預(yù)測半導(dǎo)體的下一波浪潮

半導(dǎo)體業(yè)處于姜氏曲線的哪里?

　　從PC臺式機的出貨量看，已經(jīng)是非常成熟的階段了，在2025年左右基本就達(dá)到飽和，所以PC臺式機處在姜氏曲線的一個較晚階段(圖10)。

　　智能手機剛過了37%的中間點(圖11)，但是從銷售量角度看，仍然還有一個非常大的發(fā)展空間。

　　對于新興的物聯(lián)網(wǎng)，包括很多產(chǎn)品。智能表計包括水表、電表等各種各樣家用表計，其實還處于非常早期的階段(圖12)，現(xiàn)在是成長非?？斓氖袌??？纱┐髟O(shè)備處在更早期(圖13)，雖然不完全確定總量，但其規(guī)模應(yīng)該是相當(dāng)驚人的，預(yù)計是3.5萬億的數(shù)量級。像健身追蹤器等有相當(dāng)大的市場?？纱┐麽t(yī)療設(shè)備也處在早期，包括測量你的心跳、胰島素的量等各方面還處在一個非常早的階段。

　　來看看晶體管的數(shù)量。從圖14的預(yù)測看，從晶體管總量來看，我們還處在一個相當(dāng)早期的階段，未來十年還會有一個爆炸性的增長。壞消息是，大約在2030年之前，就會有一個非常成熟的晶體管的總量，到時我們肯定需要一類新器件。

錢會在哪里?

　　上述講到的是量，現(xiàn)在還是講錢更實際。物聯(lián)網(wǎng)方面有半導(dǎo)體的三大增長點。1.數(shù)據(jù)中心，我們需要很多網(wǎng)絡(luò)和儲存，需要許多大的數(shù)字SoC(系統(tǒng)芯片)，以及很多固態(tài)存儲器。2.網(wǎng)關(guān)，是數(shù)據(jù)從終端到數(shù)據(jù)中心的一環(huán)。3.節(jié)點/終端，需要傳感器、執(zhí)行器、圖像傳感器、收發(fā)器等小器件。

　　數(shù)據(jù)中心在姜氏曲線中還處在一個較早期的點(圖15)，還有一個非常長的時間轉(zhuǎn)變。今天，服務(wù)器占半導(dǎo)體市場約4.2%份額。物聯(lián)網(wǎng)與智能的網(wǎng)關(guān)成長也相當(dāng)快(圖16)，其IC大概占半導(dǎo)體總值的3.1%。

　　但終端的銷量還是較小的(圖17)，2015年終端IC銷售額只有154億美元，而且現(xiàn)在大部分終端還是比較簡單的。但是從趨勢看，這些終端會變得相當(dāng)復(fù)雜，量也會是海量。需要MCU、傳感器、電池管理IC、無線/有線IC等。

　　半導(dǎo)體業(yè)如何從物聯(lián)網(wǎng)賺錢?

　　實際上，物聯(lián)網(wǎng)是服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)，是把所有的信息收集起來，然后再把信息進行分析和處理來賺錢。所以傳統(tǒng)的半導(dǎo)體業(yè)，諸如傳感器、芯片等在整個鏈條中有相當(dāng)大的價值。例如飛機引擎業(yè)賣到了很多服務(wù)性的價值，每三十分鐘會產(chǎn)生海量(10兆兆字節(jié))數(shù)據(jù)，如果進行收集和分析，可監(jiān)測引擎的可靠性，以判斷什么時候需要維修，提高了安全性。因此有很多人預(yù)測，將來某一天會有種新的商業(yè)模式：免費提供引擎，而數(shù)據(jù)服務(wù)才是廠家真正創(chuàng)造營收的地方。

　　所以物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)擁有者將會是非常賺錢的。傳統(tǒng)的IC公司工程師希望盡量加入數(shù)據(jù)擁有者的行業(yè)里，可以與數(shù)據(jù)公司做聯(lián)盟或是互補的事情，收取費用方面用專利模式進行收取，還會有一些新的IC設(shè)計公司出現(xiàn)。因此，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會繼續(xù)變化，有些小型新型的做終端的公司也會涌現(xiàn)。

一些有趣的問題

　　*現(xiàn)在的半導(dǎo)體公司該如何去做，來實現(xiàn)用服務(wù)盈利?

