昊芯聞丨堅持創(chuàng)新謀發(fā)展，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)萌發(fā)“芯”力量

7月15-16日，以“應(yīng)用引領(lǐng)，創(chuàng)新驅(qū)動”為主題的“2021中國集成電路設(shè)計創(chuàng)新大會暨IC 應(yīng)用博覽會”（ICDIA 2021）在蘇州獅山國際會議中心圓滿舉辦。ICDIA是繼ICCAD之后，集成電路設(shè)計領(lǐng)域又一重要會議，來自IC領(lǐng)域的眾多專家和業(yè)內(nèi)專業(yè)人士圍繞集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展、機遇與挑戰(zhàn)、趨勢與走向等話題發(fā)表主題演講，會后眾多產(chǎn)業(yè)界的負責(zé)人在接受媒體采訪時也進一步分析了自己的觀點。

國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但高端通用芯片自給率低

中國集成電路設(shè)計創(chuàng)新聯(lián)盟專家組組長時龍興教授（圖源：ICDIA）

對于集成電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，中國集成電路設(shè)計創(chuàng)新聯(lián)盟專家組組長時龍興教授將其形象地比喻為一棵樹：“我把集成電路的產(chǎn)業(yè)鏈比作一棵樹，樹根的關(guān)鍵就是設(shè)備、材料、EDA，樹干是制造業(yè)，樹枝是芯片設(shè)計，長出的果實是芯片產(chǎn)品。因此，集成電路以產(chǎn)品為中心，以系統(tǒng)對芯片的需求來引領(lǐng)，定義好芯片后首先做設(shè)計，之后制造、封測，最后芯片放到系統(tǒng)里構(gòu)成產(chǎn)品，這個過程中設(shè)計是龍頭?！?/p>

近幾年，集成電路產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，國內(nèi)三業(yè)（設(shè)計、制造、封測）總規(guī)模達到了7600億元，在很多大宗產(chǎn)品領(lǐng)域已經(jīng)形成了批量供貨能力，如手機SOC、數(shù)字電視SOC、指紋芯片、射頻芯片、功率半導(dǎo)體等；在一些關(guān)鍵的高端通用芯片上面也實現(xiàn)了一定突破，如超算CPU、服務(wù)器CPU，嵌入式CPU、GPU，AI芯片、存儲、FPGA等。

但是，目前高端通用芯片總體上依然被國外壟斷，CPU 95%的產(chǎn)品還是來自Intel、AMD兩家；GPU 2021年一季度的統(tǒng)計68%來自Intel，17%來自AMD，15%來自NVIDIA，獨立顯示以NVIDIA為主；內(nèi)存方面，韓國的三星、海力士加上美國的美光三大家基本上占據(jù)了95%的市場；FPGA方面，賽靈思和Intel（Altera）兩家占據(jù)市場份額95%以上；通信芯片相對好一些，但是Murata、Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm實際占到了79%的份額。

國內(nèi)高端芯片的供給在很多CPU、GPU、FPGA上基本上僅有0.5-1%的份額，僅僅是有，而達不到真正供應(yīng)鏈安全和供貨的能力。

另外，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)“小而散”的狀態(tài)，同質(zhì)化問題嚴重，如通訊類的設(shè)計企業(yè)有498家，模擬類芯片的設(shè)計企業(yè)有270家，消費類的設(shè)計企業(yè)有966家。

盡管國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)在設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展更快，但體量依然較小。根據(jù)IC Insight的數(shù)據(jù)顯示，在全球IC設(shè)計業(yè)銷售占比中，美國份額達到了64%，中國僅為15%。

從研發(fā)投入來看，美國芯片設(shè)計企業(yè)的研發(fā)投入占比則達到了16.4%，而中國大陸的芯片設(shè)計企業(yè)的平均研發(fā)投入在營收中的占比僅為8.3%，差距很大。

此外，新興制造工藝的追趕目前來看還是非常艱難，國內(nèi)規(guī)模最大的中芯國際在先進制程發(fā)展受阻，時龍興教授指出，成熟工藝打磨是接下來值得重點關(guān)注的內(nèi)容。

目前75%的電路實際上都可以用28nm工藝實現(xiàn)，國內(nèi)28-45nm的產(chǎn)能占全球15%左右，45nm以上占到23%，有很大的攻克空間，因此針對28nm的成熟工藝強化從可用到好用的打磨，釋放國產(chǎn)的產(chǎn)能是緩解產(chǎn)品供應(yīng)鏈供給不足的很重要的方向。

