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抢食IC设计服务蛋糕各家施展绝招

发表日期:2021-11-24 13:26  作者:admin  浏览:

  最近,来自企查查的一份统计数据显示,我国现存芯片相关企业8.64万家(这些企业涉及泛电子半导体产业链,有的聚焦在上游的芯片设计、制造和封测等,有的则聚焦在下游的电子系统业务)。2020年我国新增芯片相关企业2.09万家,同比增长207.39%,是近十年新增最多的一年,也是最快的一年,远远超过其他年份。2021年前9个月,我国新增芯片相关企业3.21万家,同比增长153.39%。

  据中国半导体行业协会统计,从2016年开始,中国大陆IC设计企业数量有了显著增加(从2015年的736增加到了2016年的1362家),2018年又增加到了1698家,同比增长超过20%。截至2019年11月底,全国共有1780家设计企业,2020年,这一数字增长到2218家。

  虽然数量可观,但技术实力雄厚、设计能力强、营收水平高、影响力大的IC设计企业却不多。更关键的是,研发投入严重不足。人才短缺严重——我们的人才培养体系,没有随着集成电路发展,企业挖人成为常态,用人成本飙升,给企业带来了极大的挑战。

  虽然整体水平还不高,但在过去几年里,特别是2018、2019和2020这三年,中国大陆的IC设计企业整体发展态势还是有可喜变化的,整体力量分散的局面得到了改善,产业集中度在持续上升。

  在集中度提升的情况下,下一步要针对目前中国IC设计业产品主要集中在中低端,而在高端通用芯片领域鲜有重量级产品的局面,集中资源,争取在高端芯片领域实现突破。因此,攻坚克难的任务还在后边。

  近两年,国产替代和自主可控逐渐成为主流呼声(当然,自主可控并不等于停止市场化和国际化脚步,二者是相辅相成的),使得下游需求保持着高增长态势(如晶圆代工、封测,以及系统和设备厂商等,明显增加了本土的IC订单),拥有国产替代能力的相关公司在2019和2020年都出现了高速增长,而这种态势必然延续下去。

  未来,中国大陆的IC设计业也将迎来更多变化。特别是在生态建设方面,需要产学研各界协同建立更多的公共服务平台,用以整合多方面资源,如为中小设计公司提供已被验证过的集成电路功能设计模块;帮助进行定制量产,与市场对接,验证可行性等。以提升广大中小IC设计企业的产品质量和设计能力。

  而要打造出一个扎根于我国本土的芯片生态体系,就必须持续推进设计、制造、封测等环节的深度融合,无论是消费类芯片,还是高性能的工业芯片,要给设计、制造和封测深化合作提供足够的时间和空间,使得IC制造企业可以对设计企业的设计规范、参数规格、EDA工具等有更深入的了解,从而提供更好的PDK支持。

  目前,虽然我国IC设计业的整体水平还不高,但只要强化合作意识,做好顶层规划,就可以实现更高效的融合发展,提升整体水平和规模。

  基于以上这些行业现状和发展趋势,近些年,中国本土的IC设计服务业快速发展,具有广阔的增长空间。

  芯片开发包括产品定义、前端电路设计、后端物理实现、制造工艺、封装等多个环节,而且还常常需要组合多种不同功能的IP,使得设计难度进一步加大,然而,并不是所有IC设计公司对这些技术都有深入的了解,此时,IC设计服务企业可充分利用自己在设计方面的专长,发挥专业化分工优势,帮助设计企业提升产品的价值。

  IC设计服务业在国内的出现可以追溯到10年以前,不过由于当时大陆地区的IC设计业刚刚起步,市场还不成熟,国内IC设计服务企业发展非常缓慢。随着摩尔定律的演进,超大规模集成电路设计复杂度正日益增加,设计难度与成本也呈指数提高,同时,本土IC设计公司成长迅速,并开始进入先进应用领域,涉及到的芯片越来越复杂,对设计服务的需求开始增多。

