| 技術、資本、產業三大維度分析

 

由張江高科和全球領先的半導體產業智庫芯謀研究共同主辦的第二十一期“芯片大家說/I Say IC”產業沙龍成功舉行。復旦微電子集團副總經理、復旦大學博士生導師沈磊以《新業態下的集成電路設計發展》為主題進行了精彩的分享。活動現場吸引了眾多產業嘉賓出席。

沈磊 復旦微電子集團副總經理、復旦大學博士生導師當前世界處于百年未有之大變局，集成電路設計產業發展正進入新業態。如何理解半導體產業所面臨的新業態？其所帶來的挑戰有哪些？作為半導體人該如何應對？圍繞這些產業關切問題，沈總在演講中做了詳細且精彩的分析。
 
經過20年左右的不懈努力，今天我國設計業能力總體達到世界平均水平，但總體產業規模有限。設計方法、設計思想與先進集成電路設計理念對接性；設計的軟、硬件環境與現代集成電路設計開發要求相符性；芯片與微系統融合集成能力的具備性；管控系統性風險的策略性四個方面進行了分析評價。沈總認為，我國集成電路設計產業經過這些年發展取得的這些進步是建立在前些年充分共享全球產業鏈、供應鏈資源紅利基礎上的。
 
沈總從三個維度來闡述集成電路產業的新業態：從技術側來看，摩爾定律趨于終結，產業呼喚新的技術突破；從資本側來看，國家政策更加注重高質量可持續發展，資本投資、并購趨于理性；從產業側來看，開放融合方興未艾，但又面對復雜的國際形勢和多變的地緣政治影響。
 
（1）先來看技術側。集成電路產業環節較多，任何一個環節都不是孤立的。談設計業的新業態，離不開行業的總趨勢，也離不開制造、封測等產業環節所面對的共同挑戰。沈總認為，新業態下，設計業面對的第一個挑戰就是來自先進工藝技術瓶頸。20世紀70、80年代集成電路產業基本采用IDM模式，Fabless是后起之秀，逐步演變為今天的主流趨勢，目前業內依然是IDM和Fabless兩種模式并存。半導體集成電路工藝制程越來越先進，技術節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點從28nm一路往7nm，3nm節點推進，設計和制造成本也持續上升，集成電路產業進入了后摩爾時代。芯片開發隨著制程越來越先進，其費用也呈指數型增長，量產確認、原型驗證、軟件開發、后端實現、性能驗證、架構設計、IP驗證無不需耗費大量資金。值得一提的是，芯片設計中軟件開發占比越來越大，單獨的芯片產品競爭力已經減弱，芯片+系統解決方案成為設計公司必備的產品路徑。
 
新業態下，設計與制造、封測呈現前后融合發展的趨勢，技術邊界逐漸模糊。沈總認為后摩爾時代的技術發展趨勢主要有三個方向：（1）延續摩爾定律（More Moore），即在現有的框架下，通過提高設計、制造、封裝上的技術，把集成電路的性能挖掘用盡；（2）超越摩爾定律（More than Moore），即發展在之前摩爾定律演進過程中所未開發的部分，如采用先進封裝和chiplet等技術實現，提供更加多元化技術進步途徑；（3）新器件（Beyond CMOS），即發展傳統硅基CMOS 器件之外的新型半導體器件，如采用環形柵器件結構。在這種趨勢下，異構集成持續創新、Chiplet技術興起、2.5D/3D堆疊技術向前發展。大數據時代的到來，對數據的獲取、存儲、處理和執行能力要求也愈來愈高，更敦促芯片設計與制造技術能夠協同發展提升芯片產品性能。
 
（2）再來看資本側。
新業態下，半導體產業并購變得謹慎。2020年半導體產業經歷了大規模并購潮，2021年基本是對2020并購的延續，在2022年半導體行業的從年初的“缺芯潮”到年末的“寒氣來襲”，全球半導體產業快速駛入了行業發展的周期震蕩浪潮中，在這波“寒潮”中，依然有不少半導體企業嘗試采用“收購”的方式，快速完成技術積累和業務規模的擴大，超越對手，占據更具優勢的行業地位。2023年設計企業數量的增速進一步下降，新增企業中有相當部分屬于已有企業異地發展的結果，實際增加的新設計公司數量不多。沈總認為，芯片設計業高質量發展未來不在于剩下多少家企業，而是所留存企業有多少家的規模達到國際頭部水平。跨界造芯態勢趨顯，是新業態下一個重要景象與趨勢。隨著芯片自主化浪潮的持續演進，跨界造芯成為半導體集成電路行業的潮流。互聯網企業、手機企業、車企、家電企業，甚至工業企業等都紛紛入局造芯或投資布局半導體產業。當前，云計算、新能源汽車、智能家居等新興應用需求強勁；國家層面對半導體集成電路產業扶持力度空前，芯片應用廠商入局芯片設計領域恰逢其時。然而，更多廠商進入半導體集成電路領域無疑會打破原有的分工布局，加劇芯片行業的競爭態勢，長期來看，或將促進半導體集成電路行業的生態融合，影響行業發展進程。
（3）最后來看產業側。沈總分析認為，過去20年間，中國集成電路產業積極融入國際循環，在高速發展的同時，也形成了路徑依賴。而今在重重管制、限制之下，中國半導體集成電路產業面臨著前所未有的挑戰。全球半導體集成電路行業由全球化大分工，轉向逆全球化。當前中國半導體集成電路內循環開啟，從2023年開始國產化進入5.0時代，這一階段比拼的重點就是生態系統的建設。生態的建設有賴于標準的建立與統一，比如新興的Chiplet、Risc-V技術的發展都需要完善生態建設。
 
沈總最后提到，全球合作一直是半導體集成電路行業取得成功的最重要因素之一。新業態下，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鏈。中國半導體集成電路產業必須堅持開放合作，但全球化的策略需要調整。如何發揮中國市場潛力，通過創新合作，開拓新的空間，形成一個合作共贏的新生態是關鍵問題。產業、創新、金融“三鏈融合”是產業發展的必由之路，中國需要更專業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生短視和泡沫。從國家安全角度出發在國內建立自給自足的供應鏈的做法是必需的。但針對規模更為龐大的商業民用市場，一套基于自由貿易體系的供應鏈或許是更好的做法。
 
演講結束后，沈總與現場觀眾進行了深入的交流，本場沙龍在現場熱烈的互動中圓滿落幕。

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