7月15-16日,，以“應用引領,，創(chuàng)新驅(qū)動”為主題的“2021中國集成電路設計創(chuàng)新大會暨IC 應用博覽會”（ICDIA 2021）在蘇州獅山國際會議中心圓滿舉辦。ICDIA是繼ICCAD之后,，集成電路設計領域又一重要會議,，來自IC領域的眾多專家和業(yè)內(nèi)專業(yè)人士圍繞集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展、機遇與挑戰(zhàn),、趨勢與走向等話題發(fā)表主題演講,，會后眾多產(chǎn)業(yè)界的負責人在接受媒體采訪時也進一步分析了自己的觀點。
國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,，但高端通用芯片自給率低
中國集成電路設計創(chuàng)新聯(lián)盟專家組組長時龍興教授（圖源：ICDIA）
對于集成電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈,，中國集成電路設計創(chuàng)新聯(lián)盟專家組組長時龍興教授將其形象地比喻為一棵樹：“我把集成電路的產(chǎn)業(yè)鏈比作一棵樹，樹根的關鍵就是設備,、材料,、EDA，樹干是制造業(yè),，樹枝是芯片設計,，長出的果實是芯片產(chǎn)品。因此,，集成電路以產(chǎn)品為中心,，以系統(tǒng)對芯片的需求來引領，定義好芯片后首先做設計,，之后制造,、封測，最后芯片放到系統(tǒng)里構成產(chǎn)品,，這個過程中設計是龍頭,。”
近幾年,，集成電路產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展,，國內(nèi)三業(yè)（設計、制造,、封測）總規(guī)模達到了7600億元,，在很多大宗產(chǎn)品領域已經(jīng)形成了批量供貨能力，如手機SOC,、數(shù)字電視SOC,、指紋芯片、射頻芯片,、功率半導體等,；在一些關鍵的高端通用芯片上面也實現(xiàn)了一定突破，如超算CPU,、服務器CPU,，嵌入式CPU、GPU,，AI芯片,、存儲、FPGA等,。
但是,，目前高端通用芯片總體上依然被國外壟斷,，CPU 95%的產(chǎn)品還是來自Intel、AMD兩家,；GPU 2021年一季度的統(tǒng)計68%來自Intel,，17%來自AMD，15%來自NVIDIA,，獨立顯示以NVIDIA為主,；內(nèi)存方面，韓國的三星,、海力士加上美國的美光三大家基本上占據(jù)了95%的市場,；FPGA方面，賽靈思和Intel（Altera）兩家占據(jù)市場份額95%以上,；通信芯片相對好一些,，但是Murata、Skyworks,、Broadcom,、Qorvo、Qualcomm實際占到了79%的份額,。
國內(nèi)高端芯片的供給在很多CPU,、GPU、FPGA上基本上僅有0.5-1%的份額,，僅僅是有,，而達不到真正供應鏈安全和供貨的能力。
另外,，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)“小而散”的狀態(tài),，同質(zhì)化問題嚴重，如通訊類的設計企業(yè)有498家,，模擬類芯片的設計企業(yè)有270家,，消費類的設計企業(yè)有966家。
盡管國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)在設計領域發(fā)展更快,，但體量依然較小,。根據(jù)IC Insight的數(shù)據(jù)顯示，在全球IC設計業(yè)銷售占比中,，美國份額達到了64%,，中國僅為15%。
從研發(fā)投入來看,，美國芯片設計企業(yè)的研發(fā)投入占比則達到了16.4%,，而中國大陸的芯片設計企業(yè)的平均研發(fā)投入在營收中的占比僅為8.3%，差距很大。
此外,，新興制造工藝的追趕目前來看還是非常艱難,，國內(nèi)規(guī)模最大的中芯國際在先進制程發(fā)展受阻，時龍興教授指出,，成熟工藝打磨是接下來值得重點關注的內(nèi)容,。
