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半导体相对GDP的高增长还将延续,到2030年“全球半导体市场规模将达一万亿美元

TechSugar 2018-08-03 11:38 次阅读

自2016年以来的这一波景气周期已经持续了两年左右,市场调研机构IC Insights最新预测,2018年全球半导体增长仍将维持两位数,销售额有望突破5000亿美元。从历史数据来看,虽然半导体有明显的波动周期,但平均增长率还是远高于全球GDP增长率,过去三十年,全球GDP增长了4倍,而半导体市场规模增长超过10倍。华登国际投资合伙人容志诚表示,半导体相对GDP的高增长还将延续,到2030年“全球半导体市场规模将达一万亿美元,占全球GDP的比例将从2018年的0.5%提升到1%。”

华登国际投资合伙人容志诚

不过,全球半导体生态发展极其不均衡,作为全球最大的电子制造基地,中国的芯片供应仍有大半需要依靠国外,如容志诚在2018中国(成都)半导体生态合作峰会上演讲时提到,2017年中国集成电路进口额为2600亿美元,占全球集成电路总产值过半。事实上,如果从整个产业生态来看,芯片的自给率并不是最低,半导体产业上游的开发验证工具、材料与设备等,国内都很落后。以工具为例,国内EDA市场95%以上被外资占据,“三大EDA厂商占国内超过90%的市场份额,剩下的市场还有ANSYS等这种国外公司来分,”华大九天董事长刘伟平告诉TechSugar,国内厂商的市场份额需要一点一点地从国外厂商手中去抢。

局部突破

从国内EDA行业发展,可以管窥整个半导体产业生态。前身是华大集团EDA部门的华大九天,虽然2009年才成立公司,但在EDA行业的经验,可以追溯到1980年代的熊猫系统,在国家正式启动EDA系统开发时,华大九天团队就已经参与进去。“从熊猫EDA到现在已经有30年,一方面扎根EDA是蛮艰辛的一个过程,另外一个方面,我们做得也不够理想,到今天才有一点小成果出来,离产业界期望还很远。”刘伟平说道。

华大九天董事长刘伟平

华大九天的成果,主要体现在三方面。首先,华大九天有一套完整的模拟电路(或者说全定制电路)设计平台。“做模拟电路设计,用我们这套系统,基本可以从头到尾做下来,”刘伟平表示,华大九天的模拟设计平台上电路仿真模拟工具(Spice)性能非常出色,比三巨头的工具还要“快很多,性能好很多,客户用了我们的产品之后很惊讶。”

第二,华大九天为SoC设计提供优化工具平台。不像在模拟与混合信号领域有全流程工具,华大九天的数字电路工具尚不完整,不过华大九天可以提供优化平台,为用户设计完成时序与功耗优化,“这套平台有很多想法与概念是我们最早在产业里面提出来的,现在一些国外大公司,也开始采用类似的概念来实现。这套工具我们做得还不错,国内市场占到80%。”

第三,华大九天有针对显示器面板的全流程设计工具。“面板要用薄膜晶体管来控制每个像素的工作状态,所以面板是一个大的晶体管阵列结构形态,有点像存储器的结构,这个市场比较特殊,全世界就华大九天专门针对这个市场做了全流程工具。京东方、华星光电、熊猫、彩虹、天马、惠科,还有维信诺,以及群创、友达等都是我们的客户。”

差距在哪里

虽然在局部形成了突破,但与全球领先的三大EDA厂商相比,国产EDA厂商差距非常大,而且差距并不只是体现在销售额上,用刘伟平的话说,国内EDA厂商还“没有能力全面支撑产业发展。”

相比三巨头,国内厂商第一个短板就是工具不够全。刘伟平介绍,只看集成电路产业所需的EDA工具,华大九天已有的产品线占集成电路所需工具的三分之一左右。“还有三分之二的东西我们没有,这是最大的问题,”刘伟平呼吁,在补齐工具链方面,国内厂商应相互配合,一起把工具做全,“如果做不全,就没有能力支撑产业。”

