易坊好文馆

  1. 首页 > 玩科技 >

摩尔|国内集成电路如何创新发展？直道追车与超越摩尔都要抓

集成电路 芯片 企业 发展 生态 技术 产业 超越 摩尔 陈维良

经过半个多世纪的发展历程 ， 国内集成电路产业基本形成了技术体系与产业本底的“四梁八柱” 。 在“打基础、建体系”之后 ， 集成电路产业还需要解决“补短板、保安全”问题并转入“加长板、强实力”的新阶段 。 在近期召开的中国集成电路设计创新大会暨IC应用博览会（ICDIA 2021）期间 ， 采访人员与来自EDA、IP、通用芯片、汽车电子等领域的企业代表进行了交流 。 围绕集成电路产业如何迎难而上攻克“卡点” ， 后尔摩时代新的技术趋势将为集成电路产业带来哪些机遇 ， 多位企业家向采访人员分享了自己的体会和观点 。
EDA、IP、高端芯片等关键环节有待攻克
虽然国内集成电路产业已经初见端倪 ， 但在EDA工具链及底层IP、尖端设备、高端芯片等环节 ， 仍存在“卡点” 。 由于集成电路是一个链条长、环节多的产业 ， 芯片产品的研制需要各环节协同配合 ， 一旦对某一环节缺乏“know-how”的技术理解 ， 就等同于削弱了产业的整体实力 。 因而 ， 对关键环节的“久久为功”势在必行 。
EDA产业经过国际巨头的多轮并购和生态积累 ， 已经形成了CR3(前三名企业行业集中率)超过85%的市场格局 。 目前 ， EDA市场缺乏优秀的并购标的 ， 后发企业要实现突破 ， 仍需在“know-how”层面深度钻研并在客户生态方面持久渗透 。
“EDA企业的看家本领在于对设计深入的理解和软件算法的质量 ， 如何基于流程化的形式体现客户的设计理念 ， 以及在技术底层的know-how上构建自己的先进性与特殊性 ， 这种先进性与特殊性是其他企业很难获取或替代的 。 除了构建技术壁垒 ， 还要‘滴水穿石’去构建生态壁垒 ， 最开始客户只给我们触碰石头表面的机会 ， 如果技术和服务能力令客户满意 ， 客户才愿意展示更多东西 。 ” 杭州行芯科技有限公司CEO贺青在接受采访人员采访时表示 。
作为芯片的底层及上游技术 ， IP对于芯片设计及制造的赋能 ， 将实现对于产业高达600倍的撬动作用 。 目前 ， 国内产业在底层IP依然滞后于国际先进水平 。 芯耀辉科技CTO李孟璋向采访人员表示 ， IP有两个维度 。 在IP的标准上 ， 中国往往比国外慢一代 ， 例如DDR5的IP ， 国外大厂在用IP4.0 ， 国内还在用3.1 。 在生产制造上 ， 国内代工产业也与国际领先工艺存在差距 。 要跨越技术壁垒 ， 不仅需要专业的人才、丰富的经验、充足的资金 ， 还需要持续的专注力 。
“芯片产业是分工合作的产业链 ， 我们的IP需要基于芯片制造公司的工艺来开发 。 因此 ， 解决国内半导体IP的‘卡脖子’问题 ， 就要确保国内支撑芯片设计的上游技术的IP和EDA、芯片设计、生产代工的生态完整性 ， 首先要做的是支持国内代工发展 。 ”李孟璋说 。
“IP是提取公因式的环节 ， 能解决很多产业和行业的问题 ， 即使是一个硬骨头 ， 也必须啃下来 。 尤其是面向先进工艺的IP ， 要跟上工艺的迭代速度 ， 我们对每一个先进工艺的节点都第一时间跟进 ， 在工艺成熟的过程中就与代工厂商一起迭代 ， 才有可能帮助客户实现量产 ， 这是一个非常有挑战性的过程 。 ” 芯动科技联合创始人敖钢向采访人员指出 。
当前 ， 国内集成电路产业在手机SoC、数字电视SoC、CMOS芯片等大宗产品领域已经形成批量供货能力 ， 在关键产品领域实现了一定突破 。 但CPU、GPU、汽车半导体等高端芯片总体被国外垄断 ， 本土产业还未实现供应链安全并形成供货能力 ， 自给率较低 。
“高性能GPU是复杂的软硬件系统工程解决方案 ， 我们称为‘大长金’ ， 也就是难度非常大、周期非常长、投入像吞金兽 。 ” 沐曦集成电路（上海）有限公司CEO陈维良向采访人员指出 ， “将硬件、软件的全套解决方案做起来之后 ， 还要兼容全球的主流生态 ， 否则进入市场是非常困难的 。 ”
GPU主要有两种分类 ， 一种用于图形渲染 ， 一种用于计算 。 陈维良表示 ， 前者是存量市场 ， 后者是增量市场 。
“虽然头部企业也可以快速把增量市场的份额吃下来 ， 但很难完全收入囊中 ， 这也是为什么如今很热闹的GPU市场 ， 新入玩家大部分先瞄准计算市场 。 要切入用于计算的GPU赛道 ， 要做好任务分配、计算和数据搬迁 ， 并切入主流生态 。 ”陈维良说 。
