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            國(guó)內(nèi)集成電路如何創(chuàng)新發(fā)展?直道追車(chē)與超越摩爾都要抓
            來(lái)源:中國(guó)電子報(bào) | 作者:張心怡 | 發(fā)布時(shí)間: 2021-07-23 | 1540 次瀏覽 | 分享到:

            經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程,國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)基本形成了技術(shù)體系與產(chǎn)業(yè)本底的“四梁八柱”。在“打基礎(chǔ)、建體系”之后,集成電路產(chǎn)業(yè)還需要解決“補(bǔ)短板、保安全”問(wèn)題并轉(zhuǎn)入“加長(zhǎng)板、強(qiáng)實(shí)力”的新階段。在近期召開(kāi)的中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新大會(huì)暨IC應(yīng)用博覽會(huì)(ICDIA 2021)期間,記者與來(lái)自EDA、IP、通用芯片、汽車(chē)電子等領(lǐng)域的企業(yè)代表進(jìn)行了交流。圍繞集成電路產(chǎn)業(yè)如何迎難而上攻克“卡點(diǎn)”,后爾摩時(shí)代新的技術(shù)趨勢(shì)將為集成電路產(chǎn)業(yè)帶來(lái)哪些機(jī)遇,多位企業(yè)家向記者分享了自己的體會(huì)和觀(guān)點(diǎn)。

            EDA、IP、高端芯片等關(guān)鍵環(huán)節(jié)有待攻克

            雖然國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初見(jiàn)端倪,但在EDA工具鏈及底層IP、尖端設(shè)備、高端芯片等環(huán)節(jié),仍存在“卡點(diǎn)”。由于集成電路是一個(gè)鏈條長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多的產(chǎn)業(yè),芯片產(chǎn)品的研制需要各環(huán)節(jié)協(xié)同配合,一旦對(duì)某一環(huán)節(jié)缺乏“know-how”的技術(shù)理解,就等同于削弱了產(chǎn)業(yè)的整體實(shí)力。因而,對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的“久久為功”勢(shì)在必行。

            EDA產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)國(guó)際巨頭的多輪并購(gòu)和生態(tài)積累,已經(jīng)形成了CR3(前三名企業(yè)行業(yè)集中率)超過(guò)85%的市場(chǎng)格局。目前,EDA市場(chǎng)缺乏優(yōu)秀的并購(gòu)標(biāo)的,后發(fā)企業(yè)要實(shí)現(xiàn)突破,仍需在“know-how”層面深度鉆研并在客戶(hù)生態(tài)方面持久滲透。

            “EDA企業(yè)的看家本領(lǐng)在于對(duì)設(shè)計(jì)深入的理解和軟件算法的質(zhì)量,如何基于流程化的形式體現(xiàn)客戶(hù)的設(shè)計(jì)理念,以及在技術(shù)底層的know-how上構(gòu)建自己的先進(jìn)性與特殊性,這種先進(jìn)性與特殊性是其他企業(yè)很難獲取或替代的。除了構(gòu)建技術(shù)壁壘,還要‘滴水穿石’去構(gòu)建生態(tài)壁壘,最開(kāi)始客戶(hù)只給我們觸碰石頭表面的機(jī)會(huì),如果技術(shù)和服務(wù)能力令客戶(hù)滿(mǎn)意,客戶(hù)才愿意展示更多東西?!?杭州行芯科技有限公司CEO賀青在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示。

            作為芯片的底層及上游技術(shù),IP對(duì)于芯片設(shè)計(jì)及制造的賦能,將實(shí)現(xiàn)對(duì)于產(chǎn)業(yè)高達(dá)600倍的撬動(dòng)作用。目前,國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)在底層IP依然滯后于國(guó)際先進(jìn)水平。芯耀輝科技CTO李孟璋向記者表示,IP有兩個(gè)維度。在IP的標(biāo)準(zhǔn)上,中國(guó)往往比國(guó)外慢一代,例如DDR5的IP,國(guó)外大廠(chǎng)在用IP4.0,國(guó)內(nèi)還在用3.1。在生產(chǎn)制造上,國(guó)內(nèi)代工產(chǎn)業(yè)也與國(guó)際領(lǐng)先工藝存在差距。要跨越技術(shù)壁壘,不僅需要專(zhuān)業(yè)的人才、豐富的經(jīng)驗(yàn)、充足的資金,還需要持續(xù)的專(zhuān)注力。

