圍繞IC設計的上下游行業動向

　　代工廠和芯片設計公司的合作更緊密

　　當前，EDA公司跟代工廠和芯片設計公司(fabless)的合作會越來越緊密，正趨向IDM(集成器件制造商)內部的那種配合。究其原因，Synopsys全球副總裁、亞太區總裁潘建岳指出，在代工廠方面，因為很多工藝上的問題往往是跟設計直接有關系的，比如IP(知識產權)，現在所有IP一定要跟工藝結合到一起，否則你的IP是沒法使用的;另一方面，任何一個你的IP要做得好的話，一定也要和整個的設計流程、設計工具有很好地結合。

　　再如成品率。通常認為成品率肯定是工藝的事;但實質上，我們目前看到的是，大概有接近1/3左右的成品率的問題是設計問題。所以要想真正地提高成品率，就需要代工廠、fabless配合。Synopsys現在就有這類工具—PrimeYield LCC和Synopsys Galaxy，“可分析你的數據，在幾天之內帶給你詳細報告，即按照你這樣的設計，在這種工藝上進行生產可能會有什么樣的問題。使在你大量生產之前，知道要做哪些調整。”

　　EDA業的新技術和突破

　　Synopsys目前在幾個領域有突破：⒈在整個系統設計方面有很大的強化;⒉在軟硬件協同設計方面，新的軟件協同設計相比以前的概念有所突破，現在重要的一個著眼點是，因為現在芯片上都是SoC，上面要運行很多軟件，因此軟件很復雜，要提早進行開發。那怎樣在芯片出來之前就進行軟件開發?Synopsys目前的解決方案是推出了基于FPGA的硬的原型機;另外就是基于通過一系列并購完成的——基于虛擬化的軟的原型機。無論是基于硬的還是軟的原型機，都是幫客戶在芯片完成之前，提供一個芯片的原型，使軟件工程師進行開發;⒊現在的工具進到工藝40/45nm、28/32nm以后，還有很多新的挑戰。所以從去年開始，Synopsys在推in design，即在設計過程中間，就同時來進行設計規則的檢查，保證客戶做出來的設計與設計規則、工藝規則是符合的。例如Synopsys最近在推的Design Compiler Explorer工具。

　　Mentor Graphics的設計到硅片部門副總裁兼總經理Joseph Sawick介紹道，下一代數字應用的設計復雜性正在逐步超出當前設計方法的解決能力范圍。越來越多的設計都將是大型系統，它們包含嵌入式內核、IP和使用計算密集型算法的復雜信號處理軟件。為了解決這種復雜性問題，Mentor為硬件生產提供了ESL(電子系統級)設計工具套裝。Mentor的Catapult C Synthesis產品是客戶驗證型算法綜合環境，可使用純粹的C++語言來描述功能目的。

　　Magma(注：2011年12月，Synopsys收購了Magma)中國區總經理王嶸稱在40和28nm及以下，Magma同時優化Core(核)和模塊，使設計的迭代次數減少，并方便設計者考慮面積(成本)和功耗。Silicon One是Magma的技術解決文案。Magma產品包括數字設計軟件、模擬實現、混合信號設計、物理驗證、電路仿真、特征化和良率管理。

　　消費電子的上市時間最重要

　　Tensilica亞太區總監黃啟弘認為，消費電子的半導體設計業要轉變觀念，誰先到市場，誰就有話語權。最重要一點是誰先到市場誰就定義了市場，去年智能手機出貨率已經降到50%以下，但是蘋果的利潤卻比別家的多。采用先進的IP可以加快上市時間。

　　半導體價值鏈的變革催生設計服務

　　隨著半導體產業的分工細化，2000年后出現了設計服務公司，替代IC設計公司或系統公司把IC做出來(如圖5)。其中最大的廠商是我國臺灣的創意電子，2010年營業額達到3.27億美元，臺灣積體電路制造股份有限公司(TSMC)是其大股東之一，因此創意電子的設計主要到TSMC流片;芯原2010年的營業額約0.7~1億美元，其設計可以在多家代工廠流片;我國大陸的中芯國際集成電路制造有限公司(SMIC)入股了燦芯半導體(上海)有限公司，因此燦芯的設計主要在SMIC流片。

