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芯片是“磨”出来的

2019-04-10
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根据市场调研机构IC Insights统计,2010年中国大陆芯片设计公司营收占全球芯片设计营收的5%。经过8年的发展,2018年中国大陆芯片占到了全球市场份额的13%,其中5个百分点来自华为海思。


预计2020年中国大陆芯片约占全球市场份额的15%,这个发展速度远低于中国国务院于2015年3月发起“2025年中国制造”(MIC 2025)计划。 但是中国芯片设计行业的发展不可能一蹴而就,要有十年磨一剑的毅力和积累,要有板凳要坐十年冷的定力和恒心。设计出成功的芯片,需要时间和耐心,需要经过研发、生产、销售、客户、公司全方位的打磨,好芯片是“磨”出来的。


中国大陆芯片设计公司数量世界第一,但行业营收规模仍很小


芯片的突破不是依靠设计公司数量堆积起来的,一个设计公司要做出好的芯片,公司本身不能有短板,每一块业务单元都要跟上。好的芯片不仅需要研发和生产的打磨,也需要销售和客户的配合,甚至需要公司层面的协调和管理来帮助芯片的快速迭代和提升。


从2010年到2018年,设计公司数量从582家增加到1698家,数量增长近3倍。2010年到2015年5年间只增加了154家,但2016年比2015年增加了626家,数量是2015年的近一倍,这个增长来自国家政策的刺激,中国国务院于2015年3月发起“2025年中国制造”(MIC 2025)计划,促进芯片设计公司遍地开花。2017年芯片设计公司数量与2016年相当,但随着中兴事件的爆发,资本再一次集中进入芯片行业,2018年迎来了大量新的芯片设计公司,比2017年增加了318家。


数据来源:ICCAD


中国是世界的电子产品制造中心,中国芯片需求占全球需求的约70%。2018年,中国进口芯片总金额高达3120.58亿美元(约2万亿人民币),而中国大陆芯片设计行业营收只有2577亿人民币,约占进口芯片总金额的13%。中国芯片设计公司与国外芯片公司的差距依旧明显,需要继续练内功,把公司里最短的那块木板弥补起来。


80/20定律同样适用于中国大陆芯片设计行业。据ICCAD数据来源,2018年,300家芯片设计公司的总营收超过2000亿人民币,另外1000多家芯片设计公司的总营收不到500亿人民币。尽管如此,中国大陆芯片设计行业的发展还是有目共睹的,从2010年到2018年,8年间增加了2000亿人民币,2018年芯片设计行业营收总额是2010年的近4倍,但同期公司数量比是3倍。2010-2018复合年均增长率CAGR=20.1%,高于全球半导体行业CAGR=6% (2010-2018)。


数据来源:ICCAD,单位:亿元人民币


中国前十大芯片设计公司的十年,专注芯片打磨才能更强


2010年,中国大陆芯片设计公司有10家营收超过1亿美元,对于当时的中国大陆来说,已经是很大的成就。其中超过10年的公司有三家:1、海思半导体有限公司,虽成立于2004年,但前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心;2、中星微电子有限公司,创立于1999年;3、国民技术股份有限公司,诞生于2000年3月。


展讯通信(上海)有限公司成立于2001年,通过近10年的努力成为中国大陆最大的芯片设计公司。成立于2004年的锐迪科,出人意料地成为国内第二的芯片设计公司。成立于2003年的芯片设计公司有比亚迪微电子、国微技术、格科微。


泰景信息科技(上海)有限公司成立于2006年01月,2016年3月注销。


来源:水清木华研究中心整理(2010年中国大陆前十大芯片设计公司)


不经历风雨,怎么见彩虹。不经磨砺,芯片又怎能脱颖而出。8年沉浮,有些芯片设计公司下去了,甚至消失;有些公司通过积累和打磨,做出了好的芯片,获得市场竞争力,创造出令人骄傲的业绩。2018年中国大陆诞生了新的前十大芯片设计公司。


华为海思半导体不仅是中国大陆第一大的芯片设计公司,2018年也成为了全球前五大芯片设计公司,并且营收成长居冠。从2010年1亿美金到2018年营收约60亿美金,这种卓越的成长,离不开华为人耐得住寂寞受得住委屈的和平心态;离不开踏实做事、不断打磨组织和打磨技术的吃苦精神。


