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近日，在上海舉辦的集成電路2024年度產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨第三十屆集成電路設(shè)計(jì)業(yè)展覽會（ICCAD-Expo 2024）上，魏少軍教授給出的本土芯片設(shè)計(jì)業(yè)的年度預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，2024年中國芯片設(shè)計(jì)業(yè)銷售額預(yù)測為6460.4億元，同比增長11.9%，重新回到兩位數(shù)區(qū)間，預(yù)計(jì)占全球半導(dǎo)體市場的比例與上年基本持平。
魏教授指出，2024年本土芯片設(shè)計(jì)龍頭和骨干企業(yè)的發(fā)展情況整體上不容樂觀。盡管進(jìn)入前十大芯片設(shè)計(jì)企業(yè)榜單的門檻，從2023年的65億元上升到70億元，但十大設(shè)計(jì)企業(yè)的銷售總額僅為1762.04億元，比上年的1829.16億元，減少了67.12億元，下降了3.7%，大大低于全行業(yè)11.9%的平均增長率，而且有兩家出現(xiàn)了負(fù)增長。
同時(shí)，從芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的人才規(guī)模數(shù)據(jù)來看，有32家企業(yè)的人數(shù)超過1000人，比上年減少了兩家，有51家企業(yè)的人員規(guī)模是500~1000人，比上年減少了14家，人員規(guī)模100~500人的有356家，比上年減少105家。這一數(shù)據(jù)說明今年芯片設(shè)計(jì)業(yè)的企業(yè)裁員情況比較普遍，甚至有些比較大型的企業(yè)還出現(xiàn)了較大規(guī)模的裁員。
魏教授也坦言本土芯片設(shè)計(jì)業(yè)在發(fā)展質(zhì)量上仍存在的諸多問題，包括我國芯片設(shè)計(jì)業(yè)的集中度不高，這一情況還沒有改善；中國芯片設(shè)計(jì)的發(fā)展增速逐漸降低，回歸理性；產(chǎn)品處于市場中低端的局面還沒有改變；企業(yè)運(yùn)行遭遇了高成本的負(fù)擔(dān)；很多企業(yè)對內(nèi)卷深惡痛絕，但自己也在卷。
另一方面，盡管今年我國芯片銷售額的增長達(dá)到了兩位數(shù)，為11.9%，但WSTS預(yù)測2024年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的銷售額增長有望達(dá)到19%，中國芯片設(shè)計(jì)市場銷售額的增長率第一次低于全球半導(dǎo)體增長，這是一個(gè)很有標(biāo)志性的數(shù)據(jù)，因?yàn)槲覀儦v史上都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球平均水平。
可見，本土芯片設(shè)計(jì)業(yè)仍處在一個(gè)較為痛苦的成長期。就在ICCAD召開的前一周，當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月2日，美國商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）再次更新《出口管理?xiàng)l例》（EAR），將136家中國相關(guān)實(shí)體添加到“實(shí)體清單”。這些實(shí)體涵蓋一眾半導(dǎo)體制造設(shè)備相關(guān)公司、半導(dǎo)體材料公司、EDA公司，以及芯片設(shè)計(jì)公司、國家科研研究所和幾家投資機(jī)構(gòu)。釋放出的信號就是要全面遏制中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，也讓本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展再次感受到極大的緊迫性。
但I(xiàn)CCAD期間，大家對此事件相對平淡，并未有過多談?wù)摗８乓蛞环矫娲蠹覍@一結(jié)果早有預(yù)期，現(xiàn)在只是靴子落地，同時(shí)這一事件已經(jīng)過了一周多的發(fā)酵，熱度逐漸散去，另一方面經(jīng)過前面3-4年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一波大起大落，如魏教授所言，近一年內(nèi)產(chǎn)業(yè)終于開始回歸理性，業(yè)界更清楚的認(rèn)識到半導(dǎo)體是個(gè)需要長期積累的產(chǎn)業(yè)，過往全球市場用了幾十年的時(shí)間發(fā)展完善起來的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈，我們希望在10年甚至5年內(nèi)就能達(dá)成，是不現(xiàn)實(shí)的，不能指望一蹴而就，揠苗助長只會催生畸形的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和競爭生態(tài)，我們更需要冷靜下來、從長計(jì)議。