創(chuàng)新發(fā)展是出路

中國集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟、中國科學(xué)院微電子研究所葉甜春教授（圖源：ICDIA）

“從目前的發(fā)展形勢看，我國電子信息制造業(yè)規(guī)模也在突破，從2008年的5.12萬億元增長到2020年的16.72萬億元。同時，規(guī)模提升之外，技術(shù)也在逐漸實現(xiàn)突破?！敝袊呻娐穭?chuàng)新聯(lián)盟、中國科學(xué)院微電子研究所葉甜春教授指出，經(jīng)過六十年的發(fā)展，特別是過去十二年的努力，中國集成電路產(chǎn)業(yè)進入了一個新階段，已經(jīng)建立起一個較完整的技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)實力，并非“一無所有”，妄自菲薄和盲目自大都不可取。

葉甜春教授給出了三點建議：

第一，保持定力，穩(wěn)住陣腳，持之以恒最好自己的事情。

葉甜春教授表示，集成電路是我們自己自立自強的問題，對供應(yīng)鏈安全不能再抱有幻想，從薄弱的地方開始往前走往往成本很高，但一定要堅持去做；開放合作是不變的道路，任何一個國家的力量都不可能做全，對于全球化我們既不能夠依賴，也不能夠放棄，我們需要的是改革，打造一種全球合作新生態(tài)不被制約的全球合作新生態(tài)；解決辦法不是不斷地打補丁，缺一個補一個，而是靠創(chuàng)新，形成特色優(yōu)勢，打造行業(yè)良性生態(tài)環(huán)境。

第二，從自身發(fā)展到全球產(chǎn)業(yè)格局，中國IC產(chǎn)業(yè)都需要再定位。

葉甜春教授表示，未來的發(fā)展重點是要以產(chǎn)品為中心，以行業(yè)解決方案為牽引，利用中國市場優(yōu)勢，利用“雙循環(huán)”開辟新的增長空間，創(chuàng)造合作共贏機遇，推動全球產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

第三，技術(shù)創(chuàng)新是大趨勢，架構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新也是必由之路。

摩爾定律逐漸走到極限，仍然有新的創(chuàng)新機遇，將已有的制造潛能發(fā)揮出來，用更少的晶體管實現(xiàn)更強大的功能；平面到3D將成為技術(shù)演進的新路徑，架構(gòu)創(chuàng)新也將成為新的焦點。

中國集成電路封測創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長兼常務(wù)秘書長、中科院微電子所副所長曹立強（圖源：ICDIA）

當前國內(nèi)的封測產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展非?？?，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，但與國際的龍頭企業(yè)的差距依然存在。如何破解？產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新是關(guān)鍵。中國集成電路封測創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長兼常務(wù)秘書長、中科院微電子所副所長曹立強指出，未來產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)持續(xù)協(xié)同創(chuàng)新，抓住機遇，充分發(fā)揮我國作為全球規(guī)模最大、增長最快的市場優(yōu)勢，強化特色工藝及封裝測試產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新。

EDA、IP、高端芯片等重要環(huán)節(jié)壓力中萌發(fā)

在集成電路產(chǎn)業(yè)中，EDA是產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，而恰恰EDA是目前產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)里是受制于人最嚴重的環(huán)節(jié)。國內(nèi)EDA市場超過八成份額由三巨頭（美國Synopsys、Cadence、Siemens）占據(jù)，并且排在前十的EDA公司中有7家都是美國公司。

EDA市場并不大，全球約70億美金的市場，而作為集成電路行業(yè)最基礎(chǔ)的實現(xiàn)工具，可謂是撬動電子信息產(chǎn)業(yè)的有力杠桿。盡管產(chǎn)業(yè)環(huán)境非常嚴峻，近年來國內(nèi)還是涌現(xiàn)了一大批國產(chǎn)自主EDA公司。據(jù)悉，截止到2021年6月底，國內(nèi)的EDA廠家就有64家。

北京華大九天科技股份有限公司董事長劉偉平指出EDA產(chǎn)業(yè)有三大特點：

第一，技術(shù)要求很高。

第二，需要全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的支持。

第三，EDA不是任何一家企業(yè)單打獨斗能夠解決問題，合作甚至整合才能最終把EDA的流程和平臺搭建起來。

行芯科技是國內(nèi)較早從事先進工藝的EDA研發(fā)企業(yè)之一，從2018年至今已有多款EDA產(chǎn)品面世，在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品覆蓋面廣泛，不僅面向芯片設(shè)計企業(yè)，晶圓廠與封測廠都有涉足。

