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【受惠】机构:壁仞科技/寒武纪等本土企业将受惠美国“英伟达AMD禁令”;中国电科芯片技术研究院揭牌;翠展微完成近亿元A轮融资

来源:爱集微

#本土IC#

09-10 07:11

1.机构:壁仞科技、寒武纪等本土企业将受惠美国“英伟达AMD禁令”

2.中国电科芯片技术研究院揭牌落户重庆

3.势如破竹,汽车级IGBT模块市场迎来一匹大黑马!

4.炬光科技:拟3.5亿元收购韩国面板/半导体设备厂商COWIN DST股权

5.【中标】矽电中标新微半导体7台半自动晶圆测试直流探针台

6.【中标】 北方华创中标创芯集成3台设备,包括多晶硅刻蚀系统加腔体等

7.美国芯片和科学法案背景下的EDA发展思考


1、机构:壁仞科技、寒武纪等本土企业将受惠美国“英伟达AMD禁令”

集微网消息,随着美国政府要求英伟达、AMD向中国停止销售高端AI芯片,筹备良久的“AI制裁”终于开始落地了。路透社发文分析,美国此举将为中国大陆快速增长的数据中心芯片初创公司、行业高管和分析师创造新的商机。

周四,一个研究AI算力的独立组织发布了新数据,这些数据认为美国禁令利好中国GPU供应商壁仞科技——其最新芯片的性能优于某些被禁止的高端芯片。

专家表示,当一些中国客户无法获得美国芯片,这对某些中国大陆的芯片公司来讲是一个机会 。

经过多年的融资和发展,中国初创公司和风险投资公司(包括来自美国的几家投资者)在逐渐完成对英伟达和AMD产品的国产替代,取得了令人鼓舞的业绩排名。

中国人工智能芯片初创公司的崛起可能会打乱美国对华遏制的计划。尤其是英伟达和AMD 高算力芯片所擅长的领域。壁仞科技将专注于向私有数据中心和云客户销售其BR100芯片。

Jack Dongarra是一位杰出的计算机科学教授,他负责超算Top500 排名,他说他以前看到过这种情况:“美国禁止英特尔芯片进入开发高性能计算机领域,结果是中国为其超级计算机设计了芯片。”

CCS Insight 芯片分析师韦恩·林(Wayne Lam)表示,壁仞科技可能会迎来满满的商机。他说,中国的计算机芯片集群可能“必须重新优化他们的系统”。

尽管如此,一些分析师和美国芯片高管表示,要获得 AI 市场份额,公司需要的不仅仅是高算力芯片,他们需要为芯片建立一个软件生态系统,以与主导人工智能市场的英伟达软件平台CUDA竞争。

 Albright Stonebridge Group副总裁Paul Triolo表示:“该领域的新中国公司必须证明他们是可靠的,能够在最前沿迭代硬件......然后提供一个性能良好的软件生态系统。”

同样积极开发英伟达替代品的还有中国公司,如寒武纪、平头哥、Iluvatar CoreX、登临科技、摩尔线程、瀚博半导体和沐曦MetaX等等。

数据公司PitchBook显示,仅这些顶级初创公司近年来就筹集了25亿美元,其中包括来自国盛集团和高瓴资本,其他投资者还包括红杉中国和光速中国等等。


2、中国电科芯片技术研究院揭牌落户重庆

集微网消息,9月7日,中国电科芯片技术研究院揭牌落户西部(重庆)科学城西永微电园。

据悉,中国电科芯片技术研究院将立足中国电子科技集团公司第24所、26所、44所技术积累和资源优势,成体系布局集成电路、微声电子、半导体光电子、传感器等芯片技术发展,完善芯片产品产业链建设,确保产业链供应链安全。

该院拥有6000余员工、13个国家级和省部级创新平台,1家上市公司,11家二级控股公司,聚焦“军工电子”“5G通信”“汽车电子”“智能传感”“智慧文博”等产业,打造科技创新及成果转化、产业培育与产业发展、资产经营与资本运作等平台。

西永微电园官微消息指出,目前西永微电园汇聚了英特尔FPGA、SK海力士、中国电科、华润微电子、联合微电子、西南集成等20多家头部芯片企业。中国电科芯片技术研究院的揭牌落户,将进一步激发西永微电园集成电路产业“聚集”效应,助力园区打造集成电路产业高地,为西部(重庆)科学城乃至重庆“强芯固基”。


3、势如破竹,汽车级IGBT模块市场迎来一匹大黑马!

2022年9月9日,翠展微对外宣布完成近亿元A轮融资,本轮融资由辰峰资本领投,天龙电子和重元纳星战略投资。本轮募集的资金将用于新建2~3条车规级IGBT模块产线、IGBT模块的量产交付和SIC模块等新产品研发。同时公司位于嘉善的12000㎡新厂房也在紧锣密鼓的建设中,预计10月底正式投入使用。

 距离5月完成临芯资本领投的Pre-A轮融资,仅3个月的时间,公司就同时在资金端取得进一步突破,证明资本市场公司的发展充满了信心,本轮投资方除了市场化的专业机构辰峰资本外,更有天龙电子、重元纳星两家产业投资者。天龙电子是国内优秀的汽车电子供应商,同时也是精密制造领域精密模具、注塑、装配一站式集成化方案提供商,天龙电子的精密模具开发能力能够非常契合的赋能翠展微的IGBT模块生产。重元纳星是元禾重元作为基金管理人,与纳芯微电子等出资的投资主体。

客户方面,目前翠展微有HP1、HPD、G7、DC6等不同封装的汽车IGBT模块在和多家整车厂及tier1客户小批量量产,另有若干个项目已经通过了所有的耐压耐久、功率循环、反偏测试等台架测试,正在进行整车路测,客户反馈的信息非常积极。预计今年三季度会新产生2~3个车企的定点,同时新增多个批量供应的车型。

