中国集成电路设计产业创新发展的认识和思考
來源:半導體行業觀察??
7月15日—16日,2021中國集成電路設計創新大會暨IC應用博覽會在蘇州召開。在本次大會高峰論壇上,中國集成電路設計創新聯盟專家組組長、東南大學首席教授、南京集成電路產業服務中心(ICisC)主任、南京集成電路培訓基地主任時龍興以《中國集成電路設計產業創新發展》為題進行報告。
時龍興教授的報告從對中國集成電路產業的認識、中國集成電路設計產業創新發展再思考、設計創新聯盟專家組工作思路及計劃三個方面展開。以下是報告的大致內容。
PART1.對中國集成電路產業的認識
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集成電路以產品為中心、以設計為龍頭。如果把集成電路產業鏈比作一棵果樹,“樹根”即為EDA、設備、材料等關鍵核心領域,支撐性的“樹干”即為制造業,在制造的“樹干”上,長出的“樹枝”即為各種的芯片設計,形成的“果實”即為芯片產品。集成電路的產品來源于芯片應用的需求,最后應用到系統中去,發揮芯片的價值和作用。芯片從設計到制造再到封測,最后封裝出來的芯片即為芯片產品。
經過業界的共同努力,這20年我國集成電路產業發展取得了一定成效,設計、制造、封測的三業規模逐年增長,面大量廣的大宗產品逐步自主供應,像超算CPU、服務器CPU等高端通用芯片也取得一些突破,產品正逐步向高端化發展。
但是,國產高端芯片仍然緊缺,自給率低。在CPU、GPU、內存、FPGA、通信芯片等高端芯片市場,絕大部分市場份額仍被國際龍頭公司占據。計算機系統、通用電子系統、通信裝備等系統級產品,涉及到的核心芯片及高端通用芯片,均面臨著國外壟斷、自給率低的現狀。
這背后的原因是什么,中國集成電路產業面臨的機遇和挑戰有哪些。下面從供應鏈全球化、企業小而散、制造受阻、人才短缺四個方面進行分析。
供應鏈全球化
半導體供應鏈的全球化,是一個不斷演進,并逐步形成分工協作的過程。中國電子產業也受益于半導體供應鏈全球化,得到了飛速發展。根據麥肯錫公布的一組數據,中國在全球電子和計算機價值鏈的產出占比,從2000年的7%上升到2017年的41%。
當然,全球經濟貿易也離不開中國巨大的市場機會。根據麥肯錫的分析數據顯示,從1995年到2017年,發達經濟體對中國的出口額顯著增長,尤其在電子和計算機領域,中國的市場需求對發達經濟體越來越重要。未來全球更多的消費將發生在中國。
發達經濟體之所以長期占據價值鏈高端,很大程度離不開持續的高投入。以美國為例,據SIA數據,從1999年到2019年20年間,美國半導體公司的研發費用和資本支出總額持續增長,到2019年達到717億美元規模,在2019年半導體價值鏈貢獻全球占比上,美國38%,中國大陸地區僅9%。
中國產業界也在不斷努力提升價值水平,尤其在電子和計算機領域,近年來由于中國“自產自銷”的程度提高,進口的中間產品減少,削弱了該領域全球貿易強度。也從一個角度反映了中國等新興經濟體在全球創新價值鏈的影響力正在加大。
這種影響力也導致了一些國家地區的逆全球化抬頭,一系列限制禁令的出臺,導致國內生態鏈、產業鏈各環節均受到不同程度的制約。
小而散
據中國半導體行業協會統計,我國集成電路設計企業2020年數量超過2000家,但是收入規模超過1億元的企業不到300家。中國芯片設計企業體量小且數量多,同質化競爭明顯。與發達地區相比,集成電路的研發投入明顯不足。
制造受阻
目前,我國制造因諸多因素受阻,5nm、7nm等先進工藝追趕難,而在28nm以上的成熟工藝缺乏打磨,供應能力不足。因此把成熟工藝用好,強化從可用到好用的打磨,釋放國產晶圓產能,也是解決目前困境的一種方式。
人才短缺
產業發展的根本因素是人才。目前,我國產業人才供給不足。人才缺口大,人才需求旺盛。大量剛畢業人才流入其他行業。據中國集成電路產業人才白皮書(2019-2020)顯示數據,2019年集成電路相關專業畢業生,僅有13%進入本行業,60%以上畢業生流入其他行業。且有高端人才吸引力不足,培養周期長的原因。
PART2.中國集成電路設計產業創新發展再思考
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以上現狀對于中國集成電路產業的發展既是挑戰,其實也是機遇。面對以上問題,對中國集成電路設計產業創新發展,有以下四點思考。
以創新促發展
在技術創新和應用創新上都要發力
在技術創新上,向高集成、高能效、敏捷化三個方面進行技術創新。面對挑戰,保持開放合作的心態,納入全球體系;聚焦關鍵領域,突破核心技術;加強基礎研究,保持長期投入。
在應用創新上,雖然中國有很好的電子產品基礎,但面對產品中使用到的芯片產品,大部分仍由國外公司提供,因此補短板的同時尋找空間,需挖掘存量市場份額。同時也要加強增量市場應用需求,以持續保持在芯片需求量的優勢。
延續摩爾、拓展摩爾兩手都要抓
在延續摩爾方面,要在新材料、新器件、新工藝上突破,攻關關鍵裝備,比如光刻機,同時還需要通過DTCO/STCO 推動先進工藝落地。
在拓展摩爾方面,有應用很好的條件,也有封測很好的基礎,同時通過DTCO/STCO發揮現有產能作用,用足成熟工藝。
聚焦關鍵環節——EDA和IP
EDA是IC行業中,國外壟斷程度最高的領域。國產EDA公司除少數頭部公司如華大九天,2020年收入超過4億元規模,擁有特定領域全流程工具,在局部領域技術領先。大部分國產EDA公司規模小,產品大部分以點工具為主,缺乏全流程工具。IP也至關重要,對提升芯片設計核心競爭力、縮短開發周期、提升制造良率起到關鍵支撐作用。但IP行業競爭格局高度集中,國產IP廠商的市場份額小,需要促進IP平臺化、扶持龍頭企業、推動國產IP應用。
重視產業根本——人才
從加強實踐、解決知識脫節,圍繞企業需求培養,打通產業人才培養的最后一公里,進行匯流,形成增量 ;通過從其他相關行業引流,國際引進等方式挖掘存量。
PART3.設計創新聯盟專家組工作思路及計劃
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中國集成電路創新聯盟是國家集成電路創新的有效創新載體。中國集成電路設計創新聯盟(簡稱設計創新聯盟),是中國集成電路創新聯盟(簡稱大聯盟)的專業聯盟之一。作為中國集成電路設計創新聯盟專家組組長,時龍興教授匯報了創新聯盟專家組的工作思路及計劃。
集成電路設計產業創新發展是個大命題,需要業界的共同參與努力。道阻雖且長,行則必將至。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的中国集成电路设计产业创新发展的认识和思考的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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