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搶食IC設計服務蛋糕,各家施展絕招

2021-11-07
來源:半導體行業(yè)觀察
關鍵詞: IC設計

  近些年,,中國大陸的IC設計企業(yè)數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,。

  最近,,來自企查查的一份統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,,我國現(xiàn)存芯片相關企業(yè)8.64萬家(這些企業(yè)涉及泛電子半導體產(chǎn)業(yè)鏈,,有的聚焦在上游的芯片設計、制造和封測等,,有的則聚焦在下游的電子系統(tǒng)業(yè)務),。2020年我國新增芯片相關企業(yè)2.09萬家,,同比增長207.39%,是近十年新增最多的一年,,也是最快的一年,,遠遠超過其他年份。2021年前9個月,,我國新增芯片相關企業(yè)3.21萬家,,同比增長153.39%。

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  據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,,從2016年開始,,中國大陸IC設計企業(yè)數(shù)量有了顯著增加(從2015年的736增加到了2016年的1362家),2018年又增加到了1698家,,同比增長超過20%,。截至2019年11月底,全國共有1780家設計企業(yè),,2020年,,這一數(shù)字增長到2218家。

  雖然數(shù)量可觀,,但技術實力雄厚,、設計能力強、營收水平高,、影響力大的IC設計企業(yè)卻不多,。更關鍵的是,研發(fā)投入嚴重不足,。人才短缺嚴重——我們的人才培養(yǎng)體系,,沒有隨著集成電路發(fā)展,企業(yè)挖人成為常態(tài),,用人成本飆升,,給企業(yè)帶來了極大的挑戰(zhàn)。

  雖然整體水平還不高,,但在過去幾年里,,特別是2018、2019和2020這三年,,中國大陸的IC設計企業(yè)整體發(fā)展態(tài)勢還是有可喜變化的,,整體力量分散的局面得到了改善,產(chǎn)業(yè)集中度在持續(xù)上升,。

  在集中度提升的情況下,,下一步要針對目前中國IC設計業(yè)產(chǎn)品主要集中在中低端,而在高端通用芯片領域鮮有重量級產(chǎn)品的局面,集中資源,,爭取在高端芯片領域實現(xiàn)突破,。因此,攻堅克難的任務還在后邊,。

  近兩年,,國產(chǎn)替代和自主可控逐漸成為主流呼聲(當然,自主可控并不等于停止市場化和國際化腳步,,二者是相輔相成的),,使得下游需求保持著高增長態(tài)勢(如晶圓代工、封測,,以及系統(tǒng)和設備廠商等,,明顯增加了本土的IC訂單),擁有國產(chǎn)替代能力的相關公司在2019和2020年都出現(xiàn)了高速增長,,而這種態(tài)勢必然延續(xù)下去,。

  未來,中國大陸的IC設計業(yè)也將迎來更多變化,。特別是在生態(tài)建設方面,,需要產(chǎn)學研各界協(xié)同建立更多的公共服務平臺,用以整合多方面資源,,如為中小設計公司提供已被驗證過的集成電路功能設計模塊,;幫助進行定制量產(chǎn),與市場對接,,驗證可行性等,。以提升廣大中小IC設計企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和設計能力。

  而要打造出一個扎根于我國本土的芯片生態(tài)體系,,就必須持續(xù)推進設計,、制造、封測等環(huán)節(jié)的深度融合,,無論是消費類芯片,,還是高性能的工業(yè)芯片,要給設計,、制造和封測深化合作提供足夠的時間和空間,,使得IC制造企業(yè)可以對設計企業(yè)的設計規(guī)范、參數(shù)規(guī)格,、EDA工具等有更深入的了解,,從而提供更好的PDK支持。

  目前,,雖然我國IC設計業(yè)的整體水平還不高,,但只要強化合作意識,,做好頂層規(guī)劃,就可以實現(xiàn)更高效的融合發(fā)展,,提升整體水平和規(guī)模,。