工厂和产线方面,位于嘉善经开区的12000㎡新厂房和多条自动化IGBT新产线预计10月底正式投产。翠展微深知产能的保障是获得车企订单最重要的因素之一,因此在两年前就已经开始进行厂房的选址和建设工作,在多方对比之后,最终确定了在产业链、人才、物流、政策等四个方面都不错的嘉善经开区。设备方面,由于部分国外设备交期在一年以上,所以从2020年开始翠展微就提前下单,以确保能够在今年顺利到厂使用。新产线投产后,产能将达到每年60万个汽车模块 + 90万个工业模块,满产产值可达3亿元以上。同时公司也计划在如合肥等众多汽车客户集中区域筹建新的汽车IGBT模块产线。

翠展微创始人彭昊表示,“市场方面,汽车产业链今年受到疫情等因素影响非常大,但危机也是机遇,5月以来新能源汽车消费市场强势复苏,1-6月,新能源汽车零售销量达到224.7万辆,市场占有率达到27.3%,2022全年销量有望超过600万辆NEV,再加上免征购置税政策的延长和车企的补贴不断,我们对整体市场的复苏还是有信心的。翠展微的业务也在紧锣密鼓的推动中,目前我们基本上打通了上游供应商、自己的产线产能、工程师和员工配置、客户送样测试等环节,再加上本轮融资后资金的保障,翠展微在接下来会进入一个新的快速发展阶段。”

辰峰资本合伙人张超曾先生表示,“辰峰资本是一家深耕新能源汽车及泛半导体产业链的长期主义基金,在产业链上布局了铝塑膜、动力极耳、熔断器、车规级BLDC、车规级磁性器件等优质项目。在汽车IGBT领域,我们一直在寻找合适的优质标的,通过与翠展微团队的深入接触,我们认为翠展微在把握市场方向、满足客户需求、工艺研发技术积累等方面均走在了行业的前列,因此我们决定陪同企业一起成长发展,共同去参与和见证这场新能源浪潮。”

天龙股份董事长胡建立先生表示,“汽车在电气化的过程中,半导体增量市场绝大部分都在功率半导体,其中IGBT是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件,决定了整车的能源利用率。天龙股份作为一家汽车零部件上市公司,一直在布局新能源汽车领域的业务,同时我们也在寻求新能源汽车特别是功率半导体的投资机会。一次偶然的机会,我们有幸拜访了彭总,结识了拥有英飞凌、安森美等十几年丰富汽车产品量产经验的翠展微团队,经过深入的交流调研,我们非常看好翠展微未来的发展。因此我们决定增资助力翠展微,未来天龙也会从产业的角度给到翠展支持,希望能够帮助公司快速成长为新能源汽车半导体行业的中国品牌领军企业。”

元禾重元合伙人王龙祥先生表示,“在近两年快速变化的整体环境下,元禾重元深化了半导体产业中具体应用领域的研究,希望能够屏蔽市场噪声,静下心来去找到真正有技术实力且具有商业化能力的好团队。汽车芯片领域重元已经布局了驱动隔离IC、MCU、专用芯片等赛道。在汽车IGBT方向,我们发现了翠展微,彭总和团队的市场洞察力、埋头苦干精神是我们非常敬佩的,同时翠展微产品的客户进展也非常令人惊喜,我们相信重元团队和重元生态成员企业在未来一定能能够和翠展微一起找到更多契合,大家携手共同发展。”

辰峰资本:

深圳辰峰私募股权基金管理有限公司成立于2021年,聚焦投资新能源汽车与泛半导体行业。投资阶段以早中期为主,坚持投资和孵化有核心原创技术科技团队。合伙人团队拥有产业背景并拥有超过十年的投资经验,刘洋先生拥有英国阿斯顿大学网络技术专业硕士学位、张超曾先生拥有北京航空航天大学光电测控专业硕士学位、戴福全先生加拿大魁北克大学项目管理专业硕士学位、陈柳翀先生拥有中南财经政法大学法学硕士学位。团队已投项目包括:江苏谷田新材料、江苏先锋能源、深圳厚鼎能源、大象声科、深圳利和兴、振华新材、航顺芯片、微源光子、柏瑞凯等等。

天龙电子:

宁波天龙电子股份有限公司成立于2000年,座落于宁波杭州湾新区。公司于2017年1月在上海证券交易所挂牌上市,股票代码:603266,股票简称:天龙股份。公司自成立以来一直专注于精密模具、精密注塑、自动化装配等领域,是国内优秀的精密制造领域领先的精密模具、注塑、装配一站式集成化方案提供商。产品用途主要涉及汽车零部件、电工电气两大领域。锲而不舍,精耕细作,积极创新,公司在重点围绕新能源汽车及汽车电子布局,经过多年的发展和战略实施,公司已经建立了全国性的战略布局,在长三角、 珠三角、京津、华中、西南和东北地区等汽车、电工电气产业集群区域建立了生产基地,拥有7家全资子公司及3家分支机构,其中公司及下属5家子公司为国家高新技术企业,2家子公司获得科技小巨人称号。

重元纳星:

是元禾重元作为基金管理人,与纳芯微电子、三花控股等共同出资的投资主体。元禾重元,是元禾控股体系内的市场化平台,公司基金管理规模近100亿元,累计投资约80家企业,其中25家在全球资本市场成功上市,投资了多个领域内的龙头企业,包括顺丰控股、优刻得、中际旭创、奇安信、360、美团点评、阿特斯、纳芯微等。


