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戴伟民: Chiplet是行业新机遇,芯原将为IC设计公司“减负”

Oliver·10-15 23:30·IC  来源: 爱集微

集微网报道,“半导体产业发展到今天,每一个新的模式出现都与历史背景和工业情况有关。全球半导体产业的三次转移,从军工主导的美国开始,到日韩的家电IDM形式,再到中国台湾的代工王朝,现在到更碎片化的中国大陆,这都是有原因的。”

10月14日,芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民在IC CHINA 2020的开幕式上如此表示。

戴伟民指出,物联网的碎片化很难去化解,而物联网最大的市场就在中国大陆,这不会因任何意志而转移。全球半导体产业转移到中国大陆来之后,中国半导体企业要思考的就是如何抓住机遇和迎接挑战,而芯原要做的就是为这些企业提供服务。

解决行业OPex问题

近年来,随着半导体工艺的不断下探,芯片上晶体管数量增长的速度不断超越人们的想象,并支撑了手机芯片性能的不断升级。

在16nm工艺下,苹果手机芯片的晶体管数目为33亿个,在7nm工艺下为69亿个,在5nm工艺时预计达100亿个。单位面积下晶体管数量的快速上升促使晶体管的单位成本快速下降 ,苹果公司芯片每晶体管的生产成本在16nm工艺下为4.98美元/10亿个晶体管,在7nm工艺下仅为2.65美元/10亿个晶体管。

与晶体管成本走势恰好相反,芯片设计的成本正逐年攀升。戴伟民指出,以工艺制程处于主流应用时期的设计成本为例,工艺节点为28nm时,单颗芯片设计成本约为0.41亿美元,而工艺节点为 7nm时,设计成本则快速升至约2.22亿美元。其中早期使用和成熟期使用的成本相差一倍以上,但成熟期的使用成本仍非常昂贵。

来源:IBS

“如今的芯片不仅便宜,而且速度快、功耗低,集所有优势于一身。但行业面临的问题是,有能力去设计先进芯片的公司越来越少,这个能力包括技术和资金两个方面。”戴伟民如是说。

另外,近三年来,全球主要半导体厂商的研发投入都占其销售额的25%以上。戴伟民强调,这意味着如果某家公司的毛利率不到50%,就会有资金问题出现,而往往一些公司因此便开始出售产品线,甚至最后把公司都卖掉,这就是行业面临的研发成本问题。

“三十年前,行业的固定成本(CaPex)问题在台积电主导的晶圆代工模式下迎刃而解。如今,行业面临的营业成本(OPex)问题,正是芯原致力于解决的难题。”戴伟民进一步指出,“企业不需要把所有的IP大包大揽,只需要专注在核心的关键技术上。而一些通用的IP则可以交给芯原这样的芯片设计服务公司,‘轻设计’将成主流。”

据戴伟民介绍,芯原目前拥有5大数字IP,包括GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP和ISP IP;共计 1400多个数模混合IP和射频IP ,全球范围内拥有有效发明专利124项、商标74项;在中国境内登记集成电路布图设计专有权132项、软件著作权12项以及丰富的技术秘密储备。

整体来看,尽管芯原IP销售的“量”不是最多的,但“种类”已经极为丰富,这完美的契合了芯粒(Chiplet)这种异构集成的IP复用模式。

剖析Chiplet新机遇

戴伟民认为,先进工艺中只有22nm、12nm和5nm这三个工艺节点是“长命节点”,其他中间节点的“寿命”都比较短。而且,并非每种芯片都需要5nm这样的尖端工艺,因为不是每一家公司都能负担起5nm工艺的成本,于是Chiplet这种将不同工艺节点的die混封的新形态是未来芯片的重要趋势之一。

据Omdia报告,Chiplet处理器芯片的全球市场规模正在井喷式增长,预计到2024年会达到58亿美元,2035年则超过570亿美元。

实际上,Chiplet的雏形最早出现在2015年,Marvell创始人周秀文(Sehat Sutardja)博士在ISSCC 2015上首先提出了MoChi(Modular Chip,模块化芯片)架构的概念。但目前的Chiplet由AMD领跑,例如下图由7nm和14nm打造的Chiplet芯片,与完全由7nm打造的芯片相比成本大约降低了50%。