正如魏教授報(bào)告中提到的對設(shè)計(jì)業(yè)未來持續(xù)發(fā)展的幾點(diǎn)思考，即產(chǎn)品是芯片設(shè)計(jì)企業(yè)安身立命的根本；技術(shù)是芯片設(shè)計(jì)公司賴以生存的基礎(chǔ)；創(chuàng)新是新時(shí)期競爭取勝的不二法寶；要大力發(fā)展不依賴先進(jìn)工藝做出競爭力的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)；同時(shí)我們要摒棄路徑依賴，打造中國自己的產(chǎn)品技術(shù)體系。
與非網(wǎng)記者參與ICCAD為期兩天的企業(yè)采訪和交流中，包括西門子EDA、芯和半導(dǎo)體、英諾達(dá)、國微芯、合見工軟、芯啟源、芯行紀(jì)、芯易薈、芯華章、思爾芯、鴻芯微納、巨霖科技、速石信息在內(nèi)的EDA企業(yè)，芯原、銳成芯微、奎芯、芯耀輝、芯來科技在內(nèi)的IP企業(yè)，臺積電、榮芯半導(dǎo)體等晶圓代工企業(yè)，以及產(chǎn)業(yè)一站式服務(wù)平臺摩爾精英，眾多受訪嘉賓普遍認(rèn)同并傳遞的信息也是未來本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將短期承壓、長期向好，產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)的企業(yè)仍然有很多事要做，其中扎實(shí)做好自己的產(chǎn)品和技術(shù)為核心要務(wù)。
DTCO/STCO正當(dāng)時(shí)
因?yàn)閲鴥?nèi)先進(jìn)工藝制程受限，短期內(nèi)也無法實(shí)現(xiàn)突破，在本土芯片設(shè)計(jì)業(yè)可能的選擇中，充分發(fā)揮成熟工藝最大潛能被業(yè)界普遍認(rèn)同，具體實(shí)現(xiàn)路徑上，DTCO和STCO概念被廣泛關(guān)注和提及。
這里，DTCO是通過設(shè)計(jì)與制程技術(shù)協(xié)同來尋求整合式的優(yōu)化，改善效能、功耗效率、電晶體密度、良率及成本。在IDM時(shí)代，DTCO可以說是標(biāo)準(zhǔn)方法學(xué)，其后產(chǎn)業(yè)發(fā)展分工帶來Fabless與Foundry的成功，使得DTCO理念僅存在于一些頭部的IDM公司中。
STCO作為DTCO的延伸和發(fā)展，將協(xié)同優(yōu)化的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到了系統(tǒng)層面。它不僅涵蓋了電路與工藝的協(xié)同優(yōu)化，還深入考慮了2.5D/3D IC封裝技術(shù)、系統(tǒng)互連、軟件優(yōu)化等系統(tǒng)級因素，目標(biāo)是在系統(tǒng)整體層面實(shí)現(xiàn)性能、功耗和成本的最佳平衡。
在國內(nèi)，EDA廠商成為推動和支持DTCO/STCO的主力。
在DTCO的維度。鴻芯微納首席技術(shù)官、聯(lián)合創(chuàng)始人王宇成表示，“DTCO可以深入挖掘工藝潛能，達(dá)到更優(yōu)的PPA，這也是為什么國產(chǎn)EDA積極參與DTCO的設(shè)計(jì)流程背后的邏輯?！?/p>
鴻芯微納首席技術(shù)官、聯(lián)合創(chuàng)始人王宇成
延伸到STCO。西門子EDA 全球副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理凌琳提到，“這是技術(shù)演進(jìn)的必然，到系統(tǒng)級層面只看局部的優(yōu)化是不夠的，需要整個(gè)鏈條上的優(yōu)化，需要EDA、IP、Foundry，包括設(shè)計(jì)、制造各環(huán)節(jié)都要協(xié)同起來。這也是西門子在很早之前就前瞻性的看到的大趨勢，然后我們用了大概十幾年，通過很多兼并和收購的方式，不斷吸納更多芯片和系統(tǒng)級的軟件工具，形成了從芯片到PCB和系統(tǒng)級設(shè)計(jì)的整體解決方案的能力。”
西門子EDA 全球副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理凌琳
芯和半導(dǎo)體創(chuàng)始人、總裁代文亮介紹，“當(dāng)工藝的先進(jìn)性無法滿足，我們可以從系統(tǒng)架構(gòu)也就是大的系統(tǒng)級來考慮整合在一起來做優(yōu)化，包括通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，到汽車、無人機(jī)，以及交換機(jī)等應(yīng)用場景，此前我們提SoC，之后出現(xiàn)了SiP，再往后Chiplet成為一個(gè)趨勢。后期肯定是要從系統(tǒng)整機(jī)架構(gòu)來優(yōu)化我們的設(shè)計(jì)，Chiplet最大的優(yōu)勢就是可以把毫米波、硅光、存儲等都放進(jìn)來，不再單純依賴某一種工藝。所以個(gè)人認(rèn)為我們從STCO的角度可能更容易實(shí)現(xiàn)一些創(chuàng)新突破?！?/p>