4、炬光科技:拟3.5亿元收购韩国面板/半导体设备厂商COWIN DST股权

集微网消息 9月9日晚间,炬光科技(以下简称“公司”)发布公告,公司拟支付现金收购COWIN DST CO., LTD.(以下简称“标的公司”)的100%股权,支付对价约3.5亿元。

据悉,COWIN DST公司是全球领先的显示面板修复设备、光罩(掩膜版)修复设备以及泛半导体光学检测设备提供商。公司拟通过此次收购获得泛半导体制程领域的系统集成能力、工艺开发能力,以及对于先进泛半导体设备市场的理解和优质客户资源的积累。

据其表示,炬光科技自成立以来始终专注光子技术基础科学研发,不断拓展潜在创新的应用领域,形成了“元器件和原材料”、“应用模块、模组和子系统”及“特定应用系统、整体解决方案”的三环发展战略。现已成为被“卡脖子”细分行业、促进国家和区域经济高质量发展的技术领导者和核心元器件提供者。

随着激光在材料加工制造行业的普及,激光在材料改性(光子与物质的相互作用),尤其是在泛半导体制程领域,开拓新型应用以及取代传统工艺或升级换代上崭露头角、具备潜力。

泛半导体产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业,产业地位重要,具有万亿级市场规模。当前在整体市场需求及政策支持双轮驱动下,泛半导体产业处于高速发展阶段,国内相关投资巨大,设备需求旺盛,但相关制程核心设备国产化程度普遍较低。

而复杂多变的国际形势和地缘政治局面下,国内厂商在泛半导体制程领域迎来了未来一段时期的黄金发展机遇。炬光科技凭借在光子产业上游“产生光子”和“调控光子”形成的技术壁垒,已明确将泛半导体制程作为三大应用重点战略方向之一。

经过多年的技术积累,针对市场需求已开发出具有技术领先性的光子应用解决方案和相应模块或子系统产品,实现进口替代甚至进口淘汰,例如集成电路逻辑芯片晶圆退火系统,现已获得行业头部客户的认可和订单,实现了公司泛半导体制程业务的快速增长。

但另一方面,公司的某些创新技术和产品,例如用于低温多晶硅制备的固体激光退火系统,旨在取代传统的、被国外公司占据绝对市场地位的准分子激光退火技术。由于该技术的先进性以及炬光科技过去暂时无法给市场和客户提供完整的解决方案,也较难找到技术实力强、具有工艺开发能力的集成商进行合作,从而快速实现商业化落地。

公司结合市场和客户的诉求,深刻认识到需要提供完整的解决方案包括系统集成、工艺开发,才能使得全新的、颠覆性的技术尽快实现商业化落地,加速公司泛半导体制程业务的进一步发展。

为进一步促进泛半导体制程业务实现商业化落地及相关产品的大规模量产,公司已启动在安徽省合肥市投资建设“炬光科技泛半导体制程光子应用解决方案产业基地”项目,进行泛半导体制程应用相关产品的研发、生产和销售,同时将公司目前较为成熟的泛半导体制程业务和正在进行的泛半导体制程相关研发项目转移到合肥进行产业化。

公司拟通过本次收购获得泛半导体制程领域的系统集成能力、工艺开发能力,以及对于先进泛半导体设备市场的理解和优质客户资源的积累,增强公司“三环”业务战略的第三环,即针对特定应用提供完整系统、整体解决方案,从而完成在泛半导体制程领域,从核心元器件和原材料,到应用模块、模组和子系统,再到特定应用系统、整体解决方案的全面布局。

本次收购是公司发展战略落地的关键举措,将促进公司进一步建立泛半导体制程领域光子应用技术优势,推动公司能够更深入的和产业与行业对接,实现公司创新技术的商业化落地。通过此次并购,公司将把握泛半导体行业发展的黄金窗口期,快速实现战略布局的落实,在巨大市场需求背景下抢占先机,突破泛半导体关键核心设备国产化,实现进口替代,甚至进口淘汰。

公司在泛半导体制程领域,多年来作为半导体激光光源元器件、光学元器件的成熟供应商,已开发出有技术领先性的光学系统和激光光源系统解决方案。标的公司在泛半导体行业拥有超过17年的技术积累,在先进显示领域(包括LCD、OLED、新兴显示技术如硅基OLED、Micro LED等)及掩模版领域(包括显示光刻掩膜版、有机发光材料蒸镀掩膜版等)相关的激光修复设备方面具有全球领先的技术优势,在自动光学检测(AOI)算法、高精度运动控制、泛半导体设备软件开发、激光应用工艺等核心技术领域拥有56项已授权专利及相关技术储备,是目前全球少数几家掌握全部LCD/OLED激光修复技术的设备公司之一,相关设备已在中日韩主流面板厂商得到大规模量产应用。公司与标的公司在泛半导体制程业务的多项细分领域上具有较强的相关性,技术协同效应明显。

标的公司目前在显示面板激光修复、显示掩膜版激光修复领域拥有较为成熟的产品和稳定的客户群体。随着显示技术的发展,硅基OLED、Mini/Micro LED面板的修复对于激光光束整形提出了更高的要求,炬光科技拥有的高能量光束整形技术可以很好地为标的公司提供技术支持,助力其激光修复技术的升级。同时,标的公司的自动光学检测技术已规划向更精密的掩膜(如先进显示光刻掩膜版)检测方向发展。

炬光科技在半导体晶圆光学检测方面拥有多年和主流设备厂商的光学器件及模块合作经验,本次收购完成后,能够和标的公司形成合力,为其提供高均匀性、高分辨率光学系统,提升其检测设备检测能力,加速相关产品的开发进程。

在先进显示领域,公司掌握用于柔性OLED剥离的固体激光剥离紫外线光斑技术和产品,经过多年的技术积累和量产应用已经趋于成熟,在韩国市场已基本取代准分子技术路线,凭借较低的运营成本成为柔性OLED剥离的主流技术路线,全球累计出货量已达22套。

