三問中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來“芯”變化

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2022-03-17 09:16:01 11

5G、人工智能、連網(wǎng)技術(shù)、新能源等底層技術(shù)的不斷成熟驅(qū)動下游應(yīng)用的電動化、智能化不斷發(fā)展，從而持續(xù)推動全球半導(dǎo)體行業(yè)穩(wěn)步增長。預(yù)計至2025年，全球半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模將達(dá)6300億美元。伴隨著技術(shù)的進(jìn)步，消費電子、通訊、汽車、工業(yè)等各領(lǐng)域?qū)⒂瓉硇袠I(yè)轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步擴(kuò)大對半導(dǎo)體的總需求量。

伴隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)的確立，以及疫情常態(tài)化、半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入后摩爾時代，這一系列變化將對半導(dǎo)體行業(yè)帶來哪些變革？當(dāng)前產(chǎn)業(yè)內(nèi)有哪些技術(shù)趨勢與芯片設(shè)計開發(fā)者需求變化？帶著這些問題，集微網(wǎng)有幸邀請了新思科技全球資深副總裁兼中國董事長葛群先生，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型根技術(shù)提供者的視角，一起尋找中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展軌跡。

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新思科技全球資深副總裁兼中國董事長葛群先生

*問：數(shù)字化轉(zhuǎn)型打破半導(dǎo)體行業(yè)周期性發(fā)展規(guī)律？

疫情給全球芯片供應(yīng)鏈所帶來的沖擊顯而易見，由于各*及地區(qū)疫情恢復(fù)程度不同，供給側(cè)產(chǎn)能受到不同程度的制約。與此同時，疫情爆發(fā)刺激并加速了全球數(shù)字化的發(fā)展，導(dǎo)致芯片制造產(chǎn)能達(dá)到峰值，面對*盛的需求，供需端不平衡造成需求缺口。Gartner在今年二季度發(fā)布的報告中指出全球半導(dǎo)體庫存指數(shù)小于0.9，預(yù)示全球市場處于半導(dǎo)體嚴(yán)重短缺時期。

新思科技全球資深副總裁兼中國董事長葛群指出，事實上，過去數(shù)十年來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直呈現(xiàn)極強(qiáng)的周期性發(fā)展規(guī)律。“盡管業(yè)內(nèi)早已開始討論本輪半導(dǎo)體周期的頂點將會于何時出現(xiàn)，產(chǎn)能緊缺導(dǎo)致的缺芯何時能緩解，但是我認(rèn)為，隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來更大的半導(dǎo)體剛性需求，‘缺芯’可能在未來五年都是繞不開的話題。”

葛群表示，數(shù)字化的進(jìn)程不僅能重塑產(chǎn)業(yè)邏輯與經(jīng)濟(jì)形態(tài)，更將進(jìn)一步釋放技術(shù)創(chuàng)新活力、開辟新型經(jīng)濟(jì)的增長點。由此而誕生的數(shù)字經(jīng)濟(jì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的地位有望進(jìn)一步提升，人工智能、5G通信、云計算、元宇宙等領(lǐng)域?qū)@得充分的政策支持，技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)高速增長，給人才提供了巨大的舞臺，也為資本市場提供了優(yōu)質(zhì)投資賽道與寶貴投資機(jī)會。

“數(shù)字化轉(zhuǎn)型是把真實的物理*投射在數(shù)字*的過程，未來更將原來已經(jīng)存在幾十年、上百年的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融入數(shù)字化技術(shù)后再進(jìn)行優(yōu)化，最終使得生產(chǎn)效率、生產(chǎn)力變得更高，讓產(chǎn)業(yè)體量變得更大。把傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行數(shù)字化改造是中國產(chǎn)業(yè)升級最核心的工作，而且中國毫無疑問在這方面走在了全球前列。”他指出，“在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中初期一定會陣痛，有很多技術(shù)挑戰(zhàn)，也會產(chǎn)生不適應(yīng)，生態(tài)鏈的發(fā)展也會有不平衡。作為支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)成長的基石，芯片的重要性不言而喻，反過來數(shù)字經(jīng)濟(jì)也給芯片帶來了更多的市場需求。”