其次,国内EDA厂商与先进工艺结合比较弱。“设计与工艺对接的纽带就是EDA,如果EDA和工艺结合不够好,就很难起到纽带的作用。”刘伟平解释道。在与工艺结合方面,三大EDA公司有天然优势,它们在新工艺开发阶段就与晶圆制造厂合作,因此对工艺理解很到位,反过来可以更好地改进工具以支持先进工艺,而国内EDA厂商只能在工艺开发完以后拿到部分数据。另外,EDA工具与工艺结合的重要支撑是工艺设计套件(PDK)。作为工具基于工艺开发的一整套基础支撑环境,PDK包含了器件的模型、结构、设计规则检查以及库等,开发非常复杂,需要较大投入,目前国内EDA厂商都比较缺乏PDK基础。国内EDA产业与先进工艺结合不够的原因,与中国整个半导体生态不够成熟直接相关,“我们的生产技术还在突破14纳米,人家都已经做到7纳米了。”

第三个因素是缺人。据刘伟平估算,国内做EDA研发的人大约有1500人,其中约有1200人在国际EDA公司的中国研发中心工作,真正为本土EDA做研发的人员,只有300人左右。“我们有150个人,国内还有还有一些小的EDA公司,以及高校与研究所,总共只有300人,全球最大的EDA公司,研发人员大约有7000人,其中5000多人做EDA工具。”刘伟平强调,人才缺乏是所有问题的根本,“几十倍的差距,力量对比悬殊!”

缺人背后的主要原因是投入不足。刘伟平算了一下,从成立到现在,近十年时间,华大九天总投入不到5亿人民币,而“全球最大的EDA公司一个月投入就是5亿,一年投入11亿美元,差距确实很大。”投入不足,在招人留人方面就难以发力。

变革思路

半导体产业链上每一个环节要想发展好,都离不开持续稳定的投入。芯原微电子创始人、董事长、总裁兼CEO戴伟民就表示,京东方在成都的发展历史表明,一个产业要想做成功,需要以穿越半导体波动周期的眼光来定战略,在执行环节,更要以极大的勇气与耐心去看待市场波动,不能遇到困难就半途而废。他特意指出,在更换管理层之后,市场上有传闻称格芯(GlobalFoundries)将放弃在FD-SOI工艺上继续投入,实际情况并非如此,“格芯官网刚公布一则新闻,宣布FD-SOI已经拿到的订单金额超过20亿美元。”戴伟民认为,发展FD-SOI工艺对于丰富国内半导体产业生态,增加设计公司工艺选择机会,以及培育半导体自主供应链,都有比较重要的意义。

芯原微电子创始人、董事长、总裁兼CEO戴伟民

对EDA产业也是如此。华大九天成立还不到十年,但其在EDA领域的积累有三十年,前面二十几年虽然弱小,但保留了种子,积蓄了力量,当产业大形势转好时,发展就开始提速。“去年EDA相关业务翻了一番,今年预计还会有40%到50%的增长,业务已经逐步成长起来,进入了快速发展通道。”刘伟平说道。

限制产业发展速度主要因素,不外乎人才、资金、技术专利布局及产业格局。资金方面,在政府支持与大基金带动下,与前些年投入严重不足的局面相比有一定改善;技术布局方面,除了自主研发,与国外公司进行合作不可避免,包括必要的并购;在产业格局上,中国电子制造业对芯片自主可控的重要性已经达成共识,如何提升供应链安全性是全产业的问题,下游产业需要在市场化机制下对上游关键环节进行扶植。

作为智力密集型产业,半导体归根结底还是人才的竞争,中国工程师团队基数很大,但与美国等发达地区相比,高级人才数量仍然偏少,而且相比互联网等新兴产业,电子半导体对年轻人才的吸引力在持续下降。在中西部地区设立研发中心,通过区域经济差异来形成对人才的吸引力是一种应对方法,但不是长久之计。对整个产业而言,要想发展好,就必须做好人才梯队建设,没有持续高质量人才输入,没有让工程技术人员能够安心长期开发技术的环境,产业即便一时繁荣,也是空中楼阁。

原文标题:中国半导体生态现实与变革思路

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