但上述应用在国内市场的渗透率较低,相比韩国市场的市占率较低,主要原因是缺乏愿意接受不确定性、长期投入、拥有较强技术实力且能提供工艺开发支持的国内集成商。本次收购完成后,基于公司和标的公司在先进显示领域的强协同性,公司将快速形成柔性OLED固体激光剥离设备集成能力,为客户提供整套解决方案,有望打破准分子激光剥离在国内市场的垄断地位,帮助客户降低综合运营成本。

公司正在开发紫外固体激光退火线光斑系统,用于实现显示行业低温多晶硅退火制程,已经于2020年交付第一台样机,有望打破美国公司准分子激光退火过去十年来在该领域的全球优势地位,成为极低运营成本及较高设备利用率的全新解决方案。本次收购完成后,随着固体激光退火(SLA)项目推进,公司可以依托标的公司的设备集成能力和激光工艺开发能力,更快地实现固体激光退火系统的商用落地。

Mini LED行业目前已趋于成熟,Micro LED行业预期将在未来3-5年内飞速发展,相关应用和产品或将迎来历史性发展机遇。公司目前已经面向市场推出了应用于Mini/Micro LED的巨量焊接激光系统,同时已与相关客户展开应用于Micro LED剥离的相关激光系统研究。本次收购完成后,标的公司的激光修复技术也同样有望迁移到Mini/Micro LED的相关修复应用中,其设备集成及工艺开发能力亦可以帮助公司进一步加强在整个Mini/Micro LED行业的快速布局。

公司经过多年的技术积累,在泛半导体制程领域,尤其是28nm以下制程的逻辑及存储芯片晶圆退火领域,已针对市场需求开发出有技术领先性的光子应用解决方案和相应产品。公司提供的半导体激光退火系统已通过下游设备厂商在2家全球前五大晶圆代工厂完成工艺验证,打破国外公司在这一领域的长期垄断,不仅实现进口替代,更实现进口淘汰,公司将加强在这一领域与下游设备客户的紧密合作。

但在某些领域,相关工艺、设备目前仍被国外企业垄断,以DRAM存储芯片晶圆退火应用为例,公司提供的固体激光退火光学系统已经应用于全球最先进的存储芯片制造中,但相关的退火工艺、退火设备目前仍被美韩等国外企业垄断。并购标的公司后,借助于标的公司在系统集成及工艺开发领域的技术优势,公司可以加速半导体集成电路晶圆退火设备向纵深发展,提供相关制程高端装备,促进国内半导体产业链发展。

高精度掩膜版市场空间的增长及产品精度要求的提升将带来相关激光修复设备需求增加,标的公司在面板领域的成熟激光修复技术能够快速从显示延展到半导体集成电路的高精度掩膜版修复。在面板领域的掩膜光学检测技术亦将能够快速地延伸到集成电路领域高精密掩膜版检测上,为客户提供全面解决方案。

此领域目前为日本公司所垄断,凭借标的公司丰富的技术储备,基于中国市场迫切的国产化需求,半导体集成电路高精度掩膜版修复业务也将成为公司未来新的业务增长点。

公司自成立以来,始终坚持全球化经营的发展战略。公司于2017年成功收购了在全球微光学领域技术领先的德国LIMO,经过一系列的整合重组举措,不仅实现各业务互相渗透和协同发展,强化对客户需求的迅速响应能力,优化长期战略布局,更在公司的统一管理和资源的统筹调配下,极大地提升了研发、管理、生产、运营效率,充分发挥协同潜力。

公司现已形成一套国际化管理的体系和流程,本次交易完成后,公司仍将继续推行总公司集中的职能部门、统一的流程与制度、共享的服务中心的总体管理战略,与标的公司通过战略资源共享、业务运营整合等举措进一步发挥协同效应,降低运营成本,增强公司持续盈利能力。


5、【中标】矽电中标新微半导体7台半自动晶圆测试直流探针台

集微网消息,9月9日,上海新微半导体有限公司发布半自动晶圆测试直流探针台中标结果公告。

公告显示,该项目中标人为矽电半导体设备(深圳)股份有限公司(以下简称“矽电”),标的物为7台半自动晶圆测试直流探针台,该设备用于实现PD和APD直流特性参数测试。

官方消息显示,矽电成立于2003年,由海归博士和国内半导体专家团队联合创办,专注于半导体检测设备研发、生产、销售的高新技术企业,主营业务是以探针台为主的集精密机械、现代光学、计算机控制、图像DSP识别技术、自动控制技术等高科技技术于一体的光机电一体化设备研究。

矽电掌握着探针测试多项核心关键技术,其探针测试系列产品已应用于境内领先的晶圆制造、封装测试、光电器件、功率器件及传感器生产厂商。


6、【中标】 北方华创中标创芯集成3台设备,包括多晶硅刻蚀系统加腔体等

集微网消息,9月8日,浙江创芯集成电路有限公司设备采购项目中标结果公示,中标人为北京北方华创微电子装备有限公司(以下简称“北方华创”),标的物为3台设备,分别是1台掺杂多晶硅退火立式炉管、1台多晶硅刻蚀系统加腔体、1台铝溅射沉积系统加腔体。

8月23日,北方华创中标松山湖材料实验室深Si刻蚀设备采购项目1台深Si刻蚀设备,中标金额400万元;8月30日,西安电子科技大学ICP刻蚀设备采购项目2台ICP刻蚀设备,中标金额519.6万元。

北方华创官方消息显示,在刻蚀领域,2005年8月,北方华创第一台ICP刻蚀机进入大生产线;2017年11月,北方华创推出第一台金属刻蚀机;2022年8月12日,北方华创发布CCP介质刻蚀机,已在5家客户完成验证并实现量产。至此,北方华创实现刻蚀工艺全覆盖。