            “芯片產(chǎn)業(yè)是分工合作的產(chǎn)業(yè)鏈,我們的IP需要基于芯片制造公司的工藝來(lái)開(kāi)發(fā)。因此,解決國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IP的‘卡脖子’問(wèn)題,就要確保國(guó)內(nèi)支撐芯片設(shè)計(jì)的上游技術(shù)的IP和EDA、芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)代工的生態(tài)完整性,首先要做的是支持國(guó)內(nèi)代工發(fā)展?!崩蠲翔罢f(shuō)。

            “IP是提取公因式的環(huán)節(jié),能解決很多產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的問(wèn)題,即使是一個(gè)硬骨頭,也必須啃下來(lái)。尤其是面向先進(jìn)工藝的IP,要跟上工藝的迭代速度,我們對(duì)每一個(gè)先進(jìn)工藝的節(jié)點(diǎn)都第一時(shí)間跟進(jìn),在工藝成熟的過(guò)程中就與代工廠(chǎng)商一起迭代,才有可能幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),這是一個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的過(guò)程?!?芯動(dòng)科技聯(lián)合創(chuàng)始人敖鋼向記者指出。

            當(dāng)前,國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)在手機(jī)SoC、數(shù)字電視SoC、CMOS芯片等大宗產(chǎn)品領(lǐng)域已經(jīng)形成批量供貨能力,在關(guān)鍵產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了一定突破。但CPU、GPU、汽車(chē)半導(dǎo)體等高端芯片總體被國(guó)外壟斷,本土產(chǎn)業(yè)還未實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈安全并形成供貨能力,自給率較低。

            “高性能GPU是復(fù)雜的軟硬件系統(tǒng)工程解決方案,我們稱(chēng)為‘大長(zhǎng)金’,也就是難度非常大、周期非常長(zhǎng)、投入像吞金獸?!?沐曦集成電路(上海)有限公司CEO陳維良向記者指出,“將硬件、軟件的全套解決方案做起來(lái)之后,還要兼容全球的主流生態(tài),否則進(jìn)入市場(chǎng)是非常困難的。”

            GPU主要有兩種分類(lèi),一種用于圖形渲染,一種用于計(jì)算。陳維良表示,前者是存量市場(chǎng),后者是增量市場(chǎng)。

            “雖然頭部企業(yè)也可以快速把增量市場(chǎng)的份額吃下來(lái),但很難完全收入囊中,這也是為什么如今很熱鬧的GPU市場(chǎng),新入玩家大部分先瞄準(zhǔn)計(jì)算市場(chǎng)。要切入用于計(jì)算的GPU賽道,要做好任務(wù)分配、計(jì)算和數(shù)據(jù)搬遷,并切入主流生態(tài)。”陳維良說(shuō)。

            汽車(chē)半導(dǎo)體具有驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)高、驗(yàn)證周期長(zhǎng)的特點(diǎn),是芯片門(mén)檻最高的應(yīng)用領(lǐng)域之一,也是當(dāng)前產(chǎn)能缺口最大的芯片品類(lèi)之一。琪埔維半導(dǎo)體CEO秦嶺向記者指出,汽車(chē)半導(dǎo)體行業(yè)是一個(gè)天道酬勤的行業(yè),過(guò)程不乏艱辛,需要潛心深耕。對(duì)此,他給出三點(diǎn)建議:一是芯片廠(chǎng)商應(yīng)未雨綢繆,不打無(wú)準(zhǔn)備之仗,靈活應(yīng)對(duì)汽車(chē)行業(yè)的變革趨勢(shì);二是盡量避免芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的“良莠不齊”,企業(yè)要冷靜下來(lái)潛心耕耘,以破繭成蝶;三是芯片人應(yīng)該專(zhuān)注于技術(shù)沉淀,潛心磨芯。

            RISC-V、Chiplet等新機(jī)遇蓄勢(shì)待發(fā)

            隨著制程微縮的成本和難度指數(shù)級(jí)上升,摩爾定律腳步放緩,圍繞新材料、新器件、新工藝的后摩爾技術(shù)成為半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)性能提升的重要方向。中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新聯(lián)盟專(zhuān)家組組長(zhǎng)時(shí)龍興表示,延續(xù)摩爾與拓展摩爾“兩手都要抓”。延續(xù)摩爾實(shí)際是對(duì)新材料、新器件、新工藝的突破,拓展摩爾可利用先進(jìn)封裝等技術(shù),發(fā)揮現(xiàn)有產(chǎn)能、用足成熟工藝。

