来源:内容来自半导体行业观察(ID:icbank)原创,作者:畅秋,谢谢!

最近一年多,受到2019年半导体行业整体低迷、华为禁令,以及2020年疫情影响,整个行业都受到了很大冲击。不过,往往就是在危难时刻才见英雄本色,晶圆代工业就是这样的角色,以台积电为代表的几大厂商,从2019下半年开始,一直到现在,无论是产能利用率,还是营收情况,整体表现喜人,不仅众多IC设计客户订单不断融入,如德州仪器(TI)和ADI这样的传统IDM霸主,也越来越多地将先进制程产品交由代工厂生产,使得整个晶圆代工行业处在旺盛发展期。

而与晶圆代工厂相比,IC设计厂商的情况就没那么乐观了,不同公司的营收表现差异很大,即使是同一家公司,在最近一年内的不同阶段,其营收也出现了大幅震荡。而这种状况在中国大陆的IC设计企业当中的体现更加明显,如华为海思、汇顶科技、比特大陆、紫光展锐、北京智芯微等,营收起伏较大,原因主要有两个:一是2019上半年行业低迷,下半年开始回暖,使得厂商业绩出现起伏;二是2020年疫情明显拉低了市场需求,特别是以手机芯片为主营业务的企业,受到的冲击最明显。

在动荡的2019和2020年,危机重重,非常时期,挑战与机遇并存,全方位考验着中国本土IC设计厂商,这种情况下,谁的技术功底厚,商业化水平高,能够较为灵活地应对市场需求变化,谁就能应对好危机,为将来的发展做好准备。而在笔者看来,在中国本土IC设计厂商中,在以上方面做得最好的是两家:汇顶科技和华为海思。

首先看汇顶。

做电话芯片起家的汇顶科技,不断适应着市场的需求和变化,在看到手机电容指纹识别芯片的发展潜力后,该公司果断将主要研发资源和资金投入到了这方面的研发上,并在2015、2016年的那段产业风口期抓住了机遇,产品性能和规模一举超越了欧洲电容指纹识别芯片传统厂商,奠定了行业霸主地位。不久后,又押注手机屏下光学指纹识别,并再次抓住了这一发展机遇,成为目前该产品领域的绝对霸主。

此外,汇顶还在触控、音频、数字SoC,以及蓝牙芯片等方面进行着拓展。对此,该公司董事长张帆表示:“我们不会太在意公司产品在手机或是非手机所占比例,公司创业之初是做固定电话芯片的,后来固话市场不行了,我们转到手机。未来如果手机消失了,我们也可以和客户寻找到新的机会,提供新的产品实现商用。”

通过近几年的技术攻关,汇顶的技术覆盖面以及产品线得到大幅扩展,这是一个非常艰苦的能力建设过程,需要长期的积累和耐心。通过近年来的持续投入和布局,汇顶科技的产品线已经涵盖传感、连接、计算、安全等多个领域,除了指纹芯片外,多项产品已经全面出货,大量导入终端。

在这样的过程当中,要想拥有新技术,并购是一个很好的途径。为此,汇顶收购了NXP的 VAS业务,还有德国Dream Chip Technologies GmbH公司 (简称DCT)。NXP的VAS提升了该公司的音频芯片能力,DCT则提升了其大规模数字电路设计以及图像处理能力,DCT还对汇顶开拓汽车市场有很好的支撑作用。

更为重要的是,为了应对未来竞争,汇顶在不断加大研发投入。今年,在多种市场因素的影响下,该公司营收结束了过去几年大幅增长的态势,半年报净利润同比下滑41.26%。指纹芯片销售低于预期,收入陷入停滞,存货大增,而对新产品的研发持续投入导致研发费用持续增加,该公司2020上半年研发支出为8.35亿元,较2019上半年4.58亿元增长82.3%。

在这样一个困难之年,汇顶还在加大研发投入力度,可见其对增强未来竞争力的渴求程度,而这也正是不断提升核心技术水平,开拓新市场所必需的。

再来看海思。

海思设计的芯片覆盖范围很广,包括无线网络、固定网络、数字媒体等领域,但最受关注、热度高的莫过于处理器芯片了,包括手机处理器SoC、服务器芯片,以及AI芯片。

在手机处理器方面,从2009年,海思推出第一款面向公开市场的K3处理器开始,一直到2018年推出麒麟980,华为海思花了10年的时间,仅麒麟980项目研发耗资就超过3亿美元,其在2015年立项,包括联合台积电进行7nm工艺研究、定制特殊基础单元和构建高可靠性IP、SoC工程化验证,最终定型、量产,前后投入36多个月,1000多名半导体设计与工艺专家,5000多块工程验证开发板。