“國內(nèi)現(xiàn)在涌現(xiàn)了一批剛性的國產(chǎn)EDA工具使用客戶。隨著國內(nèi)芯片設(shè)計公司自身設(shè)計能力的成長，高端需求持續(xù)增長，對EDA工具的要求也在逐步提升，同時這樣的客戶數(shù)量也在大大增加。技術(shù)和市場機遇使國產(chǎn)EDA廠商的數(shù)量在近兩年時間內(nèi)發(fā)生了巨大的增長?！?杭州行芯科技有限公司CEO賀青表示。

行芯科技很低調(diào)，盡管產(chǎn)品應(yīng)用已經(jīng)很成熟，但之前鮮少見到相關(guān)報道。據(jù)介紹，行芯科技目前已有百余人規(guī)模，研發(fā)人員占比90%以上，在沒有專職銷售團隊的情況下，客戶訂單需求處于滿負荷狀態(tài)，并且在可見未來會一直持續(xù)。“對于芯片設(shè)計公司和fab廠而言，先進工藝遇到的問題比想象中多得多，但是它可以選的供應(yīng)商很少，我們的產(chǎn)品出現(xiàn)時，讓客戶眼前一亮?！辟R青表示，“行芯科技從2018年到現(xiàn)在迅速推出了這么多的產(chǎn)品，而國外的企業(yè)往往要更長的時間，主要有兩個原因：第一，整個團隊特別聚焦，集中公司所有資源聚焦剛需產(chǎn)品研發(fā)；第二，團隊有行業(yè)領(lǐng)先的創(chuàng)新核心技術(shù)，滿足客戶前沿且苛刻的要求，且與高端合作伙伴-芯片設(shè)計企業(yè)和fab緊密合作，快速迭代磨合產(chǎn)品。行芯團隊堅持核心技術(shù)自主研發(fā)，所有知識產(chǎn)權(quán)完全自主研發(fā)，不通過購買任何第三方獲得知識產(chǎn)權(quán)，這是我們引以為傲，并且敢于持續(xù)深耕很重要的特質(zhì)?！?/p>

芯片產(chǎn)業(yè)鏈中，半導(dǎo)體IP作為設(shè)計上游關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，可以幫助縮短芯片開發(fā)時間、降低研發(fā)風(fēng)險。然而與EDA一樣，IP的難度也相當大，全球前十IP供應(yīng)商主要來自英美。盡管市場不大、骨頭難啃，但國內(nèi)還是逐漸涌現(xiàn)出了大量有理想、勇追求的IP廠家。

芯原股份是國內(nèi)頂尖的老牌半導(dǎo)體IP供應(yīng)商，2020年全球排名第七，擁有用于集成電路設(shè)計的GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP、ISP IP五類處理器IP、1,400多個數(shù)?；旌螴P和射頻IP。公司的多個處理器IP排名世界前列，在眾多國際行業(yè)巨頭的各種產(chǎn)品中發(fā)揮重要作用。此外，芯原還推出了基于IP的平臺授權(quán)業(yè)務(wù)模式，并結(jié)合市場發(fā)展趨勢，已逐步在 AIoT、可穿戴設(shè)備、汽車電子和數(shù)據(jù)中心這4個領(lǐng)域形成了一系列優(yōu)秀的IP、IP子系統(tǒng)及平臺化的IP解決方案，并在上述應(yīng)用領(lǐng)域取得了較好的業(yè)績和市場地位。

芯動科技成立于2006年，15年來一直專注于IP特別是接口IP，其接口IP芯片發(fā)貨量超過50億顆，覆蓋全球六大頂級晶圓代工廠130nm到5nm工藝節(jié)點。尤其是在DDR方面，芯動更是全球覆蓋最強的IP公司之一，掌握了全球第一款GDDR6/6X商用IP?！爱a(chǎn)業(yè)最追求的就是生態(tài)，就像數(shù)據(jù)里面要提取公因式的環(huán)節(jié)，它可以解決很多行業(yè)的問題，即使它是一個硬骨頭，IP的開發(fā)仍然是作為我們的第一選擇，這也是我們的追求?！?芯動科技聯(lián)合創(chuàng)始人敖鋼表示。