目前75%的電路實際上都可以用28nm工藝實現(xiàn)，國內(nèi)28-45nm的產(chǎn)能占全球15%左右,，45nm以上占到23%，有很大的攻克空間,，因此針對28nm的成熟工藝強化從可用到好用的打磨,，釋放國產(chǎn)的產(chǎn)能是緩解產(chǎn)品供應鏈供給不足的很重要的方向。
創(chuàng)新發(fā)展是出路
中國集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟,、中國科學院微電子研究所葉甜春教授（圖源：ICDIA）
“從目前的發(fā)展形勢看,，我國電子信息制造業(yè)規(guī)模也在突破，從2008年的5.12萬億元增長到2020年的16.72萬億元,。同時,，規(guī)模提升之外，技術也在逐漸實現(xiàn)突破,?！敝袊呻娐穭?chuàng)新聯(lián)盟、中國科學院微電子研究所葉甜春教授指出,，經(jīng)過六十年的發(fā)展,，特別是過去十二年的努力，中國集成電路產(chǎn)業(yè)進入了一個新階段,，已經(jīng)建立起一個較完整的技術體系和產(chǎn)業(yè)實力,，并非“一無所有”，妄自菲薄和盲目自大都不可取,。
葉甜春教授給出了三點建議：
第一,，保持定力，穩(wěn)住陣腳,，持之以恒最好自己的事情,。
葉甜春教授表示，集成電路是我們自己自立自強的問題,，對供應鏈安全不能再抱有幻想,，從薄弱的地方開始往前走往往成本很高，但一定要堅持去做,；開放合作是不變的道路,，任何一個國家的力量都不可能做全，對于全球化我們既不能夠依賴，也不能夠放棄,，我們需要的是改革,，打造一種全球合作新生態(tài)不被制約的全球合作新生態(tài)；解決辦法不是不斷地打補丁,，缺一個補一個,，而是靠創(chuàng)新，形成特色優(yōu)勢,，打造行業(yè)良性生態(tài)環(huán)境,。
第二，從自身發(fā)展到全球產(chǎn)業(yè)格局,，中國IC產(chǎn)業(yè)都需要再定位,。
葉甜春教授表示，未來的發(fā)展重點是要以產(chǎn)品為中心,，以行業(yè)解決方案為牽引,，利用中國市場優(yōu)勢，利用“雙循環(huán)”開辟新的增長空間,，創(chuàng)造合作共贏機遇,，推動全球產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
第三,，技術創(chuàng)新是大趨勢,，架構設計創(chuàng)新也是必由之路。
摩爾定律逐漸走到極限,，仍然有新的創(chuàng)新機遇,，將已有的制造潛能發(fā)揮出來，用更少的晶體管實現(xiàn)更強大的功能,；平面到3D將成為技術演進的新路徑,，架構創(chuàng)新也將成為新的焦點。
中國集成電路封測創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長兼常務秘書長,、中科院微電子所副所長曹立強（圖源：ICDIA）
當前國內(nèi)的封測產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展非?？欤a(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大,，但與國際的龍頭企業(yè)的差距依然存在,。如何破解？產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新是關鍵,。中國集成電路封測創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長兼常務秘書長,、中科院微電子所副所長曹立強指出，未來產(chǎn)業(yè)鏈應持續(xù)協(xié)同創(chuàng)新,，抓住機遇,，充分發(fā)揮我國作為全球規(guī)模最大、增長最快的市場優(yōu)勢，強化特色工藝及封裝測試產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新,。
EDA,、IP、高端芯片等重要環(huán)節(jié)壓力中萌發(fā)