宝剑锋利磨砺出,梅花香自苦寒来。前十大中国大陆芯片设计公司的成功都是从市场打拼出来的,经十年的努力和磨练,才成就今天的业绩。那些不去专注技术,不去专注产品,不关注创造客户价值,没有工匠精神和毅力的公司也必然被市场和客户所淘汰。


紫光国微成立于1991年,汇顶科技成立于2002年,中兴微电子成立于2003年,兆易创新成立于2005年,北京君正成立于2005年,全志科技成立于2007年,紫光展锐由展讯和锐迪科合并,华大半导体也是由集团旗下芯片设计公司在2014年合并而成。


2018年北京豪威营收100亿元和北京硅成营收26.5亿元属于海外并购,不归于本土成长起来的芯片设计公司。


来源:中国半导体行业协会(经修改,替换北京豪威和北京硅成;2010年营收按1: 6.8换算)


面对市场激烈竞争,如何才能“磨”出好芯片


木桶理论不一定适合个人,但一定适合芯片设计公司。个人可以有短板,但公司不能有短板。要做出好的芯片,正确的产品方向和规划是前提,还要从研发、生产、销售、客户、公司五个维度来打磨。同时,五个维度之间需要相互理解,有了理解才会更好磨合,才能磨出好芯片。


成功的芯片,不只是来自研发设计,也来自生产的成本管控和品质管控,也来自销售的推广力、客户的反馈和信任,也来自公司的管理和构建产品力。尽管国内芯片市场广阔、发展迅速,但面对的依旧是芯片对外依赖程度高、自给率低下、竞争激烈的“残酷”现实。中国芯片设计行业要实现快速突破和持续发展,需要从五个维度来打磨:


研发:技术和产品是磨出来的


芯片技术和产品的开发是一个持续优化的过程。一款芯片的设计开发,需要根据产品的系统应用需求来确定对芯片功能和性能指标的要求,平衡功能集成和功能外置,并兼顾芯片兼容性,选择芯片工艺及工艺平台,追求芯片最优性价比,同时达到整个应用系统的低成本高性能。


芯片的研发过程是一个多次循环迭代的过程。产品定义好了之后,先设计芯片电路再仿真,确定没有问题后再投片。数字芯片仿真模型比较准,射频模拟芯片的仿真模型相对没有那么准,仿真结果和晶圆回来后测试的结果往往有差距,需要依靠芯片设计工程师的经验摸索和把控。后端版图实现过程中,如果时序、功耗、面积、后仿真等通不过,也可能要返回原始设计进行修改;芯片投片回来后,测试性能指标和可靠性达不到设计要求,需要定位分析问题,修改设计,再次投片验证等等。


芯片研发流程复杂,周期长,投入大。任何一个细节考虑不到或者出错,都会导致芯片失败;芯片技术研发创新也充满不确定性,可能导致芯片研发周期拖延半年或者一年,甚至更久。一个成熟芯片的研发,有可能需要多次的投片验证,一次投片验证需要6个月左右。因此,为了减小投片风险,系统设计和测试验证的工作十分重要,除了依靠EDA工具,另外要依靠芯片设计人员的经验和时间投入。


生产:品质是磨出来的


设计决定品质,生产决定品质。芯片品质,是在芯片设计和生产之间通过交流和互动进行打磨和完善的过程。


一颗芯片的制造工艺非常复杂,涉及2000多道工序。芯片生产的过程中,晶圆制作和封装测试都影响和决定芯片的品质。晶圆厂的工序和流程比较严格和规范,可以干预的管控很少,生产过程中晶圆出品质问题的概率较低;封装厂在进行晶圆Die粘片、打线、塑封、镀锡、切割等操作过程中出现偏差导致芯片品质问题的概率相对高一些。芯片的生产品质控制也是一个过程,需要质量专业人员进行流程监管和控制,需要对各个工序之间和操作人员进行不断规范和磨合。