  IC設計服務崛起

  基于以上這些行業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,,近些年,,中國本土的IC設計服務業(yè)快速發(fā)展,具有廣闊的增長空間,。

  芯片開發(fā)包括產(chǎn)品定義,、前端電路設計、后端物理實現(xiàn),、制造工藝,、封裝等多個環(huán)節(jié),而且還常常需要組合多種不同功能的IP,,使得設計難度進一步加大,,然而,并不是所有IC設計公司對這些技術都有深入的了解,,此時,,IC設計服務企業(yè)可充分利用自己在設計方面的專長,發(fā)揮專業(yè)化分工優(yōu)勢,,幫助設計企業(yè)提升產(chǎn)品的價值,。

  IC設計服務業(yè)在國內(nèi)的出現(xiàn)可以追溯到10年以前,不過由于當時大陸地區(qū)的IC設計業(yè)剛剛起步,,市場還不成熟,,國內(nèi)IC設計服務企業(yè)發(fā)展非常緩慢。隨著摩爾定律的演進,,超大規(guī)模集成電路設計復雜度正日益增加,,設計難度與成本也呈指數(shù)提高,同時,,本土IC設計公司成長迅速,,并開始進入先進應用領域,涉及到的芯片越來越復雜,,對設計服務的需求開始增多,。

  在物聯(lián)網(wǎng)市場當中,IC設計門檻在降低,,與此同時,,AI的發(fā)展促使產(chǎn)業(yè)鏈上越來越多的企業(yè)(包括半導體企業(yè)、系統(tǒng)廠商以及互聯(lián)網(wǎng)企業(yè))進軍到芯片設計領域,。這兩年,,紅火的應用,,如AR/VR、云端運算(大數(shù)據(jù)分析),、AI及深度學習,,甚至比特幣都需要高性能及低功耗的芯片。大型的系統(tǒng)公司,、數(shù)據(jù)中心,、互聯(lián)網(wǎng)平臺等公司漸漸不用市場上的標準芯片(ASSP)了,而傾向自己開發(fā)定制化芯片(ASIC),,用以滿足其性能及功耗的需求,,還能與其競爭者形成差異化。Google TPU就是一個典型的例子,。這種趨勢更增加了IC設計服務廠商的機會,。

  此外,AI芯片已成為IC設計企業(yè)及云端服務公司發(fā)展的重點,,包括Facebook,、Amazon、Google,、阿里巴巴等都在自制自家服務器用的AI芯片,。聯(lián)發(fā)科、高通,、華為海思的智能手機處理器也融入了AI功能,。

  作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上重要的一環(huán),IC設計服務商擁有復雜芯片設計能力,、豐富的IP以及與代工廠良好的合作關系,,為Fabless公司提升產(chǎn)品性能、加快產(chǎn)品上市提供了有力保障,。與此同時,,隨著我國本土方案商(IDH)和OEM逐步壯大,他們也開始有了定制化IC的需求,。

  IC設計服務企業(yè)可以提供不同的服務內(nèi)容,,例如:1. 客戶提出芯片功能要求,設計服務公司給RTL源代碼等軟核,;2. 客戶提出芯片功能要求,,設計服務公司給GDS等硬核;3. 客戶給netlist,,設計服務公司從netlist開始做,,一直到tapeout。

  目前,,產(chǎn)業(yè)鏈上可以提供IC設計服務的公司有很多,,包括Cadence,、Synopsys等EDA廠商;還有格芯,、中芯國際等晶圓代工廠,。但是,做的最全面的依然是那些專業(yè)做設計服務的企業(yè),,如我國的創(chuàng)意電子,、智原科技、芯原微電子,、摩爾精英,、燦芯,、Alchip等,。