7、美国芯片和科学法案背景下的EDA发展思考

近日,美国总统拜登签署了《2022芯片与科学法案》,其中最受关注的是对芯片行业投入527亿美元补贴,试图提升美国的芯片技术研发和制造能力。这种违背美国自己“政府不应该补贴企业”长期宣传的行为固然值得吐槽,但更受国内关注的是该法案宣布针对包括先进半导体在内的四项技术设立新的出口管制,其中涉及到半导体和EDA的是“专门为开发具有全场效应晶体管(GAAFET)结构的集成电路而设计的电子计算机辅助设计(ECAD)软件“。该禁令于8月15日正式生效。

“芯片与科学法案”引起了很多讨论,主流观点是目前这一轮的EDA科技封锁,主要还是针对最先进的EDA制程工艺,短期内看似影响不大,但是随着最近几年的高科技封锁从芯片领域逐渐过渡到EDA领域,并且从针对部分公司发展到针对国家和全行业,这种趋势不可忽视,并且长期会有阻止中国半导体领域发展的可能。总体来看舆论偏悲观,甚至有人认为先进制程受到封锁后国内芯片和EDA产业无路可走。但是,被封锁绝不代表就无路可走,我们仍然要分析和思考这种情况下的发展之路。

首先,我们要对高科技封锁问题有总体认知:美国牵头对中国搞的科技封锁,是一个“合纵抗秦”式的操作。美国虽然在半导体制造和EDA领域有深厚的积累,但芯片法案中提到的GAA制造工艺是韩国和台湾的,EUV先进光刻机是荷兰ASML的,美国EDA公司的领先地位,也是基于全球产业包括中国公司们的长期协同合作基础上发展起来的。因此,美国在这里只是扮演了一个“盟主”的角色,发号施令。合纵联盟式的封锁,有其虚弱的一面:ASML公司已经公开表示反对全面停止对中国的销售;而芯片法案里重点针对的GAA工艺,属于台积电“下一代的下一代”工艺(N2),为什么没有针对本代和下一代工艺?背后也是多方利益博弈的暂时结果。以史为鉴,合纵策略依赖于各方利益计算,应对这样的利益联盟,以自身发展和多方合作为核心的连横对策,早已是融入中国人血液的基本智慧:立足自身市场、技术和人才,发展自身力量,适当借助而不依赖外力,在发展过程中寻求“一强”之外的多国家、多公司、多生态合作,打破合纵联盟,就是我们最好的战略方向。

应该如何去看待目前的封锁以及如何在这种情况下去发展?下面是笔者的一些思考和认识:

超级工艺的迷思

FinFET或GAAFET支持的超级工艺(5nm及以后),虽然还没有达到理论上的线宽极限,但是在几十个nm量级上进行物理制造比如刻蚀、沉积的难度会越来越高,要达到高可靠性,必然带来成本的提升和良率的降低,而且要投入越来越多的开发资金和时间。

实际上业界早已公开的秘密是,现在的工艺数字并不是实际晶体管线宽,很大程度上是芯片厂根据宣传需要标称的,大体上仅能满足理论晶体管密度是上一代两倍左右。但实际芯片能达到的晶体管密度也跟工艺库和内存大小有密切关系。更有甚者,根据Techinsight网站对天玑9000处理器的分析,TSMC 所声称的N4关键工艺尺寸与其早期N5产品完全相同。同样的事情也发生在三星,Techinsight对骁龙8 Gen 1的部分型号分析发现,4LPX(N4)工艺与上一代5LPE(N5)工艺相比几乎没有带来区别。

半导体技术研究机构Semi Engineering统计了不同工艺下芯片所需费用,其中28nm节点上开发芯片只要5130万美元投入,16nm节点需要1亿美元,7nm节点需要2.97亿美元,到了5nm节点,开发芯片的费用将达到5.42亿美元,从趋势来看,3nm芯片研发费用或将接近10亿美元。

这么高的成本提升,带来的收益如何?根据TSMC数据,其5nm工艺对比7nm,只有15%的性能提升,而刚刚初步成功的3nm性能相比5nm提升约18%,功耗提升34%(根据TSMC最新发布数据),而晶体管密度增长是60%(低于传统上工艺节点提升要求的100%密度增长)。也就是说,从7nm到3nm增长两代工艺,芯片研发费用增加了3倍,却只得到70%的功耗优化和35%的性能优化。这背后有功耗墙、内存墙、面积墙、并行墙等多方面的瓶颈,并不是晶体管密度高了就一点能给电子系统带来线性增长的性能和性价比。

列举这些数字,不是说我们不需要继续发展半导体制造工艺,而是需要对工艺发展有全面的认识:

90%的应用目前还不需要超级工艺,即使是需要超级工艺节点的芯片,其设计、验证、EDA工具也不仅仅与工艺制造相关。

超级工艺节点的制造困难,成本极高,带来的收益回报增长却并不快,因此28nm-7nm大概率会在很长时间内作为大多数器件和应用的关键工艺节点而存在。

超级工艺节点的发展还需要时间,而且每前进一个节点都会更困难,这给国内半导体产业在上述关键工艺节点上的追赶提供了宝贵的时间。

从过去几年的发展趋势看,美国今天禁止中国进入GAA工艺节点,也存在未来进一步升级EDA和工艺封锁的可能性,发展自主芯片制造、国产EDA等科技迫在眉睫。

系统,系统,系统

如果超级工艺不是核心关注点,那么应该关注什么?从一个例子来看:国内某处理器公司的14nm CPU,与国际公司的同工艺级别CPU相比,虽然在部分benchmark测试中能够取得较好成绩,但是具体到数据库等多核、复杂应用中,综合性能还是有所不逮。这充分说明了,在先进工艺之外,应用系统决定的芯片架构和针对性的软硬件联合优化,还有很大进步空间。代工厂格芯(GlobalFoundries)从2018年放弃追求更先进制造工艺后,成立了GF Labs,大量招聘系统工程师,寻求从系统层面为客户提供更全面的优化。后摩尔时代的EDA工具,同样应该一切从系统出发,去辅助设计、制造工程师完成系统级优化的任务。

