走成熟特色工藝路線，有哪些創(chuàng)新之道？

在當前的形勢下業(yè)界共識是，如何在沒有先進工藝的情況下發(fā)展市場上最需要的成熟工藝、打造特色工藝，并結(jié)合架構(gòu)創(chuàng)新、先進封裝等，實現(xiàn)芯片性能的系統(tǒng)級提升。在第29屆中國集成電路設(shè)計業(yè)2023年會暨廣州集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇（ICCAD2023）上，來自晶圓代工廠、封裝企業(yè)以及IC設(shè)計企業(yè)的高管們共同探討了工藝、技術(shù)創(chuàng)新與市場等話題，分享了許多精彩見解。

結(jié)合本土化需求的晶圓代工與封裝

榮芯半導(dǎo)體成立于2021年4月，總部位于中國浙江省寧波市，是致力于成熟制程特色工藝的集成電路制造企業(yè)。榮芯半導(dǎo)體在江蘇淮安和浙江寧波建有12英寸集成電路生產(chǎn)線。公司晶圓制造主要聚焦90-55nm的12英寸芯片生產(chǎn)線，覆蓋六大種類芯片制造，分別為CIS、TDDI、功率器件、電源管理、OLED Driver、NorFlash。

榮芯半導(dǎo)體投資人包括北京君正、美團、韋豪創(chuàng)芯、元禾璞華、紅杉資本、清控銀杏、民和投資、鋆昊資本、馮源資本等不少產(chǎn)業(yè)投資人。這些投資人已經(jīng)成功投資了產(chǎn)業(yè)鏈上下游不少的企業(yè)。榮芯半導(dǎo)體CEO白鵬表示，資本的投入不僅是資金還是資源，榮芯半導(dǎo)體作為晶圓代工廠在起步之初，某些技術(shù)平臺可以和大客戶深度戰(zhàn)略性的綁定，共同在產(chǎn)品端和工藝端進行優(yōu)化。他說這是榮芯半導(dǎo)體的一個特色，也有利于公司的成長。

圖：榮芯半導(dǎo)體CEO白鵬

據(jù)介紹，榮芯半導(dǎo)體的寧波工廠處于規(guī)劃中，預(yù)計2025年完工。寧波工廠投產(chǎn)后，也會做比較先進的邏輯工藝，比如40nm甚至28nm都有可能。榮芯未來會打造的幾大產(chǎn)品平臺包括CIS、BCD、模擬和模數(shù)混合等。

Tower Semiconductor中國區(qū)運營副總裁秦磊談到，以CMOS角度來看，40nm在國內(nèi)屬于成熟工藝，先進工藝更多是在22nm\14nm以下。成熟工藝與先進工藝很難拿數(shù)字節(jié)點區(qū)分。同樣的性能指標，在0.35微米、0.18微米或是12寸65納米都可以做到。這個參數(shù)的衡量已經(jīng)不是工藝節(jié)點，而是頻率或噪聲系數(shù)。以BCD工藝來看，用0.18微米到55nm來做的都有，在晶圓代工廠主要還是看電壓、驅(qū)動電流和隔離度等參數(shù)。

圖：Tower Semiconductor中國區(qū)運營副總裁秦磊

誠然，先進節(jié)點上國內(nèi)Fab與國外有差距，即便在模擬方向也有不少空白。秦磊舉例說，CMOS圖像傳感器已經(jīng)有豪威、思特威、格科微等市占率很高的企業(yè)。但像單反類的圖像傳感器等更高質(zhì)量的產(chǎn)品還得靠工藝參數(shù)。

對于競爭的壓力，秦磊表示一方面是國際巨頭的人工成本貴但單顆芯片成本可以做到極致，國內(nèi)企業(yè)也要把成本盡量做低。二是產(chǎn)品種類的豐富度，把不同規(guī)格的產(chǎn)品做全。同時在設(shè)計上優(yōu)化降低成本。

TSMC臺積電（中國）總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球表示，除了工藝微縮本身，更重要的是將很多不同的因素綜合考量之后獲得最佳的解決方案。通過與生態(tài)系統(tǒng)伙伴的長期合作，臺積電擁有基礎(chǔ)IP和標準庫以滿足不同客戶的設(shè)計需求。我們還有設(shè)計服務(wù)團隊，這樣的好處是在工藝開發(fā)初期可以將客戶的設(shè)計需求考慮進來，未來還將提前把軟件串起來。

圖：TSMC臺積電（中國）總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球

在談到汽車芯片的發(fā)展時，羅鎮(zhèn)球認為，汽車電子有著對應(yīng)各個不同的安全層級的芯片的龐大需求，在制造工藝上也有不同的要求。大陸不少芯片設(shè)計公司都在推車規(guī)級芯片，但真正落實、考慮安全周全還需要下更大的功夫。

摩爾精英自建近5,000㎡快速封裝中心和1.5萬㎡SiP先進封測基地，為客戶提供快封打樣/SiP&FCBGA設(shè)計生產(chǎn)/量產(chǎn)管理服務(wù)。

摩爾精英董事長兼CEO張競揚分析，一家IC設(shè)計企業(yè)做的車規(guī)級產(chǎn)品到了封裝階段，量小且設(shè)計復(fù)雜，出現(xiàn)這種情況是因為客戶在前期芯片設(shè)計時雖有技術(shù)上的特點但缺乏對芯片整個設(shè)計流程以及后面封裝、測試等環(huán)節(jié)的通盤考慮，同時很多公司在初期快速發(fā)展時也很難配置一支非常完整的團隊來進行通盤考量。