葛群解釋，如果簡單描述一項數(shù)字化的任務(wù)，包括了感知——傳輸-云端/邊緣處理——通信下發(fā)任務(wù)到端——端控制動作。在感知環(huán)節(jié)，需要大量的各種類型的傳感器支撐；在傳輸環(huán)節(jié)，需要WiFi、藍(lán)牙、5G/6G、甚至類似星鏈等新興網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)；在計算和處理環(huán)節(jié)，需要各種算力強(qiáng)大或節(jié)能的CPU、GPU、DPU、存儲器等，如果在這個環(huán)節(jié)進(jìn)一步挖掘所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還需各種AI推理、訓(xùn)練和加速芯片；在最后數(shù)據(jù)處理完成后，要通過通訊下發(fā)到終端去執(zhí)行操作，反映或指導(dǎo)人類的生活，就需要各種精確的控制器等。“所以數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，人們生產(chǎn)、生活的每一個環(huán)節(jié)都離不開芯片，這將為芯片行業(yè)創(chuàng)造指數(shù)倍數(shù)量級的市場容量。”

在數(shù)字化浪潮下，無論是生活物資的制造，還是汽車的電氣化，整個社會已經(jīng)無法回到離開芯片還能運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。數(shù)字化趨勢已經(jīng)改變了社會結(jié)構(gòu)，而且爆發(fā)點還未到來，因此他認(rèn)為這種可預(yù)見的更為龐大的需求將改變以往幾十年半導(dǎo)體行業(yè)周期性的波動，并且近段時間全球各地新建的芯片制造產(chǎn)能需要2~3年才能投入量產(chǎn)，為此預(yù)計在5年內(nèi)芯片的需求都無法全部得到滿足。

第二問：創(chuàng)業(yè)+跨界造芯，誰將掌握未來芯片設(shè)計？

日益龐大而多種多樣的應(yīng)用需求，推動了芯片產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。市場研究機(jī)構(gòu)IBS預(yù)測，2030年全球集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1萬億美元，是2020年的2.6倍。這一預(yù)計還趨向保守，沒有考慮數(shù)字化大躍進(jìn)帶來的新增需求。芯片設(shè)計創(chuàng)業(yè)公司如雨后春筍般涌現(xiàn)，同時各種互聯(lián)網(wǎng)、汽車、手機(jī)等系統(tǒng)廠商也跨界進(jìn)入了“創(chuàng)芯”的行列。

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葛群曾在近日新思科技的開發(fā)者大會上分享了2021年的調(diào)查報告，指出市場及資本最為關(guān)注的六個芯片創(chuàng)業(yè)賽道，包括汽車MCU、自動駕駛ADAS、GPU、WiFi 5/6、DPU、AIoT。另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)及汽車等系統(tǒng)廠商規(guī)模壯大及競爭日趨激烈，催生了他們對于差異化定制芯片的更高需求，越來越多的企業(yè)走上自研的“造芯”道路。

“中國是全球*擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類的*，具備了最強(qiáng)的系統(tǒng)能力。在最大的市場需求及系統(tǒng)能力支撐下，以往根據(jù)現(xiàn)有芯片功能去設(shè)計終端系統(tǒng)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)終端系統(tǒng)要求去定義芯片功能，在這種需求越來越無法滿足的情況下，很多系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)公司就走上了自研芯片的道路。”葛群表示，“背后的邏輯是差異化的需求，促使系統(tǒng)廠商通過自己實現(xiàn)芯片，來鞏固其對終端市場的把握能力。”

無論是芯片創(chuàng)業(yè)者，還是跨界造芯者，產(chǎn)品上市時間都是芯片開發(fā)者們最大的挑戰(zhàn)。與此同時，隨著芯片制造工藝演進(jìn)和系統(tǒng)級架構(gòu)的改變，芯片設(shè)計的規(guī)模和復(fù)雜度都呈幾何級增長。葛群指出，作為芯片設(shè)計的基石，新思科技等EDA及IP提供商將在這種轉(zhuǎn)變中發(fā)揮越來越重要的作用。

