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设计

加强IC设计基础能力建设 走可持续发展之路

中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长 魏少军

  2012年是中国集成电路设计产业在进入新世纪后走过的最艰苦的一年,也是在内外部环境压力下继续取得进步的一年。在党和各级政府的高度重视和持续支持下,经过全行业的艰苦努力,我国集成电路设计业仍然取得了较好的成绩。可以归纳为:产业规模保持增长、发展质量继续改善、竞争能力有所提升、企业效益明显改观、问题挑战不断加大。



产业规模继续增长

  2012年全行业销售额将达到680.45亿元,比2011年的624.37亿元增长8.98%%;产业“头重脚轻”的格局得到一定改善。



  中国集成电路设计业在2011年高速发展的基础上,经过全行业同仁的努力,克服了内外部发展环境出现的诸多不利因素,取得了较好的成绩,主要表现如下:

  1.产业规模保持了增长势头。根据初步统计,2012年全行业销售额将达到680.45亿元,比2011年的624.37亿元增长8.98%%。按照1比6.25的美元和人民币兑换率,2012年全行业销售额为108.87亿美元,占全球集成电路设计业的比重预计为13.61%%(全球设计业的销售额预计为800亿美元),比2011年的13.25%%略有提升。中国大陆集成电路设计业在全球产业中的地位得到进一步巩固,在美国和中国台湾地区之后继续保持第三位。

  2.区域发展进一步均衡。2012年,全行业的发展出现了“东缓西快”的态势。东部优势地区总体上保持了增长势头,但增长速度放缓,西部地区则快速发展,比2011年增长了近30%%。全国集成电路设计业的发展更加均衡。

  珠三角地区(含深圳、香港、珠海、福州和厦门)、长三角地区(含上海、杭州、无锡、苏州和南京)和环渤海地区(含天津、大连、济南和石家庄)产业发展继续保持领先,分别达到183.04亿元、282.68亿元和169.66亿元,增长率分别为9.9%%、3.24%%和13.6%%。长三角地区的企业销售额总和占到了全行业的42.15%%,比去年下降了1.7个百分点,继续占据着产业龙头的地位。西部地区的增长速度最为抢眼,达到29.99%%,增长率位居全国之首。前几年曾经高速发展的长三角和珠三角地区的增长速度则降到了个位数。

  各地政府对集成电路设计业的发展仍然十分重视,对推动当地集成电路设计业发展发挥了重要作用。例如,天津市的发展十分抢眼,在2011年增长205.88%%的基础上,2012年的销售额从2011年的5.2亿元上升到12.95亿元,增长率达到149%%,高居国内城市榜首。珠海自去年取得33.33%%的增长率之后,2012年的增长率达到79.9%%。福州扭转了去年一度下滑28.57%%的颓势,取得25.2%%的增长。厦门在去年增长15.71%%的基础上,今年再次取得增长17.41%%的好成绩。成都和西安继续了去年的增长态势,2012年的增长幅度分别达到34.77%%和28.57%%,比上年分别增加了17.36和11.9个百分点。北京成为单个城市设计业销售额冠军,达到142.86亿元。中国集成电路设计产业“头重脚轻”的格局得到了一定改善。



经营规模和经营质量继续改善

  10大设计企业的入门门槛提高到11亿元,全行业设计企业的经营规模和经营质量继续改善,产品档次稳步提升。



  2012年,我国设计企业的整体发展水平继续提高,优势企业的发展更上一层楼。根据最新的统计数据,中国集成电路设计前10大企业的座次有了新的变化。与去年相比,前10大设计企业中有3家为新进入者,说明这个行业仍然充满生机。

  这10家企业的销售额总和达到231.17亿元,比上年的201.47亿元增加29.7亿元。10家企业的销售额总和占全行业销售额总和的比例为33.97%%,比上年的31.76%%增加2.21个百分点。第一名企业的销售额达到74.5亿元,按照1比6.25的美元和人民币兑换率,达到11.83亿美元。这10家企业的平均增长率为14.74个百分点,有5家企业的增长率达到两位数以上。从10大设计企业的分布来看,珠三角地区有4家,比上年增加1家;长三角地区有3家,与上年持平;环渤海地区有3家,比上年增加1家。10大设计企业的入门门槛提高到11亿元。