测试是控制芯片品质的最有效手段。测试分为量产前NPI阶段的可靠性测试和量产后的功能与性能测试。芯片成品FT测试是指功能与性能测试,测试项的多少与测试值范围的设定需要平衡芯片成本和芯片失效率(PPM),测试费用的增多和生产良率的降低直接导致芯片成本增加;可靠性测试也是芯片品质的保障,测试包括HTOL、ESD、THB、uHast和bHast,THB和bHast一般二选一。品质是在跟客户的互动中磨出来的,华为对品质要求是最严的,对可靠性测试要求也是最高的,品质最终形成于产品研发设计、中试、制造、分销、服务和客户使用的全过程。


销售:生意是磨出来的


芯片不同于一般产品,芯片销售需要经历一个复杂过程和较长时间。芯片作为中间件,需要被评估是否会给客户带来风险和能否为客户创造价值。


芯片设计公司越来越多,竞争越来激烈。芯片产品的销售已经从有没有到好不好,从找到客户就能做到生意到等到其他供应商出局才能做到生意。小客户,找点关系报个低价就能做到生意;大客户,需要经过客户端研发、供应链管理、采购、甚至品质部门一致同意才有机会导入,整个过程需要时间和耐力,不断和客户去磨合。


芯片销售,对创业公司变得越来越艰难。国内芯片设计公司大部分都是低重复产品开发,加上客户对新产品就有担心和顾虑,尤其是价格差异不大的情况下,不太愿意去做替换。但是要做出好芯片,需要客户去采用并不断反馈信息,跟着客户的要求和需求不断优化,只有这样才能把产品做好,把生意做大。因此,现在的芯片销售人才对芯片设计创业公司尤其重要,没有客户就没有好芯片,没有好芯片就没有好生意,唯有排除万难,跟客户去磨出生意。


客户:关系是磨出来的


成交来自信任,信任来自关系,关系来自交往和磨合。要和客户建立和打磨好关系,需要关注芯片行业四个层面的关系营销:


1. 公司销售人员和技术人员与客户相关工作人员之间的关系。

2. 公司产品与客户产品之间的关系。

3. 公司与客户企业之间的关系。

4. 公司与代理商、供应商以及竞争者之间的关系。


有了关系,信息的传递才更有有效性。私人关系只是芯片行业关系营销的一个层面,芯片设计公司要更多关注自己产品跟客户产品之间的关系,能为客户产品创造更多价值;有了前面的基础,才更容易建立起芯片公司与客户企业之间的关系,这种关系能帮助芯片公司走的更稳更远。关系不是凭空而来的,都是通过交流和合作在时间里磨出来的。


公司:成功是磨出来的


一个公司的成功,30%取决于资本,30%取决于人才,40%取决于坚持。有了资本和人才,坚持正确的产品方向和技术路线,能经得起市场磨砺,芯片设计公司就有机会走向成功。


彼得-德里克曾说:企业不会自动成长,只有在对的时机,对的市场,提供对的产品或服务,企业才可能成长。芯片设计公司需要等待时机去给对的市场提供对的芯片产品,同时对芯片产品进行持续优化和创新;公司能否创新,通常不在于有没有技术,而是要看公司领导人能否打磨新思维,组织内部的打磨能否适应外界环境的变化,能否发现人才、有效利用人才。


芯片行业一般都认为最早切入市场很重要,但事实上谁最早达到经济规模才是最重要。在芯片产品没有打磨好之前,不要轻易推广市场,品牌形象的树立,客户对芯片公司的认可度都是来自产品本身,对后续产品在市场的推广和客户端导入有很大影响。因此,成功是急不来的,成功是磨出来的。


结束语


尽管大环境推着中国芯片公司小步快跑,当地政府和投资方都希望芯片设计公司快出产品,快上业绩。芯片设计公司要成功,需要用更多的精力和时间去倾听市场的声音,让自己静下心来,真正去琢磨技术和产品,用时间和锲而不舍的精神去打磨出成功的芯片。只有耐得住寂寞,守得住初心,中国芯片设计行业才能见到转角处的光明。


一切向往皆可前往,有“芯”才有远方。在国家政策的支持下,在中国芯片产业人才的努力下,未来十年,中国集成电路将跨上新台阶跻身全球第一梯队。





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