的殺手锏，而IP的使用是換取效率的最直接手段，因此IP的使用將會(huì)急劇增加。加上國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司大都?xì)v史短暫，沒有很強(qiáng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累，先進(jìn)工藝上流片失敗導(dǎo)致的成本壓力，以及國(guó)內(nèi)公司在先進(jìn)工藝經(jīng)驗(yàn)的欠缺，這些也是對(duì)IP需求或依賴的原因。

據(jù)估計(jì)，中國(guó)IC的消費(fèi)量在2012年將會(huì)穩(wěn)步提升，其中大量IC需要進(jìn)口的格局不會(huì)有大的改變，自給的份額雖然也會(huì)增大，但是其份額依然會(huì)是小部分。但是在自給的份額中，高端IC的增加速度將會(huì)大幅提升。在中國(guó)，2011年整機(jī)市場(chǎng)份額快速增長(zhǎng)，其對(duì)本土企業(yè)支持的要求也顯著提高，在本土企業(yè)能夠提供相同或相近性能的產(chǎn)品同時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在支持和反應(yīng)速度上的優(yōu)勢(shì)將會(huì)凸顯，在和整機(jī)市場(chǎng)緊密結(jié)合的同時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益的增加會(huì)進(jìn)一步反哺IC設(shè)計(jì)企業(yè)，從而使IC企業(yè)的設(shè)計(jì)能力、設(shè)計(jì)規(guī)模和產(chǎn)品線進(jìn)一步提升。加上高端芯片相對(duì)較大的利潤(rùn)空間和較低的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，勢(shì)必讓更多具有此類IC設(shè)計(jì)能力的企業(yè)加入高端IC的供貨商行列。

SpringSoft 企業(yè)市場(chǎng)副總裁Mark Milligan認(rèn)為：“我們看到來(lái)自國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司的以手機(jī)芯片和平板電腦處理器為代表的新產(chǎn)品大量為市場(chǎng)所接受。為了實(shí)現(xiàn)這些更復(fù)雜更高端的芯片，新的設(shè)計(jì)方法學(xué)和EDA工具不斷被引進(jìn)，中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)的總體技術(shù)能力隨之進(jìn)步。”快速發(fā)展的移動(dòng)終端設(shè)備尤其受到國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司的青睞，而目前中低端智能手機(jī)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展也為國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司提供了更多可能，因此可迅速投入以及性價(jià)比較高的IP是中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司的首選。中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司在高端處理器設(shè)計(jì)上跟進(jìn)得很快。例如，海思采用A9內(nèi)核做8核網(wǎng)絡(luò)SoC。另外創(chuàng)維集團(tuán)也推出了第一臺(tái)基于Cortex A9的Android 3D TV，還有很好幾個(gè)本地IC公司采用A9內(nèi)核的芯片已用于智能手機(jī)和平板電腦，甚至是國(guó)際品牌的終端。

圖3： MIPS中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)費(fèi)浙平

臺(tái)灣晶心科技總經(jīng)理林志明則認(rèn)為：“中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司的需求除了CPU核心外，還需要相應(yīng)對(duì)的周邊IP或是平臺(tái)IP，此外在整體SoC系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論上特別需要技術(shù)服務(wù)，因?yàn)槊總€(gè)不同廠家的核心競(jìng)爭(zhēng)力、技術(shù)團(tuán)隊(duì)、時(shí)間、資源配置均有不同，各家廠商也將資源放在最為迫切的地方，因此對(duì)于IP工具的供貨商而言技術(shù)上的服務(wù)就有特別的需求。我們看到在全中國(guó)市場(chǎng)中對(duì)于８位的CPU與嵌入式系統(tǒng)，逐步有朝向更高階的３２位來(lái)轉(zhuǎn)換的需求，且近日在產(chǎn)業(yè)媒體上看到許多文章都指出８位的系統(tǒng)在市場(chǎng)上逐漸的淡出，而３２位嵌入式微系統(tǒng)的需求則為成長(zhǎng)的，這表示在此市場(chǎng)中已有所變化，尤其針對(duì)３２位所供應(yīng)的IP、CPU、以及嵌入式內(nèi)存的需求大增，這樣的變化算是比較自然的，因?yàn)楦黝惖漠a(chǎn)品都有更快速、更微小與更智能化的需求。”

