芯片代工、EDA、IP老总谈经验,探讨本土半导体业的机会和建议

EDA/PCB   作者:王莹 EEPW 时间:2020-02-17来源:电子产品世界

2019年底,“中国集成电路设计业2019年会”(ICCAD 2019)在南京举行。电子产品世界等媒体访问了台积电、新思、成都锐成芯微、国微S2C的老总,请他们谈了2019年的热点,并展望了2020及未来的设计业下一个浪潮。 image.png

从左至右:台积电(南京)总经理罗镇球,新思科技中国董事长兼全球资深副总裁葛群,成都锐成芯微CEO向建军,国微集团高级副总裁兼S2C首席执行官林俊雄

主要探讨了:①对大陆半导体行业的建议;②EDA业的挑战在哪里;③本土初创公司如何成长;④哪类制造、哪里制造、如何制造?⑤关注客户的客户;⑥融合的边界。

1 对大陆半导体行业的建议

台积电(南京)总经理罗镇球指出,整个半导体的发展,主要是把工艺做好,3D封装做好,软硬件结合做好;另外非常重要的是,生态链里的所有公司要开诚布公,做高效的合作,这一点是很重要的。因为各家有自己的专长,需要分工协作,而且要以世界范围当做主攻领域,而不要局限在区域性的范围里。

新思中国董事长兼全球资深副总裁葛群指出,中国有非常好的应用环境和系统公司,例如高铁、5G等,这是其他国家和地区无法比拟的。要把应用、系统和芯片联动,这是中国优势。

成都锐成芯微科技股份有限公司[1]CEO向建军 :内在和外在环境的多方面因素,给本土创业者带来了巨大的推动力。作为本土中小型创业者,锐成芯微将继续在单项领域里面做精、做细、做强,不断把短板补齐,逐渐做大。

国微集团高级副总裁兼S2C[2]首席执行官林俊雄称,国内现在的机会非常多,不管是IC设计行业,还是IP、EDA,都有很多可以发展的空间。国内有1780家设计企业,包括IC设计初创企业,国内也有系统厂商开始做芯片,这些中国特色的机会是非常好的,希望行业内企业互相支持和共赢。

2 EDA业的挑战在哪里

在ICCAD 2019上,中国半导体行业协会IC设计分会理事长魏少军教授在行业年度报告中指出,我国芯片设计业对国外EDA工具的依赖性非常强。但是中国的EDA厂商发展这么多年,还是与三大EDA厂商的差距非常大。那么,EDA工具真正的挑战到在哪里?

1)新思的两点建议。

新思中国董事长兼全球资深副总裁葛群有两点建议:①中国要有自己的EDA,也一定会做出来。②我们应该开发面向未来的工具,例如针对云端的、和AI结合的工具,可能三五年后这样开发出来的工具是和国际水平相当的,这样中国企业也愿意用这样的EDA软件。

有一个伪命题:中国做EDA产业,或者中国自己做晶圆代工,是为了解决中国目前的产业问题?还是为了发展而发展?其实并不是非此即彼的关系,在发展国产的同时,中国也需要新思,也需要台积电,不是必须要全部是本地的EDA和代工厂。

回顾EDA的发展,新思1986年成立,收购了近90家企业。在过去33年发展中投资巨大,新思每年将收入的10%用于研发。所以需要3方面:资金积累,时间沉淀,足够多的人才。

新思总裁兼联席首席执行官陈志宽博士曾说,他最大的任务是保证他的资产每天下班以后、第二天可以回来上班,他的资产是人,即让这些人在这个平台贡献他们的智慧和才智。同时你要有足够多的资金投入,还有足够多的时间积累。因为芯片的设计迭代非常快,对于很多标准和开发的理解,各家是不尽相同的,因此要不断地探索和试错。

所以为什么EDA很难做?过去多年的经验积累,是靠一点一滴的试错积累起来,同时EDA工具能否让设计公司和生态环境配合在一起。设计公司很难马上采用新工具,除非是一个非常独特的点工具。因此EDA公司要做成体系的工具。如果让芯片公司以牺牲占据市场份额的代价来支持某一款EDA工具,可能设计公司很难取舍。

