任重道远：构建中国集成电路自主创新产业体系

本文源自2021 ICDIA会议期间对8家公司的采访，涉及EDA/IP、GPU、RISC-V、汽车半导体、DSP等热点技术和市场，并尽可能地引用受访者的原话，直接呈现他们的思想和呼吁。

正如中国集成电路设计创新联盟理事长魏少军教授所言，科技创新，集成电路首当其冲。设计业作为集成电路产业龙头，是技术和产品创新的主要环节，将会被行业越来越关注。

任重而道远，对于构建中国集成电路自主创新产业体系而论。

沐曦集成电路：沉心高性能GPU

2020年9月成立的沐曦集成电路致力于GPU芯片。该公司CEO陈维良在GPU领域已耕耘20年，见证了GPU行业的发展历史。“GPU在初期以固定流水线做一些具体的事情，尤其是游戏场景的渲染，而现在变得越来越通用。我们公司的主要产品，还是跟我过去的积累完全相关，就是高性能的GPU。” 

高性能的GPU竞争激烈、开发门槛高且周期长，沐曦的产品规划是什么？相较于目前市场上的主流产品，差异化又在哪里？

“我对高性能GPU的一个认识，尤其这个行业，我称其为‘大长今’，因为它真的是难度非常大，周期非常长，投入也像吞金兽。我们都知道高性能GPU发展到现在，全球有两家垄断性公司。在我们看来，尤其是未来大数据计算对高性能GPU这种具有非常强的并行计算能力产品的需求，都比较看好。所以，这也是最近一年不到的时间，英伟达的市值不断创新高的原因。英特尔在高性能GPU方面以集成GPU为主，与其CPU搭售。”陈维良表示。

“GPU难度之所以大，有多个方面的原因，主要是系统太复杂。这样一个大型的系统工程，需要软件、硬件系统的整体解决方案。所以，对于我们一个初创公司来说，这绝对是一个巨大的挑战。当然，现在有一个非常好的环境，让我们可以有这个机会去突破。在我看来过去中国半导体的发展十几年都是一个学习追赶的过程，到了今天，我们必须在很多地方实现突破，这也是其中之一。”

“突破的方式是基于以前的积累。我们核心团队以前实际上是完整地负责GPU产品，不管是IP、图形、还是产品化，有全套的经验。这是一个基础，在这个基础之上，我们有一些创新。创新最主要来自于几个方面：一个是可重构架构。其实GPU从最初的固定流水线到现在的通用处理器，自己也在不断演进，而且比CPU的演进速度快很多。CPU基本上在指令集有一些扩展，但GPU已脱胎换骨，源于现在各种应用对场景细化的需求，实施性的需求，计算量的需求。GPU其实有很多可以创新的地方，在架构上，我们可能会比较着重的一个地方就是可重构，让硬件的效能更高。另一方面，我们从GPU的指令集开始，完全重新定义。所以，从最底层的指令集、编译器（库）、到GPU架构，整个的硬件、软件、全套、全解决方案我们都要做起来，而且还要兼容现在世界上主流的生态，否则的话，进入市场是非常困难的。所以，在兼容高层API的生态情况下，从零开始定义它的指令集及其架构。”陈维良详细解释到。

“在我们现在有经验的团队非常高效执行的状况下，预计到明年，即差不多成立2年左右的时候，才会流片。流片后测试到量产，比较小的芯片也要18个月左右，大型的芯片时间会更长一些。我们做的是高性能的GPU，高性能GPU主要的应用领域在于服务器，不管是科学计算，还是AI训练，需要强大的算力。GPU整个测试和试配的时间也比普通消费电子芯片周期要长。所以，基本上是3-5年左右的时间周期，我们才能够有产品上的突破。这是巨大的挑战，当然这也是一个巨大的机会。”

GPU作为目前全球的一个热点，和竞争对手相比的话，沐曦的竞争力在哪里？需要多大的团队才能打赢这场战争？

“归根结底，我认为是人才的竞争。在目前大的行业形势下，融资相对比较容易一些，因为资本比较活跃。而资本之所以活跃，我觉得是大家对这个大势的认可。从全球看，现在GPU的这个赛道比较热闹，我们的竞争优势，最主要的就体现在人才上面。我们的核心团队成员至少有四、五年以上的积累，而且不仅是做GPU里的某一部分，而是涉及到全部，形成了一个比较完整的经验积累，这个是我们的核心竞争力。虽然说赛道看起来很热闹，但是，真正能把GPU完完整整做过、吃透的团队其实很少。当然，人才竞争就变得很剧烈。自成立起，现在公司已经超过300人，我们的目标至少要一、两千人。”

