沈磊：新業(yè)態(tài)下的集成電路設(shè)計發(fā)展｜第二十一期“芯片大家說”精彩回顧
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由張江高科和全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)智庫芯謀研究共同主辦的第二十一期“芯片大家說/I Say IC”產(chǎn)業(yè)沙龍成功舉行。復(fù)旦微電子集團副總經(jīng)理、復(fù)旦大學(xué)博士生導(dǎo)師沈磊以《新業(yè)態(tài)下的集成電路設(shè)計發(fā)展》為主題進行了精彩的分享?；顒蝇F(xiàn)場吸引了眾多產(chǎn)業(yè)嘉賓出席。
經(jīng)過20年左右的不懈努力，今天我國設(shè)計業(yè)能力總體達到世界平均水平，但總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模有限。設(shè)計方法、設(shè)計思想與先進集成電路設(shè)計理念對接性；設(shè)計的軟、硬件環(huán)境與現(xiàn)代集成電路設(shè)計開發(fā)要求相符性；芯片與微系統(tǒng)融合集成能力的具備性；管控系統(tǒng)性風(fēng)險的策略性四個方面進行了分析評價。沈總認為，我國集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)經(jīng)過這些年發(fā)展取得的這些進步是建立在前些年充分共享全球產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈資源紅利基礎(chǔ)上的。
沈總從三個維度來闡述集成電路產(chǎn)業(yè)的新業(yè)態(tài)：從技術(shù)側(cè)來看，摩爾定律趨于終結(jié)，產(chǎn)業(yè)呼喚新的技術(shù)突破；從資本側(cè)來看，國家政策更加注重高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，資本投資、并購趨于理性；從產(chǎn)業(yè)側(cè)來看，開放融合方興未艾，但又面對復(fù)雜的國際形勢和多變的地緣政治影響。
（1）先來看技術(shù)側(cè)。集成電路產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)較多，任何一個環(huán)節(jié)都不是孤立的。談設(shè)計業(yè)的新業(yè)態(tài)，離不開行業(yè)的總趨勢，也離不開制造、封測等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)所面對的共同挑戰(zhàn)。沈總認為，新業(yè)態(tài)下，設(shè)計業(yè)面對的第一個挑戰(zhàn)就是來自先進工藝技術(shù)瓶頸。20世紀(jì)70、80年代集成電路產(chǎn)業(yè)基本采用IDM模式，Fabless是后起之秀，逐步演變?yōu)榻裉斓闹髁髭厔荩壳皹I(yè)內(nèi)依然是IDM和Fabless兩種模式并存。半導(dǎo)體集成電路工藝制程越來越先進，技術(shù)節(jié)點不斷逼近物理極限，2015年以來主要晶圓代工廠芯片先進制程節(jié)點從28nm一路往7nm，3nm節(jié)點推進，設(shè)計和制造成本也持續(xù)上升，集成電路產(chǎn)業(yè)進入了后摩爾時代。芯片開發(fā)隨著制程越來越先進，其費用也呈指數(shù)型增長，量產(chǎn)確認、原型驗證、軟件開發(fā)、后端實現(xiàn)、性能驗證、架構(gòu)設(shè)計、IP驗證無不需耗費大量資金。值得一提的是，芯片設(shè)計中軟件開發(fā)占比越來越大，單獨的芯片產(chǎn)品競爭力已經(jīng)減弱，芯片+系統(tǒng)解決方案成為設(shè)計公司必備的產(chǎn)品路徑。
新業(yè)態(tài)下，設(shè)計與制造、封測呈現(xiàn)前后融合發(fā)展的趨勢，技術(shù)邊界逐漸模糊。沈總認為后摩爾時代的技術(shù)發(fā)展趨勢主要有三個方向：（1）延續(xù)摩爾定律（More Moore），即在現(xiàn)有的框架下，通過提高設(shè)計、制造、封裝上的技術(shù)，把集成電路的性能挖掘用盡；（2）超越摩爾定律（More than Moore），即發(fā)展在之前摩爾定律演進過程中所未開發(fā)的部分，如采用先進封裝和chiplet等技術(shù)實現(xiàn)，提供更加多元化技術(shù)進步途徑；（3）新器件（Beyond CMOS），即發(fā)展傳統(tǒng)硅基CMOS 器件之外的新型半導(dǎo)體器件，如采用環(huán)形柵器件結(jié)構(gòu)。在這種趨勢下，異構(gòu)集成持續(xù)創(chuàng)新、Chiplet技術(shù)興起、2.5D/3D堆疊技術(shù)向前發(fā)展。大數(shù)據(jù)時代的到來，對數(shù)據(jù)的獲取、存儲、處理和執(zhí)行能力要求也愈來愈高，更敦促芯片設(shè)計與制造技術(shù)能夠協(xié)同發(fā)展提升芯片產(chǎn)品性能。