所以中国的EDA公司需要时间。魏少军理事长在ICCAD 2019上最后一句话非常重要:开放合作是中国芯片设计业发展的关键,……反对打着垄断旗号下的自我封闭,……这样,我们的企业才能成为在国际市场上竞争的强者[3]

2)本土EDA是创业的沃土

国微集团高级副总裁兼S2C首席执行官林俊雄指出:国产EDA的新时代已经来临了。主要原因是市场环境已经改变,包含S2C公司被国微集团合并就是很好的案例。

本土EDA最需要人才、投入与关注。例如新思的发展壮大就是通过不断的并购。但是,国内根本没有足够多的可供并购的公司。现在国家有好的政策和刚需,不管是为了发展科技本身还是为了自主可控,大家开始投资,而且有很好的回报。国内现在就差更多的人才、资金、创业,非常鼓励大家一起来投资兴业。

 那么,既然EDA公司的发展壮大需要并购,国微S2C的并购策略如何?林俊雄称,EDA真正写好,需要花费很长的时间,经过多年积累,不是算法可以了,就能把工具做好。现在,国内EDA公司的数量还是不够多,国内还是有很多机会,希望有更多的人才可以投入到EDA行业中。

3 本土初创公司如何成长

到2019年,中国的IC设计公司已有1780家,不过,大部分是低于1千万的销售额。芯片创业公司不像互联网创业公司,不能短期之内推出产品去赚钱,需要时间积累。各位老总的经验是什么?有何建议?

1)EDA创业

国微集团高级副总裁兼S2C首席执行官林俊雄认为,EDA创业并没有想象得那么困难,主要是融资,有很明确的方法。国内是有一些EDA公司,但跟新思先后并购90家公司的规模相比还是差距悬殊的。国内EDA要做起来,其实就几个原则,开始有好的想法,然后抓准客户,做出一些工具。

包括国微集团或华大九天,都有意向整合市场。所以EDA创业在国内是非常可行的。

2)IP公司创业

成都锐成芯微科技股份有限公司CEO向建军称:创业,特别是做IP很艰难。因为必须要走在客户的前面,预判客户未来的需求。甚至在工艺不稳定的时候,自己就要做白老鼠,出了问题也需要IP公司解决。本土公司往往规模偏小,出现问题的概率较高,因此服务也较多。

那么,该不该创业呢?就像饭馆已经很多,是不是不能开了?并非如此。同理,因为芯片的需求很大,而且有各种各样的创新和应用涌现,因此后来者还是有机会的。

但是还需要讲究策略。①成都锐成芯微的走法是避开大象走的路,走小路,这条路哪怕再崎岖,但是不会被大象踩死。②要坚持。这个行业不可能有这么多公司存活下去,对中小型创业公司来说,活下来是首要的。③整合小兄弟,因为一根筷子容易断,一捆筷子折不断。中小型公司要么整合别人,要么被别人整合。成都锐成芯微已整合了2家IP公司,嵌入式存储器和低功耗蓝牙 IP的加入使得成都锐成芯微布局多年的超低功耗模拟IP平台愈加完整。成都锐成芯微的嵌入式存储器已布局18家Foundry,在40余个工艺节点有IP已量产或正在研发中;另外,其最新推出的低功耗蓝牙IP的RF部分面积低于0.5 mm2,其射频接收功耗为6 m'W,输出0 dBm时射频发射功耗为9 mW,具有很强的竞争力,且已经过市场大批量量产检验。目前成都锐成芯微的IP平台已有500多项成熟IP,包括超低功耗模拟IP,高可靠性嵌入式存储器IP,低功耗RF IP和高速接口IP。

那么,为何一些中小公司愿意被整合?因为有很多有技术的团队,他们有技术但不懂市场,不太会资源整合,因此处境还是比较艰难的。而且收购者和被收购者的想法或价值观是一致的,能够站在一起去奋斗。