　　這也很難。數(shù)據(jù)擁有者會選擇不同IC行業(yè)的供應(yīng)商。整個IC行業(yè)的設(shè)計理念將來可能會有所改變。例如，2015年美國DAC(設(shè)計自動化)大會上，谷歌的一名工程師展示了一款隱形眼鏡，可以通過眼中的液體來測試血液中的糖分。這個數(shù)據(jù)本身可以有幾個作用，可以發(fā)給醫(yī)生，使醫(yī)生實時了解你的身體狀況;也可以看你身體哪一部分是糖分釋放器。相信谷歌不可能只賣隱形眼鏡，肯定是想憑借這種數(shù)據(jù)賺錢，無論是醫(yī)療還是監(jiān)測的過程。所以，一些傳統(tǒng)的IC供應(yīng)商可以做這類隱形眼鏡，有數(shù)據(jù)的公司可以用手機收集的數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)服務(wù)。

　　*以后會不會出現(xiàn)半導(dǎo)體公司將芯片免費送給數(shù)據(jù)廠商，利用數(shù)據(jù)賺錢的商業(yè)模式?

　　當(dāng)然是可能的，但是更可能還是會采取部分收費的方式，至少要養(yǎng)活自己。這個收完回來的周期會比賣產(chǎn)品收錢要長一些。

　　*貴公司如何用大數(shù)據(jù)來完善服務(wù)?

　　Mentor目前還是比較傳統(tǒng)的管理，IP是唯一一個真正在賣的產(chǎn)品。從Mentor工具來看，是讓客戶可以更好地做他們的產(chǎn)品。上述的大數(shù)據(jù)不一定是公開的大數(shù)據(jù)，而是數(shù)據(jù)的擁有者。例如某個廠商中的私有云，用Mentor的工具去分析他們的數(shù)據(jù)。Mentor的商業(yè)模式還是做B2B(企業(yè)對企業(yè))。當(dāng)良率變得對制造企業(yè)和設(shè)計企業(yè)都很重要時，Mentor實際上有大數(shù)據(jù)的分析引擎，可以在線地把數(shù)據(jù)記錄下來，用統(tǒng)計的方法和優(yōu)化的算法抓到在生產(chǎn)過程中走勢錯誤的點并分析出來。所以Mentor有大數(shù)據(jù)的客戶和應(yīng)用能力，面向的是企業(yè)，而且是在私有云的應(yīng)用層面。

　　*很多人在談?wù)撐锫?lián)網(wǎng)，但是真正賺到錢的卻不多，原因是處于姜氏曲線的初期嗎?

　　其實現(xiàn)在已經(jīng)有在賺錢的，諸如上述的三個地方是賺錢的，數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)關(guān)已經(jīng)賺了很多錢，只是在終端只有150億美元，其價值還遠(yuǎn)沒有體現(xiàn)出來，有待今后發(fā)展。

　　*很多企業(yè)沒走那么遠(yuǎn)就死掉了，從VR/AR、可穿戴、汽車……，時代變化太快，要想走得更遠(yuǎn)還需要做怎樣的準(zhǔn)備?

　　的確，是有很多公司會失敗。Wally喜歡小公司。因為大公司會有創(chuàng)新的包袱。小公司的好處是失敗了可以重新開始，轉(zhuǎn)換周期較快。實際上，Mentor現(xiàn)在有很多客戶是從中小客戶發(fā)展起來的。

　　中國目前是資金密集型，一些地方有政府補貼政策，所以中國涌現(xiàn)出了很多有競爭力的中小公司。另外，中國教育也會激發(fā)出一些頂級編程天才或設(shè)計專家做小企業(yè)。Mentor多年前就出臺了支持中小型設(shè)計公司的項目計劃，在上市之前，以有競爭力的EDA(電子設(shè)計自動化)工具價格來支持他們。

　　*半導(dǎo)體是產(chǎn)品的基石。但有時也挺心酸，上層會擠壓下層的利潤，現(xiàn)在還有硬件免費的風(fēng)潮，怎么辦?

　　以手機市場為例，蘋果手機有時是免費的，因為很多運營商送手機。但其實蘋果還是收到了應(yīng)得的錢。還有一些成功的案例，一家做汽車傳感器系統(tǒng)的公司，自己做了芯片，但它不只賣芯片，而是把整個系統(tǒng)賣給車廠，這樣整體附加價值更高一些。

　　*晶體管數(shù)量越來越多，主要是哪類芯片增長?

　　從晶體管數(shù)量的角度是會持續(xù)成長的，但總量的99.7%是存儲，可見存儲以后的量是相當(dāng)驚人的。盡管存儲主宰了芯片，但是與此連接的邏輯晶體管的價格還是在向下走，出貨量增長。只要你的產(chǎn)品是受歡迎的，無論是大型還是小型企業(yè)，都有生長的空間。從IC行業(yè)的收入來看，fabless(IC設(shè)計公司)營收約占整個半導(dǎo)體業(yè)收入的30%。

　　*固態(tài)圖像傳感器哪類增長快?