（2）再來看資本側(cè)。
新業(yè)態(tài)下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)并購變得謹慎。2020年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了大規(guī)模并購潮，2021年基本是對2020并購的延續(xù)，在2022年半導(dǎo)體行業(yè)的從年初的“缺芯潮”到年末的“寒氣來襲”，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速駛?cè)肓诵袠I(yè)發(fā)展的周期震蕩浪潮中，在這波“寒潮”中，依然有不少半導(dǎo)體企業(yè)嘗試采用“收購”的方式，快速完成技術(shù)積累和業(yè)務(wù)規(guī)模的擴大，超越對手，占據(jù)更具優(yōu)勢的行業(yè)地位。2023年設(shè)計企業(yè)數(shù)量的增速進一步下降，新增企業(yè)中有相當(dāng)部分屬于已有企業(yè)異地發(fā)展的結(jié)果，實際增加的新設(shè)計公司數(shù)量不多。沈總認為，芯片設(shè)計業(yè)高質(zhì)量發(fā)展未來不在于剩下多少家企業(yè)，而是所留存企業(yè)有多少家的規(guī)模達到國際頭部水平。跨界造芯態(tài)勢趨顯，是新業(yè)態(tài)下一個重要景象與趨勢。隨著芯片自主化浪潮的持續(xù)演進，跨界造芯成為半導(dǎo)體集成電路行業(yè)的潮流。互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、手機企業(yè)、車企、家電企業(yè)，甚至工業(yè)企業(yè)等都紛紛入局造芯或投資布局半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，云計算、新能源汽車、智能家居等新興應(yīng)用需求強勁；國家層面對半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)扶持力度空前，芯片應(yīng)用廠商入局芯片設(shè)計領(lǐng)域恰逢其時。然而，更多廠商進入半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域無疑會打破原有的分工布局，加劇芯片行業(yè)的競爭態(tài)勢，長期來看，或?qū)⒋龠M半導(dǎo)體集成電路行業(yè)的生態(tài)融合，影響行業(yè)發(fā)展進程。
（3）最后來看產(chǎn)業(yè)側(cè)。沈總分析認為，過去20年間，中國集成電路產(chǎn)業(yè)積極融入國際循環(huán)，在高速發(fā)展的同時，也形成了路徑依賴。而今在重重管制、限制之下，中國半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。全球半導(dǎo)體集成電路行業(yè)由全球化大分工，轉(zhuǎn)向逆全球化。當(dāng)前中國半導(dǎo)體集成電路內(nèi)循環(huán)開啟，從2023年開始國產(chǎn)化進入5.0時代，這一階段比拼的重點就是生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。生態(tài)的建設(shè)有賴于標(biāo)準(zhǔn)的建立與統(tǒng)一，比如新興的Chiplet、Risc-V技術(shù)的發(fā)展都需要完善生態(tài)建設(shè)。
沈總最后提到，全球合作一直是半導(dǎo)體集成電路行業(yè)取得成功的最重要因素之一。新業(yè)態(tài)下，全球合作依然重要。今天，世界上仍沒有一個國家可以單獨完成整個供應(yīng)鏈。中國半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)必須堅持開放合作，但全球化的策略需要調(diào)整。如何發(fā)揮中國市場潛力，通過創(chuàng)新合作，開拓新的空間，形成一個合作共贏的新生態(tài)是關(guān)鍵問題。產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新、金融“三鏈融合”是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路，中國需要更專業(yè)的投融資平臺和更寬松的信貸政策扶持，但要防止投機資本產(chǎn)生短視和泡沫。從國家安全角度出發(fā)在國內(nèi)建立自給自足的供應(yīng)鏈的做法是必需的。但針對規(guī)模更為龐大的商業(yè)民用市場，一套基于自由貿(mào)易體系的供應(yīng)鏈或許是更好的做法。
演講結(jié)束后，沈總與現(xiàn)場觀眾進行了深入的交流，本場沙龍在現(xiàn)場熱烈的互動中圓滿落幕。
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