  企业的经营规模和经营质量继续改善。据统计,2012年预计有98家企业的销售额超过1亿元,比2011年的99家减少1家,但销售额提升到538.76亿元,占到全行业销售总额的79.18%%,比2011年的65.86%%,大幅提升了13.32个百分点。销售额5000万元~1亿元的企业数量从84家增长到102家,增加比例为21.43%%,增长率为9.43%%。销售额1000万元~5000万元的企业数量从125家增长到167家,增长比例为33.6%%。销售额小于1000万元的企业从225家下降到203家,下降比例为9.78%%。这说明,设计企业的经营规模继2011年后再次整体向上平移。2012年,赢利企业的数量达到364家,比去年的309家,上升了55家,提升了17.8个百分点,不赢利企业的数量则从225家下降到206家,下降了8.44个百分点,延续了去年的趋势。根据对排名前100的设计企业的抽样调查,这些企业的平均毛利率为29.62%%,比上年的27.61%%,提升了2.01个百分点,而前10大设计公司的平均毛利率为40.49%%,比上年的30.31%%大幅提升了10.18个百分点,达到了国际同行的平均毛利水平。在人员规模上,设计企业稳步扩大,人数超过1000人的企业有6家,比去年增加1家,其中2家超过2000人,有一家企业的人员规模达到5000人。人员规模为500人~1000人的企业共6家,人员规模为100人~500人的有25家。

  产品档次稳步提升。从我国设计企业的产品范围来看,其中从事通信、计算机和多媒体芯片研发、销售的企业数量达到224家,占设计企业总数的比例为39.37%%,比去年增加4.47个百分点,销售总额为321.06亿元,占全行业销售额总和的48.2%%,比去年大幅提升了13.3个百分点。几个值得注意的动向是:从事计算机相关芯片研发的企业从去年的47家增长到今年的77家,从事模拟电路研发的企业从146家大幅减少到68家,从事消费类电子的企业从77家快速增加到131家,从事导航的企业从57家大幅减少到22家。这说明,众多的企业正在跟随市场的热点不断调整自己的业务方向,企业对市场变化的嗅觉更加敏感,调整步伐在加快。

  过去一年中,展讯通信、锐迪科、海思、珠海全志等企业在智能移动终端SoC领域做出了不俗的成绩;杭州中天、苏州国芯等在国产嵌入式CPU的推广中取得重大进步,国产嵌入式CPU的出货量累计超过1亿颗;山东华芯的国产动态随机存储器产品销售累计超过1000万颗;华大九天、概伦电子等企业的EDA产品赢得了国内外用户的订单,用户数量不断攀升;格科微电子和北京思比科等企业的CMOS摄像头芯片出货量稳步增长;兆易创新的闪存芯片受到市场的青睐,销售额快速增长。这些成就充分证明了我国设计企业的创新潜力。



问题挑战进一步凸显

  全行业的销售额总和有可能会小于世界排名第一的设计企业销售额,“跟随”仍然是相当一部分设计企业的首选策略,价格战依旧十分普遍。



  统计数据表明,在过去一年中,我国集成电路设计业依然存在很多问题,面临的挑战进一步加大。主要表现在:

  一是增长速度快速放缓。2012年全行业的增速只有8.98%%,仅高于2008年的增长率。这固然有基数增加后出现增长不易、第二季度产能紧张等影响,但主要原因还是我国企业的竞争力不够强,在一些国际同行快速增长的领域,如移动智能终端芯片,我国企业增长速度不快。

  二是主流产品游离于国际主战场之外的现状没有改变。在微处理器、存储器、可编程逻辑阵列、数字信号处理器等大宗战略产品领域的建树不多。根据赛迪顾问的统计数据,在2011年进口集成电路中,上述几项产品份额达到83.3%%,金额高达1332亿美元。尽管约有50%%的产品随整机出口国外,但仍有数百亿美元产品在国内销售。虽然“核高基”等国家科技计划给予较大支持,在超级计算机用高性能多核CPU、动态随机存储器、嵌入式CPU等领域取得了重大进步,但与国际先进水平相比还有差距。

