圍繞IC設(shè)計(jì)的上下游行業(yè)動(dòng)向
代工廠和芯片設(shè)計(jì)公司的合作更緊密
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/128204.htm當(dāng)前,EDA公司跟代工廠和芯片設(shè)計(jì)公司(fabless)的合作會(huì)越來越緊密,正趨向IDM(集成器件制造商)內(nèi)部的那種配合。究其原因,Synopsys全球副總裁、亞太區(qū)總裁潘建岳指出,在代工廠方面,因?yàn)楹芏喙に嚿系膯栴}往往是跟設(shè)計(jì)直接有關(guān)系的,比如IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán)),現(xiàn)在所有IP一定要跟工藝結(jié)合到一起,否則你的IP是沒法使用的;另一方面,任何一個(gè)你的IP要做得好的話,一定也要和整個(gè)的設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)工具有很好地結(jié)合。
再如成品率。通常認(rèn)為成品率肯定是工藝的事;但實(shí)質(zhì)上,我們目前看到的是,大概有接近1/3左右的成品率的問題是設(shè)計(jì)問題。所以要想真正地提高成品率,就需要代工廠、fabless配合。Synopsys現(xiàn)在就有這類工具—PrimeYield LCC和Synopsys Galaxy,“可分析你的數(shù)據(jù),在幾天之內(nèi)帶給你詳細(xì)報(bào)告,即按照你這樣的設(shè)計(jì),在這種工藝上進(jìn)行生產(chǎn)可能會(huì)有什么樣的問題。使在你大量生產(chǎn)之前,知道要做哪些調(diào)整。”
EDA業(yè)的新技術(shù)和突破
Synopsys目前在幾個(gè)領(lǐng)域有突破:⒈在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面有很大的強(qiáng)化;⒉在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方面,新的軟件協(xié)同設(shè)計(jì)相比以前的概念有所突破,現(xiàn)在重要的一個(gè)著眼點(diǎn)是,因?yàn)楝F(xiàn)在芯片上都是SoC,上面要運(yùn)行很多軟件,因此軟件很復(fù)雜,要提早進(jìn)行開發(fā)。那怎樣在芯片出來之前就進(jìn)行軟件開發(fā)?Synopsys目前的解決方案是推出了基于FPGA的硬的原型機(jī);另外就是基于通過一系列并購?fù)瓿傻?mdash;—基于虛擬化的軟的原型機(jī)。無論是基于硬的還是軟的原型機(jī),都是幫客戶在芯片完成之前,提供一個(gè)芯片的原型,使軟件工程師進(jìn)行開發(fā);⒊現(xiàn)在的工具進(jìn)到工藝40/45nm、28/32nm以后,還有很多新的挑戰(zhàn)。所以從去年開始,Synopsys在推in design,即在設(shè)計(jì)過程中間,就同時(shí)來進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則的檢查,保證客戶做出來的設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)規(guī)則、工藝規(guī)則是符合的。例如Synopsys最近在推的Design Compiler Explorer工具。
Mentor Graphics的設(shè)計(jì)到硅片部門副總裁兼總經(jīng)理Joseph Sawick介紹道,下一代數(shù)字應(yīng)用的設(shè)計(jì)復(fù)雜性正在逐步超出當(dāng)前設(shè)計(jì)方法的解決能力范圍。越來越多的設(shè)計(jì)都將是大型系統(tǒng),它們包含嵌入式內(nèi)核、IP和使用計(jì)算密集型算法的復(fù)雜信號(hào)處理軟件。為了解決這種復(fù)雜性問題,Mentor為硬件生產(chǎn)提供了ESL(電子系統(tǒng)級(jí))設(shè)計(jì)工具套裝。Mentor的Catapult C Synthesis產(chǎn)品是客戶驗(yàn)證型算法綜合環(huán)境,可使用純粹的C++語言來描述功能目的。
Magma(注:2011年12月,Synopsys收購了Magma)中國區(qū)總經(jīng)理王嶸稱在40和28nm及以下,Magma同時(shí)優(yōu)化Core(核)和模塊,使設(shè)計(jì)的迭代次數(shù)減少,并方便設(shè)計(jì)者考慮面積(成本)和功耗。Silicon One是Magma的技術(shù)解決文案。Magma產(chǎn)品包括數(shù)字設(shè)計(jì)軟件、模擬實(shí)現(xiàn)、混合信號(hào)設(shè)計(jì)、物理驗(yàn)證、電路仿真、特征化和良率管理。
消費(fèi)電子的上市時(shí)間最重要
Tensilica亞太區(qū)總監(jiān)黃啟弘認(rèn)為,消費(fèi)電子的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)業(yè)要轉(zhuǎn)變觀念,誰先到市場,誰就有話語權(quán)。最重要一點(diǎn)是誰先到市場誰就定義了市場,去年智能手機(jī)出貨率已經(jīng)降到50%以下,但是蘋果的利潤卻比別家的多。采用先進(jìn)的IP可以加快上市時(shí)間。
半導(dǎo)體價(jià)值鏈的變革催生設(shè)計(jì)服務(wù)
