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ICCAD特辑:半导体业态将巨变,Foundry及EDA厂商如何应对?

    在日前举行的中国集成电路设计业年会暨中国内地与香港集成电路产业协作发展高峰论坛(简称ICCAD峰会)上,包括EDA、Foundry、Fabless、IDM在内的半导体产业各环节代表接受了办刊记者采访,并就行业关心的半导体扶植基金、半导体先进制程带来的挑战、香港与大陆半导体产业优势互补、系统厂商垂直整合等话题进行讨论,并分享了精彩观点。

中国半导体业发展面临的挑战与机遇(一)

《纲要》对半导体业的影响?

    回顾2014年的半导体业发展,有几个值得重点提及的大事,一个是《国家集成电路产业发展推进纲要》(简称“纲要”)的发布,另一个是总规模约1200亿元的国家级芯片产业扶持基金。

    TSMC(台积电)中国区业务发展副总经理罗镇球认为,《纲要》对中国半导体业的发展具有战略性意义。他以台湾半导体业发展举例,台湾有两个产品一直没有做好:一个是存储器,一个是设备。"我觉得以中国的格局和规模,这两个东西如果在《纲要》中没有特别提到,这倒是我特别想建议加上的。"他表示,存储器很重要,产值也很高,当然门槛也相当高。“很多人觉得现在做存储没有意义,因为被垄断了。可是我们是中国,没有道理不玩。”

    对于1200亿的政府扶植基金,Mentor Graphics董事长兼首席执行官阮华德表示,这个基金不光对中国本土厂商,对国外的供应商也是巨大的机会,有大量的资金会投入到Foundry中来。

中芯国际资深副总裁彭进则表示,近年来中国的IC设计公司发展很快,国内600家IC设计公司,跟中芯国际合作的超过200多家。“如果谈到整个中国集成电路行业,我们这么多的设计公司,在过去十年,跟中芯国际成立之前比,是有很大的进步。但是,我国半导体产业无论是设计还是制造业还是比较弱小的。比如台积电在2011年Q2就进入28nm了,而我们今年才可以量产28nm。产能方面,台积电可以做到十几万片,我们刚刚才几千片。”彭进举了一个数字,美国第一大IC设计公司高通一年销售额是170亿美金,第二大的销售额博通是80亿美金。整个中国全部设计公司加起来才130亿美金。“所以相对来说,我们的产业还是很薄弱的。所以Foundry来说,我们的规模和实力还不够强大。”

    从2012年开始每年中芯国际盈利都有大踏步的前进,但是如果只靠自己的力量成长还是比较慢的,更别提追赶国际先进厂商。“但是我们相信未来我们会有比较大的成长,特别是现在国内有大的基金支持半导体产业。我们也希望未来这个扶植基金能按照市场化运作。”

    尽管在AP、Baseband等领域国内IC设计公司还与国际公司存在一定差距。但是像模拟电路、触控、MEMS这一块更有可能首先超越。江苏长电科技副总经理梁新夫表示,一个手机不是只需要一颗AP、Baseband,实际上由很多芯片组成。“一颗手机里要用4~5颗射频、PA模块,这个全球就算今年手机18亿的量没有太大增长,乘以4也是一个天文数字。”梁新夫表示,目前长电的客户中,像指纹识别、硅麦等产品国内厂商都跑得很快。

Foundry厂商如何助力IC设计公司发展?

    近十年来,中国IC设计公司发展迅猛,这其中也离不开中芯国际、华虹、长电等国产Foundy厂商的支持、以及EDA、IP厂商的努力。

    中芯国际市场部资深副总裁许长燊表示,中芯国际花了很多精力跟中国客户共同成长。“中国设计公司成长非常快,我们在2001年开始量产的时候我们推出了18微米的工艺,那个时候基本上大陆的公司都不大会。我们还费了很大的劲说服他们用这个工艺。因为他们都还在用0.5、0.35这些工艺,到了今天,他们已经超过中芯国际了。他们已经走到中芯国际的前面,开始往十几、28纳米发展。”