汽车半导体具有验证标准高、验证周期长的特点 ， 是芯片门槛最高的应用领域之一 ， 也是当前产能缺口最大的芯片品类之一 。 琪埔维半导体CEO秦岭向采访人员指出 ， 汽车半导体行业是一个天道酬勤的行业 ， 过程不乏艰辛 ， 需要潜心深耕 。 对此 ， 他给出三点建议：一是芯片厂商应未雨绸缪 ， 不打无准备之仗 ， 灵活应对汽车行业的变革趋势；二是尽量避免芯片设计行业的“良莠不齐” ， 企业要冷静下来潜心耕耘 ， 以破茧成蝶；三是芯片人应该专注于技术沉淀 ， 潜心磨芯 。
RISC-V、Chiplet等新机遇蓄势待发
随着制程微缩的成本和难度指数级上升 ， 摩尔定律脚步放缓 ， 围绕新材料、新器件、新工艺的后摩尔技术成为半导体器件实现性能提升的重要方向 。 中国集成电路设计创新联盟专家组组长时龙兴表示 ， 延续摩尔与拓展摩尔“两手都要抓” 。 延续摩尔实际是对新材料、新器件、新工艺的突破 ， 拓展摩尔可利用先进封装等技术 ， 发挥现有产能、用足成熟工艺 。
将不同工艺节点的小芯片封装在一起的Chiplet（芯粒）技术 ， 在提升计算效能的同时 ， 能有效降低芯片设计门槛和周期 ， 是后摩尔技术的重要方向 。
芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民指出 ， Chiplet为产业带来了新的机会 ， 推动了IP芯片化、集成异构化、集成异质化和IO增量化 。 在标准与生态层次上 ， Chiplet建立了新的可互操作的组件、互连协议和软件生态系统；在芯片制造与封装上 ， 增设了多芯片模块业务 ， 降低了产品迭代周期 ， 可提升晶圆厂和封装厂的产线利用率；对于半导体IP来说 ， 升级为Chiplet供应商 ， 可提升IP的价值且有效降低芯片客户的设计成本；对于芯片设计来说 ， 降低了大规模芯片设计的门槛 。
Chiplet技术将以往集成在SoC中的软IP固化为“芯粒” ， 也对IP设计提出了新的需求 。
“Chiplet的IP要求带宽很大功耗小 ， 还需要IP开放商在先进封装和先进工艺有所积累 ， 在成熟度和整体解决方案上能有自己的差异化优势 ， 并不是仅仅提供一个IP接口 ， 而是要提升整个系统的良率并降低系统成本 。 ”芯动科技技术总监高专在接受采访人员采访时表示 。
RISC-V 是继X86、Arm、MIIPS之后又一跻身主流市场的CPU架构 。 基于开源生态的RISC-V使整个产业获得了以更低成本、更灵活自主的方式实现产品设计的路径 ， 是后摩尔时代被广泛看好的新架构之一 。
目前 ， RISC-V处于商业化早期 ， 但国内已有部分企业完成了IP打磨和设计打磨 ， 推出了基于RISC-V的CPU、MCU和DSP等产品 ， 开始了市场化探索 。
“DSP在工业控制、消费电子、汽车电子等领域有着广泛的应用 ， 但基于IP和生态等原因 ， DSP的主动权一直被国际厂商掌握 。 RISC-V对于国内集成电路和DSP的细分市场 ， 都是一个突破 。 2019年至今 ， 我们推动基于RISC-V的DSP产品落地 。 在这个过程中 ， 也得了消费电子、工业控制等产业链的支持和关注 。 ”中科昊芯总经理助理&销售总监王铠表示 。 据悉 ， 中科昊芯已有两个系列RISC-V DSP芯片量产 。
作为一个年轻的指令集 ， RISC-V要真正在市场化进程中站稳脚跟 ， 还需要在细分领域占有更高的市场份额 ， 并找到提升盈利能力的高端化发展路线 。
【摩尔|国内集成电路如何创新发展？直道追车与超越摩尔都要抓】“RISC-V是‘最年轻’的指令集架构 。 一个指令级架构从到成长到稳定再到成为市场的主流 ， 都会经历10年甚至30年的周期 。 如果RISC-V在某个领域市场占有率超过20% ， 那么在这个领域就是非常有地位的指令集了 。 目前RISC-V在智能物联网产品中已经慢慢被广泛采用 ， 未来将会使用在更多高端专用和通用产品中 。 在不久的将来 ， RISC-V还需要更多标志性的事件 ， 进一步推动产业跨入成熟发展期 。 ”

    推荐阅读


    上一篇：人体|图书馆进出口人脸识别管理系统，图书城出入口人脸识别门禁系统

    下一篇：竞争|5G竞争进入下半场，从技术转向应用