2020年5月,美國升級(jí)對(duì)華為技術(shù)封鎖力度,宣布凡是使用美國技術(shù)和設(shè)備的廠商,供貨華為時(shí)都需向美國商務(wù)部申請(qǐng)。這種變相的“申請(qǐng)”,基本上切斷了華為從美獲得芯片技術(shù)支持的可能。
禁令下達(dá)后,舉世嘩然。華為重要合作伙伴,世界上最先進(jìn)的芯片制造商——臺(tái)積電因此而遭到美國強(qiáng)勢(shì)調(diào)查,或不能再為華為供貨。這是當(dāng)前國人最關(guān)切的問題,也反映了我國嚴(yán)重缺乏先進(jìn)芯片制造技術(shù)之現(xiàn)狀。
然而,在芯片制造環(huán)節(jié)受限之前,有個(gè)更不為人知,影響卻更為“致命”的技術(shù)已被美國封鎖[21] ,那就是被業(yè)界譽(yù)為“芯片之母”、芯片產(chǎn)業(yè)“皇冠上的明珠”的EDA軟件。
EDA軟件對(duì)于芯片的重要性,就相當(dāng)于操作系統(tǒng)對(duì)電腦的重要性。長不過十幾毫米的芯片,里面包含幾十億甚至幾百億晶體管。任何一個(gè)出了差錯(cuò),芯片都不能使用。因此,每顆芯片在被制造之前,都必須精確設(shè)計(jì)。而EDA軟件,便是芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工具。沒有它,整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈都將崩潰。
長久以來,EDA軟件都被鏗騰電子(Cadence)、新思科技(Synopsys)和明導(dǎo)國際(MentorGraphics)三家壟斷。我國能提供商用EDA軟件的廠商,僅十家左右。盡管與國際第一梯隊(duì)相比,它們力量還很微弱。但有了從0到1的突破,它們?yōu)樾酒瑖a(chǎn)化帶來了巨大希望。
近日,芯愿景以國內(nèi)首家EDA廠商的身份上報(bào)科創(chuàng)板,成為市場焦點(diǎn)。它的EDA軟件能夠有效支持芯片工藝和技術(shù)分析,并服務(wù)芯片設(shè)計(jì)廠商。以EDA軟件為支持,芯愿景服務(wù)了全球上萬家芯片企業(yè)。高通、英特爾、三星等全球前十半導(dǎo)體企業(yè)中,有六成是公司服務(wù)對(duì)象。
那么,芯愿景EDA軟件技術(shù)究竟幾何?它能否突破芯片產(chǎn)業(yè)“命門”,扛起中國芯片自主重任?
芯片“皇冠明珠”EDA軟件商用
EDA軟件50年歷史中,我們不是沒有過機(jī)會(huì)立于全球技術(shù)之巔。
1994年以前,“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”對(duì)中國實(shí)行EDA軟件禁運(yùn)管制,倒逼我國研發(fā)出自己的EDA軟件——熊貓系統(tǒng)。然而,隨著1994年禁運(yùn)令取消,國內(nèi)EDA軟件研發(fā)近乎止步。“造不如買、買不如租”的思想盛行,有了進(jìn)口軟件,少有資金再愿意光顧這個(gè)“十年難磨一劍”的產(chǎn)業(yè)研發(fā)領(lǐng)域。
如今再回首,幾十年的技術(shù)差距早已形成巨大鴻溝。而EDA軟件特性,決定了這種鴻溝短時(shí)間內(nèi)難以逾越。
一方面,不同于一般軟件,EDA軟件要支持芯片開發(fā),必須與半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝深度綁定。因此,半導(dǎo)體硬件的“摩爾定律”亦約束著EDA軟件。也就是說,隨著半導(dǎo)體工藝快速更新迭代,EDA軟件亦需不斷升級(jí)更新,以支持硬件開發(fā)。由此,持續(xù)高額的研發(fā)投入總伴隨著EDA軟件廠商。
以鏗騰電子和新思科技為例,2010年以來,兩者每年都要拿出經(jīng)營收入的30%以上用于研發(fā)。2018年,鏗騰電子研發(fā)投入超過10億美金。
另一方面,EDA軟件鏈條很長,涉及到前端設(shè)計(jì)仿真、后端布局規(guī)劃、物理驗(yàn)證等全過程。為了擴(kuò)大市場,EDA廠商往往會(huì)以并購方式向全鏈延伸,打造軟件平臺(tái)。據(jù)統(tǒng)計(jì),美國EDA公司并購史上,僅鏗騰電子、新思科技、明導(dǎo)國際三家頭部廠商就參與了200多次并購。這種高資本投入整合起來的平臺(tái)資源,構(gòu)成了頭部廠商強(qiáng)大的護(hù)城河。
總結(jié)來說,EDA軟件高研發(fā)、平臺(tái)化兩大性質(zhì),決定了行業(yè)壟斷格局。后來者要想進(jìn)入分羹,將非常困難。多年以來,全球三大廠商占據(jù)了我國95%以上的市場份額,給了國內(nèi)企業(yè)極“小”的發(fā)揮空間。
2002年,芯愿景成立,其團(tuán)隊(duì)多出自中科大計(jì)算機(jī)系,年齡不過30歲。面對(duì)壟斷巨頭,技術(shù)、資金還相當(dāng)薄弱的芯愿景,該如何應(yīng)對(duì)?
