2012年IC設計業(yè)銷售額將達到680.45億元,同比增長8.98%。中國大陸IC設計業(yè)在全球產業(yè)中的地位得到進一步鞏固,在美國和我國臺灣地區(qū)之后繼續(xù)保持第三位。
在近日舉辦的2012中國集成電路設計業(yè)年會暨重慶集成電路創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上,中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會理事長魏少軍指出,我國IC設計業(yè)在這一年里取得了較好的成績,表現(xiàn)為產業(yè)規(guī)模保持增長、發(fā)展質量繼續(xù)改善、競爭能力有所提升、企業(yè)效益明顯改觀。
深度廣度并行
通信、智能卡、計算、多媒體、模擬、功率、導航、消費類等是目前中國大陸IC設計業(yè)的十大關注市場。由于中國大陸設計業(yè)有自身的特點,需要聯(lián)合上下游企業(yè)的立體策略滿足多元化需求。
在工藝的選擇上,聯(lián)華電子股份有限公司亞洲銷售服務處、市場行銷處副總經理王國雍并不認同業(yè)界在追求先進制程。他指出,目前采用28nm制程的半導體廠商不超過兩成,還有80%的客戶仍停留在成熟工藝階段。TSMC中國業(yè)務發(fā)展副總經理羅鎮(zhèn)球也對記者表示,中國大陸IC市場的需求是提供相對完整的功能,并且客戶能支付得起。假若都采用先進工藝開發(fā)處理器,美國公司設計主頻能達到2G、我國臺灣地區(qū)能達到1.7G,中國大陸只能做到1.5G,但消費者應用時感受相差不多。因此,中國大陸IC企業(yè)采用適當?shù)墓に嚱M合成適當?shù)漠a品,也會快速成長。
隨著IC設計進入到了SoC時代,90%以上需要IP授權,或者通過自有IP進行集成設計。
Synopsys(新思)公司全球副總裁兼亞太區(qū)總裁潘建岳認為,目前中國大陸IC業(yè)在追趕國外先進水平,而國外IC業(yè)發(fā)展多年,有內生IP的積累,中國大陸IC業(yè)要實現(xiàn)跨越式發(fā)展需要成熟的IP。并且,中國大陸IC業(yè)在深度和廣度方面都在不斷延伸,在深度方面,中國大陸IC設計有的進入先進制程如32nm、28nm甚至到22nm;在廣度方面,制程分布性覆蓋很廣,這也需要EDA工具商有能力提供針對性的工具服務和IP。
中國大陸IC設計業(yè)的同質化競爭嚴重,被稱為IP加工廠的問題也一直被人詬病,但Cadence總裁兼CEO陳立武指出,雖然中國大陸IC企業(yè)采用的IP核相差不大,但在架構方面,如核與核的連接、與存儲器的連接、時鐘是4相還是8相、怎么布線、怎么熟練使用EDA工具提高開發(fā)效率和成功率等方面都可實現(xiàn)差異化,并不是用一樣的IP、一樣的工藝就沒法差異化的。
中國大陸IC業(yè)目前已有500多家公司,各自處在不同的發(fā)展節(jié)點。王國雍表示,它們將經歷三個發(fā)展階段:一是搶占市場,在占據(jù)一席之地之后,進入第二個階段即賺錢階段,三是永續(xù)經營階段。目前中國大陸IC設計廠商大多是在第一階段,有一些進入到了賺錢階段,而賺錢表現(xiàn)在一是上市,二是被收購。要真正達到第三階段還很難,因這需要全球化布局、專利布局以及產品要縱深化等。
重塑價值鏈
伴隨著半導體業(yè)嵌入式處理器和混合信號SoC產品設計日趨復雜以及FinFET、3D IC為代表的先進制造工藝不斷涌現(xiàn),不得不考慮開發(fā)時涉及速度、功耗和成本的一系列復雜條件,芯片設計人員必須采用他們所有的工具,包括新的電路設計、新體系結構方法,并對算法進行根本的修改,以便能夠以有競爭力的價格繼續(xù)實現(xiàn)更好的性能,而功耗要在可接受范圍內,這又涉及算法設計、軟件開發(fā)、電路板設計以及最終的封裝和散熱設計等,這對IC設計產業(yè)鏈中的EDA供應商、IP供應商、代工廠等都帶來了全新的考驗,對IC設計上下游提出更多挑戰(zhàn)的同時也意味著產業(yè)價值鏈的重塑。
