三問中國半導體產業未來“芯”變化

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2022-03-17 09:16:01 6

5G、人工智能、連網技術、新能源等底層技術的不斷成熟驅動下游應用的電動化、智能化不斷發展，從而持續推動全球半導體行業穩步增長。預計至2025年，全球半導體行業市場規模將達6300億美元。伴隨著技術的進步，消費電子、通訊、汽車、工業等各領域將迎來行業轉型，進一步擴大對半導體的總需求量。

伴隨著數字化轉型和“雙碳”目標的確立，以及疫情常態化、半導體行業進入后摩爾時代，這一系列變化將對半導體行業帶來哪些變革？當前產業內有哪些技術趨勢與芯片設計開發者需求變化？帶著這些問題，集微網有幸邀請了新思科技全球資深副總裁兼中國董事長葛群先生，通過數字化轉型根技術提供者的視角，一起尋找中國半導體產業的未來發展軌跡。

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新思科技全球資深副總裁兼中國董事長葛群先生

*問：數字化轉型打破半導體行業周期性發展規律？

疫情給全球芯片供應鏈所帶來的沖擊顯而易見，由于各*及地區疫情恢復程度不同，供給側產能受到不同程度的制約。與此同時，疫情爆發刺激并加速了全球數字化的發展，導致芯片制造產能達到峰值，面對*盛的需求，供需端不平衡造成需求缺口。Gartner在今年二季度發布的報告中指出全球半導體庫存指數小于0.9，預示全球市場處于半導體嚴重短缺時期。

新思科技全球資深副總裁兼中國董事長葛群指出，事實上，過去數十年來，半導體產業一直呈現極強的周期性發展規律。“盡管業內早已開始討論本輪半導體周期的頂點將會于何時出現，產能緊缺導致的缺芯何時能緩解，但是我認為，隨著數字化轉型帶來更大的半導體剛性需求，‘缺芯’可能在未來五年都是繞不開的話題。”

葛群表示，數字化的進程不僅能重塑產業邏輯與經濟形態，更將進一步釋放技術創新活力、開辟新型經濟的增長點。由此而誕生的數字經濟相關產業的地位有望進一步提升，人工智能、5G通信、云計算、元宇宙等領域將獲得充分的政策支持，技術進步和行業高速增長，給人才提供了巨大的舞臺，也為資本市場提供了優質投資賽道與寶貴投資機會。

“數字化轉型是把真實的物理*投射在數字*的過程，未來更將原來已經存在幾十年、上百年的傳統產業融入數字化技術后再進行優化，最終使得生產效率、生產力變得更高，讓產業體量變得更大。把傳統的產業進行數字化改造是中國產業升級最核心的工作，而且中國毫無疑問在這方面走在了全球前列。”他指出，“在數字化轉型過程中初期一定會陣痛，有很多技術挑戰，也會產生不適應，生態鏈的發展也會有不平衡。作為支撐數字經濟成長的基石，芯片的重要性不言而喻，反過來數字經濟也給芯片帶來了更多的市場需求。”

葛群解釋，如果簡單描述一項數字化的任務，包括了感知——傳輸-云端/邊緣處理——通信下發任務到端——端控制動作。在感知環節，需要大量的各種類型的傳感器支撐；在傳輸環節，需要WiFi、藍牙、5G/6G、甚至類似星鏈等新興網絡連接技術；在計算和處理環節，需要各種算力強大或節能的CPU、GPU、DPU、存儲器等，如果在這個環節進一步挖掘所產生的數據，還需各種AI推理、訓練和加速芯片；在最后數據處理完成后，要通過通訊下發到終端去執行操作，反映或指導人類的生活，就需要各種精確的控制器等。“所以數字經濟時代，人們生產、生活的每一個環節都離不開芯片，這將為芯片行業創造指數倍數量級的市場容量。”

在數字化浪潮下，無論是生活物資的制造，還是汽車的電氣化，整個社會已經無法回到離開芯片還能運轉的狀態。數字化趨勢已經改變了社會結構，而且爆發點還未到來，因此他認為這種可預見的更為龐大的需求將改變以往幾十年半導體行業周期性的波動，并且近段時間全球各地新建的芯片制造產能需要2~3年才能投入量產，為此預計在5年內芯片的需求都無法全部得到滿足。

第二問：創業+跨界造芯，誰將掌握未來芯片設計？

日益龐大而多種多樣的應用需求，推動了芯片產業的蓬勃發展。市場研究機構IBS預測，2030年全球集成電路產業規模將超過1萬億美元，是2020年的2.6倍。這一預計還趨向保守，沒有考慮數字化大躍進帶來的新增需求。芯片設計創業公司如雨后春筍般涌現，同時各種互聯網、汽車、手機等系統廠商也跨界進入了“創芯”的行列。

