沈磊：新業(yè)態(tài)下的集成電路設計發(fā)展｜第二十一期“芯片大家說(shuō)”精彩回顧
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由張江高科和全球領(lǐng)先的半導體產(chǎn)業(yè)智庫芯謀研究共同主辦的第二十一期“芯片大家說(shuō)/I Say IC”產(chǎn)業(yè)沙龍成功舉行。復旦微電子集團副總經(jīng)理、復旦大學(xué)博士生導師沈磊以《新業(yè)態(tài)下的集成電路設計發(fā)展》為主題進(jìn)行了精彩的分享?；顒?dòng)現場(chǎng)吸引了眾多產(chǎn)業(yè)嘉賓出席。
經(jīng)過(guò)20年左右的不懈努力，今天我國設計業(yè)能力總體達到世界平均水平，但總體產(chǎn)業(yè)規模有限。設計方法、設計思想與先進(jìn)集成電路設計理念對接性；設計的軟、硬件環(huán)境與現代集成電路設計開(kāi)發(fā)要求相符性；芯片與微系統融合集成能力的具備性；管控系統性風(fēng)險的策略性四個(gè)方面進(jìn)行了分析評價(jià)。沈總認為，我國集成電路設計產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)這些年發(fā)展取得的這些進(jìn)步是建立在前些年充分共享全球產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈資源紅利基礎上的。
沈總從三個(gè)維度來(lái)闡述集成電路產(chǎn)業(yè)的新業(yè)態(tài)：從技術(shù)側來(lái)看，摩爾定律趨于終結，產(chǎn)業(yè)呼喚新的技術(shù)突破；從資本側來(lái)看，國家政策更加注重高質(zhì)量可持續發(fā)展，資本投資、并購趨于理性；從產(chǎn)業(yè)側來(lái)看，開(kāi)放融合方興未艾，但又面對復雜的國際形勢和多變的地緣政治影響。
（1）先來(lái)看技術(shù)側。集成電路產(chǎn)業(yè)環(huán)節較多，任何一個(gè)環(huán)節都不是孤立的。談設計業(yè)的新業(yè)態(tài)，離不開(kāi)行業(yè)的總趨勢，也離不開(kāi)制造、封測等產(chǎn)業(yè)環(huán)節所面對的共同挑戰。沈總認為，新業(yè)態(tài)下，設計業(yè)面對的第一個(gè)挑戰就是來(lái)自先進(jìn)工藝技術(shù)瓶頸。20世紀70、80年代集成電路產(chǎn)業(yè)基本采用IDM模式，Fabless是后起之秀，逐步演變?yōu)榻裉斓闹髁髭厔?，目前業(yè)內依然是IDM和Fabless兩種模式并存。半導體集成電路工藝制程越來(lái)越先進(jìn)，技術(shù)節點(diǎn)不斷逼近物理極限，2015年以來(lái)主要晶圓代工廠(chǎng)芯片先進(jìn)制程節點(diǎn)從28nm一路往7nm，3nm節點(diǎn)推進(jìn)，設計和制造成本也持續上升，集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了后摩爾時(shí)代。芯片開(kāi)發(fā)隨著(zhù)制程越來(lái)越先進(jìn)，其費用也呈指數型增長(cháng)，量產(chǎn)確認、原型驗證、軟件開(kāi)發(fā)、后端實(shí)現、性能驗證、架構設計、IP驗證無(wú)不需耗費大量資金。值得一提的是，芯片設計中軟件開(kāi)發(fā)占比越來(lái)越大，單獨的芯片產(chǎn)品競爭力已經(jīng)減弱，芯片+系統解決方案成為設計公司必備的產(chǎn)品路徑。
新業(yè)態(tài)下，設計與制造、封測呈現前后融合發(fā)展的趨勢，技術(shù)邊界逐漸模糊。沈總認為后摩爾時(shí)代的技術(shù)發(fā)展趨勢主要有三個(gè)方向：（1）延續摩爾定律（More Moore），即在現有的框架下，通過(guò)提高設計、制造、封裝上的技術(shù)，把集成電路的性能挖掘用盡；（2）超越摩爾定律（More than Moore），即發(fā)展在之前摩爾定律演進(jìn)過(guò)程中所未開(kāi)發(fā)的部分，如采用先進(jìn)封裝和chiplet等技術(shù)實(shí)現，提供更加多元化技術(shù)進(jìn)步途徑；（3）新器件（Beyond CMOS），即發(fā)展傳統硅基CMOS 器件之外的新型半導體器件，如采用環(huán)形柵器件結構。在這種趨勢下，異構集成持續創(chuàng )新、Chiplet技術(shù)興起、2.5D/3D堆疊技術(shù)向前發(fā)展。大數據時(shí)代的到來(lái)，對數據的獲取、存儲、處理和執行能力要求也愈來(lái)愈高，更敦促芯片設計與制造技術(shù)能夠協(xié)同發(fā)展提升芯片產(chǎn)品性能。