“高性能GPU其实有两种大的分类，一种是做计算，一种是图形渲染。图形渲染本身的市场也不小，可是它很复杂。首先它是一个存量市场；其次，对于GPU的设计，不管是硬件还是软件其都更复杂；最后，它还可以形成生态。我们未来会涉及这个市场。计算型GPU的市场增长非常快，是一个增量市场。增量市场在增量的过程当中，虽然说垄断企业也会快速把增量的部分吃下来，但是，不太可能完全吃下来。所以，这也是为什么现在如此热闹的GPU初创公司中，真正做GPU的大部分都先瞄准计算市场。”陈维良表示。

芯来科技：期待RISC-V架构在多个领域市场占有率超过20% 

芯来科技成立于2018年6月，专注于RISC-V架构处理器。“创业公司跨过三年很不容易，对我们芯来科技来讲也是如此，意味着我们跨过第一个阶段，将迈入下一个阶段。在接下来的三年，我们将会继续往高性能方向迈进，面向数字中心以及更多的一些通用的高性能数据、IP领域。同时，我们也涉及一些垂直领域，如汽车安全、功能安全等关联到Security和Safety的应用场景。此外，我们也会围绕RISC-V IP为中心，打造全矩阵IP平台。我们希望通过IP平台这样的一个攻略，去赋能整个芯片设计行业。”芯来科技执行总裁彭剑英表示。

那么，RISC-V架构在中国的主要应用领域是什么，已有哪些采用RISC-V架构的芯片产品量产？

彭剑英回答到：“从目前看，RISC-V还是一个‘最年轻’的指令集架构。其实大家从最早的PC到手机，到现在的整个的物联网，大家都经历过X86和ARM时代。一个架构，从它的出现，到它的成长，到它稳定，到它占有一定的市场比例，都会经历10年，甚至30年，都是这样的一个发展过程。RISC-V从2015年开始有基金会去运转，到现在也就是5至6年的时间，也可能是因为现在一些大环境的变化，所以大家对RISC-V非常关注。国内从2017年才开始接触RISC-V，芯来科技2018年创立，当时可以说是RISC-V第一家。”

“从我们公司角度来讲，2018年到现在有3年。IP打磨，我可能需要1至2年，IP交给客户，到其IC设计芯片打磨可能需要1至2年，芯片产品出来，去推广市场，其实也需要1至2年。传统上，这样的产品要量产，其实至少3至5年的周期。所以在市场上，已经有哪些成熟的、或者量产的RISC-V IP？它确实还处在比较早期的阶段。”彭剑英解释到，“我们目前已经有300多家的评估客户，我们正式授权的客户也已经接近100家，目前覆盖的领域消费类最多，包括消费类的IoT应用，也有工控、网络、5G以及汽车等场景。”

“当然，RISC-V芯片目前占的比例还不大，有些客户还在量产的早期。以我们的客户来讲，我们可能最早量产的客户，像兆易创新，应用在通用的MCU内，其它一些厂家的应用领域包括机顶盒、智能语音产品等。华米等厂家都有一些量产的芯片。从市场占有率上讲，RISC-V其实还在早期发展阶段，可能很难用市场占有率来描述。我们也在讲，如果RISC-V架构在某个领域市场占有率超过20%，那么，在这个领域它开始已经是一个非常有地位的阶段了，对RISC-V整体发展也是一个标志性的事件。其实，目前我们客户覆盖全领域，如果谈量产，AIoT已经实现量产。” 彭剑英表示。

据查，目前RISC-V基金会13家最高级别会员中，9家为中国公司。

芯原股份：计算领域将成为Chiplet主要应用市场

新兴的Chiplet（芯粒）技术可实现将采用不同制造工艺的小芯片封装在一起。在提升计算效能的同时，能有效降低芯片设计门槛和周期，是面向后摩尔时代的一个方向。

芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民博士表示：“芯粒延续了摩尔定律，器件将以多种方式集成，系统空间内的功能密度将持续增长。芯粒的市场规模不断扩大，计算领域将成为其主要的应用市场。其中，异构计算驱动芯粒市场快速增长，如图形处理、安全引擎、AI加速、IoT控制器等。芯粒带来了‘新四化’，即IP芯片化、集成异构化、集成异质化和IO增量化。”

戴伟民指出，芯原提出了“IP即芯粒”的理念，旨在以芯粒实现特殊功能IP的“即插即用”，解决7nm、5nm及以下工艺中，性能与成本的平衡，并降低较大规模芯片的设计时间和风险，实现从SoC中的IP，到SiP中以芯粒形式呈现的IP。

“通俗地讲，在一个成熟芯片中增加或多拼一个功能或模块，要较完全重新设计一款芯片，用户接受的程度可能会大不一样。Chiplet为产业带来了新的机会，实现更快速的迭代，”戴伟民表示，“在标准与生态层次上，Chiplet建立了新的可互操作的组件、互连协议和软件生态系统；在芯片制造与封装上，增设了多芯片模块业务，降低了产品迭代周期，可提升晶圆厂和封装厂的产线利用率；对于半导体IP来说，升级为Chiplet供应商，可提升IP的价值且有效降低芯片客户的设计成本；对于芯片设计来说，降低了大规模芯片设计的门槛。”

