沈磊：新业态下的集成电路设计发展｜第二十一期“芯片大家说”精彩回顾
| 技术、资本、产业三大维度分析
由张江高科和全球领先的半导体产业智库芯谋研究共同主办的第二十一期“芯片大家说/I Say IC”产业沙龙成功举行。复旦微电子集团副总经理、复旦大学博士生导师沈磊以《新业态下的集成电路设计发展》为主题进行了精彩的分享。活动现场吸引了众多产业嘉宾出席。
沈磊 复旦微电子集团副总经理、复旦大学博士生导师当前世界处于百年未有之大变局，集成电路设计产业发展正进入新业态。如何理解半导体产业所面临的新业态？其所带来的挑战有哪些？作为半导体人该如何应对？围绕这些产业关切问题，沈总在演讲中做了详细且精彩的分析。
经过20年左右的不懈努力，今天我国设计业能力总体达到世界平均水平，但总体产业规模有限。设计方法、设计思想与先进集成电路设计理念对接性；设计的软、硬件环境与现代集成电路设计开发要求相符性；芯片与微系统融合集成能力的具备性；管控系统性风险的策略性四个方面进行了分析评价。沈总认为，我国集成电路设计产业经过这些年发展取得的这些进步是建立在前些年充分共享全球产业链、供应链资源红利基础上的。
沈总从三个维度来阐述集成电路产业的新业态：从技术侧来看，摩尔定律趋于终结，产业呼唤新的技术突破；从资本侧来看，国家政策更加注重高质量可持续发展，资本投资、并购趋于理性；从产业侧来看，开放融合方兴未艾，但又面对复杂的国际形势和多变的地缘政治影响。
（1）先来看技术侧。集成电路产业环节较多，任何一个环节都不是孤立的。谈设计业的新业态，离不开行业的总趋势，也离不开制造、封测等产业环节所面对的共同挑战。沈总认为，新业态下，设计业面对的第一个挑战就是来自先进工艺技术瓶颈。20世纪70、80年代集成电路产业基本采用IDM模式，Fabless是后起之秀，逐步演变为今天的主流趋势，目前业内依然是IDM和Fabless两种模式并存。半导体集成电路工艺制程越来越先进，技术节点不断逼近物理极限，2015年以来主要晶圆代工厂芯片先进制程节点从28nm一路往7nm，3nm节点推进，设计和制造成本也持续上升，集成电路产业进入了后摩尔时代。芯片开发随着制程越来越先进，其费用也呈指数型增长，量产确认、原型验证、软件开发、后端实现、性能验证、架构设计、IP验证无不需耗费大量资金。值得一提的是，芯片设计中软件开发占比越来越大，单独的芯片产品竞争力已经减弱，芯片+系统解决方案成为设计公司必备的产品路径。
新业态下，设计与制造、封测呈现前后融合发展的趋势，技术边界逐渐模糊。沈总认为后摩尔时代的技术发展趋势主要有三个方向：（1）延续摩尔定律（More Moore），即在现有的框架下，通过提高设计、制造、封装上的技术，把集成电路的性能挖掘用尽；（2）超越摩尔定律（More than Moore），即发展在之前摩尔定律演进过程中所未开发的部分，如采用先进封装和chiplet等技术实现，提供更加多元化技术进步途径；（3）新器件（Beyond CMOS），即发展传统硅基CMOS 器件之外的新型半导体器件，如采用环形栅器件结构。在这种趋势下，异构集成持续创新、Chiplet技术兴起、2.5D/3D堆叠技术向前发展。大数据时代的到来，对数据的获取、存储、处理和执行能力要求也愈来愈高，更敦促芯片设计与制造技术能够协同发展提升芯片产品性能。
（2）再来看资本侧。
新业态下，半导体产业并购变得谨慎。2020年半导体产业经历了大规模并购潮，2021年基本是对2020并购的延续，在2022年半导体行业的从年初的“缺芯潮”到年末的“寒气来袭”，全球半导体产业快速驶入了行业发展的周期震荡浪潮中，在这波“寒潮”中，依然有不少半导体企业尝试采用“收购”的方式，快速完成技术积累和业务规模的扩大，超越对手，占据更具优势的行业地位。2023年设计企业数量的增速进一步下降，新增企业中有相当部分属于已有企业异地发展的结果，实际增加的新设计公司数量不多。沈总认为，芯片设计业高质量发展未来不在于剩下多少家企业，而是所留存企业有多少家的规模达到国际头部水平。跨界造芯态势趋显，是新业态下一个重要景象与趋势。随着芯片自主化浪潮的持续演进，跨界造芯成为半导体集成电路行业的潮流。互联网企业、手机企业、车企、家电企业，甚至工业企业等都纷纷入局造芯或投资布局半导体产业。当前，云计算、新能源汽车、智能家居等新兴应用需求强劲；国家层面对半导体集成电路产业扶持力度空前，芯片应用厂商入局芯片设计领域恰逢其时。然而，更多厂商进入半导体集成电路领域无疑会打破原有的分工布局，加剧芯片行业的竞争态势，长期来看，或将促进半导体集成电路行业的生态融合，影响行业发展进程。
（3）最后来看产业侧。沈总分析认为，过去20年间，中国集成电路产业积极融入国际循环，在高速发展的同时，也形成了路径依赖。而今在重重管制、限制之下，中国半导体集成电路产业面临着前所未有的挑战。全球半导体集成电路行业由全球化大分工，转向逆全球化。当前中国半导体集成电路内循环开启，从2023年开始国产化进入5.0时代，这一阶段比拼的重点就是生态系统的建设。生态的建设有赖于标准的建立与统一，比如新兴的Chiplet、Risc-V技术的发展都需要完善生态建设。
沈总最后提到，全球合作一直是半导体集成电路行业取得成功的最重要因素之一。新业态下，全球合作依然重要。今天，世界上仍没有一个国家可以单独完成整个供应链。中国半导体集成电路产业必须坚持开放合作，但全球化的策略需要调整。如何发挥中国市场潜力，通过创新合作，开拓新的空间，形成一个合作共赢的新生态是关键问题。产业、创新、金融“三链融合”是产业发展的必由之路，中国需要更专业的投融资平台和更宽松的信贷政策扶持，但要防止投机资本产生短视和泡沫。从国家安全角度出发在国内建立自给自足的供应链的做法是必需的。但针对规模更为庞大的商业民用市场，一套基于自由贸易体系的供应链或许是更好的做法。
演讲结束后，沈总与现场观众进行了深入的交流，本场沙龙在现场热烈的互动中圆满落幕。
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