当然,一家公司不能完全靠收购,否则会成为空壳,必须要有自己的核心技术,这样所收购的技术产品才有能力被消化、利用起来。成都锐成芯微首先有自己的主营业务,且自己的业务是可靠、前沿和赚钱的,才能整合其他公司进来。

现在国内掀起了造芯热,成都锐成芯微是否会扩展到直接做芯片?向建军明确否认,称发展IP一定是主线,还会做一些服务。但永远不会看到有锐成芯微logo的芯片。

当然,由于IP通常不是能很快贡献很大产值的,一般地方政府的热度是较小的。但成都锐成芯微“不忘初心”,坚持自己的路走下去。像开始做低功耗,最早业界大佬建议其放弃,因为很难做。但是向建军认为:如果大家都做出来了,就没必要做了,你坚持这一点做下去,一直深耕它。另外,对于创业,没必要跟风走,今年可能是东风,明年可能是西风……。但是如果你坚守自己的道路走下去,像打井一样,打5米没有水、10米没有水,打50米还没有水吗?100米是不是就有水了?

4 哪类制造、哪里制造、如何制造?

1)12、8英寸厂,哪类最热?

台积电(南京)总经理罗镇球指出:台积电不只有先进工艺,而有各式各样的工艺,包含电源管理、传感器等,不同芯片适合不同工艺来做。因此,不管8英寸还是12英寸,台积电都是非常看重的。

在具体业务增长方面,12英寸的晶圆单价很高,所以先进工艺在财报上所占的百分比越来越高。但是不能没有成熟工艺和主流工艺晶圆在,因为他们是配套的,例如1个7 nm配几个40 nm的、28 nm的芯片,这样才组成一个系统。只是每个产品的单价不同,先进工艺所占的比例很高。在财报上,台积电8英寸线的产值并没有往下走,只是不像先进工艺一直在往上走,8英寸是在做打基石的工作。

关于具体的订单或产能,2019年5月及之前,没人知道2019年11月时供需状况如此紧缺。但是,如果一些代工厂2019年11月还拿不到订单,最好离开这个市场了,因为现在全世界的代工厂被抢得很凶;但6个月之前代工厂是缺订单的。

2)国内代工厂的供应链如何?

中国8英寸供应链是非常完整的;12英寸供应链也有,可是因为12英寸工厂不够多,尤其是对于16 nm,因此国内的供应链是缺乏的,相信以后会慢慢起来,这需要时间慢慢积累。

3)在哪里制造?

在中美贸易摩擦,台积电是否感到敏感,是否有明确的立场?

台积电(南京)总经理罗镇球:台积电的地位一点都不敏感,因为技术、资金和人都在中国台湾。

台积电在做任何决定的时候,都是以自己的利益放在第一位。台积电到哪里盖厂或设立研发机构,主要考量的是:哪里的成本低,哪里的工程师好,哪里能提供的供应链,或者电力、水力供应是最好的。

中美贸易摩擦很容易让人在外界有揣测:实际上,台积电没有在这次的美国制裁行动里有任何的改变,不变的原因是台积电的技术是自主的;也没有向任何人借过钱,所以没有人可以影响台积电的决定;台积电所有决定都以台积电的最高利益为优先。

4)怎样建晶圆厂?

①建晶圆厂的核心是什么?现在全国各地都是大建晶圆厂,现在已经出现一些厂的后续资金出现了很多问题,怎么看待这个问题?