　　當今，新的半導體業的挑戰是：消費類市場與用戶應用驅動IC業發展;迅猛上升的設計復雜度和成本;IDM走向輕制造;半導體生態環境已經成熟;系統公司尋求差異化。這些趨勢使得設計的復雜度提高，例如聯發科技(MTK)的系統與軟件工程師是硬件工程師的3倍，系統工程師需要對芯片有全面的理解。創意電子中國區總裁居龍稱，其Flexible ASIC Model幫助客戶解決上述挑戰，除了客戶對系統的理解不能外包，創意電子其他都可替代做，例如先進的SoC設計服務、數字及模擬IP、后端運營等。在創意電子的2011年客戶中，43%從事65nm設計，36%做40nm設計，2%做28nm設計。66%用于通信，可見移動互聯時代強大的驅動力。

　　的確，移動互聯終端是中國本土客戶的開發熱門。芯原股份有限公司董事長兼總裁戴偉民稱該公司提供智能手機或xPad的設計能力。芯原不僅僅是IP供應商、設計服務提供者，而且還是一個定制硅片解決方案(custom silicon solution)提供商：提供以應用為導向的SoC/SiP平臺;基于IP的SoC/SiP平臺;中間件和軟件堆棧;基于FPGA的原型機;虛擬原型機等。

　　代工廠

　　摩爾定律會稍微減緩

　　據TSMC中國業務發展副總經理羅鎮球介紹，自從2011年10月TSMC宣布28nm正式量產后，在TSMC投入的28nm項目已超過100個。

　　對TSMC來說，一條生產線一般是2.5萬片晶圓。TSMC現在新廠的規劃是每個廠要超過10萬片產能。TSMC的12英寸廠月產能有可能超過15萬片。

　　不過，自從2011年10月后，TSMC也感到IC市場需求在下滑，預計最早2012年二季度復蘇，而業界普遍認為是2012年下半年。

　　對于產業的預測，TSMC董事長兼首席執行官張忠謀在業界偏悲觀。張忠謀的出發點是，只投入可以賺得回來的資本，才可以經營得好，即不怕投得多，只怕賺得少。TSMC在2011年初時預估投入78億美元，實際2011年大概會投73億美元。

　　摩爾定律現在會稍微減緩，但還將繼續存在。對于制程節點的物理極限，TSMC資深副總裁蔣尚義稱7nm在技術上不是問題。現在TSMC正在研發14nm制程。

　　TSMC全球的生意訂單約70%來自北美。該公司的毛利率40%以上(圖6)。世界fabless前五名跟TSMC的前五大客戶排名幾乎一致。

　　中國對TSMC有戰略意義

　　TSMC在上海的工廠的月產能是7萬片、8英寸的晶圓。滿產能還可以稍微多一些。

　　現在中國大陸占TSMC全球的市場份額約4%。TSMC估計中國大陸占全世界IC的市場也是4%左右。

　　TSMC認為中國的IC設計業大有前途，因為設計業的投入較小，利潤率可以很高。羅鎮球稱贊中國半導體行業協會集成電路設計分會理事長魏少軍的觀點：要改變那種“用先進工藝就能讓我們是先進水平的觀念。”(筆者注：魏少軍的原意是要改變那種依賴先進工藝和先進設計工具就能讓我們是先進水平的觀念)。因為世界上最賺錢的兩家半導體公司：Maxim和LTC(凌力爾特)，沒有七成的毛利率是不做的(圖7)，不過，兩家公司也沒有12英寸廠，但兩家公司的工藝非常特殊，門檻很高;他們都有自己的fab(芯片工廠)。

　　羅鎮球同時認為山寨是中國IC企業的一條出路，“從這種鄉村包圍城市起來，然后慢慢變成品牌。”例如，中興、華為這些企業起家時都是模仿，現在逐漸變成品牌了。“總是要有個開始，而不是一上來就和諾基亞、三星拼”。但山寨不應該是簡單的模仿，而需要有一定的差異化。如果要創品牌，就要做一個產品是世界第一的，哪怕是一個很小的市場，但“你可以把它拱大，你就出名了。”例如高通靠CDMA起家。