之后的麒麟990,以及今年即将面世的麒麟9000,花费的精力和资金比麒麟980更多。

另外,在手机处理器研发方面,华为海思与三星、苹果有所不同,后两者设计芯片的重点是应用处理器,而海思则更看重核心技术——基带的研发。因为基带芯片是联系电信设备与手机的纽带,而目前市场上虽然半导体IP很多,但要想买到手机基带IP事比登天,要买也只能从高通那里买现成的基带芯片,可见其研发难度之高,苹果与高通的官司,相争的核心点就是基带。而要自己搞研发、创新,就需要大量的投入,特别是基础性芯片研究。

不过,与汇顶科技相比,海思的研发还是有不足和隐忧。汇顶主要做传感器,以模拟芯片技术为主,这方面受制于人的可能性较小,而海思则不同,虽然华为自主研发的决心很强,投入很大,而且其在国内属于顶尖水平,但在很多方面依然很难实现自主可控,特别是在手机处理器和服务器芯片IP方面。

以引爆市场的麒麟芯片为例,其8核CPU、12核GPU还是躲不开Arm这样的IP大佬,这在国家之间的贸易争端,以及意识形态和政治力的作用下,对于Arm的依赖使得产业风险难以避免。

而海思的服务器芯片对Arm的依存度更高。

由于手机处理器和服务器属于传统产业,生态已经形成,非常牢固,这方面,Arm服务器芯片最为典型:即使被X86占到了90%多的市场份额,要与其争食的依然是我们不能自主可控的Arm,可见生态优势是多么重要。

而要想打造自己的生态,主要希望还是在新生的产品和应用上,典型代表就是人工智能,这也正是华为的攻坚重点。其推出的昇腾910和昇腾310,就是采用自主研发的全新架构——达芬奇。对此,当时的华为轮值董事长徐直军表示,之所以不再基于之前的芯片架构,而是做一个全新的架构,是因为目前市场上没有任何架构可以实现全场景覆盖。华为的昇腾系列则可以实现全覆盖。华为需要覆盖从云、到边缘、到端到物联网端,需要全新的架构,创造力的架构。

而愈演愈烈的华为禁令,使得海思设计出的芯片难以找到晶圆代工厂生产,有无米下锅的危险。这也在一定程度上印证本文开篇所说的:在经济和产业形势如此不理想的情况下,全球主要晶圆代工厂的生意却如火如荼,芯片制造的重要性再一次凸显了出来。而这不是海思一家,或是少数中国大陆顶尖IC设计厂商能够解决的,我们要走的路还很长。

可见,即使是像海思这样优秀的本土IC设计企业(技术水平和商业化规模都很强),依然不得不面对如此严峻的形势和挑战。中国的整体IC设计业和所有相关企业如何走好以后的路,这一课题再一次摆在了桌面上。

少而强才好

中国大陆IC设计业的一大特点就是企业数量众多,这在很大程度上分散了产业资源,特别是人才和资金,对于产业的长久发展不太有利。因此,需要合并重组。一位资深的半导体行业投融资专家认为,经过前几年的扩张与投入,中国IC设计业即将迎来重组期,从而提升资源集中度,这样才能加强综合竞争力。

实际上,这一发展态势似乎在2018年就初露端倪了,当年,本土的IC设计企业数量出现了第二个爆发期,同年,闻泰科技宣布收购安世半导体,同时,韦尔股份宣布收购豪威科技,2019年,这两起重量级的并购案基本完成,也催生了两家千亿市值的半导体企业。2019年,汇顶科技宣布收购NXP的VAS业务,吹响了拓展手机以外市场的号角。

谈到IC设计,就必须提EDA,因为两者的相关度太高了,而我国EDA的整体实力较弱,要想提升整体水平,重组也是一个不错的途径。例如,2019的最后一天,概伦电子宣布收购博达微,开启了本土EDA业务整合的序幕。

生态建设

生态建设方面,需要产学研各界协同建立更多的公共服务平台,用以整合多方面服务,如为中小设计公司提供已被验证过的集成电路功能设计模块;帮助进行定制量产,与市场对接,验证可行性等。以提升广大中小IC设计企业的产品质量和设计能力。

而要打造出一个扎根于我国本土的芯片生态体系,就必须持续推进设计、制造、封测等环节的深度融合,无论是消费类芯片,还是高性能的工业芯片,要给设计、制造和封测深化合作提供足够的时间和空间,使得IC制造企业可以对设计企业的设计规范、参数规格、EDA工具等有更深入的了解,从而提供更好的PDK支持。

目前,虽然我国IC设计业的整体水平还不高,但只要强化合作意识,做好顶层规划,就可以实现更高效的融合发展,提升整体水平和规模。