芯片產(chǎn)業(yè)如何突破“卡脖子”？從源頭開(kāi)始解決，專家們這樣建言
推動(dòng)國(guó)產(chǎn)IP工程創(chuàng)新
“IP與EDA都屬于芯片的‘ 一磚一瓦’，是集成電路產(chǎn)業(yè)的支撐基礎(chǔ)。”牛芯半導(dǎo)體（深圳）有限公司AE經(jīng)理何鑫男表示。參考2021年數(shù)據(jù)，每1美元的IP將會(huì)帶來(lái)110倍的芯片市場(chǎng)，主要增長(zhǎng)動(dòng)力來(lái)自先進(jìn)制程的推動(dòng)以及縮短開(kāi)發(fā)周期等需求。
目前美國(guó)企業(yè)在全球EDA和IP市場(chǎng)占比達(dá)到七成，而中國(guó)企業(yè)IP占比僅接近2%。
深圳市先行示范區(qū)灣區(qū)專家、國(guó)家集成電路設(shè)計(jì)深圳產(chǎn)業(yè)化基地首任主任張克科指出，在半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈中，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體已經(jīng)覆蓋了芯片制造與設(shè)計(jì)，但缺乏公共平臺(tái)的IP，包括一些工藝平臺(tái)和單元庫(kù)和和模型。
張克科建議開(kāi)展IP評(píng)估驗(yàn)證、測(cè)試，建立國(guó)產(chǎn)化標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)制，同時(shí)通過(guò)國(guó)際合作來(lái)推動(dòng)國(guó)產(chǎn)IP的工程創(chuàng)新和IP復(fù)用。具體實(shí)施路徑上，對(duì)可用的、一般性IP盡快國(guó)產(chǎn)化，并形成聯(lián)合發(fā)展再創(chuàng)新平臺(tái)；培育和工藝優(yōu)化形成國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，在晶圓制造和自主研發(fā)的EDA工具之間搭設(shè)IP“橋梁”；另外長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃一些尚未形成壟斷的生態(tài)功能處理器，培育可控的核心資源。
國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)商也在發(fā)力中高端核心IP領(lǐng)域。牛芯半導(dǎo)體從事接口IP相關(guān)技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)研發(fā)，產(chǎn)品包含SerDes（有線與無(wú)線通信應(yīng)用中的關(guān)鍵互聯(lián)技術(shù)）、DDR（雙倍速率）等中高端接口IP。目前公司產(chǎn)品在32G、56G上都有最高速率達(dá)到56G，未來(lái)兩年速率有望達(dá)到112G，并覆蓋DDR4、DDR5以及Chiplet。
新型集成電路服務(wù)平臺(tái)也在賦能芯片產(chǎn)業(yè)。深圳市華芯集成電路有限公司總經(jīng)理張勁松介紹，公司掌握了超過(guò)700項(xiàng)IP，規(guī)模在國(guó)內(nèi)居前，可提供IP授權(quán)以及高水平IP驗(yàn)證，目前已經(jīng)服務(wù)國(guó)微、芯華章等EDA頭部企業(yè)。另一方面，華芯聯(lián)合國(guó)產(chǎn)晶圓廠合肥晶合解決芯片企業(yè)投片難問(wèn)題，華芯與還武漢大學(xué)深圳研究院聯(lián)合設(shè)立了集成電路設(shè)計(jì)與IP創(chuàng)新工程中心，培育產(chǎn)業(yè)人才。
國(guó)產(chǎn)EDA工具標(biāo)準(zhǔn)化
相比而言，國(guó)外EDA產(chǎn)品不僅矩陣更齊全，支持工藝節(jié)點(diǎn)更先進(jìn)，而且國(guó)產(chǎn)EDA還面臨標(biāo)準(zhǔn)和底座缺乏等問(wèn)題。據(jù)了解，標(biāo)準(zhǔn)和底座是連接不同EDA工具的“紐帶”，由于全球EDA產(chǎn)品所使用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和底座絕大多數(shù)是由國(guó)際EDA三巨頭（Synopsys、Cadence、Siemens）主導(dǎo)定義的，很大程度上限制了國(guó)產(chǎn)EDA產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
在本次峰會(huì)上，國(guó)微芯執(zhí)行總裁兼CTO白耿博士介紹，多個(gè)EDA工具之間需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底座技術(shù)，來(lái)支撐上層高速并行運(yùn)算的EDA工具。另外，通過(guò)統(tǒng)一的物理數(shù)據(jù)庫(kù)格式，不僅能支撐公司內(nèi)部不同工具，也可支持其他廠商后端和制造端的EDA工具，后期公司也將會(huì)開(kāi)放統(tǒng)一的API接口，幫助國(guó)產(chǎn)EDA標(biāo)準(zhǔn)建立。