經(jīng)過多年的技術(shù)積累，芯動科技如今又拓展了GPU布局。敖鋼表示：“國產(chǎn)GPU是具有國家戰(zhàn)略意義的高端集成電路產(chǎn)品，是當前重要且緊缺的核心產(chǎn)品之一，尤其智能圖形渲染GPU是國內(nèi)市場的一大空白，所以我們直接切入到難度更高、體量更大的渲染GPU中。由于我們在很多GPU的底層技術(shù)上做到了國際先進甚至性能超越，如GDDR6和Chiplet等，芯動GPU對標的是英偉達、AMD的高端產(chǎn)品，并且瞄準國產(chǎn)信創(chuàng)桌面和服務(wù)器這兩大市場領(lǐng)域，這必將給國內(nèi)GPU應(yīng)用產(chǎn)業(yè)帶來新的動力。”

芯來科技于2018年6月份成立，跨越了對于芯片創(chuàng)業(yè)公司來說的三年重要門檻，也意味著芯來科技邁入下一個新階段。作為國內(nèi)最早從事RISC-V 處理器IP開發(fā)的公司，芯來科技完成了從0到1的自主研發(fā)階段，推出了100/200/300/600以及最新的900系列處理器IP，應(yīng)用范圍覆蓋了從超低功耗到高性能的AIoT領(lǐng)域的RISC-V 處理器IP。

“在接下來的3年中，芯來科技將會繼續(xù)向高性能方向邁進，面向數(shù)據(jù)中心以及更多通用高性能芯片提供合適的處理器IP。同時也會進入包括汽車的功能安全、信息安全等的垂直領(lǐng)域?！毙緛砜萍紙?zhí)行總裁彭劍英表示。

2020年6月，擁有全球頂尖半導(dǎo)體IP企業(yè)管理和技術(shù)積累的“夢之隊”帶領(lǐng)芯耀輝科技橫空出世。成立僅一年，芯耀輝已經(jīng)完成了主流接口IP產(chǎn)品線的布局，產(chǎn)品已經(jīng)陸續(xù)推向市場，并收到了非常好的反響，得到客戶認可與持續(xù)支持?！翱蛻舻男湃闻c支持也給了我們這群技術(shù)迷專注28/14/12nm及以下先進工藝IP研發(fā)和服務(wù)更大的動力。在頂配的人才團隊和豐富的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，我們將眾多一線資本的投資幾乎全部投入研發(fā)中，因為芯耀輝團隊只做IP研發(fā)一件事，專注做好產(chǎn)品，為市場提供兼容性高、可靠性強的IP產(chǎn)品，更好地服務(wù)于數(shù)字社會的各個重要領(lǐng)域?！毙疽x科技有限公司CTO李孟璋說道。

李孟璋表示，作為半導(dǎo)體IP新銳，芯耀輝要做的不只是高質(zhì)量的接口IP，還要做智能IP子系統(tǒng)，解放工程師的創(chuàng)造力，把人工智能、云化等技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的IP設(shè)計中，做面向未來的技術(shù)研發(fā)，讓芯片設(shè)計更簡單，滿足數(shù)字時代應(yīng)用市場的多元化需求。走在世界前沿的應(yīng)用市場，加速國產(chǎn)IP換道超車。

雖然目前IP被外商高度壟斷，國內(nèi)IP仍處于被“卡脖子”狀態(tài)，但是產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化給國內(nèi)IP產(chǎn)業(yè)帶來新的機遇和挑戰(zhàn)，李孟璋呼吁圍繞著客戶需求的創(chuàng)新和IP、EDA結(jié)合的創(chuàng)新三個層面的創(chuàng)新，去賦能IP產(chǎn)業(yè)一起應(yīng)對挑戰(zhàn)。

時龍興教授提到，高性能CPU、GPU、汽車半導(dǎo)體等高端芯片總體上還處于被國外壟斷狀態(tài)，自給率較低。沐曦集成電路（上海）有限公司CEO陳維良將其比作“大長金”：“難度非常大、周期非常長，投入也像‘吞金獸’，投入的資本量非常非常大。好處是現(xiàn)在有一個非常好的環(huán)境，讓我們可以有機會去突破?！?/p>

