中国集成电路设计产业创新发展的认识和思考

中国集成电路设计产业创新发展的认识和思考

来源:半导体行业观察  

7月15日—16日,2021中国集成电路设计创新大会暨IC应用博览会在苏州召开。在本次大会高峰论坛上,中国集成电路设计创新联盟专家组组长、东南大学首席教授、南京集成电路产业服务中心(ICisC)主任、南京集成电路培训基地主任时龙兴以《中国集成电路设计产业创新发展》为题进行报告。

中国集成电路设计产业创新发展的认识和思考

时龙兴教授的报告从对中国集成电路产业的认识、中国集成电路设计产业创新发展再思考、设计创新联盟专家组工作思路及计划三个方面展开。以下是报告的大致内容。

PART1.对中国集成电路产业的认识

    中国集成电路设计产业创新发展的认识和思考

集成电路以产品为中心、以设计为龙头。如果把集成电路产业链比作一棵果树,“树根”即为EDA、设备、材料等关键核心领域,支撑性的“树干”即为制造业,在制造的“树干”上,长出的“树枝”即为各种的芯片设计,形成的“果实”即为芯片产品。集成电路的产品来源于芯片应用的需求,最后应用到系统中去,发挥芯片的价值和作用。芯片从设计到制造再到封测,最后封装出来的芯片即为芯片产品。
经过业界的共同努力,这20年我国集成电路产业发展取得了一定成效,设计、制造、封测的三业规模逐年增长,面大量广的大宗产品逐步自主供应,像超算CPU、服务器CPU等高端通用芯片也取得一些突破,产品正逐步向高端化发展。
但是,国产高端芯片仍然紧缺,自给率低。在CPU、GPU、内存、FPGA、通信芯片等高端芯片市场,绝大部分市场份额仍被国际龙头公司占据。计算机系统、通用电子系统、通信装备等系统级产品,涉及到的核心芯片及高端通用芯片,均面临着国外垄断、自给率低的现状。
这背后的原因是什么,中国集成电路产业面临的机遇和挑战有哪些。下面从供应链全球化、企业小而散、制造受阻、人才短缺四个方面进行分析。
供应链全球化
半导体供应链的全球化,是一个不断演进,并逐步形成分工协作的过程。中国电子产业也受益于半导体供应链全球化,得到了飞速发展。根据麦肯锡公布的一组数据,中国在全球电子和计算机价值链的产出占比,从2000年的7%上升到2017年的41%。
当然,全球经济贸易也离不开中国巨大的市场机会。根据麦肯锡的分析数据显示,从1995年到2017年,发达经济体对中国的出口额显著增长,尤其在电子和计算机领域,中国的市场需求对发达经济体越来越重要。未来全球更多的消费将发生在中国。
发达经济体之所以长期占据价值链高端,很大程度离不开持续的高投入。以美国为例,据SIA数据,从1999年到2019年20年间,美国半导体公司的研发费用和资本支出总额持续增长,到2019年达到717亿美元规模,在2019年半导体价值链贡献全球占比上,美国38%,中国大陆地区仅9%。
中国产业界也在不断努力提升价值水平,尤其在电子和计算机领域,近年来由于中国“自产自销”的程度提高,进口的中间产品减少,削弱了该领域全球贸易强度。也从一个角度反映了中国等新兴经济体在全球创新价值链的影响力正在加大。
这种影响力也导致了一些国家地区的逆全球化抬头,一系列限制禁令的出台,导致国内生态链、产业链各环节均受到不同程度的制约。
小而散
据中国半导体行业协会统计,我国集成电路设计企业2020年数量超过2000家,但是收入规模超过1亿元的企业不到300家。中国芯片设计企业体量小且数量多,同质化竞争明显。与发达地区相比,集成电路的研发投入明显不足。
制造受阻
目前,我国制造因诸多因素受阻,5nm、7nm等先进工艺追赶难,而在28nm以上的成熟工艺缺乏打磨,供应能力不足。因此把成熟工艺用好,强化从可用到好用的打磨,释放国产晶圆产能,也是解决目前困境的一种方式。
人才短缺
产业发展的根本因素是人才。目前,我国产业人才供给不足。人才缺口大,人才需求旺盛。大量刚毕业人才流入其他行业。据中国集成电路产业人才白皮书(2019-2020)显示数据,2019年集成电路相关专业毕业生,仅有13%进入本行业,60%以上毕业生流入其他行业。且有高端人才吸引力不足,培养周期长的原因。

PART2.中国集成电路设计产业创新发展再思考

    中国集成电路设计产业创新发展的认识和思考

以上现状对于中国集成电路产业的发展既是挑战,其实也是机遇。面对以上问题,对中国集成电路设计产业创新发展,有以下四点思考。
以创新促发展
在技术创新和应用创新上都要发力
在技术创新上,向高集成、高能效、敏捷化三个方面进行技术创新。面对挑战,保持开放合作的心态,纳入全球体系;聚焦关键领域,突破核心技术;加强基础研究,保持长期投入。
在应用创新上,虽然中国有很好的电子产品基础,但面对产品中使用到的芯片产品,大部分仍由国外公司提供,因此补短板的同时寻找空间,需挖掘存量市场份额。同时也要加强增量市场应用需求,以持续保持在芯片需求量的优势。
延续摩尔、拓展摩尔两手都要抓
在延续摩尔方面,要在新材料、新器件、新工艺上突破,攻关关键装备,比如光刻机,同时还需要通过DTCO/STCO 推动先进工艺落地。
在拓展摩尔方面,有应用很好的条件,也有封测很好的基础,同时通过DTCO/STCO发挥现有产能作用,用足成熟工艺。
聚焦关键环节——EDA和IP
EDA是IC行业中,国外垄断程度最高的领域。国产EDA公司除少数头部公司如华大九天,2020年收入超过4亿元规模,拥有特定领域全流程工具,在局部领域技术领先。大部分国产EDA公司规模小,产品大部分以点工具为主,缺乏全流程工具。IP也至关重要,对提升芯片设计核心竞争力、缩短开发周期、提升制造良率起到关键支撑作用。但IP行业竞争格局高度集中,国产IP厂商的市场份额小,需要促进IP平台化、扶持龙头企业、推动国产IP应用。
重视产业根本——人才
从加强实践、解决知识脱节,围绕企业需求培养,打通产业人才培养的最后一公里,进行汇流,形成增量 ;通过从其他相关行业引流,国际引进等方式挖掘存量。

PART3.设计创新联盟专家组工作思路及计划

    中国集成电路设计产业创新发展的认识和思考

中国集成电路创新联盟是国家集成电路创新的有效创新载体。中国集成电路设计创新联盟(简称设计创新联盟),是中国集成电路创新联盟(简称大联盟)的专业联盟之一。作为中国集成电路设计创新联盟专家组组长,时龙兴教授汇报了创新联盟专家组的工作思路及计划。
集成电路设计产业创新发展是个大命题,需要业界的共同参与努力。道阻虽且长,行则必将至。
本文来源人工智能学家。
 

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