缺芯浪潮下，國產(chǎn)SoC產(chǎn)業(yè)的思考與展望

在危機與機遇并行的當下，國產(chǎn)SoC廠(chǎng)商該如何逆流而行？

去年，美國一紙禁令，在斷絕華為海思供應鏈的同時(shí)，也警醒了國內其他SoC廠(chǎng)商，依賴(lài)于x86和Arm架構的國產(chǎn)芯片避免不了“卡脖子”的命運。

但同時(shí)，當下的缺芯浪潮無(wú)形中給國產(chǎn)廠(chǎng)商提供了大量訂單，促進(jìn)了國產(chǎn)工藝的發(fā)展。

在危機與機遇并行的當下，國產(chǎn)SoC廠(chǎng)商該如何逆流而行？

6月10日，一場(chǎng)名為“SoC設計技術(shù)的探索與分析”的主題論壇在世界半導體大會(huì )上成功舉辦。

本次論壇由江蘇省工業(yè)和信息化廳主辦，鎂客網(wǎng)和潤展國際承辦。六位來(lái)自SoC設計產(chǎn)業(yè)鏈上下游的嘉賓，從各自的產(chǎn)業(yè)角度出發(fā)，帶來(lái)自己對國產(chǎn)SoC設計的成果分享，以及對產(chǎn)業(yè)的觀(guān)察和思考。

國產(chǎn)芯片設計，IP授權成新模式

設計、制造和封測，被成為集成電路三大產(chǎn)業(yè)，目前，國內企業(yè)在設計這一環(huán)節占比最高，這也成為國內芯片的主要推動(dòng)力。

如今，類(lèi)似芯原股份的IP授權逐漸成為國內芯片設計廠(chǎng)商熱衷的商業(yè)模式之一。

芯原股份商業(yè)運營(yíng)高級副總裁汪洋先生介紹道：隨著(zhù)半導體產(chǎn)業(yè)的遷移、芯片設計的規模不斷擴大、物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始碎片化需求之后，一家企業(yè)想實(shí)現整個(gè)設計過(guò)程中全部環(huán)節的難度會(huì )加大。

這時(shí)候就出現了一些廠(chǎng)商，客戶(hù)會(huì )將一些關(guān)鍵的核心技術(shù)、一些通用化、公用化的IT技術(shù)外包，或者將整個(gè)設計服務(wù)外包，這類(lèi)從事IP授權的廠(chǎng)商，又可以稱(chēng)作“輕設計廠(chǎng)商”。

圖 | 芯原股份商業(yè)運營(yíng)高級副總裁 汪洋

汪洋把芯原股份的模式總結成一個(gè)新的名詞：芯片設計平臺即服務(wù)（Silicon Platform as a Service, SiPaaS），從字面意思就可以看出來(lái)：在未來(lái)，不單芯片制造環(huán)節可以代工，就連設計環(huán)節都可以交給芯原股份這類(lèi)IP授權公司，從而實(shí)現降低成本。

目前，國產(chǎn)IP的實(shí)力成績(jì)斐然，以芯原股份為例，2020年在全球IP排名中位于第7名，并且產(chǎn)品線(xiàn)最為豐富，從顯示屏到AI芯片，基本上所有芯片里面設計要用到的IP，芯原股份都可以提供。

同樣，從事IP授權的芯動(dòng)科技雖不如芯原股份產(chǎn)品線(xiàn)豐富，但在攻克工藝上，芯動(dòng)科技的產(chǎn)品覆蓋了從55nm到5nm的全工藝，特別是FDX工藝，從22nm一直到5nm，芯動(dòng)科技一直在專(zhuān)注于高端工藝、高端IP的突破。

圖 | 芯動(dòng)科技CPO 姜燚

芯動(dòng)科技CPO姜燚先生表示：隨著(zhù)高端芯片不斷需求越來(lái)越高，制程越來(lái)越小，用戶(hù)在芯片IP上主要是工藝上的焦慮。一家芯片設計企業(yè)如果能實(shí)現全面又專(zhuān)注的服務(wù)，既能幫助客戶(hù)可以減少工藝的焦慮，又能讓客戶(hù)關(guān)注到自身的產(chǎn)品。

以客戶(hù)服務(wù)為主導，優(yōu)化公司產(chǎn)品，幫助客戶(hù)取得成功，這就是一家IP授權公司的發(fā)展思路。

堅持國產(chǎn)微架構，實(shí)現獨立自主

除了IP授權這一模式以外，國內仍有不少芯片設計公司選擇自主研發(fā)的路線(xiàn)，這其中或許經(jīng)歷過(guò)辛酸和挫折，但都在國產(chǎn)替代的進(jìn)程中留下了濃墨重彩的一筆。

對于CPU這樣高復雜系統來(lái)說(shuō)，如果像我國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的道路一樣，通過(guò)走市場(chǎng)換技術(shù)的道路，是走不通的，只能走市場(chǎng)帶技術(shù)的道路。

以龍芯中科為例，目前已經(jīng)成長(cháng)為國內最知名的桌面處理器設計企業(yè)，不僅承擔著(zhù)國產(chǎn)芯片替代的重任，同時(shí)正積極推動(dòng)國產(chǎn)芯片及操作系統的生態(tài)建設。

圖 | 龍芯中科副總經(jīng)理 明旭

龍芯中科副總經(jīng)理明旭先生在其演講中表示：國內部分芯片設計企業(yè)會(huì )采用授權的Arm架構設計芯片，但這些沒(méi)有缺少自主產(chǎn)權架構的國產(chǎn)芯片不單會(huì )在設計過(guò)程中受到限制，同時(shí)還會(huì )在安全性上存在隱患，這正是大家口中的“卡脖子“。