在集成電路產(chǎn)業(yè)中,，EDA是產(chǎn)業(yè)基礎,，而恰恰EDA是目前產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)里是受制于人最嚴重的環(huán)節(jié)。國內(nèi)EDA市場超過八成份額由三巨頭（美國Synopsys,、Cadence,、Siemens）占據(jù)，并且排在前十的EDA公司中有7家都是美國公司,。
EDA市場并不大,，全球約70億美金的市場，而作為集成電路行業(yè)最基礎的實現(xiàn)工具,，可謂是撬動電子信息產(chǎn)業(yè)的有力杠桿。盡管產(chǎn)業(yè)環(huán)境非常嚴峻,，近年來國內(nèi)還是涌現(xiàn)了一大批國產(chǎn)自主EDA公司,。據(jù)悉，截止到2021年6月底,，國內(nèi)的EDA廠家就有64家,。
北京華大九天科技股份有限公司董事長劉偉平指出EDA產(chǎn)業(yè)有三大特點：
第一，技術要求很高,。
第二,，需要全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的支持。
第三,，EDA不是任何一家企業(yè)單打獨斗能夠解決問題,，合作甚至整合才能最終把EDA的流程和平臺搭建起來。
行芯科技是國內(nèi)較早從事先進工藝的EDA研發(fā)企業(yè)之一,，從2018年至今已有多款EDA產(chǎn)品面世,，在全球范圍內(nèi)得到廣泛應用，產(chǎn)品覆蓋面廣泛,，不僅面向芯片設計企業(yè),，晶圓廠與封測廠都有涉足。
“國內(nèi)現(xiàn)在涌現(xiàn)了一批剛性的國產(chǎn)EDA工具使用客戶,。隨著國內(nèi)芯片設計公司自身設計能力的成長,，高端需求持續(xù)增長，對EDA工具的要求也在逐步提升,，同時這樣的客戶數(shù)量也在大大增加,。技術和市場機遇使國產(chǎn)EDA廠商的數(shù)量在近兩年時間內(nèi)發(fā)生了巨大的增長。” 杭州行芯科技有限公司CEO賀青表示,。
行芯科技很低調(diào),，盡管產(chǎn)品應用已經(jīng)很成熟，但之前鮮少見到相關報道,。據(jù)介紹,，行芯科技目前已有百余人規(guī)模，研發(fā)人員占比90%以上,，在沒有專職銷售團隊的情況下,，客戶訂單需求處于滿負荷狀態(tài)，并且在可見未來會一直持續(xù),。 “對于芯片設計公司和fab廠而言,，先進工藝遇到的問題比想象中多得多，但是它可以選的供應商很少,，我們的產(chǎn)品出現(xiàn)時,，讓客戶眼前一亮?！辟R青表示,，“行芯科技從2018年到現(xiàn)在迅速推出了這么多的產(chǎn)品，而國外的企業(yè)往往要更長的時間,，主要有兩個原因：第一,，整個團隊特別聚焦，集中公司所有資源聚焦剛需產(chǎn)品研發(fā),；第二,，團隊有行業(yè)領先的創(chuàng)新核心技術，滿足客戶前沿且苛刻的要求,，且與高端合作伙伴-芯片設計企業(yè)和fab緊密合作,，快速迭代磨合產(chǎn)品。行芯團隊堅持核心技術自主研發(fā),，所有知識產(chǎn)權完全自主研發(fā),，不通過購買任何第三方獲得知識產(chǎn)權，這是我們引以為傲,，并且敢于持續(xù)深耕很重要的特質(zhì),。”
芯片產(chǎn)業(yè)鏈中,，半導體IP作為設計上游關鍵技術環(huán)節(jié),，可以幫助縮短芯片開發(fā)時間、降低研發(fā)風險,。然而與EDA一樣,，IP的難度也相當大,，全球前十IP供應商主要來自英美。盡管市場不大,、骨頭難啃,，但國內(nèi)還是逐漸涌現(xiàn)出了大量有理想、勇追求的IP廠家,。
芯原股份是國內(nèi)頂尖的老牌半導體IP供應商,，2020年全球排名第七，擁有用于集成電路設計的GPU IP,、NPU IP,、VPU IP、DSP IP,、ISP IP五類處理器IP,、1,400多個數(shù)模混合IP和射頻IP,。公司的多個處理器IP排名世界前列,，在眾多國際行業(yè)巨頭的各種產(chǎn)品中發(fā)揮重要作用。 此外,，芯原還推出了基于IP的平臺授權業(yè)務模式,，并結合市場發(fā)展趨勢，已逐步在 AIoT,、可穿戴設備,、汽車電子和數(shù)據(jù)中心這4個領域形成了一系列優(yōu)秀的IP,、IP子系統(tǒng)及平臺化的IP解決方案,，并在上述應用領域取得了較好的業(yè)績和市場地位。