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的分工細(xì)化,2000年后出現(xiàn)了設(shè)計(jì)服務(wù)公司,替代IC設(shè)計(jì)公司或系統(tǒng)公司把IC做出來(如圖5)。其中最大的廠商是我國臺(tái)灣的創(chuàng)意電子,2010年?duì)I業(yè)額達(dá)到3.27億美元,臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司(TSMC)是其大股東之一,因此創(chuàng)意電子的設(shè)計(jì)主要到TSMC流片;芯原2010年的營業(yè)額約0.7~1億美元,其設(shè)計(jì)可以在多家代工廠流片;我國大陸的中芯國際集成電路制造有限公司(SMIC)入股了燦芯半導(dǎo)體(上海)有限公司,因此燦芯的設(shè)計(jì)主要在SMIC流片。
當(dāng)今,新的半導(dǎo)體業(yè)的挑戰(zhàn)是:消費(fèi)類市場與用戶應(yīng)用驅(qū)動(dòng)IC業(yè)發(fā)展;迅猛上升的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本;IDM走向輕制造;半導(dǎo)體生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成熟;系統(tǒng)公司尋求差異化。這些趨勢使得設(shè)計(jì)的復(fù)雜度提高,例如聯(lián)發(fā)科技(MTK)的系統(tǒng)與軟件工程師是硬件工程師的3倍,系統(tǒng)工程師需要對(duì)芯片有全面的理解。創(chuàng)意電子中國區(qū)總裁居龍稱,其Flexible ASIC Model幫助客戶解決上述挑戰(zhàn),除了客戶對(duì)系統(tǒng)的理解不能外包,創(chuàng)意電子其他都可替代做,例如先進(jìn)的SoC設(shè)計(jì)服務(wù)、數(shù)字及模擬IP、后端運(yùn)營等。在創(chuàng)意電子的2011年客戶中,43%從事65nm設(shè)計(jì),36%做40nm設(shè)計(jì),2%做28nm設(shè)計(jì)。66%用于通信,可見移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力。
的確,移動(dòng)互聯(lián)終端是中國本土客戶的開發(fā)熱門。芯原股份有限公司董事長兼總裁戴偉民稱該公司提供智能手機(jī)或xPad的設(shè)計(jì)能力。芯原不僅僅是IP供應(yīng)商、設(shè)計(jì)服務(wù)提供者,而且還是一個(gè)定制硅片解決方案(custom silicon solution)提供商:提供以應(yīng)用為導(dǎo)向的SoC/SiP平臺(tái);基于IP的SoC/SiP平臺(tái);中間件和軟件堆棧;基于FPGA的原型機(jī);虛擬原型機(jī)等。
代工廠
摩爾定律會(huì)稍微減緩
據(jù)TSMC中國業(yè)務(wù)發(fā)展副總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球介紹,自從2011年10月TSMC宣布28nm正式量產(chǎn)后,在TSMC投入的28nm項(xiàng)目已超過100個(gè)。
對(duì)TSMC來說,一條生產(chǎn)線一般是2.5萬片晶圓。TSMC現(xiàn)在新廠的規(guī)劃是每個(gè)廠要超過10萬片產(chǎn)能。TSMC的12英寸廠月產(chǎn)能有可能超過15萬片。
不過,自從2011年10月后,TSMC也感到IC市場需求在下滑,預(yù)計(jì)最早2012年二季度復(fù)蘇,而業(yè)界普遍認(rèn)為是2012年下半年。
對(duì)于產(chǎn)業(yè)的預(yù)測,TSMC董事長兼首席執(zhí)行官張忠謀在業(yè)界偏悲觀。張忠謀的出發(fā)點(diǎn)是,只投入可以賺得回來的資本,才可以經(jīng)營得好,即不怕投得多,只怕賺得少。TSMC在2011年初時(shí)預(yù)估投入78億美元,實(shí)際2011年大概會(huì)投73億美元。
摩爾定律現(xiàn)在會(huì)稍微減緩,但還將繼續(xù)存在。對(duì)于制程節(jié)點(diǎn)的物理極限,TSMC資深副總裁蔣尚義稱7nm在技術(shù)上不是問題?,F(xiàn)在TSMC正在研發(fā)14nm制程。
TSMC全球的生意訂單約70%來自北美。該公司的毛利率40%以上(圖6)。世界fabless前五名跟TSMC的前五大客戶排名幾乎一致。
中國對(duì)TSMC有戰(zhàn)略意義
TSMC在上海的工廠的月產(chǎn)能是7萬片、8英寸的晶圓。滿產(chǎn)能還可以稍微多一些。
現(xiàn)在中國大陸占TSMC全球的市場份額約4%。TSMC估計(jì)中國大陸占全世界IC的市場也是4%左右。
TSMC認(rèn)為中國的IC設(shè)計(jì)業(yè)大有前途,因?yàn)樵O(shè)計(jì)業(yè)的投入較小,利潤率可以很高。羅鎮(zhèn)球稱贊中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)理事長魏少軍的觀點(diǎn):要改變那種“用先進(jìn)工藝就能讓我們是先進(jìn)水平的觀念。”(筆者注:魏少軍的原意是要改變那種依賴先進(jìn)工藝和先進(jìn)設(shè)計(jì)工具就能讓我們是先進(jìn)水平的觀念)。因?yàn)槭澜缟献钯嶅X的兩家半導(dǎo)體公司:Maxim和LTC(凌力爾特),沒有七成的毛利率是不做的(圖7),不過,兩家公司也沒有12英寸廠,但兩家公司的工藝非常特殊,門檻很高;他們都有自己的fab(芯片工廠)。
羅鎮(zhèn)球同時(shí)認(rèn)為山寨是中國IC企業(yè)的一條出路,“從這種鄉(xiāng)村包圍城市起來,然后慢慢變成品牌。”例如,中興、華為這些企業(yè)起家時(shí)都是模仿,現(xiàn)在逐漸變成品牌了。“總是要有個(gè)開始,而不是一上來就和諾基亞、三星拼”。但山寨不應(yīng)該是簡單的模仿,而需要有一定的差異化。如果要?jiǎng)?chuàng)品牌,就要做一個(gè)產(chǎn)品是世界第一的,哪怕是一個(gè)很小的市場,但“你可以把它拱大,你就出名了。”例如高通靠CDMA起家。
評(píng)論