作为企业或一家长久经营的企业,以晶圆厂为例,要先盖厂,然后装机器,最后要流片。可是这所有动作最源头的是要有技术,有技术才能知道厂要怎么盖,设备怎么放是最高效的,买什么样的设备,最后做出来如你的预期。

实际上,如果说盖厂房是学问,台积电有相当多的人有这种本事,可是真正要了解做什么产品,市场在哪里,谁会用?这是最重要的。这个解决了,再把工艺开发出来,盖硬壳,装设备,把它们连起来,这是一个正常市场化运营公司的方式。

所以看一家公司到最后能不能符合市场的预期,或是能不能长久经营,最好看一下3年后的财报,它能够怎样体现所有前面这些动作,最后在资金流上产生的结果是什么。

②盖厂的资金强度像航母,芯片拼的是PPA

例如半导体厂/EUV厂,你体积算出来,投多少钱进去,包含厂房、设备、原材料工艺等。例如尼米兹级航空母舰是60亿美元,相当于16 nm线的花费。所以1平米花多少钱,要看你建造的是什么工艺,8英寸线相对便宜,售价也较低。

不过,最重要的是你要知道做什么,怎么做最有效。

事实上,以色列的TowerJazz(高塔半导体)在全球晶圆代工市场排名第6(注:2019年第4季度,集邦咨询旗下拓墣产业研究院统计),在特种半导体工艺上很有名,为Maxim等大型模拟芯片公司做代工。TowerJazz做的是老工艺,不需要12寸线。所以芯片技术上,定义的不是在于6、8、12英寸晶圆,而是你的PPA(性能、功耗、面积/单价)上是否做得好,这就是“初心”。大家真正较劲儿的本质在这里。

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5 关注客户的客户

新思和台积电的策略都是不只关注客户,还要关注客户的客户,这是如何考虑的?

1)新思:帮助客户成功

新思中国董事长兼全球资深副总裁葛群指出,因为现在的系统非常复杂,芯片具有各种各样的功能,新思希望使客户设计的效率更高。

以5G为例,新思在服务芯片设计公司的时候认识到,如果能够像客户一样了解客户的客户,可以更好地帮助客户。为此,2018年5G的应用开始起来时,新思反过来推对芯片设计有什么挑战,因为芯片会服务于系统。例如,5G做基站时不太在乎功耗,更在乎性能、吞吐量。所以新思针对5G基站设计,提供一套解决方案。针对高性能处理、高速率通讯,6核、7核、8核,同时用5 nm及以下的设计,新思建议用这样的方法学去做。

5G用在手机上时要高性能、低功耗。因此做5G的手机不需要很多核,可能7 nm就足够了。

所以针对不同的客户的客户,新思建议客户采用不同的流程和IP。这是新思服务客户时长期积累起来的经验教训。例如, 2006—2007年在中国推广IP的时候,中国正在大面积地推广机顶盒U盘,当时,新思的USB2.0 IP卖得非常好,因为新思了解到做芯片的客户,其客户采用的是质量较差的PCB(印制板)——2层PCB板做USB2.0传输速度;不过,尽管当时市面上很多USB2.0 IP可以做到480 Mbit/s,但要求4层PCB板。那时,很多芯片厂商(客户)不知道其客户用的是2层还是4层板,可能芯片厂商的客户是山寨工厂,希望生产是最低成本的。新思了解到这个痛点以后,在IP上做了很大的冗余,这样不用担心被芯片厂商的客户挑剔了。所以如果了解了客户的客户的需求,客户更愿意和新思合作。

今天5G系统非常复杂,新思已经想出很多办法。以软硬协同设计的方案为例,以前是把芯片做出来,把芯片放车上进行路测,如果发现错误,得重新修改芯片,这样需要额外花费3~6月的时间改芯片。现在芯片还没有做出来/在7 nm、5 nm流片之前,就可以测试出符不符合相关标准,马上修改代码和bug,使芯片在投产之前,大大降低了相关设计代码的错误。

2)台积电:让所有客户都满意

台积电不仅先进工艺,在所有8英寸,甚至0.6 µm还在不断优化。因为有的客户就要用0.6 µm、MEMS工艺,用于手机的传感器。

例如5G,要把整个5G架构做出来,需要工艺的跨度很广泛的,所以台积电不是做点的工艺,也不是线的工艺,而是让面的工艺铺开以后,做任一部分都可以找到最适合的工艺。

为此,台积电要关注客户的客户的需要,甚至客户的客户的客户——终端消费者的喜好,这样串起来,站在最源头的地方,才能供应出水来,让大家都能得到灌溉,每个地方都有最有效的产品。

6 融合有边界吗?