“例如新思科技推出的解決方案就是把芯片設(shè)計思路抽象化，將底層細(xì)節(jié)和經(jīng)驗都?xì)w并至工具形成一個設(shè)計方法學(xué)，芯片設(shè)計工程師可以使用*硬件描述語言編寫代碼來實現(xiàn)芯片功能，功能驗證后再通過邏輯綜合工具將硬件描述語言轉(zhuǎn)換成邏輯電路圖，最后進(jìn)入制造環(huán)節(jié)。這極大地提升了芯片設(shè)計的效率，引發(fā)了芯片設(shè)計行業(yè)的流程變革。”他表示，“新思科技一直在引領(lǐng)芯片設(shè)計從抽象描述變成具體實踐的工具創(chuàng)新，未來將進(jìn)一步提高芯片設(shè)計的抽象層次，用更高層的語言描述系統(tǒng)和芯片并將之后變成芯片，以解決系統(tǒng)級的復(fù)雜度，這就是我們提出的‘SysMoore’的概念，從更高的維度來思考解決半導(dǎo)體行業(yè)挑戰(zhàn)的設(shè)計方法學(xué)。”

新思科技的目標(biāo)是，一方面通過融合設(shè)計工具以及芯片全生命周期管理平臺，解決對于不同工藝尤其是硅工藝的建模和抽象難題，使得人類能更好地利用不同工藝，尤其先進(jìn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新。另一方面充分利用AI、云、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，讓EDA的算法變得更強(qiáng)大，增強(qiáng)EDA性能，降低芯片設(shè)計門檻，能夠讓更多的人參與到芯片設(shè)計當(dāng)中來。

那么問題來了，在新需求下，系統(tǒng)廠商、芯片廠商和EDA廠商，未來誰將能主導(dǎo)芯片的設(shè)計？

對此葛群認(rèn)為，系統(tǒng)廠商的優(yōu)勢在于對自己的終端、對客戶的需求很了解，但是對眾多的芯片架構(gòu)/微架構(gòu)的了解不如傳統(tǒng)芯片公司，也不熟悉如何去高效運轉(zhuǎn)一個芯片設(shè)計公司。“系統(tǒng)公司研發(fā)產(chǎn)品的習(xí)慣和邏輯與芯片研發(fā)有巨大的差別，例如系統(tǒng)公司的終端產(chǎn)品更新周期快，需要盡快上市，如果軟件有bug，可能一晚上就要調(diào)試完，但是一顆芯片從設(shè)計到生產(chǎn)出來需要18個月左右。”他指出，“國內(nèi)前幾年就有系統(tǒng)公司、軟件公司嘗試做芯片，他們面臨的最大挑戰(zhàn)就是面對眾多芯片架構(gòu)，他們不知道要實現(xiàn)自己的需求，哪一種是最合適的，哪一種制造工藝最合適。”

而芯片設(shè)計公司的優(yōu)勢是對芯片架構(gòu)的了解，能夠以合適的工藝，以最優(yōu)的成本按時間窗口把芯片做出來，但缺乏的是對系統(tǒng)、終端應(yīng)用的深入了解。芯片設(shè)計公司需要找到好的系統(tǒng)公司合作深入挖掘需求，以提供靈活的、能適應(yīng)多個終端應(yīng)用的通用芯片。