    中芯国际市场部资深副总裁许长燊认为,现在国内厂商身处一个IC产业的黄金时代。天时地利人和缺一不可。从天时来看,整个产业正在发生巨变,不管是大数据还是云服务也好,产生了新的变化。“比如IOT产业,我们不需要采用特别先进的工艺制程,我们可以采用一些成熟的工艺把一些应用做得非常好。”

    从地利来看,中国已经是全球最大和成长率最快的一个市场,不光是在消费市场,而且在一些工业和汽车市场,全世界大公司都来到中国。加上国内政府对产业的扶持。

    从人和来看,随着国内半导体产业十几年的发展,培养了一大批优秀的人才。芯原微电子董事长戴伟民就表示,现在国内的工程师进步非常快。“年轻人刚毕业,进公司干几年就可以带领团队了,当然一些RF的工程师需要多年的积累。”不过他也表示,现在国内厂商面临的一个挑战是,人才培养出来了,在最好用的时候国外厂商直接高薪挖走了,怎么留住人是一个挑战。

2014年,一桩桩收购案标志着,中国半导体产业正在逐渐从埋头苦干走向资本运作的阶段。江苏长电科技副总经理梁新夫表示,长电之所以收购收购星科金朋(STATS)是因为这家公司在目前的全球封测行业排名第四位。优势在于它的主要业务在高端手机领域,比如POP、EWLP技术,在全球领先。“我们主要服务于国内的这些设计公司。我们实际上就是要利用STATS的技术优势去跟竞争对手抗衡。”此外,星科金朋拥有一大批非常高端的客户,如高通、苹果等客户,“我们要自己把这些优质客户引入要花很长时间”。收购完STATS后,长电科技按照2013年的数据会排在封测行业的第三位。

Cadence全球副总裁石丰瑜(左二)、江苏长电科技副总经理梁新夫(右一)、中芯国际资深副总裁彭进(右二)、中芯国际市场部资深副总裁许长燊(左一)

IOT是中国半导体产业的机会吗?(二)

    作为PC、手机以后,下一个寄予厚望的新兴产业,本次2014 ICCAD上几乎所有厂商都在讨论IOT。

    针对IOT市场,TSMC现在推出了超低功耗的工艺。TSMC(台积电)中国区业务发展副总经理罗镇球表示,除了低功耗工艺外,TSMC还在做先进封装,将尺寸进一步缩小。而高度集成的工艺可以进一步降低成本。“这个行业不管是EDA,设计封装也好都在往前走。”他表示,之所以可穿戴产品存在“3个月”效应,就是因为设计出来的产品还不吸引人。“但是这个行业都在努力,我们现在做的事就是把功耗降下来,集成度做好,功能做强。”

    “在4、5年前我们就搭建IOT的平台,饼做大了后,大家都好做。针对超低功耗,我们推出了一套组合拳。第一个是超低功耗;第二个是特殊工艺集成;第三个是先进封装,这三个缺一不可。”罗镇球表示,TSMC看准了这个机会,建制了很多工艺,从28、40、55nm,包含RF、嵌入式、闪存、逻辑、传感器的工艺,这些都让国内的客户和业界能够很容易的使用。

    他同时认为,中国IC企业没赶上PC时代,赶上了移动计算的尾巴,IOT将是国内企业弯道超车、飞跃发展的好机会。

    作为EDA厂商的代表,Synopsys资深副总裁柯复华也介绍了他们在低功耗领域下的功夫。他认为,IOT追求的是更低成本、更低功耗。所以synopsys需要帮助客户降低整体系统功耗,比如降低存储的功耗,它的功耗的降低可能比芯片功耗的降低会更多。“所以我们在6年前收购一些系统级的建模的公司,做一些系统建模的工作,包括我们提供一些非常低功耗的IP,关注在IOT所需要的工艺,比如65、55nm,而不是28或14nm。”

