下一个系统技术浪潮将给中国带来机遇

连绥仁

这篇文章是一些企业的高层讨论半导体产业中人们关注的一些问题。这些问题，例如加快设计进程，充份利用资源、差异化、降低成本，发挥行业协会的作用，带有普遍性。因此本网站刊登此文。

二零一四年十二月十一日至十三日，中国集成电路设计业年会暨中国内地与香港集成电路产业协作发展高峰论坛在香港举行期间，针对人们关注的若干问题，一些企业的高层发表了他们的见解。

缩短设计周期

如今，产品换代越来越快，用最短的时间推出能为市场认可的产品，是企业在竞争中取胜的关键。这个问题涉及市场需求，产品定位，方案制定和工程实现。在工程实现方面的做法是：产品系列化、零部件通用化、零部件标准化、模块化结构、计算机辅助设计，并行设计，协同开发，充份利用内部资源和外部资源。

一个产品的开发包含很多环节。TSMC中国区总经理罗镇球说： 在二零零六年，设计周期变得很长，原因是，从供应商和客户的整个个过程是这样：我做好，交给客户，客户开始做他的事，客户做好了，再给他的客户，他的客户再做他的事，这个方式是一个接一个的接力，是串行进行的。二零零七年，我们有了开放创新平台，改变了过去的做法，在工艺开发的早期阶段，把这个行业的EDA公司、设计服务公司、IP公司召集到一起， 在不同阶段，给我们的合作伙伴提供咨询，从一开始，在工艺开发，工具开发，设计开发的早期，就已经在一起谈怎么做，开始着手，齐头并进。于是设计周期缩短了，产品推出的速度越来越快。 这就是协同开发，在英语中就是Synergy。

现代的产品是由硬件和软件组成的。罗镇球说，硬件和软件会与时俱进，会调整各自的作用。先把硬件搞起来，然后知道软件怎么用，当用到瓶颈出现时，开发一个新的硬件出来，把软件用得更好，硬件和软件是相辅相成的，两者是相互依存的。

Synopsys全球资深副总裁Howard Ko说： Synopsys越来越关注，在你设计芯片的同时，能够帮助你更早地优化你的软件。现在手机电脑等设备的生存期越来越短，基本上每18个月用户就会换一部手机。 他表示如果IC设计公司从设计芯片到流片成功需要花一年时间，再花半年到一年时间去进行软件的开发与优化，那么产品的上市时间根本满足不了市场的需要。所以现在的方法是在芯片设计开始之前，已经着手进行软件开发工作。Synopsys提供的Virtualizer工具可以用虚拟化硬件来提早进行软件开发与优化，当芯片拿回来时，软件开发工作已经差不多结束。通过这种新的设计方法可以把产品提早六至九个月上市。最好的一个例子是联发科技公司，他们是全球最早研究出来用四个A7来实现四核方案的厂商，在使用Synopsys的这套系统以后，发现使用A7乘四核来实现可以达到差不多的性能、更低的成本与更小的功耗，同时软件可以跑得更快。

善于利用资源

一个公司要形成自己独特的技术专长，还要善于利用外部资源。罗镇球说， 在中国有EDA公司，有代工厂，有IP公司，做一个产品，很多东西不需要自己全部包来做，就可以做出来，不需要一家公司一块砖一块瓦地从头做。在这个行业，只要善于利用这些资源，都可以做得非好的。这就是为甚么过去的十几年，中国的集成电路设计成长得非快的原因。

中国是世界上最大的市场，中国的IC设计公司了解这个市场。罗镇球说，最好的做法是 把符合市场需要的产品赶快推出来，用最快的方法，这就是用IP。只要会定规格，知道市场在哪里，客户需要甚么，越快做出来越好，尽早占领市场。

差异化

差异化是在全产业范围中提供独家所有的独特产品（包括销售、服务）。Mentor Graphics董事长兼CEO Wally Rhines说， 在一个新型产品的早期，主要是把硬件实现差异化，当硬件变得很有经济效益，数量增多，软件变得越来越重要，在总的收入中，占一个很大的比例，个人电脑、移动电话就是这样，物联网也会是这样发展的。

Wally Rhines认为，当一种新的元件开发出来时，是非常通用的。但是随着数量增多，说明需要具有专门功能的产品，于是设计功能更加专门的IoT设备，市场也因而整个市场而成长，在每个节点，我们也能够做更多的事。每个IoT设备将有自己的无线通信功能，而不是同移动电话进行通信。IoT要进入市场，比起汽车、医疗设备，需要更长时间，因为，在IoT设备之间，目前没有通信功能，IoT是穿戴人身上，那么，它的销售和使用会快过你把它们设计到汽车中。