芯和半導(dǎo)體創(chuàng)始人、總裁代文亮
IP廠商也深刻認(rèn)同協(xié)同優(yōu)化的概念并感受到了STCO這一大趨勢的脈搏，銳成芯微CEO沈莉表示，“十幾年來我們致力于物理IP的研發(fā)，物理IP的一個(gè)顯著特點(diǎn)便是與制造工藝的緊密相隨，因此我們極其重視、需要與全球的晶圓廠，特別是業(yè)界領(lǐng)先的晶圓廠保持持續(xù)而深入的溝通合作。在產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，一是基于客戶的直接需求驅(qū)動產(chǎn)品定義，量身定制IP解決方案；二是前瞻性地預(yù)見并引領(lǐng)客戶的應(yīng)用需求，與晶圓廠開展前期交流溝通，配合新工藝IP的前期規(guī)劃，提前驗(yàn)證，共同規(guī)劃；以上對于我們物理IP提供商而言是比較重要的兩大方向。”沈莉提到，“對于整個(gè)產(chǎn)業(yè)而言，提前布局、超前規(guī)劃IP以滿足未來客戶應(yīng)用需求的重要性日益凸顯。如近來大模型以及邊緣計(jì)算的應(yīng)用，這些領(lǐng)域需要很多創(chuàng)新且完備的IP支持，包括更低的功耗，更強(qiáng)的性能，更遠(yuǎn)的傳輸距離等等，這些對IP企業(yè)創(chuàng)新的推動作用非常強(qiáng)，同時(shí)我們內(nèi)部也需要不斷的迭代；同時(shí)，晶圓廠的工藝也在摩爾定律的指引下穩(wěn)步前行，從40nm、28nm、22nm、12nm，到如今逐漸邁入更加先進(jìn)的制程，這些進(jìn)步的背后同樣有來自于兩方面的驅(qū)動力：一方面是晶圓廠的工藝布局戰(zhàn)略，另一方面是響應(yīng)客戶應(yīng)用需求而推動不斷升級。”
銳成芯微CEO沈莉
如上面大家提到的，STCO涉及到2.5D/3D IC以及系統(tǒng)級層面的芯片設(shè)計(jì)，與Chiplet也有相關(guān)性，這是個(gè)系統(tǒng)性工程，更需要EDA、IP、芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造和封測廠商之間的聯(lián)動和協(xié)同。
AI的作用 要辯證來看
此次ICCAD期間，AI仍然是個(gè)熱門話題，有很多企業(yè)帶來AI相關(guān)的產(chǎn)品，在采訪中，受訪嘉賓也與我們溝通了AI相關(guān)的一些話題。這里的AI涵蓋兩個(gè)維度，包括在芯片下游的AI應(yīng)用，以及AI技術(shù)在芯片設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。
從應(yīng)用的角度，AI未來的想象空間毋庸置疑，有理由相信，數(shù)字化之后下一波技術(shù)浪潮將是智能化。包括生成式AI、自動駕駛、AI PC、人形機(jī)器人在內(nèi)的諸多應(yīng)用已然開啟了AI技術(shù)從概念到落地的序章。展覽會期間，IP企業(yè)Imagination就帶來了其針對AI應(yīng)用的解決方案，包括針對芯馳科技智能座艙芯片、玄鐵RISC-V AI芯片以及AI PC的產(chǎn)品案例，展示了GPU IP在多種AI應(yīng)用場景中發(fā)揮的作用。
在記者撰稿期間，本土最大的IP企業(yè)芯原微電子也宣布推出全新Vitality架構(gòu)的GPU IP系列，目標(biāo)應(yīng)用就包括AI PC?？梢哉f，AI應(yīng)用未來前景可期。
從芯片設(shè)計(jì)的維度。AI能發(fā)揮的作用則要辯證來看。從EDA工具本身，凌琳提到3個(gè)方向，“第一我們有些工具要處理大量的數(shù)據(jù)，在算力有限的情況下，要把數(shù)據(jù)集優(yōu)化，早期用機(jī)器學(xué)習(xí)的方式，其實(shí)可以做很大量的優(yōu)化。本來要兩天甚至一周才能完成的回歸分析，采用ML引擎后只要幾分鐘就完成了；第二點(diǎn)， AI可以對所有的工具進(jìn)行類似于并行計(jì)算來實(shí)現(xiàn)加速，因?yàn)镋DA成本很高，如何增加單一工具的效率，降低使用難度是每家EDA廠商的功課。這是AI運(yùn)用的另外一個(gè)方向；第三點(diǎn)，AI在處理有些問題上是非常擅長的，我們要讓AI的特性發(fā)揮出來，它可以做得更好?！钡枇找蔡寡浴叭绻f用AI創(chuàng)造性去設(shè)計(jì)一個(gè)芯片，目前還沒有到這個(gè)時(shí)代，但是慢慢會往這個(gè)智能化的方向去發(fā)展。”