以系统分割为核心的架构设计

系统分割指从应用系统的需求出发,实现软硬件功能分割、硬件多芯片分割、芯片多模块和异构分割、模块内多单元并行分割等多个步骤,其本质是大型系统的架构设计流程。

同时,系统分割不光关系到芯片设计,同样也对芯片验证工作中的软硬件仿真有很大影响。大型复杂芯片的快速并行仿真,已经越来越得到系统公司的关注,迫切需要EDA工具从系统分割阶段出发去高效支持。

Chiplet先进封装

Chiplet目前是一个很热的话题,涉及到制造、测试领域的很多创新,作为先进封装技术,可以基于当前可用工艺,做更合理的成本、功耗、面积控制,优化芯片架构。通过Chiplet技术,我们可以基于主流工艺节点,提高大型芯片的良率,降低设计和制造成本,同时在单颗芯片上突破面积墙等限制,实现主流工艺下类比超级工艺的晶体管密度和性能。当然,封装和工艺是芯片制造的两个面,并不是有了Chiplet就不用发展先进工艺了,先进工艺也同样可以用Chiplet综合优化系统。

但笔者想要着重指出的是,Chiplet不仅仅是一项或多项芯片制造技术,它也会从系统层面给EDA带来全新的模式。Intel、AMD、ARM、微软、高通等行业玩家在2022年3月共同成立行业联盟,正式推出通用芯粒的标准规范“UCIe”。在这样的通用标准之下,基于Chiplet的IP、建模、EDA设计、EDA验证工具必然在未来几年有突破式发展,形成一些新的行业模式和系统设计流程。国内半导体设计、制造、EDA产业链更加分散,需要尽快加强合作,跟进这个趋势。

DSA领域专用架构

DSA是一个统称,针对垂直应用专门设计或修改通用芯片所产生的垂直应用型芯片都属于DSA,它体系结构和摩尔定律发展到如今的必然选择,比如AI芯片、自动驾驶芯片等都属于DSA的范畴。DSA的设计参数包括了指令集、内存架构、内存类型、计算单元、并行化、数据类型和宽度、编程语言等等,这些设计参数的定制化,可以在工艺不变的情况下优化应用系统性价比。DSA的典型代表有Google的TPU、Nvidia的DPU等。这些领域专用芯片,同样给EDA工具带来了“更快、更好、更自动”的要求,因为垂直化的应用必然要求快速设计和快速部署。

软件-芯片协同优化

在应用系统推动芯片创新这个大背景下,系统软件配合芯片的针对性优化,也是一个重要的方向。从苹果公司开始,现在很多电子产品公司,从手机到电动车,都已经在发展自己的软硬件一体化生态,这种一体化生态不仅仅是商业模式,更重要的是软件可以针对自己的硬件平台进行针对性优化,给终端用户提供更好的体验。甚至在AI类芯片上,Tesla和Nvidia等公司连核心数据结构都做了软硬件一体化的创新。这种级别的优化,是需要覆盖多种应用的通用芯片和通用平台所必然无法平衡的。

当然,从系统出发的多维创新EDA和半导体流程,不仅仅有以上这些角度。列举以上内容,仅仅是为了说明,5nm及以下的超级工艺及其配套全流程EDA工具,当然是中国产业发展的长期目标。但是,在这些长期发展目标之外,也有足够多、足够好、市场足够大的技术领域,让国内芯片设计业、制造业和EDA产业公司有机会在自己擅长的领域逐步发展,在中短期内得到市场和客户的认可。要达到这个目标,国产芯片和EDA公司,需要时刻保持系统化思维,一切从系统优化出发,才能在后摩尔时代打造最优的EDA和芯片设计流程。

造还是买?

国际EDA巨头成长过程的收购历史,经常被国内作为参考。但我们也要注意到,收购对象主要是美国本土公司和少数欧洲公司。其背景是随着半导体产业在欧美国家的快速发展,诞生了一批EDA工具来填补空白的新兴市场,在此过程中逐渐发生了产业整合,大鱼吃小鱼。当时被收购的这些公司,绝大部分都已经有了自己成功的EDA工具产品,有些甚至已经是行业重量级上市公司,产品已经有广泛市场。比如Magma被Synopsys收购时,已经是当时的全球第四大EDA公司。因此,EDA巨头公司们的并购史,实际上是美国为主导的EDA产业在特定的快速发展时期内部整合的缩影,很多资金、技术、团队是同源的,也需要收购者自身有很强的产业主导能力,不是“靠收购买成了产业巨头”这么简单。

而当前的EDA产业环境,半导体设计、验证、制造流程已经非常成熟,如果将Ansys包括在内,四大EDA巨头公司已经形成绝对垄断,在资金、技术、客户方面都有优势。他们在近年来的并购方向上已经转向扩展业务范围为主。垄断性的产业环境意味着全球新兴EDA公司的数量质量都不一样,再完全参考过去巨头们的全球并购成长史,希望靠并购获取核心的EDA产业链技术,有刻舟求剑的意味。