面對這兩類客戶，新思科技提供的是完全不同的服務(wù)。葛群表示，對于系統(tǒng)廠商，目標(biāo)是通過各種IP模塊和設(shè)計工具幫助他們解決芯片架構(gòu)和工藝的選擇；對于芯片公司，目標(biāo)是通過仿真驗證、快速原型等更快、更易用的工具，使芯片生產(chǎn)出來之前就能模擬出實際的性能、功耗等表現(xiàn)，節(jié)約成本和設(shè)計周期。“從某種意義上來說，EDA公司的目標(biāo)是將此前的芯片設(shè)計經(jīng)驗積累下來，使之?dāng)?shù)字化，以便將過往的經(jīng)驗快速高效地復(fù)用到今后的芯片設(shè)計中。這就是新思科技DSO.ai的概念，它是行業(yè)內(nèi)*個用自主AI系統(tǒng)幫助客戶進(jìn)行芯片設(shè)計的解決方案。融合設(shè)計+DSO.ai可以幫助客戶用AI的系統(tǒng)進(jìn)行芯片設(shè)計和開發(fā)并達(dá)到最佳效果，設(shè)計流程和上市速度也是最快。”

除此之外，這兩類客戶在晶圓廠等產(chǎn)業(yè)鏈的資源和支持方面也是全新的領(lǐng)域。對此葛群強(qiáng)調(diào)，新思科技一直致力于一個越來越大的產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴，通過“朋友圈”的力量使客戶的每一種系統(tǒng)場景、每一個細(xì)節(jié)的需求都能滿足。“新思科技的優(yōu)勢是能夠從最底層的工藝優(yōu)化、芯片優(yōu)化到軟件優(yōu)化推動全流程優(yōu)化，從而做到更高層次的優(yōu)化、更高層次的抽象。我們有很多合作伙伴，可能在某個細(xì)分領(lǐng)域已經(jīng)深耕多年，但是缺少像新思科技這樣擁有一個最完整的工具鏈；新思科技也發(fā)現(xiàn)有些本土的EDA公司在某些點工具上非常有亮點，因此新思也非常積極的跟本土的產(chǎn)業(yè)鏈上下游，甚至同行進(jìn)行合作互補(bǔ)，目標(biāo)都是為了給客戶提供更好、更完善的工具和服務(wù)。”

比如新思科技與芯和半導(dǎo)體在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的合作，客戶使用新思科技的設(shè)計工具導(dǎo)出芯片的版圖數(shù)據(jù)后，就可以直接導(dǎo)入到芯和的封裝設(shè)計工具中進(jìn)行下一步設(shè)計，不用再重新迭代數(shù)據(jù)。“這是一個很好的合作典范，讓我們的中國客戶能夠不改變現(xiàn)在的生態(tài)工作流程，又能夠享受到芯和最先進(jìn)的基于2.5D/3D的封裝設(shè)計和分析工具。”他強(qiáng)調(diào)，“新思在中國產(chǎn)業(yè)鏈中挑選的合作伙伴都能夠進(jìn)行很好的互補(bǔ)，我們合作不是口號，而是真正能讓雙方共同客戶享受到合作帶來的價值和收益。”

第三問：國產(chǎn)EDA能否借鑒新思科技的發(fā)展經(jīng)驗？

近期，國內(nèi)呈現(xiàn)EDA企業(yè)數(shù)量快速增加、融資案例量次齊增的局面。據(jù)不完全統(tǒng)計國內(nèi)EDA企業(yè)到6月底已有64家，資本熱捧下融資活動也十分頻繁，融資規(guī)模更大。在資本、政策的傾斜下，有一些成立才1-2年的公司打算借由并購的捷徑來迅速壯大，表面繁榮之下不乏隱憂。那么新思科技的發(fā)展經(jīng)驗，國產(chǎn)EDA廠商能否借鑒？

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葛群指出，能借鑒的是新思科技發(fā)展里始終堅持的“長期主義”這一底層邏輯。

他強(qiáng)調(diào)，首先必須重視人才培養(yǎng)。EDA是實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的源頭，是集成電路產(chǎn)業(yè)的根技術(shù)。EDA技術(shù)自身的創(chuàng)新顯得尤為重要，但目前EDA人才市場情況卻不容樂觀，且從高校課題研究到能夠真正實踐從業(yè)，EDA人才培養(yǎng)周期往往需要十年的時間，因此如何培養(yǎng)EDA人才、以人才確保創(chuàng)新需要重視。新思科技十分注重人才培養(yǎng)和人才梯段的建設(shè)，每年30%+的研發(fā)投入，包括詳細(xì)的人才培養(yǎng)計劃，建立聯(lián)合實驗室、培訓(xùn)中心和新思智庫，舉行國際會議和境外培訓(xùn)，并聯(lián)合高校進(jìn)行課程適配等。