井噴之后的反思

2011年開始迎來(lái)了智能手機(jī)的井噴行情，整個(gè)中國(guó)的IC行業(yè)只能用一個(gè)詞來(lái)形容：“亢奮”。群情激奮投身于硬件軍備競(jìng)賽之中，無(wú)論是多核、還是工藝從40nm向28nm的躍遷，都呈現(xiàn)激進(jìn)的局面。這可能是中國(guó)的IC設(shè)計(jì)行業(yè)群體性第一次離前沿水平如此接近。MIPS中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)費(fèi)浙平認(rèn)為這是好現(xiàn)象，希望能有更多的國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司在這波浪潮中賺到錢并得到歷練，成為一家穩(wěn)定的公司。但是另一方面，除了展訊能夠涉足智能手機(jī)之外，這些投入最大的大項(xiàng)目幾乎全部的目標(biāo)市場(chǎng)都集中于一年四、五千萬(wàn)的平板電腦市場(chǎng)，再加一點(diǎn)小小的播放器市場(chǎng)。

國(guó)內(nèi)IC公司在追求設(shè)計(jì)前沿化的過程當(dāng)中對(duì)最新和高端的IP需求出現(xiàn)了集體井噴，但同時(shí)很多人也開始討論，大家都用同樣的IP，憑什么誰(shuí)比誰(shuí)性能高、功耗好？尤其在移動(dòng)AP方面這尤其明顯，因此市場(chǎng)上充斥了各類無(wú)厘頭式的SoC指標(biāo)比較和benchmark測(cè)評(píng)，甚至直接在指標(biāo)測(cè)評(píng)上面弄虛作假。這其實(shí)主要反映兩個(gè)問題：首先，集成雖然也是創(chuàng)新，也有一定的技術(shù)難度，但是看起來(lái)可以發(fā)揮的空間不大。而且畢竟集成創(chuàng)新沒有特別的門檻，長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)下來(lái)一定會(huì)趨于同質(zhì)。其次，掌握更多的核心IP還是有明顯優(yōu)勢(shì)，比如高通自己設(shè)計(jì)CPU、NV的GPU、三星自己的工廠。就國(guó)內(nèi)公司來(lái)講，全勝有很多自己的模擬IP從而提高集成度、君正自己設(shè)計(jì)的CPU有明顯的功耗優(yōu)勢(shì)。所以現(xiàn)在很多國(guó)內(nèi)SoC公司開始談?wù)摵诵腎P的差異化，但是基本上還是力不從心。也有些公司嘗試不惜重金大膽應(yīng)用最先進(jìn)的IP，以取得市場(chǎng)領(lǐng)先，但是很快大家又都一擁而上，某種程度推升了目前的硬件軍備競(jìng)賽。

EDA廠商的IP之路

綜上所述，IP之于IC公司越來(lái)越重要，所以，除了傳統(tǒng)的IP供應(yīng)商以外，現(xiàn)在EDA廠商也積極加入IP市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。Cadence自2010年收購(gòu)Denali以來(lái)，持續(xù)的投資于IP業(yè)務(wù)的發(fā)展，利用IP的優(yōu)勢(shì)并結(jié)合Cadence專業(yè)的AMS工具，擴(kuò)展IP業(yè)務(wù)以超越Denali的傳統(tǒng)領(lǐng)域，例如針對(duì)高端節(jié)點(diǎn)的DDR Hard PHY。自去年Hard PHY推出以來(lái)，已被全球眾多著名客戶所采用，其中不乏眾多知名的中國(guó)企業(yè)。此外，Cadence于近日發(fā)布的 PCIe Gen 3 PHY以及完整的NVMe子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)集合了PCIe控制器、帶有NVMe控制器的PHY，以及可擴(kuò)展固件接口。對(duì)IP子系統(tǒng)的擴(kuò)充使客戶可以在迅速發(fā)展的市場(chǎng)中快速的采用新功能。在過去的12個(gè)月里，Cadence開發(fā)及發(fā)布的新IP包括：DDR4， LPDDR3，存儲(chǔ)空間中的WideIO， ONFI3， 以及針對(duì)存儲(chǔ)市場(chǎng)的NVMe和100G以太網(wǎng)。以Cadence 2年多前首先發(fā)布的PCIe Gen3為例，已經(jīng)幫助多個(gè)客戶將產(chǎn)品配置提升了16倍，同時(shí)完全支持所有符合標(biāo)準(zhǔn)的高端性能。

彭啟煌則透露：“Mentor自2008年就剝離了IP業(yè)務(wù)，因?yàn)槲覀儾幌Ｍc我們的戰(zhàn)略客戶有沖突。然而，當(dāng)我們看到機(jī)會(huì)不與我們的主要客戶相沖突，同時(shí)又能提供獨(dú)特而先進(jìn)的IP時(shí)，我們還會(huì)繼續(xù)投資。比如，在2010年中，Mentor收購(gòu)了針對(duì)無(wú)線及消費(fèi)類產(chǎn)品所需要的低功耗，以及高性能運(yùn)算所設(shè)計(jì)的嵌入式內(nèi)存及編譯器的 IP供應(yīng)商N(yùn)ovelics，就是一個(gè)很好的例子。”