沐曦集成電路成立于2020年，一直致力于提供完全自主知識產(chǎn)權(quán)，針對異構(gòu)計算等各類應(yīng)用的高性能GPU芯片和解決方案研發(fā)及銷售?！巴ㄓ锰幚砥髟诟咝阅蹽PU這塊差異化不是特別大，在落地場景上有一些差異。在產(chǎn)品的定義和整個生態(tài)的優(yōu)化上，針對一些更有機會的地方進行切入，這是我們的戰(zhàn)略?！?陳維良表示。

如今汽車芯片產(chǎn)能缺口引發(fā)關(guān)注，隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，近年來不少傳統(tǒng)半導(dǎo)體廠家和傳統(tǒng)整車廠家紛紛入局汽車電子領(lǐng)域，欲搶占發(fā)展機遇，琪埔維（Chipways）半導(dǎo)體在這波浪潮中準備得更早一些。Chipways（又名芯路）是一家汽車半導(dǎo)體芯片(Fabless IC)設(shè)計公司,成立于2014年10月，專注于汽車智能核心芯片研發(fā)與設(shè)計，目前的產(chǎn)品包括MCU、傳感器、通信芯片、BMS AFE芯片及數(shù)字隔離芯片。

“做汽車電子芯片，它需要很長的時間積累，要看得到遠方，不能著急。因為芯片是靠一個一個模塊、IP去積累，去打?qū)嵉摹hipways芯路便來源于此?！?琪埔維半導(dǎo)體CEO秦嶺表達團隊心聲，“當前的形勢為國內(nèi)芯片廠商打開了市場，我們要珍惜這個時間窗口，希望中國的汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界和媒體界能一起促進產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。不要去做‘聞雞起舞’的亂世英雄，一竿而起，不管最后的產(chǎn)業(yè)結(jié)果，最后一地雞毛。大家不要一哄而上，汽車半導(dǎo)體是人命關(guān)天的事，要非常理智地去看待?！?/p>

基于IP和生態(tài)原因，DSP領(lǐng)域大多數(shù)是被國際廠商占據(jù)，為填補空白，國內(nèi)近些年也出現(xiàn)了一批數(shù)字信號處理器芯片廠商。中科昊芯2019年1月成立，主要從事數(shù)字信號處理器DSP（基于RISC-V處理器內(nèi)核）芯片的研發(fā)設(shè)計，目前已推出工業(yè)控制微處理器Haawking-HX2000系列中兩個典型系列產(chǎn)品。

中科昊芯今年量產(chǎn)了業(yè)界首款基于RISC-V的DSP芯片，隨著RISC-V指令集帶來的機會，較好地解決了知識產(chǎn)權(quán)問題。中科昊芯聯(lián)合創(chuàng)始人&副總經(jīng)理吳軍寧透露，相比較國際友商DSP產(chǎn)品，中科昊芯的RISC-V DSP芯片在領(lǐng)域核心算法的能效比方面最高可以提升約一倍。在現(xiàn)場Demo演示中，對比國際友商DSP產(chǎn)品，中科昊芯方案實際展示效果也是更好。

RISC-V現(xiàn)在最火，但離成熟量產(chǎn)還有很大距離。關(guān)于RISC-V的發(fā)展趨勢，彭劍英表示，“相比ARM成立的5-10年，再看RISC-V正式作為商業(yè)運轉(zhuǎn)的前5-10年，RISC-V的發(fā)展速度其實是非常快的。目前RISC-V在智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中已經(jīng)逐漸被采用，要跨過物聯(lián)網(wǎng)或通用產(chǎn)品，往更多高端專用產(chǎn)品發(fā)展，則需要一些標志性的事件，讓RISC-V跨入到一個成熟的發(fā)展期。”

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關(guān)于中科昊芯

“智由芯生 創(chuàng)享未來”，中科昊芯是數(shù)字信號處理器專業(yè)供應(yīng)商。作為中國科學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)化企業(yè)，瞄準國際前沿芯片設(shè)計技術(shù)，依托多年積累的雄厚技術(shù)實力及對產(chǎn)業(yè)鏈的理解，以開放積極的心態(tài)，基于開源指令集架構(gòu)RISC-V，打造多個系列數(shù)字信號處理器產(chǎn)品，并構(gòu)建完善的處理器產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)。產(chǎn)品具有廣闊的市場前景，可廣泛應(yīng)用于圖形圖像處理、數(shù)字信號處理、工業(yè)控制及電機驅(qū)動、數(shù)字電源、消費電子、白色家電等領(lǐng)域。

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