  在物联网市场当中,IC设计门槛在降低,与此同时,AI的发展促使产业链上越来越多的企业(包括半导体企业、系统厂商以及互联网企业)进军到芯片设计领域。这两年,红火的应用,如AR/VR、云端运算(大数据分析)、AI及深度学习,甚至比特币都需要高性能及低功耗的芯片。大型的系统公司、数据中心、互联网平台等公司渐渐不用市场上的标准芯片(ASSP)了,而倾向自己开发定制化芯片(ASIC),用以满足其性能及功耗的需求,还能与其竞争者形成差异化。Google TPU就是一个典型的例子。这种趋势更增加了IC设计服务厂商的机会。

  此外,AI芯片已成为IC设计企业及云端服务公司发展的重点,包括Facebook、Amazon、Google、阿里巴巴等都在自制自家服务器用的AI芯片。联发科、高通、华为海思的智能手机处理器也融入了AI功能。

  作为集成电路产业链上重要的一环,IC设计服务商拥有复杂芯片设计能力、丰富的IP以及与代工厂良好的合作关系,为Fabless公司提升产品性能、加快产品上市提供了有力保障。与此同时,随着我国本土方案商(IDH)和OEM逐步壮大,他们也开始有了定制化IC的需求。

  IC设计服务企业可以提供不同的服务内容,例如:1. 客户提出芯片功能要求,设计服务公司给RTL源代码等软核;2. 客户提出芯片功能要求,设计服务公司给GDS等硬核;3. 客户给netlist,设计服务公司从netlist开始做,一直到tapeout。

  目前,产业链上可以提供IC设计服务的公司有很多,包括Cadence、Synopsys等EDA厂商;还有格芯、中芯国际等晶圆代工厂。但是,做的最全面的依然是那些专业做设计服务的企业,如我国的创意电子、智原科技、芯原微电子、摩尔精英、灿芯、Alchip等。

  在Fabless企业里,联发科是关注IC设计服务的典型代表。目前,AI芯片已经成为当下的热点,以及未来的发展趋势。而目前的成熟AI应用,大多都是基于GPU和FPGA的。特别是在数据中心,二者占据了大量市场份额。而随着物联网的逐步落地,各种应用,包括数据中心,对具有高性能、低功耗AI芯片的需求愈加突出,因此,各种专用的ASIC人工智能芯片不断涌现出来,这也成为了一个发展趋势。

  2018年初,联发科正式宣布大力拓展ASIC设计服务业务,这也是基于联发科20年芯片设计经验和IP积累,以及市场需求做出的决定。服务对象主要面向系统厂商和IC设计公司。

  为此,该公司成立了一个独立的事业部发展这种模式的业务。实际上,该公司在2011年就开始提供ASIC设计服务了。而随着ASIC设计需求日益增涨,这个市场每年的规模超过200亿美元,且一直保持高速增长,正是看到这一点,联发科才高调入场。

  对于这一业务模式的价值和意义,联发科副总经理暨智能设备事业群总经理游人杰做了个很形象的比喻:“要喝牛奶,你不需要养一头奶牛。”

  对于一些有资金、有能力的终端公司而言,例如苹果,开始向产业链上游渗透,自己设计CPU、GPU和电源管理芯片。但是,对于更多厂商而言,它们不具备那样的经济实力和资源整合能力,而且每家的需求都不一样,因此就可以与能提供ASIC设计服务的企业合作。这是一种垂直合作模式,客户定规则,ASIC设计服务商则帮助客户实现差异化应用。

  随着区块链、超大规模数据中心、AI和深度学习市场愈加红火,ASIC需求水涨船高,这些技术都需要高速运算,需要对资料做出分析,需要在端侧做出决策,总之一句话:需要功能非常强大的芯片,未来,ASIC设计服务的机会在于能够提供差异化的方案。

  联发科ASIC设计服务部门是一个独立部门,据悉,其ASIC设计服务最先看好的就是向产业链上游芯片设计板块渗透的互联网巨头们,而这些互联网或终端巨头引导着上游芯片业的走向,也占据着产业链整体利润的大头儿。这些对于未来的IC设计服务业务来说,具有很大的吸引力,需要提前布局,抓住先机。