EDA工具需提供系統(tǒng)化的仿真和驗證方案、軟硬件協(xié)同加速仿真和驗證方案,EDA供應商針對先進工藝,在3D IC技術、低功耗設計以及大規(guī)模的協(xié)同驗證等方面加大了研發(fā)投入和并購力度。新思最近完成了兩家公司的收購,一是花費2億美元收購SoC驗證仿真加速平臺供應商EVE公司,從而為其驗證平臺增添了高性能、高容量的仿真加速能力。二是花4億美元擬收購思源科技(SpringSoft),將加強其在驗證環(huán)節(jié)的糾錯能力。而明導(上海)電子科技有限公司亞太區(qū)技術總監(jiān)李潤華表示,隨著芯片越來越復雜,驗證周期越來越長,在軟件仿真、FPGA仿真之外,硬件仿真加速將成未來主流,它可大幅縮短驗證時間,提高驗證效率。陳立武表示,Cadence還致力于垂直一體化的合作,與ARM、臺積電等合作,ARM公司考慮怎么發(fā)揮EDA工具的潛能,Cadence考慮工具的效率和優(yōu)化,進行一對一的貼身服務。今年6月,Cadence與臺積電合作生產出第一顆3D IC實驗芯片。10月份Cadence與IBM合作,基于IBM 14nm并使用IBM的FinFET工藝技術設計實現(xiàn)了第一顆ARM Cortex-M0處理器。
北京華大九天軟件有限公司市場部經理王彥威也提到,在20nm制程下,一顆移動應用的芯片包含超過10億個晶體管,EDA工具面臨更為復雜的驗證和DFM挑戰(zhàn),并需要支持double patterning(雙重圖形)等新技術的應用。隨著FinFET、3D IC等新工藝的應用,EDA需要進行器件機理研究及復雜模型的精準化及標準化,電遷移引起的效應也將是EDA工具需重點攻克的難題。
在產業(yè)鏈中扮演設計企業(yè)與EDA工具、IP供應商與代工廠的“中介”的設計服務廠商也在隨需而變。無錫華大國奇科技有限公司總裁谷建余說,設計服務公司的角色正在發(fā)生演變:在與IC設計企業(yè)合作方面,要一起參與SPEC制定,提供低功耗策略和算法支持等;在IP方面,需要有IP開發(fā)能力、合理的IP積累,可進行IP資源整合等;在EDA工具應用方面,要有設計流程管理、局部自有EDA工具、各種腳本等;在工藝方面,對先進工藝要有深刻了解。
芯原微電子(上海)有限公司董事長兼總裁戴偉民也表示,從IC產業(yè)來看,一是中國大陸的Fab-lite和Design-Lite模式盛行;二是以前合適的IP不太好買,現(xiàn)在ARM核以及新思等企業(yè)能提供很多的IP庫供選擇,使得設計更加方便;三是芯片越來越成為一個SoC,軟件也變得更加重要,需要設計廠商側重架構和軟件。
后摩爾時代引發(fā)生態(tài)變革
魏少軍說,當工藝技術的進步不再遵循每兩年集成度翻番的規(guī)律,工業(yè)界的發(fā)展路線圖和技術路線不再十分確定,且當主流的基本器件結構及制造工藝發(fā)生根本性變化的時候,就進入了所謂“后摩爾”時代,基于這一考慮,從22nm/20nm開始我們將進入“后摩爾”時代。
而隨著后摩爾時代的到來無論是在IC技術上,還是產業(yè)生態(tài)上都將會發(fā)生巨大變化。魏少軍指出,一是商業(yè)模式將發(fā)生根本改變。由于IC價值需要依賴于電子整機和系統(tǒng)應用才能得到體現(xiàn),過長的價值鏈將難以保證集成電路產品價值維持在較高水平;二是軟件必不可少。架構設計的內容將包括芯片和芯片軟件,軟件將從被動跟隨芯片升級,發(fā)展到主動引導芯片的產品定義;三是EDA廠商將成為伙伴。高額的研發(fā)成本將要求EDA廠商更多地為設計公司提供定制服務,一對一的“貼身服務”將成為EDA廠商不得不面對的挑戰(zhàn)。
面對新“時代”,IC設計企業(yè)需要做好萬全準備。魏少軍表示,屆時工藝浮動、成品率等問題將日益突出,F(xiàn)inFET等新器件將導致芯片研發(fā)根本性的改變,設計企業(yè)不僅要懂設計,全面提升物理設計能力,更要懂工藝,甚至要建立強有力的工藝團隊等。同時,在產品上要瞄準大宗主流產品,在產業(yè)規(guī)模上要盡快做大做強。在20nm節(jié)點,由于一個芯片產品需要銷售6000萬只至1億只才能達到盈虧平衡,因此只有通用的平臺化產品才會被接受,這一定不會是ASIC,只可能是數(shù)量巨大的ASSP,如移動通信終端芯片或數(shù)字電視芯片等。
此外,在工藝的選擇上,羅鎮(zhèn)球表示,由于28nm工藝是采用HKMG技術,16nm是用FinFET技術,到了10nm節(jié)點,或許各家會有各家的玩法。這也更需要IC設計廠商與代工廠結成更緊密的合作。陳立武表示,隨著先進工藝的不斷推進,對EDA工具也提出了新的要求,如從28nm到20nm,EDA的改動很大,因為要光照兩次,此外FinFET芯片對EDA物理驗證工具也有不同的要求。
隨著先進工藝20nm時代的到來,Cadence在以ADE為主的條件下,將繼續(xù)推廣“模擬設計約束”的新方法以減小設計失誤;繼續(xù)加強PDK的功能以提高設計效率。