“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，每一個(gè)新的模式出現(xiàn)都與歷史背景和工業(yè)情況有關(guān)。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的三次轉(zhuǎn)移，從軍工主導(dǎo)的美國開始，到日韓的家電IDM形式，再到中國臺(tái)灣的代工王朝，現(xiàn)在到更碎片化的中國大陸，這都是有原因的?！?/p>

10月14日，芯原股份創(chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民在IC CHINA 2020的開幕式上如此表示。

戴偉民指出，物聯(lián)網(wǎng)的碎片化很難去化解，而物聯(lián)網(wǎng)最大的市場(chǎng)就在中國大陸，這不會(huì)因任何意志而轉(zhuǎn)移。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到中國大陸來之后，中國半導(dǎo)體企業(yè)要思考的就是如何抓住機(jī)遇和迎接挑戰(zhàn)，而芯原要做的就是為這些企業(yè)提供服務(wù)。

解決行業(yè)OPex問題

近年來，隨著半導(dǎo)體工藝的不斷下探，芯片上晶體管數(shù)量增長的速度不斷超越人們的想象，并支撐了手機(jī)芯片性能的不斷升級(jí)。

在16nm工藝下，蘋果手機(jī)芯片的晶體管數(shù)目為33億個(gè)，在7nm工藝下為69億個(gè)，在5nm工藝時(shí)預(yù)計(jì)達(dá)100億個(gè)。單位面積下晶體管數(shù)量的快速上升促使晶體管的單位成本快速下降 ，蘋果公司芯片每晶體管的生產(chǎn)成本在16nm工藝下為4.98美元/10億個(gè)晶體管，在7nm工藝下僅為2.65美元/10億個(gè)晶體管。

與晶體管成本走勢(shì)恰好相反，芯片設(shè)計(jì)的成本正逐年攀升。戴偉民指出，以工藝制程處于主流應(yīng)用時(shí)期的設(shè)計(jì)成本為例，工藝節(jié)點(diǎn)為28nm時(shí)，單顆芯片設(shè)計(jì)成本約為0.41億美元，而工藝節(jié)點(diǎn)為 7nm時(shí)，設(shè)計(jì)成本則快速升至約2.22億美元。其中早期使用和成熟期使用的成本相差一倍以上，但成熟期的使用成本仍非常昂貴。

“如今的芯片不僅便宜，而且速度快、功耗低，集所有優(yōu)勢(shì)于一身。但行業(yè)面臨的問題是，有能力去設(shè)計(jì)先進(jìn)芯片的公司越來越少，這個(gè)能力包括技術(shù)和資金兩個(gè)方面?！贝鱾ッ袢缡钦f。

另外，近三年來，全球主要半導(dǎo)體廠商的研發(fā)投入都占其銷售額的25%以上。戴偉民強(qiáng)調(diào)，這意味著如果某家公司的毛利率不到50%，就會(huì)有資金問題出現(xiàn)，而往往一些公司因此便開始出售產(chǎn)品線，甚至最后把公司都賣掉，這就是行業(yè)面臨的研發(fā)成本問題。

“三十年前，行業(yè)的固定成本（CaPex）問題在臺(tái)積電主導(dǎo)的晶圓代工模式下迎刃而解。如今，行業(yè)面臨的營業(yè)成本（OPex）問題，正是芯原致力于解決的難題。”戴偉民進(jìn)一步指出，“企業(yè)不需要把所有的IP大包大攬，只需要專注在核心的關(guān)鍵技術(shù)上。而一些通用的IP則可以交給芯原這樣的芯片設(shè)計(jì)服務(wù)公司，‘輕設(shè)計(jì)’將成主流?！?/p>

據(jù)戴偉民介紹，芯原目前擁有5大數(shù)字IP，包括GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP和ISP IP；共計(jì) 1400多個(gè)數(shù)?；旌螴P和射頻IP ，全球范圍內(nèi)擁有有效發(fā)明專利124項(xiàng)、商標(biāo)74項(xiàng)；在中國境內(nèi)登記集成電路布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)132項(xiàng)、軟件著作權(quán)12項(xiàng)以及豐富的技術(shù)秘密儲(chǔ)備。

整體來看，盡管芯原IP銷售的“量”不是最多的，但“種類”已經(jīng)極為豐富，這完美的契合了芯粒（Chiplet）這種異構(gòu)集成的IP復(fù)用模式。

剖析Chiplet新機(jī)遇

戴偉民認(rèn)為，先進(jìn)工藝中只有22nm、12nm和5nm這三個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)是“長命節(jié)點(diǎn)”，其他中間節(jié)點(diǎn)的“壽命”都比較短。而且，并非每種芯片都需要5nm這樣的尖端工藝，因?yàn)椴皇敲恳患夜径寄茇?fù)擔(dān)起5nm工藝的成本，于是Chiplet這種將不同工藝節(jié)點(diǎn)的die混封的新形態(tài)是未來芯片的重要趨勢(shì)之一。

據(jù)Omdia報(bào)告，Chiplet處理器芯片的全球市場(chǎng)規(guī)模正在井噴式增長，預(yù)計(jì)到2024年會(huì)達(dá)到58億美元，2035年則超過570億美元。

實(shí)際上，Chiplet的雛形最早出現(xiàn)在2015年，Marvell創(chuàng)始人周秀文（Sehat Sutardja）博士在ISSCC 2015上首先提出了MoChi（Modular Chip，模塊化芯片）架構(gòu)的概念。但目前的Chiplet由AMD領(lǐng)跑，例如下圖由7nm和14nm打造的Chiplet芯片，與完全由7nm打造的芯片相比成本大約降低了50%。