除了产业环境变化,国际政治环境也发生了变化。2018年,美国国家安全委员会阻止美国半导体测试公司Xcerra Corp以5.8亿美元出售给中国半导体投资基金湖北鑫炎。2021年,意大利政府否决了深圳创疆投资控股有限公司收购一家总部位于米兰的半导体设备公司LPE。此外还有更多国内公司收购欧美半导体、EDA等高科技公司被政府强制干预的案例。法规方面,美国于2018年通过《外国投资风险审查现代化法案》(FIRRMA Act),并于2020年发布了针对FIRRMA的最终实施细则,其中半导体领域的有关“敏感技术”首当其冲成为监管的重点。以美国为例,跨境半导体收购案从2015年后呈明显的减少趋势(下图中蓝色数据)。

以上事实充分说明:认为“EDA工具可以靠收购国外公司,我们自己做好整合”的思路,跟过去那种“我们自己只要做好应用系统整合设计,核心芯片和EDA都可以采购国外产品”的思路,本质上并无区别。这种思路在当前的产业、政治、经济环境下,已经不可能实现。国内多家国际巨头级产业公司,在EDA、芯片等核心技术上被卡住命脉,被迫退出部分市场,就是前车之鉴。

综合来看,一定时期内,对外收购只能作为一种辅助性手段,在一部分创新领域中收购技术、产品和团队,扩展国内EDA公司的能力。但要靠收购获取EDA核心技术来完整化国产EDA产业链,必然是难以实现的。国产EDA们还是要立足自研为主、拓展合作的基本路线,以细分功能工具为基点,从点到面在EDA这个相当长的链条上逐步扩张。

低头做事

为什么EDA是可以自研的?相比高端半导体制造工艺中的一些核心设备,比如EUV光刻机,其中有很多理论点和工程实现属于“机密”,后来者需要长期摸索。而EDA工具链上大部分的点工具,其核心理论、基本流程和功能都是公开的,甚至不少工具有开源实现,过去已经有很多芯片完全基于开源EDA工具实现了低端工艺全设计流程。那为什么商业EDA工具仍然处于极其重要的地位,还成了“卡脖子”技术?首先因为EDA和芯片设计流程天然是一个超级复杂、成本很高的系统级工程,开发一个单点工具,解决一个或几个EDA流程中的点需求,实现基本功能,并不是非常困难的工作。但是硬件芯片设计和制造的投入越来越高,也越来越依赖EDA工具,因此设计团队对工具的要求不仅仅是“能用”,而是“好用”、“实现最高效率”,需要EDA工具帮助实现从系统需求到前后端实现的反复迭代、设计、验证,这个过程不仅仅要求每个工具的性能、功能达到最好的效率,同时还要求各工具之间有紧密的配合协同,尤其后端工具与制造流程还要有紧密配合。

因此,EDA单点工具要进行性能的极限优化、功能做到全面、质量稳定可靠、支持真实项目的高效开发,是困难的工作,需要长期耐心的投入、与客户设计的磨合。而发展多个互相配合的EDA工具,通过彼此的功能、接口协调,把客户的整个设计流程变得更加自动和智能,有效缩短商业客户商业芯片产品的设计周期和成本,是更加困难的工作。国内很多EDA公司,目前正从单点或多点工具可用的第一阶段,向工具极限优化和多EDA工具协同、并向客户提供高价值技术方案的第二阶段过渡,以实现真正的国产替代。

应该清醒认识到,这个第二阶段的发展需要更多的决心,每一个点工具可能都需要几十人规模以上的研发和方案工程师投入。对比Synopsys等巨头在EDA工具上有几千人的投入(不包括IP部分),才能支持其基本覆盖全EDA流程的产品规模。从基点到全链,形成全流程的EDA不是一朝一夕能完成的,不能脱离最基本的商业逻辑和技术逻辑。目前国内EDA从市场规模、人才规模、基础积累方面,都还需要更多脚踏实地的投入,低头做事,一点点完成核心技术研发,形成核心竞争力。

转变思想

芯片产业诞生在上世纪五六十年代,之后的20多年都是以IBM、Intel这样的独立设备制造商(IDM)为核心逐步发展的。在IDM的内部,芯片设计、制造都是互相合作的不同部门,而EDA更只是服务于从芯片到系统的一系列工具和团队。一直到80年代后期台积电成立,以及90年代基于RTL的设计流程逐渐成熟,芯片产业才逐渐发生EDA、设计、制造、封装的互相独立。到2000年代,除了Intel等极少数IDM外,独立芯片厂商已经处于各行业核心地位,例如手机行业几乎是围着高通等少数厂商的CPU打转,“有什么样的芯片可用”这个问题是那个时代所有下游系统厂商整日关心的。而EDA也逐渐独立,三大美国厂商在20年内迅速崛起,成为一个独立、重要而且地位显赫的行业,EDA工具和芯片制造厂甚至可以在关键时刻一把卡死下游巨头厂商。

但是,科技和产业有其发展规律,芯片成为整个系统的核心和创新中心,EDA成为卡脖子技术,下游系统厂商必然会转身将命脉控制在自己手中。在过去的十年特别是最近四五年,我们已经看到这种明显的趋势,即系统应用厂商直接参与和控制芯片的定义、设计、制造,并将其纳入自己的生态系统。这种转变代表着未来的趋势,即包括了EDA工具和芯片设计的电子设计领域,必然要回归其诞生之初的使命:以软硬件融合的复杂电子系统为核心,服务于系统应用需求。虽然分离的产业链条不会完全回到IDM模式中去,但是EDA和芯片作为一个整体,需要反过来整日思考“下游系统客户有什么样的需求”,以需求为核心、以服务为理念去打磨自己的产品。过去曾经有行业人士围绕云计算提出过EDAaaS (EDA as Service)的概念,而国内厂商芯华章科技也曾在2021年发布的《EDA 2.0白皮书》中,提出“电子设计服务化,Electronic Design as a Service”,即EDaaS。EDAaaS和EDaaS,笔者更加赞同EDaaS,虽然只是一个字母的差别,但体现出了以芯片为核心还是以系统为核心的关键区别, 同时也体现出EDA行业应该从产品思想向服务思想的转变:EDA不是天然独立存在的最终用户产品,它与芯片设计、验证、制造是本质一体的电子设计,是为最终用户产品、为人服务的上游环节。转变思想,扎根和服务于中国强大而健壮的下游系统产业,并走向世界,是国内上游电子设计相关厂商的根本生存之道。