圖：摩爾精英董事長兼CEO張競揚

摩爾精英在過去五年多時間里幫助客戶一共做了1000多顆芯片、4000多個封裝，都是第一次就成功交付。之所以如此精準高效，是因為摩爾精英搭建了一支兩百多人覆蓋芯片從IT CAD研發(fā)環(huán)境搭建到芯片設(shè)計服務(wù)到流片技術(shù)支持到封裝到測試的完整團隊。在服務(wù)客戶的過程中踩過很多坑，也都成為服務(wù)客戶的寶貴經(jīng)驗，避免客戶犯錯。同時磨合了非常多優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)商，與供應(yīng)商之間頻繁的互動合作，也能幫助我們及時了解供應(yīng)商的產(chǎn)能及技術(shù)變化。

張競揚表示，芯片行業(yè)進入到效率時代，過去追求做大做多，現(xiàn)在追求做好做強，芯片公司/創(chuàng)業(yè)團隊的產(chǎn)品效率成為這里面最關(guān)鍵的指標。為了實現(xiàn)更快的產(chǎn)品效率，摩爾精英通過搭建一站式芯片設(shè)計和供應(yīng)鏈平臺，助力客戶實現(xiàn)高效的芯片研發(fā)到量產(chǎn)，我們目標是成就客戶，讓中國沒有難做的芯片。

端側(cè)AI的架構(gòu)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)生態(tài)

炬芯科技的智能音頻SoC芯片在智能手表、藍牙音箱、藍牙耳機等智能終端領(lǐng)域取得了不錯的成績。在采訪中，炬芯董事長兼CEO周正宇明確提出端側(cè)AI正在改變智能終端的未來。

圖：炬芯董事長兼CEO周正宇

周正宇說，AI的應(yīng)用在端側(cè)所有已知的應(yīng)用和品類都會人工智能化，傳統(tǒng)算法將被深度學(xué)習(xí)或其他神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來替代，以達到更好的體驗，比如降噪、語音識別等。同時，AI還會延伸出更多新的功能、品類和體驗。無論如何AI必將從云端走向端側(cè)。

以炬芯的產(chǎn)品架構(gòu)來看，目前以“CPU+DSP”的雙核為主，未來炬芯會整合低功耗 AI 加速引擎，即形成CPU+DSP+NPU（based MMSCIM）三核異構(gòu)的AI SoC架構(gòu)，為便攜式產(chǎn)品提供更大的AI算力。MMSCIM即“Mixed-Mode SRAM based CIM”，屬于模數(shù)混合的存內(nèi)計算，其優(yōu)勢是精度無限，具有良好的PPA，可靠性和量產(chǎn)的一致性非常高等。

數(shù)據(jù)顯示，MMSCIM基于已經(jīng)實現(xiàn)的Testchip測試和估算結(jié)果，在22nm工藝下能效比能達到7.8TOPS/W，接近使用7nm先進工藝實現(xiàn)的傳統(tǒng)架構(gòu)NPU；MMSCIM預(yù)計在16nm下能效比能達到15.6TOPS/W，高于7nm先進工藝下傳統(tǒng)架構(gòu)的NPU。

周正宇表示，智能手表是唯一一個適合長時間佩戴且緊貼皮膚的裝置，手表的AI化十分有必要，它可以用來進行健康監(jiān)測，監(jiān)測心率、血壓、血氧等，作為日常健康管理的助手。特別是結(jié)合邊緣AI，借助專業(yè)醫(yī)學(xué)知識，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行判斷，為醫(yī)療提供協(xié)助。

不過，我們也應(yīng)當看到現(xiàn)在芯片設(shè)計大多重視硬件，往往生態(tài)建設(shè)上比較乏力。周正宇說道，就比如TensorFlow與算力之前其實中間還間隔了很多層，或者說工具，那么如何來做好這些工作，是需要生態(tài)伙伴共同來完成的。炬芯也會為AI生態(tài)建設(shè)持續(xù)貢獻力量。

在產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)建設(shè)上，白鵬認為就像英特爾X86架構(gòu)的成功離不開終端應(yīng)用的驅(qū)動，當時正值PC電腦的興起。同樣的，ARM架構(gòu)崛起也得益于智能手機時代的到來。如果我們要引領(lǐng)一個新的架構(gòu)，就意味著要打造一個強大的應(yīng)用生態(tài)。

市場研判

對于市場景氣度的情況，羅鎮(zhèn)球分析庫存的消化已經(jīng)有所改善，但客戶對消費者的信心不夠，這是全球共同面對的問題。不過，所有領(lǐng)域都更加需要半導(dǎo)體，它的含量、數(shù)量和價值都在不斷提升，因此半導(dǎo)體行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展的趨勢不會改變。

白鵬表示，半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展處于周期性波動，前幾年芯片庫存多需要時間來消化，但晶圓代工更著眼于工藝技術(shù)，看到的是行業(yè)中長期的需求。如今業(yè)界共識行業(yè)的景氣度已經(jīng)觸底，樂觀估計明年上半年會開始反彈。在地緣政治和產(chǎn)業(yè)鏈重組的背景下，成熟工藝并沒有受到太多限制，反而國產(chǎn)化的需求之下，成熟特色工藝的市場機會在增加。國內(nèi)晶圓代工廠若能不斷升級成熟節(jié)點特色工藝的制造，那么有望獲得更多國內(nèi)設(shè)計公司之前向國外工廠流片的轉(zhuǎn)單效應(yīng)。

秦磊認為，經(jīng)歷了市場最差的時期，明年整體向好但不會太好，整個市場在去年下半年以來主要是消費類市場在下滑，工業(yè)和汽車類市場雖不是迅速爆發(fā)期，但將逐漸步入穩(wěn)定期。中國IC設(shè)計公司可以更多投入到產(chǎn)品的精準定義和高性能的研發(fā)當中，利用上下游的資源做出更多更好的產(chǎn)品。