由于市場(chǎng)的急速發(fā)展，中國(guó)的IC設(shè)計(jì)公司在EDA和IP等專用工具上的應(yīng)用，將會(huì)出現(xiàn)前所未有的革命性變化，這種變化是以前面提到的行業(yè)和產(chǎn)業(yè)變化為前提的。EDA工具永遠(yuǎn)與產(chǎn)品的挑戰(zhàn)性有關(guān)，回顧中國(guó)IC企業(yè)的發(fā)展，我們國(guó)家在0.18um設(shè)計(jì)上停留了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，在這期間，EDA工具的更新也停留了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。但是隨著設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度及工藝向40/28nm的遷移，設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種挑戰(zhàn)對(duì)EDA工具和IP工具的應(yīng)用提出了全新的要求：驗(yàn)證的多樣化和速度、物理設(shè)計(jì)的向前遷移、低功耗的全面需求、多核的一致性、DFM的考量、封裝效應(yīng)在芯片內(nèi)部的預(yù)防等等。眾多的IC設(shè)計(jì)和制造難點(diǎn)都將出現(xiàn)，并且在日益壓縮的設(shè)計(jì)周期下變得更加難以處理，加上設(shè)計(jì)失敗在經(jīng)濟(jì)和時(shí)間上帶來(lái)的不可能接受的成本，EDA工具和IP工具應(yīng)用將會(huì)成為保證流片成功的最后一道屏障。而且，EDA工具將會(huì)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的工具，EDA公司也不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的工具提供商，而是一個(gè)服務(wù)商，需要和客戶就項(xiàng)目的實(shí)際需求，在共性的平臺(tái)以外提供定制化的服務(wù)，從而使雙方的效能達(dá)到最大化，實(shí)現(xiàn)共贏。這是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要從設(shè)計(jì)的最初期一直到板級(jí)綜合考慮。因此劉國(guó)軍認(rèn)為，“只有像Cadence這樣在所有設(shè)計(jì)階段都能覆蓋的EDA巨擘，才能提供行業(yè)真正需要的、完善的解決方案。同時(shí)，EDA廠商從軟件供應(yīng)商向服務(wù)提供商的轉(zhuǎn)換，也會(huì)給行業(yè)帶來(lái)新鮮的變化。”彭啟煌也提到，“Mentor 公司針對(duì)使用先進(jìn)工藝制程，高集成度的超大型SOC，提供了創(chuàng)新且獨(dú)到的解決方案。例如針對(duì)40/28nm良率問題的DFM處理方法，以及系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)及軟硬件協(xié)同驗(yàn)證的ESL平臺(tái)，都能夠幫助客戶降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，并大幅度縮短產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)上市的時(shí)間。另外，硬件仿真也是最近的一個(gè)熱門話題，由于設(shè)計(jì)的復(fù)雜度以及晶體管數(shù)量的不斷增加，軟件仿真已經(jīng)不能滿足驗(yàn)證的需求。硬件仿真將成為將來(lái)在設(shè)計(jì)驗(yàn)證的主流。

Mark Milligan認(rèn)為，中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司除了引進(jìn)最先進(jìn)的IP以外，也更多采用了先進(jìn)的驗(yàn)證方法學(xué)。比如基于OVM/UVM的SVTB驗(yàn)證環(huán)境已經(jīng)普遍在大中型IC設(shè)計(jì)公司采用；FPGA原型板用于SoC驗(yàn)證以彌補(bǔ)軟件仿真速度上的不足也已開始在一些領(lǐng)先IC設(shè)計(jì)公司成為驗(yàn)證手段的重要部分；形式驗(yàn)證開始作為動(dòng)態(tài)驗(yàn)證的補(bǔ)充，驗(yàn)證環(huán)境品質(zhì)管理的觀念開始進(jìn)入一些大公司的中國(guó)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)等等。

貼心服務(wù)，各出絕招

除了提供IP以外，針對(duì)中國(guó)的IC設(shè)計(jì)公司，各個(gè)IP和設(shè)計(jì)工具供應(yīng)商都提供了針對(duì)性的服務(wù)來(lái)滿足國(guó)內(nèi)客戶的特別需求。