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葛群曾在近日新思科技的開發者大會上分享了2021年的調查報告，指出市場及資本最為關注的六個芯片創業賽道，包括汽車MCU、自動駕駛ADAS、GPU、WiFi 5/6、DPU、AIoT。另外，隨著互聯網、手機及汽車等系統廠商規模壯大及競爭日趨激烈，催生了他們對于差異化定制芯片的更高需求，越來越多的企業走上自研的“造芯”道路。

“中國是全球*擁有聯合國產業分類中所列全部工業門類的*，具備了最強的系統能力。在最大的市場需求及系統能力支撐下，以往根據現有芯片功能去設計終端系統的方式轉變為根據終端系統要求去定義芯片功能，在這種需求越來越無法滿足的情況下，很多系統和互聯網公司就走上了自研芯片的道路。”葛群表示，“背后的邏輯是差異化的需求，促使系統廠商通過自己實現芯片，來鞏固其對終端市場的把握能力。”

無論是芯片創業者，還是跨界造芯者，產品上市時間都是芯片開發者們最大的挑戰。與此同時，隨著芯片制造工藝演進和系統級架構的改變，芯片設計的規模和復雜度都呈幾何級增長。葛群指出，作為芯片設計的基石，新思科技等EDA及IP提供商將在這種轉變中發揮越來越重要的作用。

“例如新思科技推出的解決方案就是把芯片設計思路抽象化，將底層細節和經驗都歸并至工具形成一個設計方法學，芯片設計工程師可以使用*硬件描述語言編寫代碼來實現芯片功能，功能驗證后再通過邏輯綜合工具將硬件描述語言轉換成邏輯電路圖，最后進入制造環節。這極大地提升了芯片設計的效率，引發了芯片設計行業的流程變革。”他表示，“新思科技一直在引領芯片設計從抽象描述變成具體實踐的工具創新，未來將進一步提高芯片設計的抽象層次，用更高層的語言描述系統和芯片并將之后變成芯片，以解決系統級的復雜度，這就是我們提出的‘SysMoore’的概念，從更高的維度來思考解決半導體行業挑戰的設計方法學。”

新思科技的目標是，一方面通過融合設計工具以及芯片全生命周期管理平臺，解決對于不同工藝尤其是硅工藝的建模和抽象難題，使得人類能更好地利用不同工藝，尤其先進工藝進行創新。另一方面充分利用AI、云、大數據等技術，讓EDA的算法變得更強大，增強EDA性能，降低芯片設計門檻，能夠讓更多的人參與到芯片設計當中來。

那么問題來了，在新需求下，系統廠商、芯片廠商和EDA廠商，未來誰將能主導芯片的設計？

對此葛群認為，系統廠商的優勢在于對自己的終端、對客戶的需求很了解，但是對眾多的芯片架構/微架構的了解不如傳統芯片公司，也不熟悉如何去高效運轉一個芯片設計公司。“系統公司研發產品的習慣和邏輯與芯片研發有巨大的差別，例如系統公司的終端產品更新周期快，需要盡快上市，如果軟件有bug，可能一晚上就要調試完，但是一顆芯片從設計到生產出來需要18個月左右。”他指出，“國內前幾年就有系統公司、軟件公司嘗試做芯片，他們面臨的最大挑戰就是面對眾多芯片架構，他們不知道要實現自己的需求，哪一種是最合適的，哪一種制造工藝最合適。”

而芯片設計公司的優勢是對芯片架構的了解，能夠以合適的工藝，以最優的成本按時間窗口把芯片做出來，但缺乏的是對系統、終端應用的深入了解。芯片設計公司需要找到好的系統公司合作深入挖掘需求，以提供靈活的、能適應多個終端應用的通用芯片。

面對這兩類客戶，新思科技提供的是完全不同的服務。葛群表示，對于系統廠商，目標是通過各種IP模塊和設計工具幫助他們解決芯片架構和工藝的選擇；對于芯片公司，目標是通過仿真驗證、快速原型等更快、更易用的工具，使芯片生產出來之前就能模擬出實際的性能、功耗等表現，節約成本和設計周期。“從某種意義上來說，EDA公司的目標是將此前的芯片設計經驗積累下來，使之數字化，以便將過往的經驗快速高效地復用到今后的芯片設計中。這就是新思科技DSO.ai的概念，它是行業內*個用自主AI系統幫助客戶進行芯片設計的解決方案。融合設計+DSO.ai可以幫助客戶用AI的系統進行芯片設計和開發并達到最佳效果，設計流程和上市速度也是最快。”

除此之外，這兩類客戶在晶圓廠等產業鏈的資源和支持方面也是全新的領域。對此葛群強調，新思科技一直致力于一個越來越大的產業鏈合作伙伴，通過“朋友圈”的力量使客戶的每一種系統場景、每一個細節的需求都能滿足。“新思科技的優勢是能夠從最底層的工藝優化、芯片優化到軟件優化推動全流程優化，從而做到更高層次的優化、更高層次的抽象。我們有很多合作伙伴，可能在某個細分領域已經深耕多年，但是缺少像新思科技這樣擁有一個最完整的工具鏈；新思科技也發現有些本土的EDA公司在某些點工具上非常有亮點，因此新思也非常積極的跟本土的產業鏈上下游，甚至同行進行合作互補，目標都是為了給客戶提供更好、更完善的工具和服務。”