  下面以幾家不同商業(yè)模式的企業(yè)為例,介紹一下IC設計服務的具體內(nèi)容和發(fā)展前景,。

  在Fabless企業(yè)里,,聯(lián)發(fā)科是關注IC設計服務的典型代表。目前,,AI芯片已經(jīng)成為當下的熱點,,以及未來的發(fā)展趨勢。而目前的成熟AI應用,,大多都是基于GPU和FPGA的,。特別是在數(shù)據(jù)中心,二者占據(jù)了大量市場份額,。而隨著物聯(lián)網(wǎng)的逐步落地,,各種應用,包括數(shù)據(jù)中心,,對具有高性能,、低功耗AI芯片的需求愈加突出,因此,,各種專用的ASIC人工智能芯片不斷涌現(xiàn)出來,,這也成為了一個發(fā)展趨勢。

  2018年初,,聯(lián)發(fā)科正式宣布大力拓展ASIC設計服務業(yè)務,,這也是基于聯(lián)發(fā)科20年芯片設計經(jīng)驗和IP積累,以及市場需求做出的決定,。服務對象主要面向系統(tǒng)廠商和IC設計公司,。

  為此,該公司成立了一個獨立的事業(yè)部發(fā)展這種模式的業(yè)務,。實際上,,該公司在2011年就開始提供ASIC設計服務了,。而隨著ASIC設計需求日益增漲,這個市場每年的規(guī)模超過200億美元,,且一直保持高速增長,,正是看到這一點,聯(lián)發(fā)科才高調(diào)入場,。

  對于這一業(yè)務模式的價值和意義,,聯(lián)發(fā)科副總經(jīng)理暨智能設備事業(yè)群總經(jīng)理游人杰做了個很形象的比喻:“要喝牛奶,你不需要養(yǎng)一頭奶牛,?!?/p>

  對于一些有資金、有能力的終端公司而言,,例如蘋果,,開始向產(chǎn)業(yè)鏈上游滲透,自己設計CPU,、GPU和電源管理芯片,。但是,對于更多廠商而言,,它們不具備那樣的經(jīng)濟實力和資源整合能力,,而且每家的需求都不一樣,因此就可以與能提供ASIC設計服務的企業(yè)合作,。這是一種垂直合作模式,,客戶定規(guī)則,ASIC設計服務商則幫助客戶實現(xiàn)差異化應用,。

  隨著區(qū)塊鏈,、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、AI和深度學習市場愈加紅火,,ASIC需求水漲船高,,這些技術都需要高速運算,需要對資料做出分析,,需要在端側做出決策,,總之一句話:需要功能非常強大的芯片,未來,,ASIC設計服務的機會在于能夠提供差異化的方案,。

  聯(lián)發(fā)科ASIC設計服務部門是一個獨立部門,據(jù)悉,,其ASIC設計服務最先看好的就是向產(chǎn)業(yè)鏈上游芯片設計板塊滲透的互聯(lián)網(wǎng)巨頭們,,而這些互聯(lián)網(wǎng)或終端巨頭引導著上游芯片業(yè)的走向,也占據(jù)著產(chǎn)業(yè)鏈整體利潤的大頭兒,。這些對于未來的IC設計服務業(yè)務來說,,具有很大的吸引力,,需要提前布局,抓住先機,。

  在專業(yè)從事IC設計服務的企業(yè)里,,我國臺灣地區(qū)的創(chuàng)意電子和智原科技具有代表性,也屬于業(yè)內(nèi)的老牌企業(yè)了,。

  創(chuàng)意電子的業(yè)務聚焦三大板塊:SoC設計服務,、定制化IC制造,以及IP解決方案,。作為全流程定制化IC設計服務企業(yè),,可以為客戶提供高性價比的方案。智原科技主要提供ASIC設計和IP授權服務,,智原是少數(shù)同時擁有完整自主開發(fā)IP數(shù)據(jù)庫的設計服務廠商,,可提供IP定制化服務,以滿足功耗,、尺寸,、效能等方面的特殊需求,。

  在中國大陸地區(qū),,絕大多數(shù)IC設計企業(yè)都是中小規(guī)模的公司,他們迫切需要提升研發(fā),、運營,、生產(chǎn)的效率,通過可承受的成本,,實現(xiàn)技術的產(chǎn)品化,,如何幫助芯片公司減負,提升運營效率,?這是一個很重要的話題,,也是個難題,摩爾精英一直在這方面進行著探索和實踐,。