  三是企业总体实力仍然偏弱、偏小。今年前10大设计企业的第一名未能进入世界前10位。全行业销售额总和有可能会出现小于世界排名第一的设计企业销售额的情况。

  四是去年出现的企业并购现象在2012年没有再出现。根据本次统计数据,目前我国集成电路设计企业的总数达到570家,比去年的534家增加了36家。一方面是由于留学生踊跃回国创业,另一方面是因为IC设计业成为一些地方政府产业结构调整、促进增长方式转变的一个重要手段。尽管设计行业队伍壮大,但不利于改善设计企业小、散、弱的现状。

  五是基础能力提升不快的状况仍未改观。过去10年中,我国设计企业广泛依靠工艺和EDA工具实现产品的进步。当前,全球集成电路已经进入28纳米,少数国际巨头已经在使用22纳米工艺,28纳米及以后的工艺节点上,工艺浮动、成品率等问题将日益突出,FinFET等新器件将导致芯片研发发生根本性改变,设计企业不仅要懂设计,更要懂工艺,甚至要建立强有力的工艺专家队伍。对我国企业来说,这些挑战将十分巨大。

  六是企业家精神亟待提高。企业的发展有赖于领导人的远见卓识。当前,有相当一部分企业家,仍然缺少敢为天下先的勇气。“跟随”仍然是相当一部分企业的首选策略,价格战依旧十分普遍。也有部分企业领导人小富即安,苦中作乐,“植物人”企业、“侏儒症”企业的数量依然不少。这些企业将有限的社会资源固化在他们长不大的企业中,无法实现社会资源的再分配,客观上阻碍了整体产业的健康发展。


9.1




后摩尔时代产业生态发生变化

  “后摩尔”时代之后,特征尺寸已经逼近物理极限,提升成品率将是代工厂和设计公司共同面对的重大挑战,产业生态将发生一系列变化。



  50年来,集成电路科技和产业最明显的特征之一,就是按照摩尔定律,以指数规律迅速更新换代。然而,随着半导体技术逐渐逼近硅工艺尺寸极限,摩尔定律将不再适用,工业界的发展路线图和技术路线不再十分确定,且主流的基本器件结构及制造工艺发生根本性变化的时候,就进入了所谓的“后摩尔”时代。从22纳米/20纳米开始,无论是技术上,还是产业生态上都会发生巨大变化。这包括:

  1.进入“后摩尔”时代之后,特征尺寸已经逼近物理极限。“等比例缩小”所指明的发展路线图将要走到尽头,只有在基本材料、器件结构等方面取得突破才有可能继续发展。目前,产业界在这些方面仍未达到共识,集成电路发展路线图不再清晰。

  2.在“后摩尔”时代,生产线投资将达到上百亿美元的规模,且研发持续投入规模直追固定资产投资,集成电路工艺研发与集成电路设计的成本将急速上升。如22纳米/20纳米的工艺研发费用将达到21亿美元,而集成电路产品的设计费用也将达到上亿美元。一个22纳米/20纳米芯片从投资回报率角度看需要售出6000万至1亿只,才能达到财务平衡点。因此业界共识,工艺尺寸达到22纳米/20纳米时,通用的成本下降理论已不再适用。

  3.集成电路产品价值正由过去的CPU、处理器性能等硬件平台来表征,让位给系统芯片SoC、硬件与软件的应用结合,即所谓的应用平台。应用、软件成为集成电路技术的重要组成部分。当前,一颗芯片上已经能够集成70亿只晶体管,系统复杂度前所未有,当软件成为必不可少的部分时,系统复杂度将被进一步推高。

  4.在“后摩尔”时代,工艺浮动(Process Variation)等因素将严重影响芯片制造的成品率,提升成品率将是代工厂和设计公司共同面对的重大挑战。芯片设计工程师已经不太可能预测所设计的产品在最终生产过程中可能具有的成品率,许多原来属于生产过程的问题将迁移到设计阶段,可制造性设计(DFM)和面向成品率的设计(DFY)成为必不可少的技术。芯片设计团队必须对芯片制造过程有深入的了解,尤其是工艺参数在制造过程中的变化。这已经成为芯片设计工程师不可或缺的知识。

  5.由于代工厂数量减少,具有先进工艺节点产品的设计企业将和代工厂形成某种形式的捆绑。一方面,由于设计复杂度、与工艺的相关性、产品成熟需要的时间等因素影响,代工厂能够同时支持的产品研发数量大大减少。另一方面,由于产品研发费用太高,设计企业也不太可能将一个成熟的产品轻易转移到另外一家代工厂生产。这意味着,设计企业和代工厂之间的合作关系一旦建立将不会轻易改变。