從一開始,芯愿景就選擇了“?!薄ⅰ熬钡牡缆?,僅將自身EDA軟件定位為“芯片分析和設(shè)計(jì)服務(wù)所用”,而非全面的軟件平臺(tái)。所謂芯片分析,即分析市場上已有芯片的技術(shù)和工藝,或是為了學(xué)習(xí)和借鑒一流技術(shù),或是為了鑒定知識(shí)產(chǎn)權(quán),防止專利被侵犯。
為了服務(wù)芯片分析領(lǐng)域,芯愿景將研發(fā)重點(diǎn)放在圖像采集、處理、驗(yàn)證等重要環(huán)節(jié)上。一方面,公司努力提高產(chǎn)品和市場主流EDA軟件的兼容性,以便商用,為有芯片分析需求,或是部分芯片設(shè)計(jì)企業(yè)所用;另一方面,自研EDA軟件技術(shù)不斷精進(jìn),為公司日后轉(zhuǎn)型踏入芯片分析領(lǐng)域打好基本功。
在這種僅專注細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展思路下,芯愿景取得了突破。如今,它是國內(nèi)僅有的10家左右EDA軟件供應(yīng)商之一。其六大軟件產(chǎn)品線、38個(gè)軟件產(chǎn)品,能與主流EDA軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,并支持OpenAccess、SPICE等多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。
然而,我們不能否認(rèn)的是,芯愿景每年400萬左右的營收規(guī)模,與國際一流廠商相去甚遠(yuǎn),甚至離第一大國產(chǎn)EDA廠商華大九天亦有差距。但其商用化EDA軟件,幫助公司開拓芯片分析和設(shè)計(jì)服務(wù)領(lǐng)域,并成為國際領(lǐng)先的芯片分析廠商。從此,芯愿景從另一角度,加速芯片國產(chǎn)化進(jìn)程。
“拆解”芯片助后進(jìn)者居上
盤點(diǎn)國內(nèi)其他芯片分析廠商,如圣景微、深科特等,它們盡管也有自研基礎(chǔ)軟件,但僅供自用。
不難推測(cè),這些芯片分析廠商之所以沒有實(shí)現(xiàn)軟件商用,是因?yàn)樗鼈兊漠a(chǎn)品在電路圖清晰度、支持工藝先進(jìn)度、與主流EDA軟件數(shù)據(jù)交互等方面做得不夠成熟。而芯愿景商用的軟件,證明了其扎實(shí)的技術(shù)基本功。
有自研EDA軟件作支撐,芯愿景逐漸成長為國際領(lǐng)先的芯片分析廠商。
與美國一流企業(yè)TechInsights相比,芯愿景亦毫不遜色。它所能分析的最小工藝制程達(dá)到7納米,在封裝分析、圖像采集等方面,它的技術(shù)均與TechInsights比肩。如今,芯愿景每年分析產(chǎn)品達(dá)6500多種,累計(jì)客戶1500多家,正逐漸追平與TechInsights的規(guī)模差距。
考慮到中國半導(dǎo)體市場大環(huán)境,如芯愿景這般具備先進(jìn)技術(shù)分析能力的廠商注定要成為“香餑餑”:
起步晚已是我國芯片業(yè)不可改變的事實(shí)。對(duì)于很多后來者而言,如何更快追趕上“前輩”的步伐?除了潛心鉆研技術(shù)原理以外,學(xué)習(xí)“前輩”一流技術(shù),并以此改進(jìn)自身也同樣重要。
例如,在高度依賴設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)的模擬芯片市場,我國自給率不足14%。在工業(yè)等高端領(lǐng)域,自給率更是不足5%。為了彌補(bǔ)國內(nèi)從業(yè)者經(jīng)驗(yàn)不足,芯片分析非常必要。廠商將先進(jìn)芯片的工藝細(xì)節(jié)、電路布圖清晰呈現(xiàn)給年輕的設(shè)計(jì)師,讓他們看到,前輩們是如何將幾十年經(jīng)驗(yàn)?zāi)Y(jié)于一塊芯片之上,進(jìn)而啟發(fā)他們提高芯片性能、縮短研發(fā)周期。
在專利保護(hù)方面,芯片分析亦是不可或缺的環(huán)節(jié)。
隨著海思、展訊等越來越多優(yōu)秀國產(chǎn)廠商崛起,我國專利保護(hù)意識(shí)也在不斷增強(qiáng)。2013年至2018年,我國集成電路領(lǐng)域?qū)@_總數(shù)年均復(fù)合增長率10.8%,但同時(shí),2009年至2018年,人民法院審理一審知識(shí)產(chǎn)權(quán)案件數(shù)年均復(fù)合增長率高達(dá)28.1%,遠(yuǎn)快于專利申請(qǐng)?jiān)鏊?。由此可見,專利保護(hù)對(duì)企業(yè)發(fā)展十分重要。
芯愿景整合了項(xiàng)目中積累的共性圖像或電路數(shù)據(jù)等信息,形成了自有芯片專利數(shù)據(jù)庫,為很多公司實(shí)行侵權(quán)分析和取證工作,幫助其合理維權(quán)。當(dāng)前,公司數(shù)據(jù)庫中包含了3.1萬余個(gè)集成電路產(chǎn)品、6.7萬余份芯片技術(shù)報(bào)告。2018年,芯愿景知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析鑒定收入突破2800萬規(guī)模。