  摩爾精英提供的IC設計服務,,打破傳統(tǒng)純粹通過人力積累獲取收益的設計服務模式,基于自有資深設計服務團隊的專業(yè)技術能力,,聯(lián)合外部多家互不競爭的特定領域設計公司合作伙伴,,服務于所有具有芯片設計需求的企業(yè),包括芯片設計公司,、傳統(tǒng)設計服務公司,、系統(tǒng)公司、產(chǎn)品公司等,,為客戶提供定制化有特色的芯片設計服務,。另外,,通過與客戶進行早期設計方案與規(guī)格討論,協(xié)助客戶進行系統(tǒng)架構,、 IP 選擇或定制,,向客戶提供 IP 集成到物理實現(xiàn)的最優(yōu)方案。

  目前,,摩爾設計服務客戶涵蓋:網(wǎng)絡交換機,、多媒體處理、 物聯(lián)網(wǎng)方案,、移動通信設備,、 數(shù)據(jù)存儲等多個領域。通過不懈努力,,摩爾精英已成功交付近 50 次設計服務,,過去一年內(nèi)數(shù)字后端APR設計服務簽單破 22nm、 16nm,、 12nm 三個節(jié)點,。

  該公司既不涉及核心的芯片設計研發(fā)、也不在產(chǎn)品端市場銷售芯片,,打消了不同客戶的擔憂,,建立信任基礎。摩爾精英IC設計服務能夠準確地對客戶的芯片方案進行評估,,和客戶分工明確,、通力協(xié)作,充分考慮芯片實現(xiàn)過程中工具鏈,、協(xié)議棧和相關軟件的完備性,,以及相關標準的認證和未來的擴展性,降低客戶的潛在風險,、提高收益和效率,。

  除了Fabless和專業(yè)IC設計服務公司外,近些年,,晶圓代工廠也很重視IC設計服務,,以格芯為例,過去幾年,,該公司一直在拓展IP合作伙伴規(guī)模,,以提升其ASIC設計服務水平,這同時也是吸引新客戶的方法之一,。據(jù)悉,,格芯是除Broadcom之外,唯一既有ASIC設計服務,也有晶圓廠的從業(yè)者,。

  格芯本來是想大力發(fā)展高端ASIC設計服務的,,為此,該公司于2015年收購了IBM的IC設計業(yè)務部門,,并在此基礎上成立了全資子公司Avera,。但隨著格芯發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整,放棄了7nm及更先進工藝的研發(fā),,也基本放棄了高端智能手機處理器市場,,因此,格芯將Avera賣給了Marvell,。

  退出7nm工藝競爭后,,格芯開始專注于中端的特色工藝代工服務,特別是SOI業(yè)務,,這里有很多生意可做,,而且大多數(shù)能賺錢的是技術成熟的中端芯片,因為生產(chǎn)設備已經(jīng)基本完成折舊,。格芯一直在大力拓展用于SOI的IP合作伙伴規(guī)模,,以形成更好的生態(tài)和服務能力。因此,,格芯將今后的IC設計服務關注點放在了特色工藝芯片方面,,與臺積電和三星相比,走的是差異化道路,。

  結語

  過去幾年,,中國半導體產(chǎn)業(yè)獲得了大量的政策和資金支持,而作為輕資產(chǎn)的IC設計企業(yè)可以快速啟動,,增長勢頭最為迅猛,即使擠除泡沫成分,,數(shù)量和整體規(guī)模也非??捎^。而在短時間內(nèi)成立如此多的IC設計公司,,相應的技術和人才肯定是缺乏的,,這就給了擁有豐富技術和人才儲備的第三方服務商提供了絕佳的發(fā)展機遇。因此,,可以預見,,在當下的宏觀半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢下,IC設計服務的市場規(guī)模還將不斷擴大,,未來的蛋糕是足夠大的,,關鍵就看誰有本事能分得更多。




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