Synopsys中国区总经理兼武汉研发中心董事总经理葛群认为：在差异化方面，EDA公司起辅助作用，最重要的是产品设计公司对产品的定位。他说： 我们提供的价值是，很多东西你不必做，你把力量放在差异化上面。 现在，芯片把需要的功能都集成进去了，在外面可以改变的地方很少，所以电子产品在硬件方面的差别不是很大，产品的差别主要体现在应用软件上。Synopsys全球资深副总裁Howard Ko说：在芯片方面，提供标准的部份，电子产品设计公司把力量放在差异化方面。今天，电子产品设计公司不会只买芯片，而是配软件，软件能够带动芯片的销售。

葛群认为：在差异化方面，EDA公司起辅助作用，差异化其实最重要的还是要靠客户自己的产品定位。一方面，我们希望能够以最标准的产品方式来提供芯片上面最通用的部分，使我们的客户去集中在有差异性的一些特点上面。从另一方面来看，我们现在越觉得一个芯片的成功也靠软件决定。软件优化得好，你的客户的用户体验好，就可以拉动芯片的销量。

低成本、小尺寸、低功耗

用户对电子产品的要求，除了好用、可靠，就是价格低，尺寸小，功耗小了。多年来，低成本、小尺寸、低功耗是市场竞技场上竞赛的重要项目，是电子产品制造商们追求的目标。继电脑、互联网与移动通信之后，在物联网的浪潮中，要求可穿戴电子产品成本更低，尺寸更小，更加省电，突出地体现了这个发展趋势。在EDA工具、IP、IC制造方面，怎样做到这点呢？

Wally Rhines说，设计服务公司、晶圆工厂、EDA公司，都在朝这三方面努力。要做到低成本、小尺寸、低功耗，需要在设计、工艺方面着手，需要对设计进行优化，在这些方面平衡。罗镇球先生说，在工艺方面，TSMC和合作伙伴开发了一种超低功耗的工艺，可以进一步降低功耗。在尺寸方面，TSMC在做先进的IC封装。在降成本方面，推出了高度集成的工艺，把逻辑、射频、嵌入式等工艺整合在一起。

降底成本

设计公司的成本在上升。降低成本，是大家关注的问题。

Wally Rhines认为，成本上升之原因并不是物理设计。增加成本的是嵌入式软件，系统设计的成本，是为系统开发复杂芯片的成本。所以开发一个复杂的芯片，成本是很高的，但不是因为EDA的巨大开支，而是因为进行设计所需要的总体人力成本。核心EDA设计软件分摊到一个晶体管的成本在下降，和半导体的成本下降速度一样。

要了解系统──你的下游──的需要

晶门科技有限公司是一家无工厂的IC 设计公司。晶门科技行政总裁梁广伟博士在一九九九年带领三十二位同事，从摩托罗拉半导体出来，成立晶门科技。

晶门科技是一家成功的公司。梁广伟博士说，晶门科技的成功是由于有一批高水平的技术人才。由于摩托罗拉是系统公司，这三十二人除了拥有IC设计的知识，还有系统的知识，清晰地了解系统，了解系统的需要──下游的知识和需要。梁广伟博士说： 系统的知识很重要，在设计IC时，要看看在系统中是怎么用它。 第二点是，合作伙伴。晶门科技是做未来的IC 。梁广伟说： 我们不是设计今天的IC，也不是设计明天的IC，这是大家在做的事，没有意义。晶门科技是做未来的IC。＂我们不知道系统的未来是甚么样，需要甚么样的IC。我们的客户大多是海外的公司，他们告诉我们未来是甚么，给我们点子。第三是不断创新。第四是系统化管理。第五是诚信。这五点是晶门公司的核心价值，也是促使他们成功的关键。

半导体产业将继续增长

人类自从诞生起，一直追求更美好、更快乐的生活，因而一直在创造新的技术，满足我们对衣食住行的物质需要，在其中，半导体是耀眼的一门技术。今天，我们的生活越来越离不开半导体，我们身上，我们周围的半导体设备越来越多，还会出现新的应用，例如IoT，因而这个市场会越来越大。