去年12月底，國(guó)產(chǎn)EDA廠商國(guó)微芯發(fā)布了“芯天成”五大系列EDA工具。以形式驗(yàn)證環(huán)節(jié)為例，這項(xiàng)步驟占據(jù)了全球集成電路70%以上的項(xiàng)目周期，是確保芯片設(shè)計(jì)正確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國(guó)微芯的形式驗(yàn)證平臺(tái)EsseFormal就幫助了某國(guó)內(nèi)頭部FPGA設(shè)計(jì)企業(yè)和AI企業(yè)發(fā)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)缺陷。
人工智能也在賦能EDA工具。白耿介紹，通過(guò)人工智能簡(jiǎn)化芯片設(shè)計(jì)流程，減少人為介入。比如在點(diǎn)工具的開(kāi)發(fā)方面，可以結(jié)合應(yīng)用AR技術(shù)，比如反演光刻的算法，來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)工具的核心功能模塊大規(guī)模加速。
整體來(lái)看，工藝設(shè)計(jì)協(xié)同優(yōu)化（DTCO）正是海外EDA企業(yè)與本地企業(yè)拉開(kāi)差距的重要原因。通過(guò)EDA工具、IP與設(shè)計(jì)服務(wù)、制造工藝形成閉環(huán)流程，選擇最佳晶體管架構(gòu)和工藝選項(xiàng)，可以有效優(yōu)化芯片速度、功耗、面積以及設(shè)計(jì)周期。
“國(guó)微芯的EDA產(chǎn)品可以聯(lián)系起IC設(shè)計(jì)公司與國(guó)內(nèi)制造廠，形成閉環(huán)流程，幫助真正實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)EDA的生態(tài)核心價(jià)值，工藝設(shè)計(jì)協(xié)同優(yōu)化是我們的發(fā)展愿景。”白耿表示。
3243家芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，撐起5300億規(guī)模
前段時(shí)間，有些媒體炒作稱，國(guó)內(nèi)的芯片企業(yè)在蒙眼狂奔2年后，在今年這個(gè)芯片下行周期中，迎來(lái)了倒閉潮，稱今年已經(jīng)減少了幾千家芯片企業(yè)。
但近日的一則數(shù)據(jù)公布出來(lái)，卻狠狠的打了這些媒體的臉，那就是國(guó)內(nèi)的芯片企業(yè)，依然在持續(xù)高增長(zhǎng)，欣欣向榮呢。數(shù)據(jù)顯示，截止至目前，國(guó)內(nèi)一共有IC設(shè)計(jì)企業(yè)3243家，比去年的2810家多了433家，數(shù)量增長(zhǎng)了15.4%，而相比前年的2218家，增加了1025家。
而從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來(lái)看，2022年全行業(yè)銷售預(yù)計(jì)為5345.7億元，比2021年的4586.9億元增長(zhǎng)16.5%，這個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)超今年全球的芯片增長(zhǎng)水平。
這說(shuō)明，目前國(guó)內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)，其實(shí)一直在健康的持續(xù)的發(fā)展，不存在什么蒙眼狂奔，然后迎來(lái)倒閉潮。
此外，還有另外一個(gè)數(shù)據(jù)，也值得大家看一看，那就是年銷售額過(guò)億的企業(yè)數(shù)量，2022年是566家，占所有企業(yè)的比例是17%左右。而2021年是413家，2020年是289家，這說(shuō)明什么，說(shuō)明國(guó)內(nèi)的芯片企業(yè)增長(zhǎng)也非常迅速，營(yíng)收過(guò)億企業(yè)數(shù)量也是越來(lái)越多，大家的發(fā)展很順利。
其實(shí)這幾年中國(guó)芯其實(shí)是高速發(fā)展的，特別是今年，因?yàn)橐咔榈仍?，?dǎo)致全球的半導(dǎo)體市場(chǎng)都表現(xiàn)不佳。但這樣的情況之下，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)業(yè)居然還取得了16.5%的增長(zhǎng)。
之所以會(huì)這樣，是因?yàn)閲?guó)內(nèi)龐大的市場(chǎng)需求，畢竟中國(guó)是全球第一大消費(fèi)市場(chǎng)，同時(shí)中國(guó)也是全球的電子產(chǎn)品制造中心，對(duì)芯片的需求非常大。
