圍繞IC設計的上下游行業(yè)動(dòng)向

　　代工廠(chǎng)和芯片設計公司的合作更緊密

　　當前，EDA公司跟代工廠(chǎng)和芯片設計公司(fabless)的合作會(huì )越來(lái)越緊密，正趨向IDM(集成器件制造商)內部的那種配合。究其原因，Synopsys全球副總裁、亞太區總裁潘建岳指出，在代工廠(chǎng)方面，因為很多工藝上的問(wèn)題往往是跟設計直接有關(guān)系的，比如IP(知識產(chǎn)權)，現在所有IP一定要跟工藝結合到一起，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(huà)，一定也要和整個(gè)的設計流程、設計工具有很好地結合。

　　再如成品率。通常認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)題是設計問(wèn)題。所以要想真正地提高成品率，就需要代工廠(chǎng)、fabless配合。Synopsys現在就有這類(lèi)工具—PrimeYield LCC和Synopsys Galaxy，“可分析你的數據，在幾天之內帶給你詳細報告，即按照你這樣的設計，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)系統設計方面有很大的強化;⒉在軟硬件協(xié)同設計方面，新的軟件協(xié)同設計相比以前的概念有所突破，現在重要的一個(gè)著(zhù)眼點(diǎn)是，因為現在芯片上都是SoC，上面要運行很多軟件，因此軟件很復雜，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;另外就是基于通過(guò)一系列并購完成的——基于虛擬化的軟的原型機。無(wú)論是基于硬的還是軟的原型機，都是幫客戶(hù)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現在的工具進(jìn)到工藝40/45nm、28/32nm以后，還有很多新的挑戰。所以從去年開(kāi)始，Synopsys在推in design，即在設計過(guò)程中間，就同時(shí)來(lái)進(jìn)行設計規則的檢查，保證客戶(hù)做出來(lái)的設計與設計規則、工藝規則是符合的。例如Synopsys最近在推的Design Compiler Explorer工具。

　　Mentor Graphics的設計到硅片部門(mén)副總裁兼總經(jīng)理Joseph Sawick介紹道，下一代數字應用的設計復雜性正在逐步超出當前設計方法的解決能力范圍。越來(lái)越多的設計都將是大型系統，它們包含嵌入式內核、IP和使用計算密集型算法的復雜信號處理軟件。為了解決這種復雜性問(wèn)題，Mentor為硬件生產(chǎn)提供了ESL(電子系統級)設計工具套裝。Mentor的Catapult C Synthesis產(chǎn)品是客戶(hù)驗證型算法綜合環(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收購了Magma)中國區總經(jīng)理王嶸稱(chēng)在40和28nm及以下，Magma同時(shí)優(yōu)化Core(核)和模塊，使設計的迭代次數減少，并方便設計者考慮面積(成本)和功耗。Silicon One是Magma的技術(shù)解決文案。Magma產(chǎn)品包括數字設計軟件、模擬實(shí)現、混合信號設計、物理驗證、電路仿真、特征化和良率管理。

　　消費電子的上市時(shí)間最重要

　　Tensilica亞太區總監黃啟弘認為，消費電子的半導體設計業(yè)要轉變觀(guān)念，誰(shuí)先到市場(chǎng)，誰(shuí)就有話(huà)語(yǔ)權。最重要一點(diǎn)是誰(shuí)先到市場(chǎng)誰(shuí)就定義了市場(chǎng)，去年智能手機出貨率已經(jīng)降到50%以下，但是蘋(píng)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。

　　半導體價(jià)值鏈的變革催生設計服務(wù)

　　隨著(zhù)半導體產(chǎn)業(yè)的分工細化，2000年后出現了設計服務(wù)公司，替代IC設計公司或系統公司把IC做出來(lái)(如圖5)。其中最大的廠(chǎng)商是我國臺灣的創(chuàng )意電子，2010年營(yíng)業(yè)額達到3.27億美元，臺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 )意電子的設計主要到TSMC流片;芯原2010年的營(yíng)業(yè)額約0.7~1億美元，其設計可以在多家代工廠(chǎng)流片;我國大陸的中芯國際集成電路制造有限公司(SMIC)入股了燦芯半導體(上海)有限公司，因此燦芯的設計主要在SMIC流片。

