《电子技术应用》

半导体设计前端突出差异化 工艺向10nm以下进发

电子技术应用 作者:杨庆广
2015/12/30 15:18:00

——专访ICCAD 2015与会8位著名EDAFoundry公司高管

编者按:伴随着IP应用日渐普遍,半导体产业面临着同质化竞争的问题,同时随着工艺向28nm乃至10nm以下发展,设计日趋复杂,同时设计成本也在急速上升,这也对产业发展带来了新的挑战。如何应对这些问题,《电子技术应用》记者在ICCAD 2015上采访了多家EDA公司和Foundry(半导体代工厂)这些重要产业链相关方,他们给出了自己的应对措施。

设计前端重视安全性

       现在IP应用范围越来越普遍,一方面简化了芯片设计流程,另一方面也在某种程度上造成了半导体产业同质化竞争的加剧,甚至还出现了IP滥用,一些设计公司沦为IP“组装厂”的现象出现。对于解决这一问题,处于前端的EDA公司努力必不可少。

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Mentor Graphics亚太区技术总监 Russell Lee

       Mentor Graphics亚太区技术总监 Russell Lee表示:“过去几年,中国企业已经有了一个跨越式发展,现在有很多企业已经走到世界前沿。这时候新的产品不能靠堆砌IP形式来做,他们要有自主的IP,要导入自己新的应用。作为EDA公司,我们可以提供一些差异化和一些可移植的基本模块。比如针对物联网应用我们可以提供安全性保障,在嵌入应用上我们还有很多应用层级的方案,这些都可以帮助设计公司实现差异化。”

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Synopsys亚太区总裁林荣坚

       Synopsys亚太区总裁林荣坚也认为在物联网时代,安全性是需要重视的重点所在,也是实现差异化的重要手段。他表示:“很多公司在硬件设计方案投入了很大的心力,让整个产业步入到了新的发展阶段。不过我们看到设计行业存在一个瓶颈,就是软件的安全性和质量问题。现在嵌入式和应用软件越来越复杂,动辄数万甚至数百万行代码,存在漏洞的可能性非常大。我们的方法是利用技术手段建立一个防护网,在相关的IP接口上面提供安全防护,并且通过技术对软件代码进行扫描检测安全性问题,让接口更加强壮,更加难以被入侵。这将给软件和硬件部分都提供更高的安全保障。”

       除了重要的安全性之外,EDA公司也有着各自擅长的领域,这也可以帮助设计公司实现差异化。

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华大九天副总经理杨晓东

       华大九天副总经理杨晓东表示:“对于中国本土最具规模的EDA和IP提供商来讲,华大九天EDA的业务和IP的业务是相辅相成的,系统厂商现在越来越注重自主IC设计开发,他们与EDA厂商的思路有所不同,会更多地从系统层面去考虑问题,这对EDA厂商是挑战也是机遇。我们在帮助用户在追求更先进工艺的同时,也会更注重应用层的需求,同时帮助用户解决不断凸显的物理层面、工艺层面、器件层面诸多问题。华大九天目前在IP业务的布局主要聚焦在高速接口,(超)低功耗数模混合类的IP产品上,主要是考虑到我们公司有比较优秀的模拟电路设计储备并配合有我们在SoC的后端设计方面的诸多创新。这样我们可以为客户提供有相对优势的产品。”

10nm以下工艺一定量产

       半导体产业除了IP应用更加广泛之外,不断向更深工艺制程发展也是一个重要趋势。现在先进制程大多数处于28nm这一量级,一些公司也在尝试16nm、14nm。从技术发展上看,10nm也已经进入了人们的视线。不过10nm以下成本高昂,是否能够量产在业内还有一些争议。

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TSMC中国业务发展副总经理罗镇球

       不过TSMC中国业务发展副总经理罗镇球给出了非常肯定的回答,他表示:“未来先进工艺是不是还可以往下走?你说10nm、7nm、5nm能不能大批量生产,我的答案是必定大批量生产,在可以预见的未来,产品还是会持续往先进工艺推进, 以享受性能、功耗和高集成度的优势。不过,因为先进工艺产品的设计成本和先期支出比以往高了,应该是高附加价值和市场需求量大的产品比较适合采用。除了移动计算、图形处理、网络芯片等既有的应用,可以预见云计算和汽车电子都会有大量的需求。事实上,半导体技术正在重塑汽车,比如说自动驾驶的实现,需要非常复杂而且精准的计算,而且对质量和可靠度的要求极高。基于商务的考虑,需求量大的产品,比较能够分摊掉先期的支出,建立成本优势。先进工艺还是半导体行业的主流趋势,因为低功耗、高性能、高集成度还是大家持续追求的目标。”

       其他的Foundry虽然在新的工艺方面和TSMC有一些差距,不过同业们也都在努力建立自己的特色, 共同推动整个产业的健康发展。

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UMC资深副总经理徐建华

       UMC资深副总经理徐建华表示:“从工艺上看,TSMC确实进展比较快,在中国大陆设立的最新的项目可以一开始就是从16nm开始。不过根据目前市场反应来看,从现在到2018年,采用28nm工艺产品仍然会是主流之一。我认为更先进的工艺发展,很大程度上并不是技术问题,而是经济问题。更先进的工艺代表着更高的设计成本,这样会使得采用先进工艺的客户数量减少,或者产品的数量减少。所以我认为28nm会有一个相对较长的生命周期。此外,我们在生产工艺上,也有着一些自己的特色,也是我们的竞争力所在。”