    “IOT有趣的地方在于,产品定义方面我们第一次看到IC供应商比较彷徨。”联华电子股份有限公司副总经理王国雍表示,大部分的电子产品,IC供应商的能力已经很强,比如MTK提供全套解决方案,很多产品定义比系统公司要跑在前面。有时候系统公司都不清楚要做什么产品,但是IC供应商想到了。“但是我这个IC要怎么设计,它长得怎样,里面要放什么东西,规格要怎么开。不是那么清楚,因为客户也不清楚。那么它的客户的客户可能比较清楚。所以提供大数据的服务商部分才比较清楚。”

    “要做大数据,在前期Sensor就必须卖得便宜,甚至要免费送给你,价钱才会压得低。Sensor压得低,IC价钱也不可能太贵。所以我们看这个市场的打法跟以前不一样,那么怎么在这个市场可以赚到钱?”王国雍认为,做IOT半导体厂商不一定要有速度,但要有“宽度”。所谓不需要速度是指,IOT需要的技术不是新的,所有的智能手机的技术都可以拿来用;第二个部分是供应链,现在手机可以用的供应链,Werable、IOT都可以做。所谓宽度是指,做IOT有CIS(cmos image sensor),有Highway,有PMIC,有RF……你的产品线够宽,就一定能找到生存机会。

    中芯国际市场部资深副总裁许长燊则表示,在手机领域,中国IC设计公司Design in进去还是比较少的,原因是AP和Baseband还是垄断在某几家国际化的大公司手中。但是未来,IOT出来以后,这个情况可能会完全改变,因为IOT不再需要14、16nm,它可以在成熟的平台上完全的发挥它的作用。“我们在成熟工艺上其实还有很多空间可以去优化和发展,中芯国际未来也会花大力气在这方面。”他最后认为,最终IOT要通过生态系统和运营来挣钱,“只做芯片的人肯定很难挣钱。”

TSMC(台积业)中国区业务发展副总经理罗镇球(左一)、Mentor Graphics董事长兼首席执行官阮华德(waldenc.rhines)(右二)、芯原微电子董事长戴伟民(右一)

新形势下,EDA及Foundry厂商如何应对挑战?(三)

    不可否认的是,EDA行业正在呈现集中度越来越高的情况。Cadence全球副总裁石丰瑜表示,很多人说EDA行业走入一个死胡同,客户越来越少。EDA本身的公司也越来越少,整合比较多。整合不代表没事情做。“我们希望自己的思维能更开放,可能未来从客户整个应用或设计芯片去多关注。”

    “这个行业不断的往前演进,你不跟着往前走,你就没有未来。但是你在前进以后回头看,才是有趣”。石丰瑜表示,未来EDA行业有很多工作可以做。往先进的节点走,必须要跟客户深度结合。EDA要帮助Foundry来一起前进。“我卖你一套工具你多快会用起来?你花半年,人家用三个月你就完了。EDA那么多功能你都没有熟悉,就闷着头按个钮就流片了,你倒霉了。”往老的节点走,也可以做很多优化。

    Synopsys资深副总裁柯复华表示,EDA厂商的竞争其实在很多看不到的细节上。他举了一个客户华为的例子,“他们做非常严苛的USB插拔,你都想象不到的一些使用场景。它测过其它几家的,只有Synopsys在某种特殊情况下能保持工作。”柯复华表示,Synopsys的优势就是我们的IP Department,其实很多地方都是在配合先进制程。“从中国市场的现状来看,中国的系统厂商有非常蓬勃的发展,这是一个值得去加强的方向。这是可以找到差异化的成功的角度。Synopsys也一直想帮助客户在差异化上有所突破。”

    随着IC先进制程的不断提升以及更新周期的越来越快,Foundry和EDA厂商所面临的挑战越来越大。Mentor Graphics董事长兼首席执行官阮华德(waldenc.rhines)认为新的制程,比如Finfet对成品率要求更高。一些测试的工具和方案也是以前的制程所没有的,都需要重新研发,这是挑战也是机遇。