　　當今，新的半導體業(yè)的挑戰是：消費類(lèi)市場(chǎng)與用戶(hù)應用驅動(dòng)IC業(yè)發(fā)展;迅猛上升的設計復雜度和成本;IDM走向輕制造;半導體生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成熟;系統公司尋求差異化。這些趨勢使得設計的復雜度提高，例如聯(lián)發(fā)科技(MTK)的系統與軟件工程師是硬件工程師的3倍，系統工程師需要對芯片有全面的理解。創(chuàng )意電子中國區總裁居龍稱(chēng)，其Flexible ASIC Model幫助客戶(hù)解決上述挑戰，除了客戶(hù)對系統的理解不能外包，創(chuàng )意電子其他都可替代做，例如先進(jìn)的SoC設計服務(wù)、數字及模擬IP、后端運營(yíng)等。在創(chuàng )意電子的2011年客戶(hù)中，43%從事65nm設計，36%做40nm設計，2%做28nm設計。66%用于通信，可見(jiàn)移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代強大的驅動(dòng)力。

　　的確，移動(dòng)互聯(lián)終端是中國本土客戶(hù)的開(kāi)發(fā)熱門(mén)。芯原股份有限公司董事長(cháng)兼總裁戴偉民稱(chēng)該公司提供智能手機或xPad的設計能力。芯原不僅僅是IP供應商、設計服務(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：提供以應用為導向的SoC/SiP平臺;基于IP的SoC/SiP平臺;中間件和軟件堆棧;基于FPGA的原型機;虛擬原型機等。

　　代工廠(chǎng)

　　摩爾定律會(huì )稍微減緩

　　據TSMC中國業(yè)務(wù)發(fā)展副總經(jīng)理羅鎮球介紹，自從2011年10月TSMC宣布28nm正式量產(chǎn)后，在TSMC投入的28nm項目已超過(guò)100個(gè)。

　　對TSMC來(lái)說(shuō)，一條生產(chǎn)線(xiàn)一般是2.5萬(wàn)片晶圓。TSMC現在新廠(chǎng)的規劃是每個(gè)廠(chǎng)要超過(guò)10萬(wàn)片產(chǎn)能。TSMC的12英寸廠(chǎng)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，預計最早2012年二季度復蘇，而業(yè)界普遍認為是2012年下半年。

　　對于產(chǎn)業(yè)的預測，TSMC董事長(cháng)兼首席執行官張忠謀在業(yè)界偏悲觀(guān)。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。

　　摩爾定律現在會(huì )稍微減緩，但還將繼續存在。對于制程節點(diǎn)的物理極限，TSMC資深副總裁蔣尚義稱(chēng)7nm在技術(shù)上不是問(wèn)題?，F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(hù)排名幾乎一致。

　　中國對TSMC有戰略意義

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

　　現在中國大陸占TSMC全球的市場(chǎng)份額約4%。TSMC估計中國大陸占全世界IC的市場(chǎng)也是4%左右。

　　TSMC認為中國的IC設計業(yè)大有前途，因為設計業(yè)的投入較小，利潤率可以很高。羅鎮球稱(chēng)贊中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )集成電路設計分會(huì )理事長(cháng)魏少軍的觀(guān)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(guān)念。”(筆者注：魏少軍的原意是要改變那種依賴(lài)先進(jìn)工藝和先進(jìn)設計工具就能讓我們是先進(jìn)水平的觀(guān)念)。因為世界上最賺錢(qián)的兩家半導體公司：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(chǎng)，但兩家公司的工藝非常特殊，門(mén)檻很高;他們都有自己的fab(芯片工廠(chǎng))。

　　羅鎮球同時(shí)認為山寨是中國IC企業(yè)的一條出路，“從這種鄉村包圍城市起來(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”。但山寨不應該是簡(jiǎn)單的模仿，而需要有一定的差異化。如果要創(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。