“AMD是最会做大芯片的公司,连它都能接受小芯片,这很好的证明了Chiplet的发展前景。”戴伟民如是说。

另外,戴伟民在演讲中还特别强调了,封装和接口对于Chiplet的重要性。台积电的CoWoS技术和英特尔的Foveros 3D立体封装技术都为Chiplet的发展奠定了基础,另外还可以通过有源中介层集成很多有源器件,包括模拟电路、IO接口、各种接口的物理层、可扩展的片上网络等。

接口则代表了标准问题,芯片拼接在一起需要有一致的互联协议。所以,戴伟民表示,何时切入Chiplet领域很关键,因为如果过早切入,则没有标准可以依靠,设计好的成品可能会面临日后的接口不匹配等问题。戴伟民还透露,国内正在酝酿一个Chiplet联盟,未来共同参与一些相关标准的制定。

抛开其他前提,为了让IP更具象、更灵活的被应用在Chiplet里面,芯原提出了IP as a Chip(IaaC)的理念,旨在以Chiplet实现特殊功能IP从软到硬的“即插即用” ,解决7nm、5nm及以下工艺中性能与成本的平衡,并降低较大规模芯片的设计时间和风险。

目前,芯原的5nm项目已经取得初步成果,5nm FinFET芯片的设计研发已经开始,芯片设计中NPU IP的逻辑综合已完成,初步仿真结果符合期望目标。

整体来看,Chiplet给半导体全产业链都带来了新的机会。戴伟民指出,芯片设计环节能够降低大规模芯片设计的门槛;半导体IP授权商能升级为Chiplet供应商,提升IP的价值且有效降低芯片客户的设计成本;芯片制造与封装环节能够增设多芯片模块(Multi-Chip Module,MCM)业务,Chiplet迭代周期远低于ASIC,可提升晶圆厂和封装厂的产线利用率;标准与生态环节,则能够建立起新的可互操作的组件、互连、协议和软件生态系统。

芯片届的“药明康德”

在IC CHINA 2020的演讲中,戴伟民表示,有投资人十分形象的将芯原比做“芯片届的药明康德”,因为药明康德不做药,只做新药研发和服务;而芯原则同样不做芯片,只做IP开发和设计服务,这样可以避免与客户发生竞争关系。

值得一提的是,针对中国的半导体行业,戴伟民也做起了“新药”的研发,为中国半导体行业把脉和服务。

对于中国半导体IP市场,戴伟民表示:“虽然目前国内公司的设计能力都已经跟上了,但如何才能实现IP的自主可控仍然是一个关键问题。例如国内目前面板产业很发达,但面板的Driver却依旧大多使用的国外的;虽然国内半导体制造工艺正不断追赶第一梯队,但高速接口的IP依旧由美国公司主导。因此,IP的自主可控对于中国半导体健康发展至关重要,芯原正致力于此。”

针对中国IC设计公司遍地开花的现状,戴伟民则指出:“美国的IC设计公司才200多家,中国大陆也不需要如此多家。因为‘你吃肉,我啃骨头,他喝汤’的模式催生了价格战等恶性竞争现象,这样导致所有企业都很难赚到钱,这是不健康的,唯一的好处或许就是工程师得到了历练。”

不仅如此,近10年来,芯原每年都到松山湖推介8~10款国产芯片,致力于寻找中国最优秀的IC设计公司;另外还主办了青城山中国IC生态高峰论坛、上海FD-SOI论坛,致力于产业链生态搭建;2018年,芯原还作为首任理事长单位建立了中国RISC-V产业联盟,促进中国RISC-V产业发展。

最后,戴伟民告诉集微网,做企业的境界分为四层,第一层为做产品,第二层为提供服务和平台,第三层为打造生态,最高境界为做标准。“我们正在从提供服务和平台的境界向打造生态的境界过渡,未来将继续致力于推动集成电路产业生态建设。”

(校对/范蓉)

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