  在专业从事IC设计服务的企业里,我国台湾地区的创意电子和智原科技具有代表性,也属于业内的老牌企业了。

  创意电子的业务聚焦三大板块:SoC设计服务、定制化IC制造,以及IP解决方案。作为全流程定制化IC设计服务企业,可以为客户提供高性价比的方案。智原科技主要提供ASIC设计和IP授权服务,智原是少数同时拥有完整自主开发IP数据库的设计服务厂商,可提供IP定制化服务,以满足功耗、尺寸、效能等方面的特殊需求。

  在中国大陆地区,绝大多数IC设计企业都是中小规模的公司,他们迫切需要提升研发、运营、生产的效率,通过可承受的成本,实现技术的产品化,如何帮助芯片公司减负,提升运营效率?这是一个很重要的话题,也是个难题,摩尔精英一直在这方面进行着探索和实践。

  摩尔精英提供的IC设计服务,打破传统纯粹通过人力积累获取收益的设计服务模式,基于自有资深设计服务团队的专业技术能力,联合外部多家互不竞争的特定领域设计公司合作伙伴,服务于所有具有芯片设计需求的企业,包括芯片设计公司、传统设计服务公司、系统公司、产品公司等,为客户提供定制化有特色的芯片设计服务。另外,通过与客户进行早期设计方案与规格讨论,协助客户进行系统架构、 IP 选择或定制,向客户提供 IP 集成到物理实现的最优方案。

  目前,摩尔设计服务客户涵盖:网络交换机、多媒体处理、 物联网方案、移动通信设备、 数据存储等多个领域。通过不懈努力,摩尔精英已成功交付近 50 次设计服务,过去一年内数字后端APR设计服务签单破 22nm、 16nm、 12nm 三个节点。

  该公司既不涉及核心的芯片设计研发、也不在产品端市场销售芯片,打消了不同客户的担忧,建立信任基础。摩尔精英IC设计服务能够准确地对客户的芯片方案进行评估,和客户分工明确、通力协作,充分考虑芯片实现过程中工具链、协议栈和相关软件的完备性,以及相关标准的认证和未来的扩展性,降低客户的潜在风险、提高收益和效率。

  除了Fabless和专业IC设计服务公司外,近些年,晶圆代工厂也很重视IC设计服务,以格芯为例,过去几年,该公司一直在拓展IP合作伙伴规模,以提升其ASIC设计服务水平,这同时也是吸引新客户的方法之一。据悉,格芯是除Broadcom之外,唯一既有ASIC设计服务,也有晶圆厂的从业者。

  格芯本来是想大力发展高端ASIC设计服务的,为此,该公司于2015年收购了IBM的IC设计业务部门,并在此基础上成立了全资子公司Avera。但随着格芯发展战略的调整,放弃了7nm及更先进工艺的研发,也基本放弃了高端智能手机处理器市场,因此,格芯将Avera卖给了Marvell。

  退出7nm工艺竞争后,格芯开始专注于中端的特色工艺代工服务,特别是SOI业务,这里有很多生意可做,而且大多数能赚钱的是技术成熟的中端芯片,因为生产设备已经基本完成折旧。格芯一直在大力拓展用于SOI的IP合作伙伴规模,以形成更好的生态和服务能力。因此,格芯将今后的IC设计服务关注点放在了特色工艺芯片方面,与台积电和三星相比,走的是差异化道路。

  过去几年,中国半导体产业获得了大量的政策和资金支持,而作为轻资产的IC设计企业可以快速启动,增长势头最为迅猛,即使挤除泡沫成分,数量和整体规模也非常可观。而在短时间内成立如此多的IC设计公司,相应的技术和人才肯定是缺乏的,这就给了拥有丰富技术和人才储备的第三方服务商提供了绝佳的发展机遇。因此,可以预见,在当下的宏观半导体产业发展形势下,IC设计服务的市场规模还将不断扩大,未来的蛋糕是足够大的,关键就看谁有本事能分得更多。

  *免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。

  本文来自微信公众号 “半导体行业观察”(ID:icbank),作者:畅秋,36氪经授权发布。

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