根據工業和信息部發布的官方數據,2011年***IC設計產值達到686.81億元人民幣,年增率25%,首次突破百億美元大關,占全球IC設計業的比重已提升至13.89%,位居全球第三。
目前***IC設計公司已經超過500家,并有部分公司于2010-2011年間成功上市。***IC設計公司數量增長的同時,實力也在逐步增強。根據IC Insight公布的2011年全球前20大IC設計業者名單,兩家***公司(海思和展訊)首次榜上有名。***IC設計業正在集體式大跨越。
***IC設計業高端突破
Mentor Graphics副總裁及亞太區總裁彭啟煌認為,國內許多IC設計公司在2011年有顯著增長,尤其是幾家領先的無晶圓芯片廠,我們相信這種趨勢將在2012年持續,***仍然是世界上半導體產業增長最快的市場之一。這種增長主要是因為這些領先的IC設計公司采用了先進的工藝比如40nm,甚至28nm工藝。因此,***IC設計公司正在遇到行業巨頭同樣的技術挑戰,需要最先進的EDA工具來幫助他們完成設計。
圖1: Mentor Graphics副總裁及亞太區總裁彭啟煌
Cadence副總裁及***區經理劉國軍認為隨著***本土IC企業的增加,現有企業設計團隊的擴大,IC設計公司將會進一步聚集在以珠三角/長三角/北京為代表的產業鏈集中區域,并因此持續帶動對專業人才需求的增長。同時,跨國公司繼續向***國內遷移設計團隊是人才需求增大的另外一個主要原因。長三角、珠三角、和北京地區等傳統的集成電路設計產業聚集地將顯露出人力成本高和人才流動快的不利局面,而成都、西安等擁有豐富的人才資源的二三線城市對于跨國公司和本土公司都有巨大的吸引力。這些因素將進一步加大專業IC設計/驗證人才的短缺,因此而導致的人力成本攀升會促使小型企業和創業企業向二三線城市遷移。這類企業因為關鍵技術掌握在少數核心成員手中,對人力的需求不是太旺盛,加上物價上漲和地方政府的政策扶持影響,二三線城市更有利于其培養相對穩定的后續技術梯隊。這種模式下,2012年將會出現聚集地人才爭奪繼續風起云涌,人才流動加快,小公司偏安一隅的格局。
圖2: Cadence副總裁及***區經理劉國軍
同時他認為,***IC設計業經過多年發展,與美國、***相比在工藝節點及設計復雜性方面的差距正在縮小。以國內IC龍頭企業為代表的設計界在2011已經開始了28nm的技術儲備和研究。其余大量的消費類和移動設備芯片組提供商也開始試水40nm及以上工藝,2012年將會進入真正的量產階段。因為***的很多IC公司在某些領域已經具備和國際公司競爭的能力,從而機會成為首要條件,誰能搶占市場的橋頭堡將會給其后來的競爭對手制造很大的麻煩。因此,向先進工藝遷移是***IC企業快速換取性能的殺手锏,而IP的使用是換取效率的最直接手段,因此IP的使用將會急劇增加。加上國內設計公司大都歷史短暫,沒有很強的產品設計經驗積累,先進工藝上流片失敗導致的成本壓力,以及國內公司在先進工藝經驗的欠缺,這些也是對IP需求或依賴的原因。
據估計,***IC的消費量在2012年將會穩步提升,其中大量IC需要進口的格局不會有大的改變,自給的份額雖然也會增大,但是其份額依然會是小部分。但是在自給的份額中,高端IC的增加速度將會大幅提升。在***,2011年整機市場份額快速增長,其對本土企業支持的要求也顯著提高,在本土企業能夠提供相同或相近性能的產品同時,國內企業在支持和反應速度上的優勢將會凸顯,在和整機市場緊密結合的同時,其經濟效益的增加會進一步反哺IC設計企業,從而使IC企業的設計能力、設計規模和產品線進一步提升。加上高端芯片相對較大的利潤空間和較低的競爭態勢,勢必讓更多具有此類IC設計能力的企業加入高端IC的供貨商行列。
SpringSoft 企業市場副總裁Mark Milligan認為:“我們看到來自國內IC設計公司的以手機芯片和平板電腦處理器為代表的新產品大量為市場所接受。為了實現這些更復雜更高端的芯片,新的設計方法學和EDA工具不斷被引進,***IC設計業的總體技術能力隨之進步。”快速發展的移動終端設備尤其受到國內IC設計公司的青睞,而目前中低端智能手機市場的迅猛發展也為國內IC設計公司提供了更多可能,因此可迅速投入以及性價比較高的IP是***IC設計公司的首選。***IC設計公司在高端處理器設計上跟進得很快。例如,海思采用A9內核做8核網絡SoC。另外創維集團也推出了第一臺基于Cortex A9的Android 3D TV,還有很好幾個本地IC公司采用A9內核的芯片已用于智能手機和平板電腦,甚至是國際品牌的終端。
圖3: MIPS***區市場總監費浙平