  6.在20纳米节点,由于一个芯片产品需要销售6000万至1亿只才能达到盈亏平衡,因此从财务角度来看,只有通用的平台化产品才会被芯片设计企业和制造企业所接受。从技术角度来看,在22纳米节点上,每平方毫米的平均逻辑门数达到156.6万个,单个芯片上可以集成数十亿只晶体管。这样的芯片一定不会是ASIC,只可能是通用电路或平台化的电路或数量巨大的ASSP,如移动通信终端芯片、数字电视芯片等。

  7.在“后摩尔”时代,集成电路产业生态将发生一系列变化。首先,商业模式将发生根本改变。由于集成电路位于电子产品价值链的最上游,其价值需要依赖于电子整机和系统应用才能得到体现。过长的价值链将难以保证集成电路产品价值维持在较高水平。其次,软件必不可少。传统的软硬件划分准则不再有效,架构设计的内容将包括芯片和芯片软件,软件将从被动跟随芯片升级,发展到主动引导芯片的产品定义。再次,EDA厂商将成为伙伴。高额的研发成本将要求EDA厂商更多地为设计公司提供定制服务。一对一的“贴身服务”将成为EDA厂商不得不面对的挑战。



勇于创新才能成长壮大

  创新是企业发展壮大的必由之路,我们不乏技术创新的能力,但缺少将技术转化为产品、转化为商品的能力,更缺乏的则是创新的勇气。



  今年是“十二五”规划的第二年,中国集成电路设计产业依然保持增长,值得我们全行业同仁们自豪。但是,我们与国际同行间差距逐步缩小的同时,竞争更直接、更激烈,这对我们的企业提出了更高的要求。

  一是要充分意识到集成电路技术正在迎接一个崭新的时代。22纳米这个被称为“后摩尔”时代起始的工艺节点很快就要到来。“后摩尔”时代的影响是深远的,尤其对设计的影响非常巨大。我们的企业一定要做好准备,否则28纳米有可能是我们所能够使用的最后一个工艺节点。这种准备包括:全面提升物理设计能力,建立强有力的工艺团队等。在产品上要瞄准大宗主流产品,在产业规模上要尽快做大做强。

  二是要认识到产业生态正在发生深刻变化,要尽快与集成电路代工厂建立新型的战略合作伙伴关系。在“后摩尔”时代,集成电路设计公司和集成电路制造厂的关系正在从原来的商业伙伴关系,逐渐演进到一荣俱荣、一损俱损的荣辱与共、共同生存、共同发展的战略伙伴关系。高额的投资和复杂的技术将迫使设计公司与代工厂进行更紧密的合作,设计企业能否发展,将取决于两者间合作关系的紧密程度和牢固程度。

  三是要勇于走前人没走过的道路。中小企业,尤其是中小型集成电路设计企业理应成为技术创新的主力。简单地跟随和复制,可以获得暂时的喘息,但是绝对不可能持久,更不要说在激烈的竞争中做大做强。创新是信息技术领域企业能够发展壮大的必由之路,我们不乏技术创新的能力,但缺少将技术转化为产品、转化为商品的能力,更缺乏的则是创新的勇气。

  四是要努力培养21世纪的企业家素质。企业家理应是社会生活中最具创新能力、最具探险意识和最具胸怀的群体。应紧紧围绕企业的发展,利用一切可以利用的资源,将企业做大、将产业做大。要勇于面对创业过程中的困难和失败,尊重产业发展的客观规律。整合他人和被他人整合都是成功的标志,只有形成合力才能具备更强的竞争力。

  当前,我们处在一个难得的发展历史阶段,拥有难得的发展机遇,但这些机遇是否属于我们要靠各位企业家的努力。我们已经跨过快速进步的阶段,现在进入到一个更加艰辛和困难的阶段,前方的每一个目标都是国际同行经过长期积累后才达到的,要赶上他们需要勇气更需要智慧。在一个竞争日趋激烈的时代,我们对创新应该有更深刻、更全面的理解。只有不断创新,特别是观念上的创新,才能在激烈的竞争中脱颖而出,不断成长壮大。


9.2


 


 



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