（2）再來(lái)看資本側。
新業(yè)態(tài)下，半導體產(chǎn)業(yè)并購變得謹慎。2020年半導體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了大規模并購潮，2021年基本是對2020并購的延續，在2022年半導體行業(yè)的從年初的“缺芯潮”到年末的“寒氣來(lái)襲”，全球半導體產(chǎn)業(yè)快速駛入了行業(yè)發(fā)展的周期震蕩浪潮中，在這波“寒潮”中，依然有不少半導體企業(yè)嘗試采用“收購”的方式，快速完成技術(shù)積累和業(yè)務(wù)規模的擴大，超越對手，占據更具優(yōu)勢的行業(yè)地位。2023年設計企業(yè)數量的增速進(jìn)一步下降，新增企業(yè)中有相當部分屬于已有企業(yè)異地發(fā)展的結果，實(shí)際增加的新設計公司數量不多。沈總認為，芯片設計業(yè)高質(zhì)量發(fā)展未來(lái)不在于剩下多少家企業(yè)，而是所留存企業(yè)有多少家的規模達到國際頭部水平。跨界造芯態(tài)勢趨顯，是新業(yè)態(tài)下一個(gè)重要景象與趨勢。隨著(zhù)芯片自主化浪潮的持續演進(jìn)，跨界造芯成為半導體集成電路行業(yè)的潮流?；ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)、手機企業(yè)、車(chē)企、家電企業(yè)，甚至工業(yè)企業(yè)等都紛紛入局造芯或投資布局半導體產(chǎn)業(yè)。當前，云計算、新能源汽車(chē)、智能家居等新興應用需求強勁；國家層面對半導體集成電路產(chǎn)業(yè)扶持力度空前，芯片應用廠(chǎng)商入局芯片設計領(lǐng)域恰逢其時(shí)。然而，更多廠(chǎng)商進(jìn)入半導體集成電路領(lǐng)域無(wú)疑會(huì )打破原有的分工布局，加劇芯片行業(yè)的競爭態(tài)勢，長(cháng)期來(lái)看，或將促進(jìn)半導體集成電路行業(yè)的生態(tài)融合，影響行業(yè)發(fā)展進(jìn)程。
（3）最后來(lái)看產(chǎn)業(yè)側。沈總分析認為，過(guò)去20年間，中國集成電路產(chǎn)業(yè)積極融入國際循環(huán)，在高速發(fā)展的同時(shí)，也形成了路徑依賴(lài)。而今在重重管制、限制之下，中國半導體集成電路產(chǎn)業(yè)面臨著(zhù)前所未有的挑戰。全球半導體集成電路行業(yè)由全球化大分工，轉向逆全球化。當前中國半導體集成電路內循環(huán)開(kāi)啟，從2023年開(kāi)始國產(chǎn)化進(jìn)入5.0時(shí)代，這一階段比拼的重點(diǎn)就是生態(tài)系統的建設。生態(tài)的建設有賴(lài)于標準的建立與統一，比如新興的Chiplet、Risc-V技術(shù)的發(fā)展都需要完善生態(tài)建設。
沈總最后提到，全球合作一直是半導體集成電路行業(yè)取得成功的最重要因素之一。新業(yè)態(tài)下，全球合作依然重要。今天，世界上仍沒(méi)有一個(gè)國家可以單獨完成整個(gè)供應鏈。中國半導體集成電路產(chǎn)業(yè)必須堅持開(kāi)放合作，但全球化的策略需要調整。如何發(fā)揮中國市場(chǎng)潛力，通過(guò)創(chuàng )新合作，開(kāi)拓新的空間，形成一個(gè)合作共贏(yíng)的新生態(tài)是關(guān)鍵問(wèn)題。產(chǎn)業(yè)、創(chuàng )新、金融“三鏈融合”是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路，中國需要更專(zhuān)業(yè)的投融資平臺和更寬松的信貸政策扶持，但要防止投機資本產(chǎn)生短視和泡沫。從國家安全角度出發(fā)在國內建立自給自足的供應鏈的做法是必需的。但針對規模更為龐大的商業(yè)民用市場(chǎng)，一套基于自由貿易體系的供應鏈或許是更好的做法。
演講結束后，沈總與現場(chǎng)觀(guān)眾進(jìn)行了深入的交流，本場(chǎng)沙龍在現場(chǎng)熱烈的互動(dòng)中圓滿(mǎn)落幕。
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