***晶心科技總經理林志明則認為:“***IC設計公司的需求除了CPU核心外,還需要相應對的周邊IP或是平臺IP,此外在整體SoC系統設計方法論上特別需要技術服務,因為每個不同廠家的核心競爭力、技術團隊、時間、資源配置均有不同,各家廠商也將資源放在最為迫切的地方,因此對于IP工具的供貨商而言技術上的服務就有特別的需求。我們看到在全***市場中對于8位的CPU與嵌入式系統,逐步有朝向更高階的32位來轉換的需求,且近日在產業媒體上看到許多文章都指出8位的系統在市場上逐漸的淡出,而32位嵌入式微系統的需求則為成長的,這表示在此市場中已有所變化,尤其針對32位所供應的IP、CPU、以及嵌入式內存的需求大增,這樣的變化算是比較自然的,因為各類的產品都有更快速、更微小與更智能化的需求。”
井噴之后的反思
2011年開始迎來了智能手機的井噴行情,整個***的IC行業只能用一個詞來形容:“亢奮”。***投身于硬件軍備競賽之中,無論是多核、還是工藝從40nm向28nm的躍遷,都呈現激進的局面。這可能是***的IC設計行業群體性第一次離前沿水平如此接近。MIPS***區市場總監費浙平認為這是好現象,希望能有更多的國內設計公司在這波浪潮中賺到錢并得到歷練,成為一家穩定的公司。但是另一方面,除了展訊能夠涉足智能手機之外,這些投入最大的大項目幾乎全部的目標市場都集中于一年四、五千萬的平板電腦市場,再加一點小小的播放器市場。
國內IC公司在追求設計前沿化的過程當中對最新和高端的IP需求出現了集體井噴,但同時很多人也開始討論,大家都用同樣的IP,憑什么誰比誰性能高、功耗好?尤其在移動AP方面這尤其明顯,因此市場上充斥了各類無厘頭式的SoC指標比較和benchmark測評,甚至直接在指標測評上面弄虛作假。這其實主要反映兩個問題:首先,集成雖然也是創新,也有一定的技術難度,但是看起來可以發揮的空間不大。而且畢竟集成創新沒有特別的門檻,長期競爭下來一定會趨于同質。其次,掌握更多的核心IP還是有明顯優勢,比如高通自己設計CPU、NV的GPU、三星自己的工廠。就國內公司來講,全勝有很多自己的模擬IP從而提高集成度、君正自己設計的CPU有明顯的功耗優勢。所以現在很多國內SoC公司開始談論核心IP的差異化,但是基本上還是力不從心。也有些公司嘗試不惜重金大膽應用最先進的IP,以取得市場領先,但是很快大家又都一擁而上,某種程度推升了目前的硬件軍備競賽。
EDA廠商的IP之路
綜上所述,IP之于IC公司越來越重要,所以,除了傳統的IP供應商以外,現在EDA廠商也積極加入IP市場競爭。Cadence自2010年收購Denali以來,持續的投資于IP業務的發展,利用IP的優勢并結合Cadence專業的AMS工具,擴展IP業務以超越Denali的傳統領域,例如針對高端節點的DDR Hard PHY。自去年Hard PHY推出以來,已被全球眾多著名客戶所采用,其中不乏眾多知名的***企業。此外,Cadence于近日發布的 PCIe Gen 3 PHY以及完整的NVMe子系統,該子系統集合了PCIe控制器、帶有NVMe控制器的PHY,以及可擴展固件接口。對IP子系統的擴充使客戶可以在迅速發展的市場中快速的采用新功能。在過去的12個月里,Cadence開發及發布的新IP包括:DDR4, LPDDR3,存儲空間中的WideIO, ONFI3, 以及針對存儲市場的NVMe和100G以太網。以Cadence 2年多前首先發布的PCIe Gen3為例,已經幫助多個客戶將產品配置提升了16倍,同時完全支持所有符合標準的高端性能。
彭啟煌則透露:“Mentor自2008年就剝離了IP業務,因為我們不希望與我們的戰略客戶有沖突。然而,當我們看到機會不與我們的主要客戶相沖突,同時又能提供獨特而先進的IP時,我們還會繼續投資。比如,在2010年中,Mentor收購了針對無線及消費類產品所需要的低功耗,以及高性能運算所設計的嵌入式內存及編譯器的 IP供應商Novelics,就是一個很好的例子。”
由于市場的急速發展,***的IC設計公司在EDA和IP等專用工具上的應用,將會出現前所未有的革命性變化,這種變化是以前面提到的行業和產業變化為前提的。EDA工具永遠與產品的挑戰性有關,回顧***IC企業的發展,我們國家在0.18um設計上停留了相當長的時間,在這期間,EDA工具的更新也停留了相當長的時間。但是隨著設計的復雜程度及工藝向40/28nm的遷移,設計中出現的各種挑戰對EDA工具和IP工具的應用提出了全新的要求:驗證的多樣化和速度、物理設計的向前遷移、低功耗的全面需求、多核的一致性、DFM的考量、封裝效應在芯片內部的預防等等。