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SMIC市场部资深副总裁许天燊

       SMIC市场部资深副总裁许天燊介绍说:“ 中芯国际长期以来坚持先进工艺和特殊工艺同时同步发展,两条腿走路。这一策略为我们带来了高效的产能利用率和稳健、积极的财务回报。原因是在半导体领域,随着工艺、材料越来越接近物理极限,以及在资本上的投入越来越大,能够提供先进制程的玩家越来越少。现在市场上提供0.13微米的代工厂有10家,但提供28纳米技术的代工厂包含我们在内只有4到5家,提供10纳米的就更少了。今年6月我们宣布与imec——世界顶级知名的材料工艺硏发单位,和高通——全球最大的Fabless设计公司,和华为——全国最大的通讯系统设备公司达成四方合作协议,共同成立了中芯国际新技术研发公司,一起为面向14纳米及以下的FinFET工艺量产而做研发。通过这样的上下游通力合作模式,既可以加快我们研发的速度,也可以缩短他们产品上市的时间,少走弯路。目前,我们在FinFET专利上的拥有数量居于全球十强。” 

       许天燊认为:“固然我们的许多客户有先进工艺上的需求,但同时也应当看到在过去的几年里中芯国际的8英寸厂的产能利用率都处于高位,证明了成熟工艺的需求还是旺盛的。眼下,我们还可以看到正在兴起的物联网市场带来新的技术趋势,许多应用并不需要使用线宽更细的先进工艺,而是在已有的成熟工艺上继续做产品的优化,比如在低功耗、高电压、非挥发性存储器上的诉求等。未来我们会在缩小与世界最先进工艺差距的同时,持续在成熟工艺上深耕细作,推出更多差异化工艺产品,帮助客户们把握发展机会。”

EDA紧跟工艺发展重视定制化

       先进工艺的不断引进,一方面提升了芯片性能,降低了功耗;另一方面也大大提升了芯片设计难度。

       “为了更好的服务我们的客户,作为EDA公司,需要在Foundry推出先进工艺的时候,提前做好相应的设计和模拟。我们会根据整个研发流程,进行相应的调整。同时我们需要为客户提供更好的仿真系统,让客户在进行最初设计的时候,就能更加精确地模拟出最终的芯片性能。”林荣坚表示。

       现在一些大型公司,比如华为、苹果他们不仅会做芯片仿真,还会进行虚拟建模,和操作系统、软件进行匹配,评估整个系统的性能表现。这就对EDA工具也提出了更高的要求。

       林荣坚表示:“除了紧跟工艺发展之外,我们还对一些客户进行定制化服务。比如英特尔采用Synopsys为主要EDA供应商,把自己对于EDA的要求告诉我们,我们做相应的定制化。”  

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Cadence全球副总裁石丰瑜

       Cadence全球副总裁石丰瑜说:“我们需要加强和Foundry的合作。这样可以保障利用我们的工具设计出来的芯片可以在Foundry里面生产和提高。我们实际上起到了一个桥梁的角色。”

       许天燊也非常认可“桥梁”这一角色定位,他更形象的解释说:“其实Foundry跟EDA公司合作关系非常密切。我们起码两年前就要把很多东西做好。不管是EDA还是Foundry,我们都是起到了建桥铺路的作用,保证车在我们的路上行驶安全,让设计公司以最快的速度,最合理的成本把产品推出市场。”

2016年中国力量持续增强

       根据中国半导体行业协会IC设计分会理事长魏少军博士在ICCAD 2015做的总结显示,2015年IC设计业全行业销售额有望达到1234.16亿元,比2013年的982.5亿元增长25.62%。按照美元和人民币1:6.35的兑换率,达到194.36亿美元。整个2015年整个行业保持了快速的增长。

       面对2015年的亮丽表现,2016年整个行业将走向何方,是大家关注的焦点。实际上,中国经济正在走向新常态,经济增速一定会出现回落,这对IC设计业发展带来一定得不利影响。同时芯片的重要最终客户智能手机的增长也逐渐放缓,这些都对产业发展造成了不小的压力。

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VeriSilicon创始人、董事长兼总裁戴伟民

       VeriSilicon创始人、董事长兼总裁戴伟民比较乐观,他说:“外面很多人认为2015年经济比较困难,2016年更严峻。我觉得IC设计业不会是这样的状况。现在中国正在大力发展互联网+、智能硬件,美国、英国、德国都在做,而中国是风景这边独好。你看大基金一年的投资,成效非常显著。以前投中国资本大部分投资Foundry,现在开始投设计,明年开始投更多,资本力量还是很大的。现在大基金、地方政府、企业三股力量下去,国内IC设计业发展应该会更好。”    

       罗镇球则对2016年的成长表现的比较谨慎,他认为:“明年智能手机的成长不会像过去四五年那么高,再加上物联网的产品、汽车电子的产品、云计算的产品还没有接上来,所以我觉得明年就算有成长也相当有限,就是原来的产品功力不够,后面的产品还没有接上。”

       Russell Lee则表达的比较中性,他认为明年是有收有放的一年,整个行业继续有整合的动作。明年会有更多的新产品被研发出来。在智能手机之后,大家都在找杀手级产品。如果明年大家能够找到方向,那么明年就会有大的增长。反之,明年是比较平的一年。

       虽然大家对2016年的发展看法有好有坏,但是大家都一致认为在中国政府大基金和地方政府地方发展基金的带动下,将会引发整合行业发生更多的整合行为,将让中国IC设计业整体变得更大强大。中国力量将成长更快,成为世界IC版图重要一极。

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