            將不同工藝節(jié)點(diǎn)的小芯片封裝在一起的Chiplet(芯粒)技術(shù),在提升計(jì)算效能的同時(shí),能有效降低芯片設(shè)計(jì)門(mén)檻和周期,是后摩爾技術(shù)的重要方向。

            芯原股份創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民指出,Chiplet為產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)會(huì),推動(dòng)了IP芯片化、集成異構(gòu)化、集成異質(zhì)化和IO增量化。在標(biāo)準(zhǔn)與生態(tài)層次上,Chiplet建立了新的可互操作的組件、互連協(xié)議和軟件生態(tài)系統(tǒng);在芯片制造與封裝上,增設(shè)了多芯片模塊業(yè)務(wù),降低了產(chǎn)品迭代周期,可提升晶圓廠(chǎng)和封裝廠(chǎng)的產(chǎn)線(xiàn)利用率;對(duì)于半導(dǎo)體IP來(lái)說(shuō),升級(jí)為Chiplet供應(yīng)商,可提升IP的價(jià)值且有效降低芯片客戶(hù)的設(shè)計(jì)成本;對(duì)于芯片設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),降低了大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)的門(mén)檻。

            Chiplet技術(shù)將以往集成在SoC中的軟IP固化為“芯?!?,也對(duì)IP設(shè)計(jì)提出了新的需求。

            “Chiplet的IP要求帶寬很大功耗小,還需要IP開(kāi)放商在先進(jìn)封裝和先進(jìn)工藝有所積累,在成熟度和整體解決方案上能有自己的差異化優(yōu)勢(shì),并不是僅僅提供一個(gè)IP接口,而是要提升整個(gè)系統(tǒng)的良率并降低系統(tǒng)成本。”芯動(dòng)科技技術(shù)總監(jiān)高專(zhuān)在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示。

            RISC-V 是繼X86、Arm、MIIPS之后又一躋身主流市場(chǎng)的CPU架構(gòu)?;陂_(kāi)源生態(tài)的RISC-V使整個(gè)產(chǎn)業(yè)獲得了以更低成本、更靈活自主的方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的路徑,是后摩爾時(shí)代被廣泛看好的新架構(gòu)之一。

            目前,RISC-V處于商業(yè)化早期,但國(guó)內(nèi)已有部分企業(yè)完成了IP打磨和設(shè)計(jì)打磨,推出了基于RISC-V的CPU、MCU和DSP等產(chǎn)品,開(kāi)始了市場(chǎng)化探索。

            “DSP在工業(yè)控制、消費(fèi)電子、汽車(chē)電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,但基于IP和生態(tài)等原因,DSP的主動(dòng)權(quán)一直被國(guó)際廠(chǎng)商掌握。RISC-V對(duì)于國(guó)內(nèi)集成電路和DSP的細(xì)分市場(chǎng),都是一個(gè)突破。2019年至今,我們推動(dòng)基于RISC-V的DSP產(chǎn)品落地。在這個(gè)過(guò)程中,也得了消費(fèi)電子、工業(yè)控制等產(chǎn)業(yè)鏈的支持和關(guān)注?!敝锌脐恍究偨?jīng)理助理&銷(xiāo)售總監(jiān)王鎧表示。據(jù)悉,中科昊芯已有兩個(gè)系列RISC-V DSP芯片量產(chǎn)。

            作為一個(gè)年輕的指令集,RISC-V要真正在市場(chǎng)化進(jìn)程中站穩(wěn)腳跟,還需要在細(xì)分領(lǐng)域占有更高的市場(chǎng)份額,并找到提升盈利能力的高端化發(fā)展路線(xiàn)。

            “RISC-V是‘最年輕’的指令集架構(gòu)。一個(gè)指令級(jí)架構(gòu)從到成長(zhǎng)到穩(wěn)定再到成為市場(chǎng)的主流,都會(huì)經(jīng)歷10年甚至30年的周期。如果RISC-V在某個(gè)領(lǐng)域市場(chǎng)占有率超過(guò)20%,那么在這個(gè)領(lǐng)域就是非常有地位的指令集了。目前RISC-V在智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中已經(jīng)慢慢被廣泛采用,未來(lái)將會(huì)使用在更多高端專(zhuān)用和通用產(chǎn)品中。在不久的將來(lái),RISC-V還需要更多標(biāo)志性的事件,進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)跨入成熟發(fā)展期?!?芯來(lái)科技執(zhí)行總裁彭劍英向記者表示。




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