如果處理器要自主，必須要在指令集自主的基礎上，能夠實(shí)現自主設計的微結構。

從產(chǎn)品來(lái)看，通過(guò)先升級單核，再發(fā)展多核的設計思路，龍芯中科旗下最新的龍芯3A5000在性能上已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平。

一直以來(lái)，龍芯中科都在堅持自研指令集和微架構，經(jīng)過(guò)多年的深耕，如今終于開(kāi)花結果。

設計之外，工具同樣重要

隨著(zhù)現代芯片的每一代工藝制程的演進(jìn)，對于芯片整個(gè)算力的要求同樣每代提升20%-30%。

紫光芯云CTO鄧世友先生表示：做芯片開(kāi)發(fā)過(guò)程當中，需要耗費大量時(shí)間做仿真和驗證，以保證這顆芯片投產(chǎn)的時(shí)候，不會(huì )出現問(wèn)題。邏輯設計錯誤是導致芯片流片識別的第一要素。其實(shí)，邏輯設計錯誤在設計仿真過(guò)程前期，完全是可以規避的。

圖 | 紫光芯云CTO 鄧世友

當下，云計算在提升IC設計的效率、降低成本方面已經(jīng)有了極大的幫助，例如EDA上云，可以滿(mǎn)足對芯片算力彈性需求。

一般情況下，一顆芯片投片之前3個(gè)月，基本上會(huì )將所有算力資源全部占用掉。但其實(shí)，一顆芯片如果投出去之后，算力就閑置下來(lái)了。

這會(huì )帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題：如果說(shuō)一家芯片設計的企業(yè)自己去構建這樣測試平臺，不僅需要滿(mǎn)足很高的性能，還會(huì )造成浪費，想要平衡這樣一個(gè)波動(dòng)性需求是很難的。

EDA上云，可以最大優(yōu)勢利用云天然的彈性，能夠滿(mǎn)足資源的100%的供給。而且只需要為所需求的時(shí)長(cháng)買(mǎi)單，而且通過(guò)云，可以能夠獲得靈活的算力以及足夠的存儲的性能。

所以，芯片設計上云可以為企業(yè)帶來(lái)效率最高的實(shí)際價(jià)值。

與此同時(shí)，自動(dòng)化工具更進(jìn)一步提升了芯片設計的效率。

Codasip中國區總經(jīng)理相海英女士在她的演講中分享了基于“Codasip CPU/DSP Generator”工具定制領(lǐng)域專(zhuān)用處理器的優(yōu)勢及成功案例。

圖 | Codasip中國區總經(jīng)理 相海英

她表示：用工具來(lái)做自動(dòng)化的設計和定制有幾個(gè)優(yōu)勢：首先，可以節省開(kāi)發(fā)時(shí)間。其次，節省CPU處理器開(kāi)發(fā)的成本。最后，能保持新加了指令以后，軟件工程師還可以基于C和C++做普通應用軟件開(kāi)發(fā)，不需要用嵌入匯編的形式，能保留大的生態(tài)。

得益于專(zhuān)業(yè)工具的輔助，帶動(dòng)了國產(chǎn)SoC產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

資本帶動(dòng)發(fā)展

有了設計技術(shù)，有了設計工具，想要發(fā)展SoC產(chǎn)業(yè)，還離不開(kāi)投資人的大力支持。

每個(gè)人都說(shuō)國內芯片處在“虛火“狀態(tài)，但這個(gè)行業(yè)依然存在前所未有的增長(cháng)趨勢。

華登國際合伙人王林先生在他的演講中表示：經(jīng)歷了2020年疫情的全球性影響，全球GDP下降約4%，但相應服務(wù)器增長(cháng)數量增長(cháng)了4%。在經(jīng)濟下降的情況下，服務(wù)器數量反而是上升的。

圖 | 華登國際合伙人 王林

對比于2009年，前一個(gè)像2020年全球性經(jīng)濟下行的周期，服務(wù)器數量跟GDP數量是同步向下走的，而且下降的數量比當前多得多。

所以，這樣一個(gè)全球化數字浪潮與上云的浪潮背景下，確實(shí)催生了數據中心的機會(huì )，背后很多是國產(chǎn)半導體的機會(huì )，并且這個(gè)數量非常大。

大數據的爆發(fā)，帶來(lái)的海量數據，催生了半導體的全面創(chuàng )新，也帶來(lái)了從業(yè)人員尤其是SoC相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)的機會(huì )。

這里有四個(gè)大方面，其中細分的東西很多：分別是數據的存儲、產(chǎn)生、處理、分析，每個(gè)方面背后都有非常多的機會(huì )。

王林表示：目前在SoC領(lǐng)域有許多創(chuàng )業(yè)機會(huì )，例如GPU，當下在中國的創(chuàng )業(yè)十分火熱。又例如 DPU，這是今年SoC創(chuàng )業(yè)里最火的概念，并且已經(jīng)在去年有了增長(cháng)苗頭。最后，在網(wǎng)絡(luò )的新型云端架構芯片方面，同樣有非常多的機會(huì )。

從投資的角度來(lái)說(shuō)，王林認為其中的邏輯非常簡(jiǎn)單：找到認為對的方向，在這個(gè)方向里面找到最強的團隊，這非常關(guān)鍵。

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