罗镇球介绍说，在十五年前，台积电总裁张忠谋曾说，看看你身边有多少半导体，这些，在以前都不存在，对它的需求一直在上升。只要人类追求更美好的生活的趋势存在，对半导体的需求就会越来越大，市场也就会越来越大。

罗镇球说， 我们就是要追到这个潮流，事先看到这个潮流。我们作为龙头业，最重要的事，是把这个饼做大。例如IoT，我们在四五年就开始了。在台积电，推动它增长的技术是：超低功耗工艺，特殊工艺集成，先进封装。

飞跃发展的机会

上个世纪六十年代初，仅仅在集成电路发明几年后，中国就开始了集成电路的设计、制造，出现了最早的国产集成电路。可是，五十年后的今天，中国集成电路产业的市场占有率很低，国内需要的集成电路大部份来自国外；用于集成电路制造的工具，包括硬件设备和软件工具，完全来自国外；集成电路设计、集成电路制造的能力弱小；设计、生产的产品基本上属于低档至中档。总体而言，中国大陆的集成电路产业集中在附加值和技术含量较低的产业链环节。

近代技术的发展历史告诉我们，先出现系统技术，然后带动元件的发展，而元件的发展，又推动系统的进步。我们来看看飞行器的发展罢。先是莱特兄弟发明飞机──使用的元件是当时可以得到的开始，例如用汽车发动机──那时，哪有甚么飞机发动机──作动力。有了飞机，后来明白发动机应当是甚么样的，于是有了飞机发动机，飞机也进步了。电子业也是这样。系统的发展需要新的元件，新的元件推动系统的发展。最早的系统完全是模拟的，后来有了数字元件，加入了数字的成份，随着计算技术的诞生，系统中增加了计算功能，开始，功能都由硬件实现，后来软件进入系统，许多功能用软件实现，而且整合在一块芯片上功能越来越多。

系统技术经历电脑、互联网、移动技术的过程，它们推动着半导体技术的发展。中国错失了电脑、互联网技术的发展机遇，赶上了移动技术的尾巴，出现一些很好的公司，累积了经验。罗镇球认为，现在，下一个系统技术的浪潮正在出现，它会向着哪个方向走，全世界都不是很清楚。这表示，大家的立足点是一样的，差不多都在同一条起跑线上。对于中国，这是一个最好的机遇。这个技术就IoT系统。IoT要求成本更低、尺寸更小、功耗更低，因而对集成电路提出了新的要求。可以说IoT是系统技术的一个新 节点＂。对于集成电路设计业、制造业，是大好机会。罗镇球说，TSMC看准了这个机会，建立了许多工艺，包括28纳米、40纳米、55纳米工艺，包含RF、嵌入式逻辑、传感器等模拟元件的许多工艺。

在中国，集成电路业起步并不晚，但是没有建立起可持续发展的力量。探讨其原因和教训，是很大的课题，但是不能回避，否则，今天的机会，有可能把握不住。

国家发展纲要中被忽视的东西

国家发展纲要列入项目应该是长期性的，有战略意义的东西。罗镇球先生说， 台湾做半导体做了很久。但是有两件事一直没有做好。一个是存储器，一个是设备。 在中国的国家发展纲要中，一直忽略了这两个部份。他认为，以中国的规模，在国家的发展纲中应当列入这两样东西。存储器是很重要的，产值也很高，只是门坎高。但是，对于中国，没有道理不做这些，对于设备，也是这样。

发挥行业协会的作用

在西方，行业协会，例如美国、欧洲、日本、韩国和台湾的半导体协会、iNEMI和IPC，制定技术发展路线图，制定行业标准，评估行业技术发展现状、预测行业发展的未来方向、技术和商业投资的价值、提前感知市场需求的变化、市场研究和环境保护，对产业的发展起着指导性的作用，并举办技术交流会，进行培训认证。

香港的行业协会起甚么作用呢？香港电子业总会行政总裁卫绍邦介绍：香港电子业总会是民间的机构，起联谊的作用，并代表行业，就电子产业的发展和政策，向政府提出建议。

在中国，各行各业有很多行业协会。可是，这些行业协会只是联谊性质的组织，比较少有担当国家行业性的功能。近年来，有一些行业协会开始做一些实事，例如，举办学术会议或或者交流会。

行业协会和科学技术学会汇聚了众多专业人士，是可以做很多事的。现实是，没有充分发挥他们应有的作用。与国外的行业协会比起来，落伍之程度，远超过国内行业落伍于相应的国外行业。对于行业协会，也面临挑战和机会。

本文转自《半导体科技》网站。