目前晶心科技（Andes）正與ICC單位配合提出共推的服務(wù)，此外，對(duì)于中國(guó)的客戶晶心科技也提供會(huì)員制的生意模式，為各客戶的需求提供特別的服務(wù)，晶心科技所提供的服務(wù)都是具有〝價(jià)值與加值〞特性，目的是期望幫助客戶發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的競(jìng)爭(zhēng)力，雙方的合作可以達(dá)到其目標(biāo)并創(chuàng)造雙贏的結(jié)果。

ARM中國(guó)區(qū)總裁吳雄昂宣稱：“目前，在我們的ARM Connected Community中，一共有950多家合作伙伴，其中來(lái)自中國(guó)的合作伙伴數(shù)量已經(jīng)超過了142家。過去一年多的時(shí)間內(nèi)，我們建立了更為強(qiáng)大的中國(guó)本土支持團(tuán)隊(duì)，有了更多的工程師。我們的基本原則是，盡量提供生態(tài)架構(gòu)，讓合作伙伴來(lái)生產(chǎn)具體的產(chǎn)品，我們本身只做核心這部分。合作伙伴可以搭建自己的平臺(tái)，然后我們會(huì)提供各種各樣的增值服務(wù)，并幫助廠商去實(shí)現(xiàn)最終的產(chǎn)品。每個(gè)廠商的做法不一樣，我們的主要目的是豐富總體的解決方案。ARM的成功實(shí)際上不是ARM本身的成功，還是整個(gè)ARM生態(tài)系統(tǒng)的成功，所以我們會(huì)一直把我們的注意力放在怎么樣才能幫助我們的合作伙伴在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)上獲得成功。在中國(guó)，我們需要注重的是保證我們中國(guó)的這些合作伙伴，真正在他自己出的產(chǎn)品上取得成功。”

圖4： ARM中國(guó)區(qū)總裁吳雄昂

費(fèi)浙平覺得，時(shí)差和語(yǔ)言是國(guó)內(nèi)客戶的兩個(gè)最主要障礙，因此本地工程師的支持就非常重要。MIPS在中國(guó)的業(yè)務(wù)人員很少，但是工程師數(shù)量是業(yè)務(wù)人員的5倍。不過現(xiàn)實(shí)中，總部資源在客戶服務(wù)中還是具有不可替代的作用，畢竟總部的人員更靠近核心研發(fā)。最近他有一個(gè)很深刻的體會(huì)，除了本地的支持力量之外，總部也必須要有非常得力的技術(shù)支持資源，最好是華人工程師，他（她）需要懂中文、愿意加班（因?yàn)闀r(shí)差）。所幸在MIPS總部，正好有幾位這樣的華人工程師，其中整個(gè)支持團(tuán)隊(duì)的頭就是國(guó)內(nèi)出去的工程師，為他們的國(guó)內(nèi)客戶支持起到了非常大的作用。

劉國(guó)軍認(rèn)為，中國(guó)IC設(shè)計(jì)企業(yè)對(duì)研發(fā)投入及最終產(chǎn)品的成本非常敏感，并且更愿意與包括設(shè)計(jì)服務(wù)公司及IP供應(yīng)商在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈伙伴合作，因此其所需要的服務(wù)也有其特殊性和針對(duì)性。尤其是在同質(zhì)化嚴(yán)重的今天，從產(chǎn)業(yè)鏈的角度解析行業(yè)的發(fā)展和方向是中國(guó)企業(yè)最為需要的服務(wù)，從整機(jī)的角度，對(duì)市場(chǎng)做出正確的評(píng)估，為IC企業(yè)的定向和發(fā)展提供數(shù)據(jù)，避免一擁而上的局面和競(jìng)爭(zhēng)浪費(fèi)，是中國(guó)IC企業(yè)良性競(jìng)爭(zhēng)和健康發(fā)展的首要條件。中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司在產(chǎn)品定位和長(zhǎng)遠(yuǎn)研發(fā)規(guī)劃上需要幫助，由于各公司的實(shí)力還不夠強(qiáng)大，需要形成互相支持的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)，這需要行業(yè)共識(shí)，共同搭建資訊平臺(tái)，在數(shù)據(jù)共享和引導(dǎo)上提供專業(yè)的意見和建議，這將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)期的課題。

彭啟煌認(rèn)為，中國(guó)也有很多規(guī)模較小的公司，服務(wù)當(dāng)?shù)氐募?xì)分市場(chǎng)，以及一些政府資助的項(xiàng)目。為了服務(wù)這些創(chuàng)業(yè)者，Mentor一直與政府緊密合作，支持孵化中心，直到這些初創(chuàng)公司發(fā)展成一定規(guī)模。