過(guò)去的這幾年，因?yàn)楸淮驂?，所以?guó)內(nèi)的眾多企業(yè)，均是進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)替代，在可以使用國(guó)內(nèi)芯片的前提下，盡量使用國(guó)內(nèi)的芯片，減少對(duì)外的依賴，所以國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，迎來(lái)了高速發(fā)展的契機(jī)。
半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化勢(shì)在必行
芯片設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)化相對(duì)容易一些，門(mén)檻也低一些。因此，大量的資金實(shí)際上投入到芯片設(shè)計(jì)行業(yè)。不過(guò)，芯片設(shè)計(jì)真正轉(zhuǎn)化為國(guó)產(chǎn)芯片還需要芯片制造廠的配合。如果制造廠無(wú)法提供充足的產(chǎn)能，設(shè)計(jì)公司還是要去找中國(guó)臺(tái)灣省的臺(tái)積電，韓國(guó)的三星，甚至美國(guó)的格羅方德等公司來(lái)生產(chǎn)。那么這樣的投入并不會(huì)真正減少芯片的進(jìn)口量。大量的芯片設(shè)計(jì)公司實(shí)際上增加了芯片的進(jìn)口量，你能說(shuō)他們對(duì)國(guó)產(chǎn)替代沒(méi)有促進(jìn)作用嗎？當(dāng)然不能，他們其實(shí)是為真正的國(guó)產(chǎn)芯片做準(zhǔn)備。一旦國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)能滿足需要，將會(huì)義無(wú)反顧轉(zhuǎn)到國(guó)內(nèi)制造廠進(jìn)行制造。
眾多的國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)公司，才是中芯國(guó)際擴(kuò)張的底氣。
首先，我們要知道，為什么會(huì)有大量的芯片設(shè)計(jì)公司出現(xiàn)。根本原因在于，華為被制裁后已經(jīng)沒(méi)有人再天真的認(rèn)為使用國(guó)外芯片很安全了。聯(lián)想公司都開(kāi)始做芯片了。芯片的供應(yīng)的可靠性是最重要的，否則公司即便再大，可能也會(huì)因?yàn)槊绹?guó)的一紙禁令而面臨倒閉的風(fēng)險(xiǎn)。而風(fēng)險(xiǎn)是任何企業(yè)需要規(guī)避的首要問(wèn)題，優(yōu)先級(jí)甚至排在利潤(rùn)之前。因此，芯片的國(guó)產(chǎn)化越高，這樣的風(fēng)險(xiǎn)就越小。芯片設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化只是第一步，真正要解決問(wèn)題需要制造環(huán)節(jié)的安全。因此，如果可以選的話，當(dāng)然優(yōu)先選擇國(guó)內(nèi)制造的芯片。
2025年芯片國(guó)產(chǎn)化率70%這個(gè)目標(biāo)是值得期待的。你將會(huì)看到，后續(xù)的3年時(shí)間，這個(gè)比例會(huì)加速提高。與之對(duì)應(yīng)的，就是以中芯國(guó)際為代表的國(guó)內(nèi)芯片制造廠的產(chǎn)能的暴漲。這也是中芯國(guó)際大舉投資的背后的邏輯。
今年的9個(gè)月的數(shù)據(jù)，芯片進(jìn)口量已經(jīng)有所下降，這個(gè)更多的是因?yàn)樾酒枨蟮南陆翟斐伞Ｐ酒枨蟮南陆?，?duì)于我們來(lái)說(shuō)并非完全是壞事。這反而會(huì)加速芯片國(guó)產(chǎn)化率的提高。
道理很簡(jiǎn)單，芯片需求下降，其實(shí)最先受到影響的是消費(fèi)類電子產(chǎn)品，比如手機(jī)電腦等。這類產(chǎn)品往往影響的是先進(jìn)工藝的芯片。建先進(jìn)工藝的工廠投資巨大，如果沒(méi)有需求，能不裁員就已經(jīng)不錯(cuò)了，還建什么廠？英特爾前不久還準(zhǔn)備大舉建新廠，如今卻要大幅度裁員，非常諷刺。
而國(guó)內(nèi)則不然，芯片需求下降正好可以通過(guò)提高國(guó)產(chǎn)化率來(lái)彌補(bǔ)。更多的將芯片的訂單從不安全的受到美國(guó)控制的芯片廠轉(zhuǎn)移到國(guó)內(nèi)來(lái)，這樣，國(guó)內(nèi)制造廠的訂單有了，國(guó)產(chǎn)化率提高了。芯片需求下降，海外的訂單下降速度遠(yuǎn)比國(guó)內(nèi)的訂單下降速度要快得多。
半導(dǎo)體行業(yè)是個(gè)典型的周期性行業(yè)，當(dāng)過(guò)兩年下行周期結(jié)束，我們可能突然發(fā)現(xiàn)，芯片國(guó)產(chǎn)化突然提高到了非常高的地步，而美國(guó)砸錢(qián)補(bǔ)貼芯片廠搬遷到北美，白忙一場(chǎng)。簡(jiǎn)單推算，中芯國(guó)際的最新的這批產(chǎn)能正式上線，正好在2025年左右，這是巧合嗎？