眾多的IC設計和制造難點都將出現,并且在日益壓縮的設計周期下變得更加難以處理,加上設計失敗在經濟和時間上帶來的不可能接受的成本,EDA工具和IP工具應用將會成為保證流片成功的最后一道屏障。而且,EDA工具將會不再是一個簡單的工具,EDA公司也不再是一個簡單的工具提供商,而是一個服務商,需要和客戶就項目的實際需求,在共性的平臺以外提供定制化的服務,從而使雙方的效能達到最大化,實現共贏。這是一個系統工程,需要從設計的最初期一直到板級綜合考慮。因此劉國軍認為,“只有像Cadence這樣在所有設計階段都能覆蓋的EDA巨擘,才能提供行業真正需要的、完善的解決方案。同時,EDA廠商從軟件供應商向服務提供商的轉換,也會給行業帶來新鮮的變化。”彭啟煌也提到,“Mentor 公司針對使用先進工藝制程,高集成度的超大型SOC,提供了創新且獨到的解決方案。例如針對40/28nm良率問題的DFM處理方法,以及系統級設計及軟硬件協同驗證的ESL平臺,都能夠幫助客戶降低設計風險,并大幅度縮短產品從設計到量產上市的時間。另外,硬件仿真也是最近的一個熱門話題,由于設計的復雜度以及晶體管數量的不斷增加,軟件仿真已經不能滿足驗證的需求。硬件仿真將成為將來在設計驗證的主流。
Mark Milligan認為,***IC設計公司除了引進最先進的IP以外,也更多采用了先進的驗證方法學。比如基于OVM/UVM的SVTB驗證環境已經普遍在大中型IC設計公司采用;FPGA原型板用于SoC驗證以彌補軟件仿真速度上的不足也已開始在一些領先IC設計公司成為驗證手段的重要部分;形式驗證開始作為動態驗證的補充,驗證環境品質管理的觀念開始進入一些大公司的***設計團隊等等。
貼心服務,各出絕招
除了提供IP以外,針對***的IC設計公司,各個IP和設計工具供應商都提供了針對性的服務來滿足國內客戶的特別需求。
目前晶心科技(Andes)正與ICC單位配合提出共推的服務,此外,對于***的客戶晶心科技也提供會員制的生意模式,為各客戶的需求提供特別的服務,晶心科技所提供的服務都是具有〝價值與加值〞特性,目的是期望幫助客戶發揮其優勢的競爭力,雙方的合作可以達到其目標并創造雙贏的結果。
ARM***區總裁吳雄昂宣稱:“目前,在我們的ARM Connected Community中,一共有950多家合作伙伴,其中來自***的合作伙伴數量已經超過了142家。過去一年多的時間內,我們建立了更為強大的***本土支持團隊,有了更多的工程師。我們的基本原則是,盡量提供生態架構,讓合作伙伴來生產具體的產品,我們本身只做核心這部分。合作伙伴可以搭建自己的平臺,然后我們會提供各種各樣的增值服務,并幫助廠商去實現最終的產品。每個廠商的做法不一樣,我們的主要目的是豐富總體的解決方案。ARM的成功實際上不是ARM本身的成功,還是整個ARM生態系統的成功,所以我們會一直把我們的注意力放在怎么樣才能幫助我們的合作伙伴在這個生態系統上獲得成功。在***,我們需要注重的是保證我們***的這些合作伙伴,真正在他自己出的產品上取得成功。”
圖4: ARM***區總裁吳雄昂
費浙平覺得,時差和語言是國內客戶的兩個最主要障礙,因此本地工程師的支持就非常重要。MIPS在***的業務人員很少,但是工程師數量是業務人員的5倍。不過現實中,總部資源在客戶服務中還是具有不可替代的作用,畢竟總部的人員更靠近核心研發。最近他有一個很深刻的體會,除了本地的支持力量之外,總部也必須要有非常得力的技術支持資源,最好是華人工程師,他(她)需要懂中文、愿意加班(因為時差)。所幸在MIPS總部,正好有幾位這樣的華人工程師,其中整個支持團隊的頭就是國內出去的工程師,為他們的國內客戶支持起到了非常大的作用。
劉國軍認為,***IC設計企業對研發投入及最終產品的成本非常敏感,并且更愿意與包括設計服務公司及IP供應商在內的產業鏈伙伴合作,因此其所需要的服務也有其特殊性和針對性。尤其是在同質化嚴重的今天,從產業鏈的角度解析行業的發展和方向是***企業最為需要的服務,從整機的角度,對市場做出正確的評估,為IC企業的定向和發展提供數據,避免一擁而上的局面和競爭浪費,是***IC企業良性競爭和健康發展的首要條件。***IC設計公司在產品定位和長遠研發規劃上需要幫助,由于各公司的實力還不夠強大,需要形成互相支持的產業鏈生態系統,這需要行業共識,共同搭建資訊平臺,在數據共享和引導上提供專業的意見和建議,這將會是一個長期的課題。
彭啟煌認為,***也有很多規模較小的公司,服務當地的細分市場,以及一些政府資助的項目。為了服務這些創業者,Mentor一直與政府緊密合作,支持孵化中心,直到這些初創公司發展成一定規模。
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