2017至2019年,芯愿景芯片分析收入從5520萬元增長至1.29億元,翻了一倍不止;其凈利潤更是從2594萬飛速增長至7594萬。高業(yè)績?cè)鏊僮C明了芯愿景在中國半導(dǎo)體市場的高服務(wù)價(jià)值。
然而,透過芯愿景部分產(chǎn)品的波動(dòng)性業(yè)績,我們不難看出,芯片分析是一門高度定制化的生意,想要快速放量并不容易。三年內(nèi),公司芯片技術(shù)分析、知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析鑒定的收入與毛利率均呈現(xiàn)波動(dòng)增長態(tài)勢(shì)。波動(dòng)的原因,是項(xiàng)目難度各異、規(guī)模不一,公司為此耗費(fèi)的人力和時(shí)間成本也各不相同。
如何將多年服務(wù)經(jīng)驗(yàn)共性提煉出來,形成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,進(jìn)而做更“省時(shí)省力”的生意,是芯愿景做大芯片分析規(guī)模后,所要考慮的問題。
設(shè)計(jì)服務(wù)帶動(dòng)新增長
IP授權(quán)服務(wù),就是芯愿景近年來服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化的重要成果。
所謂IP,就是芯片上已經(jīng)過驗(yàn)證、可重復(fù)使用的模塊,它具備某些特定功能,裝載在芯片上,可“即插即用”。這一過程類似于搭積木,芯片IP就好比是積木局部。將預(yù)先搭好的各個(gè)局部組裝起來,便可迅速搭建成完整的模型。
2011年,我國芯片設(shè)計(jì)廠商才534家,到了2018年,這一數(shù)字已經(jīng)增長至1638家。這背后,體現(xiàn)的是我國芯片設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展壯大,競爭日益激烈的現(xiàn)實(shí)。市場上同質(zhì)化芯片數(shù)量越來越多,對(duì)于芯愿景這樣專業(yè)的芯片分析廠商而言,就意味著它所能捕捉到的技術(shù)和工藝共性越來越多。
依托自有EDA軟件,芯愿景形成了支持5萬個(gè)以上項(xiàng)目集成電路圖像、標(biāo)注和電路圖存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫。這對(duì)公司凝結(jié)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)共性,形成自己的IP起到了極大幫助。目前,公司已經(jīng)開發(fā)了十余款嵌入式安全防護(hù)類、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與控制類、通用基礎(chǔ)類IP,發(fā)放授權(quán)超過3萬個(gè)。
參考EDA巨頭新思科技、國內(nèi)EDA最大廠商華大九天,他們也都在業(yè)務(wù)發(fā)展過程中,積累了自己的IP,并將其發(fā)展成重要業(yè)績?cè)鲩L點(diǎn):
2019年,隨著全球半導(dǎo)體增速放緩,新思科技EDA軟件收入增速從上年的69%降至19%。與之對(duì)比的,是公司IP服務(wù)收入占比從28%升至31%,且正在以平均每年18%的速度增加,帶動(dòng)了公司業(yè)績有力增長。
華大九天在EDA軟件發(fā)展過程中,亦十分注重IP培養(yǎng)。它自主研發(fā)并流片驗(yàn)證的高速接口IP,可以支持十幾種高速接口協(xié)議,已經(jīng)成功應(yīng)用在客戶芯片產(chǎn)品中并量產(chǎn)超萬顆。
由此可見,IP是很多EDA廠商的業(yè)務(wù)拓展方向,具有巨大發(fā)展前景。
2018年,芯愿景IP首次實(shí)現(xiàn)商用。2019年,公司IP授權(quán)收入達(dá)到1038萬,較上年增長96%。為了培養(yǎng)更多優(yōu)質(zhì)IP,芯愿景擬籌資9373萬元,用于物聯(lián)網(wǎng)芯片IP開發(fā),并搭建IP和產(chǎn)品驗(yàn)證平臺(tái),加快IP部署。
EDA軟件,是芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工具,被稱為芯片產(chǎn)業(yè)“皇冠明珠”。作為國內(nèi)寥寥幾家EDA軟件廠商之一,芯愿景備受矚目。無可諱言,它的軟件與新思科技等巨頭相比差距甚大。但有自研軟件支持,芯愿景得以提供芯片分析和設(shè)計(jì)服務(wù),高效助力芯片國產(chǎn)。隨著其EDA軟件愈加成熟、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化程度愈高,芯愿景有望成國際頂尖芯片服務(wù)商。
評(píng)論