“AMD是最會(huì)做大芯片的公司，連它都能接受小芯片，這很好的證明了Chiplet的發(fā)展前景。”戴偉民如是說。

另外，戴偉民在演講中還特別強(qiáng)調(diào)了，封裝和接口對(duì)于Chiplet的重要性。臺(tái)積電的CoWoS技術(shù)和英特爾的Foveros 3D立體封裝技術(shù)都為Chiplet的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，另外還可以通過有源中介層集成很多有源器件，包括模擬電路、IO接口、各種接口的物理層、可擴(kuò)展的片上網(wǎng)絡(luò)等。

接口則代表了標(biāo)準(zhǔn)問題，芯片拼接在一起需要有一致的互聯(lián)協(xié)議。所以，戴偉民表示，何時(shí)切入Chiplet領(lǐng)域很關(guān)鍵，因?yàn)槿绻^早切入，則沒有標(biāo)準(zhǔn)可以依靠，設(shè)計(jì)好的成品可能會(huì)面臨日后的接口不匹配等問題。戴偉民還透露，國內(nèi)正在醞釀一個(gè)Chiplet聯(lián)盟，未來共同參與一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

拋開其他前提，為了讓IP更具象、更靈活的被應(yīng)用在Chiplet里面，芯原提出了IP as a Chip（IaaC）的理念，旨在以Chiplet實(shí)現(xiàn)特殊功能IP從軟到硬的“即插即用” ，解決7nm、5nm及以下工藝中性能與成本的平衡，并降低較大規(guī)模芯片的設(shè)計(jì)時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)。

目前，芯原的5nm項(xiàng)目已經(jīng)取得初步成果，5nm FinFET芯片的設(shè)計(jì)研發(fā)已經(jīng)開始，芯片設(shè)計(jì)中NPU IP的邏輯綜合已完成，初步仿真結(jié)果符合期望目標(biāo)。

整體來看，Chiplet給半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈都帶來了新的機(jī)會(huì)。戴偉民指出，芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)能夠降低大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)的門檻；半導(dǎo)體IP授權(quán)商能升級(jí)為Chiplet供應(yīng)商，提升IP的價(jià)值且有效降低芯片客戶的設(shè)計(jì)成本；芯片制造與封裝環(huán)節(jié)能夠增設(shè)多芯片模塊（Multi-Chip Module，MCM）業(yè)務(wù)，Chiplet迭代周期遠(yuǎn)低于ASIC，可提升晶圓廠和封裝廠的產(chǎn)線利用率；標(biāo)準(zhǔn)與生態(tài)環(huán)節(jié)，則能夠建立起新的可互操作的組件、互連、協(xié)議和軟件生態(tài)系統(tǒng)。

芯片屆的“藥明康德”

在IC CHINA 2020的演講中，戴偉民表示，有投資人十分形象的將芯原比做“芯片屆的藥明康德”，因?yàn)樗幟骺档虏蛔鏊?，只做新藥研發(fā)和服務(wù)；而芯原則同樣不做芯片，只做IP開發(fā)和設(shè)計(jì)服務(wù)，這樣可以避免與客戶發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

值得一提的是，針對(duì)中國的半導(dǎo)體行業(yè)，戴偉民也做起了“新藥”的研發(fā)，為中國半導(dǎo)體行業(yè)把脈和服務(wù)。

對(duì)于中國半導(dǎo)體IP市場(chǎng)，戴偉民表示：“雖然目前國內(nèi)公司的設(shè)計(jì)能力都已經(jīng)跟上了，但如何才能實(shí)現(xiàn)IP的自主可控仍然是一個(gè)關(guān)鍵問題。例如國內(nèi)目前面板產(chǎn)業(yè)很發(fā)達(dá)，但面板的Driver卻依舊大多使用的國外的；雖然國內(nèi)半導(dǎo)體制造工藝正不斷追趕第一梯隊(duì)，但高速接口的IP依舊由美國公司主導(dǎo)。因此，IP的自主可控對(duì)于中國半導(dǎo)體健康發(fā)展至關(guān)重要，芯原正致力于此?！?/p>

針對(duì)中國IC設(shè)計(jì)公司遍地開花的現(xiàn)狀，戴偉民則指出：“美國的IC設(shè)計(jì)公司才200多家，中國大陸也不需要如此多家。因?yàn)椤愠匀猓铱泄穷^，他喝湯’的模式催生了價(jià)格戰(zhàn)等惡性競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，這樣導(dǎo)致所有企業(yè)都很難賺到錢，這是不健康的，唯一的好處或許就是工程師得到了歷練?！?/p>

不僅如此，近10年來，芯原每年都到松山湖推介8~10款國產(chǎn)芯片，致力于尋找中國最優(yōu)秀的IC設(shè)計(jì)公司；另外還主辦了青城山中國IC生態(tài)高峰論壇、上海FD-SOI論壇，致力于產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)搭建；2018年，芯原還作為首任理事長單位建立了中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，促進(jìn)中國RISC-V產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

最后，戴偉民告訴集微網(wǎng)，做企業(yè)的境界分為四層，第一層為做產(chǎn)品，第二層為提供服務(wù)和平臺(tái)，第三層為打造生態(tài)，最高境界為做標(biāo)準(zhǔn)?！拔覀冋趶奶峁┓?wù)和平臺(tái)的境界向打造生態(tài)的境界過渡，未來將繼續(xù)致力于推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)?！?br /> 責(zé)任編輯:tzh