    "尺寸、成本、功耗要取舍平衡,需要通过设计来实现。对于EDA行业的要求也越来越高。"阮华德表示,实际上EDA的成本一直在占半导体总成本的2%的比例,总成本增加是因为在先进制程下所需要的人力成本的增加。

    Synopsys资深副总裁柯复华认为,现在一个芯片成功是要靠软件。你今天卖很多手机芯片,Rockchip、Allwinner也有,最终成功是软件优化得好,客户用户体验好可以拉动芯片的销量。“Synopsys越来越关注的是你在设计芯片的同时,能够帮助你更早的优化软件。”对于很多客户来说,由于产品周期越来越短,对于EDA的要求也变高。“我们现在的方法是在你设计芯片之前,我们Synopsys的系统能够把你的整个的硬件能够虚拟化,能够提早做软件的开发和优化。所以当你芯片回来的时候,你的软件开发已经做完了。”

    据介绍,这个虚拟化工具来自于Synopsys在2007年收购的一家公司,这家公司之前的客户是MOTO、Nokia,MOTO在做它的芯片设计之前,希望这个系统模拟出整个硬件芯片的行为交给Nokia做软件开发。“我们在那一年收购后,认为这是趋势。因为现在做芯片,就像PC机没有Windows或者Linux就是一堆废铁。我们看到这个趋势之后,进一步优化。所以这个系统几乎被所有的手机厂商所应用。他们在芯片出来之前,已经保证他们的软件能够成功在芯片上运行。”

    TSMC(台积电)中国区业务发展副总经理罗镇球则表示,大概在2006年的时候,台积电发现供应商和客户之间的沟通出现问题,所以在当时为了缩短设计周期,推出了开放式的创意平台。“们把所有行业内的EDA企业、IP企业在设计开发的早期就找过来,所以后来我们的工艺的资料,在各个阶段都给不同合作伙伴不同的资讯。所以后来整个设计的周期就变短了,因为我们在工艺、工具、设计开发的早期提前就开始了合作研发。所以现在整个行业推出新产品的速度越来越快。”

为什么Foundry都在扩充8寸产能?(四)

    尽管大家都在看“高大上”的先进工艺,但真正赚钱的却是老的工艺。在会谈中,Foundry厂商反复提及到接下来几年8寸产能不足的情况。

    联华电子股份有限公司副总经理王国雍表示,未来三年内8寸都会缺货。“这是一个结构性问题,我们去年就开始发现这个现象。越往下看发现这个状况越严重。”王国雍认为,目前包括指纹识别、RF IC、PMIC等都需要8寸的生产线,加上整个手机产业从3G转向4G,所以8英寸的产能严重不足问题会越来越高。

    据介绍,为了解决产能不足的问题,去年联华电子在苏州和舰开始扩产能,未来会规划到65000片,现在已经到5万多片了。为什么看上去过时的工艺反而能够赚钱呢?我们Foundry有一个竞争特色,你现在做这个价格是因为你完全折旧了。那你现在如果买新机台不用看了,买旧机台还是要折旧。缺货怎么办?有些厂商会转移到12寸,有些会想办法。”他同时表示,为什么8寸不容易转其它尺寸?因为8寸大部分都是特殊技术,不是纯模拟。

    除了联电在扩充8寸产能,中芯国际位于深圳的8英寸晶圆厂日前也正式投产,是中国华南地区第一条投入使用的8英寸生产线。具体来看,中芯国际深圳厂产能方面的规划,2014年年底前达到1万片/月的装机产能,2015年年底至少要达到2万片/月,更长远的计划是随着市场供需变化和技术准备等做出调整,最终达到5万片/月的产能规模。这个时间点有可能在2016年年底完成。

    在生产工艺方面,中芯国际深圳厂设备可以覆盖0.18μm~0.13μm的不同技术节点,因此中芯国际也将致力于满足客户相应技术节点的生产需求。深圳厂尚有空余场地,未来建8英寸厂还是12英寸厂,要根据市场需求来决定。在产品方向方面,中芯国际深圳厂规划的产品线十分多样,包括电源管理IC、CIS、图像传感器、显示面板驱动IC、指纹识别芯片、射频等,适合深圳等华南地区的产业特点。