　　固態(tài)圖像傳感器比半導(dǎo)體市場平均高3個百分點，即7%左右的年均增長率。其中信號處理部分還是會有較好的增長，例如汽車中有更多的傳感器，需要更多信號在一起的傳感器融合。

EDA業(yè)

　　EDA業(yè)通常的平均增長率比半導(dǎo)體要高約1個百分點。Mentor比EDA業(yè)的平均增長率稍微高一點。原因之一是約1/3的營收來自系統(tǒng)設(shè)計公司，像汽車和飛機等。全世界EDA業(yè)有3%~6%的波動，EDA在整個市場的比例還是比較固定的，占整個半導(dǎo)體市場2%左右。

　　7nm方面，英特爾、三星、TSMC和一些內(nèi)存fab(制造廠)都會有。Mentor的相關(guān)工具已準(zhǔn)備就緒，預(yù)計今年或2017年初會發(fā)布。

中國IC設(shè)計業(yè)對高端設(shè)計需求旺盛

　　盡管中國的經(jīng)濟增速有所減緩，但中國發(fā)展半導(dǎo)體的熱情是非常高漲的。一方面，政府的支持力度很大;另一方面中國對高端產(chǎn)品的需求量也越來越大，例如手機中有70%是中國自有品牌，因此IC內(nèi)需一直在增長，而且本土的設(shè)計要求越來越高，所以對EDA工具的需求也越來越大。

　　這兩三年，很多中國IC設(shè)計公司已不是追隨者，而是領(lǐng)先者了。例如最早使用TSMC 16nm、三星14nm代工的企業(yè)就是中國的IC設(shè)計公司。因為他們要和海外芯片企業(yè)去競爭，必須要保持設(shè)計水平同步，甚至更領(lǐng)先。

　　目前，和國內(nèi)IC設(shè)計公司的攜手合作方式也有所改變，過去，中國客戶是追隨者的角色，美國公司怎樣用，中國公司就跟著用。而現(xiàn)在，Mentor會了解中國客戶的需求，一起進行制程開發(fā)。

Mentor面向中國的產(chǎn)品

　　主要有三大類。首先，IC設(shè)計類，如面向OPC/EPC光學(xué)矯正晶圓廠的工具;系統(tǒng)工具類，如汽車類產(chǎn)品;以及驗證類，如硬件加速器EVP(企業(yè)驗證平臺)。

　　在先進制程方面，有分辨率增強技術(shù)(RET)中的OPC(光學(xué)鄰近矯正)產(chǎn)品，已和國內(nèi)重要的代工廠合作。Mentor的Calibire平臺，可從IC驗證到后端的Signoff(簽收)，到制造生產(chǎn)的DFM(可制造設(shè)計)，最終去做mask(掩膜)。

　　值得一提的是，隨著設(shè)計越來越復(fù)雜，對驗證要求越來越高，以前的設(shè)計公司是設(shè)計占大部分工作量，驗證較少。但現(xiàn)在大部分工程師是驗證工程師，所以需要大量的simulator(模擬器，又稱軟件仿真器)去運行test bench(測試工作臺)?，F(xiàn)在simulator已不夠了，需要用emulator(仿真器，又稱硬件仿真器)。Mentor有EVP硬件平臺，從RTL級到整個系統(tǒng)級都可以驗證，諸如極端的圖像驗證，可以一幀幀地加速，實時地查看芯片的電路設(shè)計是否正確。

　　最近Mentor還有Prototyping等新產(chǎn)品。

　　Mentor在可測試性(DFT)方面也是領(lǐng)先的，由于高端芯片的成本很高，良率越來越重要，因為一個百分比的良率提升就節(jié)省了數(shù)百萬美元，所以客戶對testing有很大的需求。而在2002年前后，客戶基本不做design for test/testing，他們做了廢片，系統(tǒng)廠商來找，他們就賠芯片。但現(xiàn)在大部分中國的fabless也開始重視質(zhì)量，在意供應(yīng)鏈的安全性。因為芯片做得不好，被退回很致命，例如，如果進入蘋果或三星的供應(yīng)鏈，如果芯片或模塊做得不好會受到重罰。另外像極端情況，諸如汽車電子領(lǐng)域，DPM(每百萬產(chǎn)品中的瑕疵率)要做到是1或幾乎沒有，才有資格做汽車電子芯片。所以，這也推動中國fabless一定要提高可靠性等性能，這也正好是Mentor公司的專長。

本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第9期第1頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。