芯動科技成立于2006年,，15年來一直專注于IP特別是接口IP,，其接口IP芯片發(fā)貨量超過50億顆，覆蓋全球六大頂級晶圓代工廠130nm到5nm工藝節(jié)點,。尤其是在DDR方面,，芯動更是全球覆蓋最強的IP公司之一，掌握了全球第一款GDDR6/6X商用IP,?！爱a(chǎn)業(yè)最追求的就是生態(tài)，就像數(shù)據(jù)里面要提取公因式的環(huán)節(jié),，它可以解決很多行業(yè)的問題,，即使它是一個硬骨頭，IP的開發(fā)仍然是作為我們的第一選擇,，這也是我們的追求,?！?芯動科技聯(lián)合創(chuàng)始人敖鋼表示。
經(jīng)過多年的技術積累,，芯動科技如今又拓展了GPU布局,。敖鋼表示：“國產(chǎn)GPU是具有國家戰(zhàn)略意義的高端集成電路產(chǎn)品，是當前重要且緊缺的核心產(chǎn)品之一,，尤其智能圖形渲染GPU是國內(nèi)市場的一大空白,，所以我們直接切入到難度更高、體量更大的渲染GPU中,。由于我們在很多GPU的底層技術上做到了國際先進甚至性能超越,，如GDDR6和Chiplet等，芯動GPU對標的是英偉達,、AMD的高端產(chǎn)品,，并且瞄準國產(chǎn)信創(chuàng)桌面和服務器這兩大市場領域，這必將給國內(nèi)GPU應用產(chǎn)業(yè)帶來新的動力,?！?/p>
芯來科技于2018年6月份成立，跨越了對于芯片創(chuàng)業(yè)公司來說的三年重要門檻,，也意味著芯來科技邁入下一個新階段,。作為國內(nèi)最早從事RISC-V 處理器IP開發(fā)的公司，芯來科技完成了從0到1的自主研發(fā)階段,，推出了100/200/300/600以及最新的900系列處理器IP,，應用范圍覆蓋了從超低功耗到高性能的AIoT領域的RISC-V 處理器IP。
“在接下來的3年中,，芯來科技將會繼續(xù)向高性能方向邁進,，面向數(shù)據(jù)中心以及更多通用高性能芯片提供合適的處理器IP。同時也會進入包括汽車的功能安全,、信息安全等的垂直領域,。”芯來科技執(zhí)行總裁彭劍英表示,。
2020年6月,，擁有全球頂尖半導體IP企業(yè)管理和技術積累的“夢之隊”帶領芯耀輝科技橫空出世。成立僅一年,，芯耀輝已經(jīng)完成了主流接口IP產(chǎn)品線的布局,，產(chǎn)品已經(jīng)陸續(xù)推向市場，并收到了非常好的反響,，得到客戶認可與持續(xù)支持,。“客戶的信任與支持也給了我們這群技術迷專注28/14/12nm及以下先進工藝IP研發(fā)和服務更大的動力,。在頂配的人才團隊和豐富的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗基礎上,，我們將眾多一線資本的投資幾乎全部投入研發(fā)中,，因為芯耀輝團隊只做IP研發(fā)一件事，專注做好產(chǎn)品,，為市場提供兼容性高,、可靠性強的IP產(chǎn)品，更好地服務于數(shù)字社會的各個重要領域,?！毙疽x科技有限公司CTO李孟璋說道。
李孟璋表示,，作為半導體IP新銳,，芯耀輝要做的不只是高質(zhì)量的接口IP，還要做智能IP子系統(tǒng),，解放工程師的創(chuàng)造力,，把人工智能、云化等技術應用于傳統(tǒng)的IP設計中,，做面向未來的技術研發(fā),，讓芯片設計更簡單，滿足數(shù)字時代應用市場的多元化需求,。走在世界前沿的應用市場,，加速國產(chǎn)IP換道超車。
雖然目前IP被外商高度壟斷,，國內(nèi)IP仍處于被“卡脖子”狀態(tài),，但是產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化給國內(nèi)IP產(chǎn)業(yè)帶來新的機遇和挑戰(zhàn)，李孟璋呼吁圍繞著客戶需求的創(chuàng)新和IP,、EDA結合的創(chuàng)新三個層面的創(chuàng)新,，去賦能IP產(chǎn)業(yè)一起應對挑戰(zhàn)。