    中芯国际资深副总裁彭进则表示,“模拟其实过去一直用落后的工艺节点来做,数字其实也有过去的节点。”他认为,不只是Fab厂,甚至EDA厂商对于过去老一点的技术节点还有很多努力的空间。“我们回去看EDA,是否过去的工艺节点已经足够成熟了?是否还有优化的空间?其实制程稳定了,参数还可以再调整,工具可以再演进。到目前为止,没人有时间做。”这个观点跟Cadence全球副总裁石丰瑜的观点如出一辙。

联华电子股份有限公司副总经理王国雍(右一)、Synopsys资深副总裁柯复华(左二)

系统厂商垂直整合是否大势所趋?(五)

    尽管中国IC设计业发展成绩斐然,但是存在的问题也不少。不少IC设计公司单纯追求参数,“滥用IP”的情况屡有发生。而随着国内如华为、小米等系统厂商纷纷进行垂直整合,未来IC设计公司的价值是否还会存在?这也成为诸多厂商关注的话题。

    芯原微电子董事长戴伟民认为,IP滥用的问题是不清楚市场的具体需求,或者过度迎合市场。“比如四核就够用了,但一定要做八核。”TSMC(台积业)中国区业务发展副总经理罗镇球表示,目前IP滥用的问题在一些通用的IP,如USB、SATA、PCIE出问题比较少。但在一些比较少见的IP中则会存在,但这主要是为了形成差异化,但有可能会出现离市场较远的问题。

他认为,中国IC设计公司最懂的是市场,“所以你不需要从头到尾,一砖一瓦都自己做。最好的方法是尽快的将符合市场需要的产品推出来。最快的方法就是用IP,你只要会定规格,知道客户在哪里?知道客户要什么?越快做出来,你的市场份额越大。”

    戴伟民表示,20多年前的台积电创造了Fabless,未来这一波Fabless可能很大一部分会消失,但人才留下来了。罗镇球认为,随着工艺越来越复杂,类似于芯原提供的IC设计服务就显得很重要。“从传统Foundry的角度来看,过去我们的顾客是IC设计公司,很少会去直接跟系统厂商打交道的。但是现在市场整个产业在面临模式转化的时候,我们看到垂直的方式正在发展。”

罗镇球表示,未来5~10年,整个半导体的产业会发生一个非常大的变化。以后产业链的垂直整合会越来越多。未来可能一个变化是系统厂商会考虑先把软硬件整合在一起,所以Foundry不仅要跟设计公司或IDM沟通,还要跟系统厂商,甚至更下一级的客户去直接交流。

    很有意思的一点是,各大Foundry厂商非常热衷讨论“小米模式”。“如果你看整个IOT里面,我们看到数字,整个IOT的市场价值在600多亿美金,但是这个价值其实都不在硬件里,而是在软件和应用中。如果只是半导体这一块,可能只占到10~12%。所以我们如果还是用过去的商业模式,说实话可能很快我们会被淘汰。”看来半导体制造商的危机意识很强。

    Cadence全球副总裁石丰瑜表示,IC设计公司现在已经做了很多本来系统厂商做的工作。未来的IC设计公司必须要对最终的系统和应用有深刻的了解。“电视或手机的AP后面要跑什么OS?往后你看得到的Roadmap往哪边走?你的CPU的性能到底够不够?怎么去解决操作系统和APP遇到的问题?那么你的发挥空间会多很多。所以还是应用为王。”他表示,中国现在有主场优势,“全世界有谁有光棍节可以搞这么大的?看起来只是一个光棍节,背后要支持的系统和基础建设是国外无法想象的。既然中国有这么强的内需市场,既然有这么多世界级的系统厂商出现了。是不是应该尽量能够跟我们的半导体集成电路设计公司做更好的结合?”