王宇成表示，“目前廣泛關(guān)注的大語言模型，對EDA來說，在算法上的提高有限，但是EDA可以做一些支持系統(tǒng)，如通過運(yùn)行問答軟件，產(chǎn)生一些日志文件，在分析這方面做一些輔助性的工作。同時(shí)學(xué)術(shù)界在這方面確實(shí)做了一些嘗試改進(jìn)算法的研究，鴻芯微納也在這方面做了前瞻性的投入，在邏輯綜合上，如邏輯綜合網(wǎng)點(diǎn)的優(yōu)化是一個(gè)轉(zhuǎn)換過程，是一些算子堆起來的優(yōu)化流程，這個(gè)流程的變化是很大的，不同的流程有不同的結(jié)果。它相當(dāng)于大語言模型里面的語言，我造一句話，第一個(gè)字出來了，第二個(gè)字應(yīng)該跟什么，是一個(gè)排序的過程，要排出有意義的序列。我們這方面的研究也是借用了大語言模型的方法，目前取得了一些成果?！?/p>
芯易薈副總裁石賢帥介紹，“大語言模型還完全沒有到成熟的程度，每個(gè)月都有很多模型出來，目前的痛點(diǎn)是需要工具能適應(yīng)這種模型的快速更新迭代，這是芯易薈的優(yōu)勢，我們也看到了這方面的潛力和機(jī)會，所以目前我們專注在推理方面的AI IP，包括背后的工具定制。”同時(shí)，從芯片產(chǎn)品定義的角度，石賢帥補(bǔ)充，“端側(cè)有很多AI方面的應(yīng)用，傳統(tǒng)處理器都是MCU內(nèi)存，這個(gè)賽道競爭已經(jīng)非常激烈，很卷。從產(chǎn)品差異化的角度我們可以在上面增加一些AI的功能，傳統(tǒng)的MCU廠商或原本做存儲的企業(yè)，要在存儲芯片上加算力，他們確實(shí)對AI不熟，但需求非常廣，從電機(jī)控制各個(gè)領(lǐng)域，都有這方面的需要。如果去買一個(gè)通用IP，很難做到差異化，最后就是同質(zhì)化競爭，我們可以協(xié)助把芯片廠商的算法固化成硬件，提高性能，這也是我們的價(jià)值所在?！?/p>
芯易薈副總裁石賢帥
本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速整合
同花順數(shù)據(jù)顯示，今年以來A股市場共有58家半導(dǎo)體行業(yè)上市公司披露并購事件，較去年同期的41家大幅增長41.46%。僅9月以來，就有24家公司披露并購事件相關(guān)進(jìn)展。有明確的政策導(dǎo)向，也是企業(yè)自身階段性發(fā)展的需求所在，可以預(yù)見，未來本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整合勢必加速。
臺積電（中國）總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球表示，“半導(dǎo)體行業(yè)是要長期積累的行業(yè)，而且有很多市場的周期起落，我們等待國內(nèi)公司的整合已經(jīng)很久了，如果說全世界的設(shè)計(jì)公司或者說半導(dǎo)體相關(guān)的公司最多的地區(qū)，前6名中有5名都在中國，所以整合是任何一家企業(yè)或任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)開始由原來的做大到做實(shí)、做強(qiáng)的必經(jīng)過程，而且是必須學(xué)習(xí)進(jìn)步的方法，我們非常高興看到本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)到了整合這一步。”
臺積電（中國）總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球
對此，凌琳認(rèn)為，“從世界范圍看，這個(gè)產(chǎn)業(yè)的整合是再正常不過的事，最終是從客戶需求出發(fā)的，因?yàn)槠髽I(yè)發(fā)現(xiàn)客戶需求有了，它卻沒有相應(yīng)的產(chǎn)品和技術(shù)，必須研發(fā)或者適度的收購兼并，使客戶需求得到極大滿足，這樣企業(yè)的生意和影響力才會做得更好，這是一個(gè)大的趨勢。中國企業(yè)作為世界的一部分，也會遵循同樣的邏輯，就是怎樣把客戶服務(wù)得更好，西門子EDA也是這樣一路走來的。但良性的合并和組合，不一定只有買公司，也可能買技術(shù)，方式方法會多方面?！?/p>
沈莉則表示，“整合是一個(gè)發(fā)展趨勢，在整合之前，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要更多的交流和合作，這樣整合的結(jié)果是水到渠成的雙贏之舉。那么整合之后，我們認(rèn)為整個(gè)中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的主線仍然是向上發(fā)展的，基于中國龐大的人口數(shù)量和持續(xù)存在的市場需求，同時(shí)，除了中國市場，我們還可以將產(chǎn)品推向更為廣闊的海外市場。因此，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)其實(shí)還有巨大的發(fā)展空間，整合只是整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑當(dāng)中的一環(huán)?！?/p>
