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

　　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(lái)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?wèn)題往往是跟設(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(méi)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(wèn)題是設(shè)計(jì)問(wèn)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(wèn)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(kāi)發(fā)。那怎樣在芯片出來(lái)之前就進(jìn)行軟件開(kāi)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(guò)一系列并購(gòu)?fù)瓿傻?mdash;—基于虛擬化的軟的原型機(jī)。無(wú)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(kāi)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(kāi)始，Synopsys在推in design，即在設(shè)計(jì)過(guò)程中間，就同時(shí)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則的檢查，保證客戶做出來(lái)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(lái)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(wèn)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(yǔ)言來(lái)描述功能目的。

　　Magma(注：2011年12月，Synopsys收購(gòu)了Magma)中國(guó)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(shuí)先到市場(chǎng)，誰(shuí)就有話語(yǔ)權(quán)。最重要一點(diǎn)是誰(shuí)先到市場(chǎng)誰(shuí)就定義了市場(chǎng)，去年智能手機(jī)出貨率已經(jīng)降到50%以下，但是蘋(píng)果的利潤(rùn)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(lái)(如圖5)。其中最大的廠商是我國(guó)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(yíng)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(guó)大陸的中芯國(guó)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(chǎng)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(shì)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(guó)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(yíng)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(jiàn)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(guó)本土客戶的開(kāi)發(fā)熱門。芯原股份有限公司董事長(zhǎng)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(guó)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(guò)100個(gè)。

　　對(duì)TSMC來(lái)說(shuō)，一條生產(chǎn)線一般是2.5萬(wàn)片晶圓。TSMC現(xiàn)在新廠的規(guī)劃是每個(gè)廠要超過(guò)10萬(wàn)片產(chǎn)能。TSMC的12英寸廠月產(chǎn)能有可能超過(guò)15萬(wàn)片。

　　不過(guò)，自從2011年10月后，TSMC也感到IC市場(chǎng)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(cè)，TSMC董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官?gòu)堉抑\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(lái)的資本，才可以經(jīng)營(yíng)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(wèn)題?，F(xiàn)在TSMC正在研發(fā)14nm制程。

　　TSMC全球的生意訂單約70%來(lái)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(guó)對(duì)TSMC有戰(zhàn)略意義

　　TSMC在上海的工廠的月產(chǎn)能是7萬(wàn)片、8英寸的晶圓。滿產(chǎn)能還可以稍微多一些。

　　現(xiàn)在中國(guó)大陸占TSMC全球的市場(chǎng)份額約4%。TSMC估計(jì)中國(guó)大陸占全世界IC的市場(chǎng)也是4%左右。

　　TSMC認(rèn)為中國(guó)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(rùn)率可以很高。羅鎮(zhèn)球稱贊中國(guó)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(zhǎng)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(méi)有七成的毛利率是不做的(圖7)，不過(guò)，兩家公司也沒(méi)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(guó)IC企業(yè)的一條出路，“從這種鄉(xiāng)村包圍城市起來(lái)，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(kāi)始，而不是一上來(lái)就和諾基亞、三星拼”。但山寨不應(yīng)該是簡(jiǎn)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(chǎng)，但“你可以把它拱大，你就出名了。”例如高通靠CDMA起家。