時龍興教授提到,，高性能CPU,、GPU,、汽車半導體等高端芯片總體上還處于被國外壟斷狀態(tài),，自給率較低。沐曦集成電路（上海）有限公司CEO陳維良將其比作“大長金”：“難度非常大,、周期非常長,，投入也像‘吞金獸’，投入的資本量非常非常大,。好處是現(xiàn)在有一個非常好的環(huán)境,，讓我們可以有機會去突破?！?/p>
沐曦集成電路成立于2020年,，一直致力于提供完全自主知識產(chǎn)權,，針對異構計算等各類應用的高性能GPU芯片和解決方案研發(fā)及銷售?！巴ㄓ锰幚砥髟诟咝阅蹽PU這塊差異化不是特別大,，在落地場景上有一些差異。在產(chǎn)品的定義和整個生態(tài)的優(yōu)化上,，針對一些更有機會的地方進行切入,，這是我們的戰(zhàn)略?！?陳維良表示,。
如今汽車芯片產(chǎn)能缺口引發(fā)關注，隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展,，近年來不少傳統(tǒng)半導體廠家和傳統(tǒng)整車廠家紛紛入局汽車電子領域,，欲搶占發(fā)展機遇，琪埔維（Chipways）半導體在這波浪潮中準備得更早一些,。Chipways（又名芯路）是一家汽車半導體芯片(Fabless IC)設計公司,成立于2014年10月,，專注于汽車智能核心芯片研發(fā)與設計，目前的產(chǎn)品包括MCU,、傳感器,、通信芯片、BMS AFE芯片及數(shù)字隔離芯片,。
“做汽車電子芯片,，它需要很長的時間積累，要看得到遠方,，不能著急,。因為芯片是靠一個一個模塊、IP去積累,，去打?qū)嵉?。Chipways芯路便來源于此?！?琪埔維半導體CEO秦嶺表達團隊心聲,，“當前的形勢為國內(nèi)芯片廠商打開了市場，我們要珍惜這個時間窗口,，希望中國的汽車半導體產(chǎn)業(yè)界和媒體界能一起促進產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。不要去做‘聞雞起舞’的亂世英雄，一竿而起,，不管最后的產(chǎn)業(yè)結果,，最后一地雞毛。大家不要一哄而上,，汽車半導體是人命關天的事,，要非常理智地去看待,。”
基于IP和生態(tài)原因,，DSP領域大多數(shù)是被國際廠商占據(jù),，為填補空白，國內(nèi)近些年也出現(xiàn)了一批數(shù)字信號處理器芯片廠商,。中科昊芯2019年1月成立,，主要從事數(shù)字信號處理器DSP（基于RISC-V處理器內(nèi)核）芯片的研發(fā)設計，目前已推出工業(yè)控制微處理器Haawking-HX2000系列中兩個典型系列產(chǎn)品,。
中科昊芯今年量產(chǎn)了業(yè)界首款基于RISC-V的DSP芯片,，隨著RISC-V指令集帶來的機會，較好地解決了知識產(chǎn)權問題,。中科昊芯聯(lián)合創(chuàng)始人&副總經(jīng)理吳軍寧透露,，相比較國際友商DSP產(chǎn)品，中科昊芯的RISC-V DSP芯片在領域核心算法的能效比方面最高可以提升約一倍,。在現(xiàn)場Demo演示中,，對比國際友商DSP產(chǎn)品，中科昊芯方案實際展示效果也是更好,。
RISC-V現(xiàn)在最火,，但離成熟量產(chǎn)還有很大距離。關于RISC-V的發(fā)展趨勢,，彭劍英表示,，“相比ARM成立的5-10年，再看RISC-V正式作為商業(yè)運轉的前5-10年,，RISC-V的發(fā)展速度其實是非?？斓摹Ｄ壳癛ISC-V在智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中已經(jīng)逐漸被采用,，要跨過物聯(lián)網(wǎng)或通用產(chǎn)品,，往更多高端專用產(chǎn)品發(fā)展，則需要一些標志性的事件,，讓RISC-V跨入到一個成熟的發(fā)展期,。”