新思目前是世界最大的EDA公司和接口IP厂商,并且向AI、自动驾驶等软件大力扩展,新思有没有一个扩展/融合的边界?

新思中国董事长兼全球资深副总裁葛群说,新思很早就不把自己定位成EDA公司了,3年前(2016年)就把标语改为“Silicon to Software”。因为新思看到客户,即传统意义上的芯片公司中,约有1/3的人是做硬件的,2/3是做系统软件的。因此,芯片公司在慢慢转型,不单单是提供芯片,还要提供各种解决方案给客户。

从更宽泛的意义上,新思还是做电子设计自动化(EDA),但是今天主要是提供系统级的解决方案。

关于融合,现在芯片公司和EDA公司都遇到了这个挑战。新思自己内部叫工具融合,对客户更重要的是软硬件融合和系统融合。因此新思能做的是非常清楚的:做好的建模工具。EDA公司的传统强项是建模,例如新思和代工厂合作,使现在的芯片设计者看不到每个晶体管的特征曲线,因为EDA和代工厂的工具已把所有模型提取出来,使芯片设计者只能看到抽象的信息,因此可以从更高层次做芯片设计,不像以前需要了解详细的参数。

这个概念也同样带到了整个芯片设计或电子设计的范畴。

以最近的新思AI实验室为例。

1)把AI算法用于不同的应用

新思当时做AI实验室的出发点是发现做AI算法的人并不了解硬件的信息,同样,做芯片的人也看不到软件人员的算法。二者中间有很大鸿沟。所以新思AI实验室希望建立统一的界面和模型,使做算法的人可以看到抽象的硬件信息,使算法能够更好、更充分地利用硬件的特性。

所以新思的AI实验室做了最大工作,希望把硬件的信息做充分的抽象,建模之后,让不同领域的技术早日融合,而无需花费额外的成本或精力,做无用功。

另外一个在融合方面的尝试是汽车领域,通过这样的方式降低未来复杂电子系统设计的风险。因为做任何复杂系统,我们并不知道这条路径走到底是否一定是正确的,因此最好今天定义架构时大致是正确的。这需要充分利用大数据收集信息,充分建模,给早期设计师提供一个反馈。

2)把AI用于EDA加速本身

这有更深层次的软件工程的问题。最早的EDA工具并不是基于AI算法或是做一个基本的数据结构的设计。很多年前,每个EDA点工具可能投资10年以上,所以现在的EDA工具架构都是10年前设计的,并没有考虑到现在云端的计算基础。所以现在第一步是能够接收足够多的数据,并且提取出所需要的信息。

新思开发的新一代EDA是统一的新的数据结构,能够充分利用未来AI带来的性能,使数据库能得到每个环节所需要的信息。台积电也在做类似的AI分析。双方都在帮助客户在早期改进参数设定和流程,积累足够多数据结构和共用引擎。这些是2年前、5年前开始做的。新思和台积电的客户和合作伙伴会慢慢感受到AI和EDA、代工厂结合的好处。

[1]成都锐成芯微:是本土IP设计公司,深耕超低功耗模拟IP,高可靠嵌入式存储器IP,RF IP和高速接口IP关注物联网、汽车存储等领域。

[2]国微集团S2C:S2C于2003年在国内开始EDA创业,2018年被国微集团收购。S2C主要是做快速FPGA原型验证解决方案供应商,现在在搭建国内EDA平台。

[3]魏少军在ICCAD 2019上的讲话原文:开放合作是中国集成电路设计业从小到大发展的关键。设计业业最需要开放合作。我们今天的发展确实受到一定的困扰,但这并不是因为我们开放造成的。我们比较担心的反而是打着垄断旗号下的自我封闭,在安全口号下的关门发展。这样的话,我们的产业将永远走不出那些专用市场的防空洞,我们的企业永远走不出国门,成为能够在国际上参与竞争的强者。

关键词: 集成电路 半导体

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