比如新思科技與芯和半導體在先進封裝領域的合作，客戶使用新思科技的設計工具導出芯片的版圖數據后，就可以直接導入到芯和的封裝設計工具中進行下一步設計，不用再重新迭代數據。“這是一個很好的合作典范，讓我們的中國客戶能夠不改變現在的生態工作流程，又能夠享受到芯和最先進的基于2.5D/3D的封裝設計和分析工具。”他強調，“新思在中國產業鏈中挑選的合作伙伴都能夠進行很好的互補，我們合作不是口號，而是真正能讓雙方共同客戶享受到合作帶來的價值和收益。”

第三問：國產EDA能否借鑒新思科技的發展經驗？

近期，國內呈現EDA企業數量快速增加、融資案例量次齊增的局面。據不完全統計國內EDA企業到6月底已有64家，資本熱捧下融資活動也十分頻繁，融資規模更大。在資本、政策的傾斜下，有一些成立才1-2年的公司打算借由并購的捷徑來迅速壯大，表面繁榮之下不乏隱憂。那么新思科技的發展經驗，國產EDA廠商能否借鑒？

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葛群指出，能借鑒的是新思科技發展里始終堅持的“長期主義”這一底層邏輯。

他強調，首先必須重視人才培養。EDA是實現技術創新的源頭，是集成電路產業的根技術。EDA技術自身的創新顯得尤為重要，但目前EDA人才市場情況卻不容樂觀，且從高校課題研究到能夠真正實踐從業，EDA人才培養周期往往需要十年的時間，因此如何培養EDA人才、以人才確保創新需要重視。新思科技十分注重人才培養和人才梯段的建設，每年30%+的研發投入，包括詳細的人才培養計劃，建立聯合實驗室、培訓中心和新思智庫，舉行國際會議和境外培訓，并聯合高校進行課程適配等。

第二，持續研發并尊重半導體行業的發展規律。EDA公司應該尊重半導體行業的發展規律，并持續投入研發。在研發過程中要重視與下游*芯片設計公司、晶圓廠甚至封測廠商展開*的合作，EDA公司才能*時間了解到最新工藝相關信息及數據，從而更新EDA和IP產品，以滿足下游客戶的最新需求。新思科技就近30年來一直與臺積電、英特爾、三星、Arm等全球*的產業鏈企業保持合作關系，持續開發適用于最先進工藝的IP產品。但是葛群強調，保持前沿技術的投入一定會有風險，并不是每次投資都會成功，但這是公司成為領導者的必經之路。

第三，要樹立以客戶為主的觀念，*賦能客戶成功。新思科技進入中國26年來，一直秉持與中國半導體行業共同成長的理念，立足本土市場發展情況和產業需求，提供相應的技術支持。在不同的時期、不同的階段及時調整方向和策略，做到始終以客戶的需求為中心。比如，經過20今年的發展，中國半導體行業進入新的發展時期，資本對于技術和產業的推動作用逐漸凸顯。因此，新思科技開始在中國成立新的戰略投資基金，作為母基金通過與中國本地企業和投資機構攜手合作，不僅在資本上支持芯片技術和最新科技創新，還借助新思技術的力量賦能創新企業快速成長。

第四，并購壯大的前提條件是自身的產品和市場能力足夠強大。由于EDA工具技術要求高，涉及環節多，至今仍未有本土企業做到全流程覆蓋。誠然EDA的發展史就是一部并購史，但是僅僅依賴資本收購并不能有效解決本土EDA產業技術積累相對較淺的問題。葛群強調，新思科技馬上要迎來成立35年的里程碑，但是公司的大部分并購是發生在新思成立10年后。他指出，“我們相信中國巨大的市場一定會孕育出優秀的EDA企業，但是成長起來靠的是企業扎扎實實地打牢技術和產品基礎，先獲得本土客戶的*和認可，才有能力去消化和并購。”

結語

葛群強調，數字化帶來的市場機會和技術挑戰并存，半導體產業鏈可能會隨時面臨各種不確定因素，但是相信“芯片人”有足夠的韌性去適應這樣的高動態的市場和產業變化。“新思科技作為中國半導體產業中重要的一份子，目標是針對中國產業提供更完善、更智能的工具。”他提出“+新思”的說法來倡議建立芯片產業命運共同體，“這個新思一語雙關，不是一定要用新思科技的工具，而是更希望所有的合作伙伴和客戶都能夠擁有更多新技術、新的思想、新的思路，希望中國半導體產業大家庭在‘新思’的幫助下得到更高質量和更高速度的發展。”（校對/薩米）

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