抬头看路

踏实做好产品研发,向“EDaaS--电子设计服务化”思路转变同时,我们也要认识到,目前的基于硅半导体的芯片制造流程和基于90年代技术基础发展起来的EDA设计工具和流程,都已经接近“可控规模”的极限。随着通用芯片规模越来越大,物理制造流程碰到功耗、面积、工艺、良率各方面的瓶颈;而大规模芯片的设计和验证,也在设计周期、验证覆盖率、芯片成本、软件、人力等方面碰到越来越大的挑战。这些物理上的和资源上的限制,也必然会影响半导体和EDA产业的发展。

另一方面,垄断性质的市场,也在一定程度上影响了EDA巨头们的产品发展。很多时候技术的创新会影响中短期商业利益,举例来说,EDA很多环节的计算效率极大影响着芯片设计验证的效率,但是几十年以来,这些计算从未能真正充分地利用快速发展的HPC计算资源特别是云资源,这并不完全是一个技术问题。诸如此类的例子我们可以举出很多,这些也说明了我们不必过于迷信现存的EDA设计、验证、制造流程,一个高科技领域长期使用20年前的技术和工具,意味着必然存在大量技术点和流程模式可以创新,可以利用近年来的IT领域各项新技术去进行改进。

过去的一些新兴技术点,也曾被前人推动应用于EDA领域,并总结为未来的发展趋势。过去曾经有“地平线EDA(Horizon EDA)”,重点关注开源EDA工具的发展,IBM总结过“EDA 1.0/2.0”,重点总结上世纪独立EDA工具出现到形成目前这种集成式EDA流程的变化,并预测了“EDA 3.0”,指出设计规模的增大需要大规模数据处理软硬件集群的支持。另一个版本的“EDA 3.0”则侧重在新型EDA创业公司如何找到生存之道。

这些总结和预测,都是去试图结合新技术和需求两个方面,推动行业的快速进步。但是这些软硬件技术的客观发展,属于EDA领域发展的内在推动力,在过去缺少外因的拉动,因此EDA长期来看变化还是较慢。

但是最近这些年,我们已经看到,各种高层次硬件设计语言、设计流程已经纷纷出现,全自动化的后端设计流程正在被探索,设计验证与芯片测试环节开始统一,敏捷设计和敏捷验证已经在部分设计公司得到应用,多样化的开源EDA和开源硬件项目数量快速增加,AI已经被应用在不少EDA设计环节,甚至部分下游系统公司和制造公司,如谷歌等,已经自己在开发基于新型技术和独特应用需求的EDA工具。 而且这些新兴的EDA变革趋势,主要不是由商业利益驱动的,而是下游产业的需求在目前EDA平台上无法得到充分满足而“自发”出现的,是上下游产业发展速度不匹配的结果。

总的来说,EDA领域的全面革新已经出现在地平线上,这是最近二十年全行业软硬件技术发展作为内力的推动,同时系统应用各领域的全面需求作为外力所拉动的,是全球电子设计产业不可阻挡的趋势。芯华章的《EDA 2.0白皮书》,核心思路也是抓住电子系统需求对EDA提出更高要求的契机,进行产业创新升级,并提出“开放与标准、自动和智能、平台与服务”三大发展目标。这相比其他对新一代EDA的论述,对电子系统设计的改革与创新,更有意义,也具备一定的开创性。

2.0还是3.0、4.0,2025或是2030,标什么数字并不是核心,重要的是这种抬头看路的思路对长期发展非常重要。正如国产汽车产业抓住了电动车替代油车的历史机遇,实现了快速增长一样,国产EDA厂商在打通核心产品核心技术的同时,也需要关注未来长期的趋势,我们不光要开发比肩国外厂商的EDA全流程工具,更应该发展“下一代”的全新EDA,争取在产业升级的最前端抓住弯道超车的机遇。

结语

1937年7月7日,北平卢沟桥的隆隆炮声开启了全面抗战的序幕,随后北京、天津、上海、南京、太原等相继失守,华东华北大半沦亡。1938年5月,在那个悲观绝望、黑暗迷茫的时刻,毛泽东同志发表了光辉著作《论持久战》,从战略高度指明了发展方向,陪伴无数中华儿女坚持到胜利。今天,让我们复习和借鉴《论持久战》中的核心思想:“速胜论”和“必亡论”都是错误的,半导体和EDA技术有几十年的前人积累需要去追赶,一朝一夕就追上是不可能的,但是暂时的落后也不代表中国产业会被消灭,或者无法发展。我们应该像建立抗日民族统一战线那样,通过自身的发展建立起国内的半导体和EDA产业链上下游、企业间、产学研的统一合作,以及国内与国际产业间的统一合作;像农村包围城市的战略那样,优先发展主流的关键工艺而不是单纯追求超级工艺,同时积极推动系统级优化,用新型架构、新型软件、新型设计流程配合新型封装技术,赢得市场和客户;像持久战中指出的那样,充分服务于国内大规模的市场、系统制造业,结合优势制造业所带来的大量出口产品海外市场等优势,先立于不败之地,生存下来并创新出自身优势的电子设计产品;“积小胜为大胜,以空间换时间”,最后的胜利终将到来。

责编: 爱集微

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