第二，持續(xù)研發(fā)并尊重半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展規(guī)律。EDA公司應(yīng)該尊重半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，并持續(xù)投入研發(fā)。在研發(fā)過程中要重視與下游*芯片設(shè)計公司、晶圓廠甚至封測廠商展開*的合作，EDA公司才能*時間了解到最新工藝相關(guān)信息及數(shù)據(jù)，從而更新EDA和IP產(chǎn)品，以滿足下游客戶的最新需求。新思科技就近30年來一直與臺積電、英特爾、三星、Arm等全球*的產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)保持合作關(guān)系，持續(xù)開發(fā)適用于最先進(jìn)工藝的IP產(chǎn)品。但是葛群強(qiáng)調(diào)，保持前沿技術(shù)的投入一定會有風(fēng)險，并不是每次投資都會成功，但這是公司成為領(lǐng)導(dǎo)者的必經(jīng)之路。

第三，要樹立以客戶為主的觀念，*賦能客戶成功。新思科技進(jìn)入中國26年來，一直秉持與中國半導(dǎo)體行業(yè)共同成長的理念，立足本土市場發(fā)展情況和產(chǎn)業(yè)需求，提供相應(yīng)的技術(shù)支持。在不同的時期、不同的階段及時調(diào)整方向和策略，做到始終以客戶的需求為中心。比如，經(jīng)過20今年的發(fā)展，中國半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展時期，資本對于技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的推動作用逐漸凸顯。因此，新思科技開始在中國成立新的戰(zhàn)略投資基金，作為母基金通過與中國本地企業(yè)和投資機(jī)構(gòu)攜手合作，不僅在資本上支持芯片技術(shù)和最新科技創(chuàng)新，還借助新思技術(shù)的力量賦能創(chuàng)新企業(yè)快速成長。

第四，并購壯大的前提條件是自身的產(chǎn)品和市場能力足夠強(qiáng)大。由于EDA工具技術(shù)要求高，涉及環(huán)節(jié)多，至今仍未有本土企業(yè)做到全流程覆蓋。誠然EDA的發(fā)展史就是一部并購史，但是僅僅依賴資本收購并不能有效解決本土EDA產(chǎn)業(yè)技術(shù)積累相對較淺的問題。葛群強(qiáng)調(diào)，新思科技馬上要迎來成立35年的里程碑，但是公司的大部分并購是發(fā)生在新思成立10年后。他指出，“我們相信中國巨大的市場一定會孕育出優(yōu)秀的EDA企業(yè)，但是成長起來靠的是企業(yè)扎扎實實地打牢技術(shù)和產(chǎn)品基礎(chǔ)，先獲得本土客戶的*和認(rèn)可，才有能力去消化和并購。”

結(jié)語

葛群強(qiáng)調(diào)，數(shù)字化帶來的市場機(jī)會和技術(shù)挑戰(zhàn)并存，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈可能會隨時面臨各種不確定因素，但是相信“芯片人”有足夠的韌性去適應(yīng)這樣的高動態(tài)的市場和產(chǎn)業(yè)變化。“新思科技作為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中重要的一份子，目標(biāo)是針對中國產(chǎn)業(yè)提供更完善、更智能的工具。”他提出“+新思”的說法來倡議建立芯片產(chǎn)業(yè)命運共同體，“這個新思一語雙關(guān)，不是一定要用新思科技的工具，而是更希望所有的合作伙伴和客戶都能夠擁有更多新技術(shù)、新的思想、新的思路，希望中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大家庭在‘新思’的幫助下得到更高質(zhì)量和更高速度的發(fā)展。”（校對/薩米）

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