对于RISC-V在中国的进展，“开源和开放如果仔细去研究一下，是不一样的。开放不一定要开源，开源一定要开放。在早期，我们一些厂家只下载不上传，这样对待开源的做法是不对的，现在发生了变化，中国厂家开始上传。这个很好，你首先要贡献，不贡献不行。其次，要建立RISC-V生态。”戴伟民表示。

行芯科技：仍有留给中国 EDA厂商的空间

行芯科技为EDA工具供应商，涉足先进工艺EDA的供需链。从2018年开始到现在，行芯已有多款产品面市，并且在国内和国外客户端形成了很好的反响。

行芯科技CEO贺青表示：“我们提供先进工艺的EDA工具，客户不是单纯面向于制造，其实更多来自于设计公司。行芯不是针对某一类芯片的设计提供EDA工具，而无论你是做SoC设计，做IP设计，或做数模混合全都会用到。为什么会这样? 因为我们主攻的是后端物理实现层级的EDA工具，但凡只要tape out，就会用到我们的一些工具。”

“有一句我经常给同事打鸡血的话是：我们确确实实在用可能三分之一、五分之一的资源，然后只有十分之一的时间要去完成一件对标国外同等水平、很长时间才能完成的一件事情，而且不是说靠钱能砸出来的。中国现在不缺钱，但是现在市场上面缺少合理的并购标地。基本上能并购的已经被三大家并完了。我们应该意识到：其一，在中国，海外EDA公司占据绝对垄断地位的态势还会持续保持；其二，这种态势，国内中小型企业短时间是无法改变的，到底生存的空间在哪里？我们看到很重要的一点是，与我们的Slogan一样，就是与‘芯’同行，非常贴合客户的需求，快速迭代，用滴水穿石的方式把这个事情做起来。市场不可能都被几大玩家占据。”

现在，在先进工艺芯片开发、投资巨大的情况下，客户选择工具可能都会非常谨慎，行芯是如何跻身到市场竞争中的？

“作为一个新加入者，怎么能够攻进去？我当初也是觉得很困难，但回头再来看，发现道理特别简单。为什么呢。因为迈入到先进工艺的设计公司和EDA公司数量都不多，至少前几年如此。对于设计公司和Fab厂而言，先进工艺遇到的问题比想象中多得多。这时，由于可选的供应商有限，其实对他们而言是一个很痛苦的事情。这时，我们出现了。于是，客户把他们相应的诉求，源源不断地抛给我们。总之，就是先进工艺问题很多，但是能做出解决方案的很少，由于这个gap的存在，使得我们能够在这当中发挥作用。我们有自己的特殊性，这种特殊性是别人很难获取到的：因为你要能够看到一定的场景，才能够具备产生这种特殊性的可能，去解决问题。而要看到一定的场景，本身壁垒就高。”

“EDA创新分成两类的创新，一个是市场的创新，一个是技术的创新。从市场的角度来讲，云端化一定会发展，但是什么时候一定会发生，很难判定。直到现在，也才在一些个别的点上慢慢做起来，但是确实它会是未来的一个趋势；从技术的角度，很重要的一点就是规模的增长，这是集成电路永恒的发展的动力。在这个点上，要想做得很好，要通过两个纬度去实现，第一个是软件本身，第二个是要通过硬件的方式去实现。也就是说，EDA软件在技术上的发展方向，不仅仅是AI的一些算法，或者是一些软件，还有包括硬件，还有软硬结合的部分。”

关于行芯未来的发展，“其实从整个产业的发展而言，都需要兼并收购。一些本土头部EDA企业已成长了很多年，已经有相应成功的案例。我们也会在这个过程当中，去考虑一些适合我们的团队和标地。”

“中国发展先进工艺，一定是朝5nm、3nm、2nm继续前进，道路也会十分艰难。这个需要三方的结合：第一你要有制造能力；第二要有相应的工具；第三，还要有芯片企业敢来尝试。这三者缺一不可。目前大家看到制造端遇到一些阻碍，在EDA这一块其实还好，因为从FinFET工艺往下走到GAAFET工艺，没有本质性革命性的变化。而且我们在陪伴客户的过程中，也在往前演进。所以从EDA的角度往前走还OK，看制造业是否能跟上。”贺青表示。

琪埔维半导体：芯片跟做应用、做系统是完全不一样的领域

琪埔维半导体主要业务是汽车半导体。在展讯工作了十年，完成私有化之后，该公司CEO秦岭没有选择退休，也没有接受国际巨头的邀请，而是创建了一家新公司，新公司取名为Chipways，谐音为琪埔维。至今为止，琪埔维已经陆续推出包括MCU、位置传感器、电池管理、隔离通信接口以及车用V2X（DSRC）五大产品线，并且成功实现了量产。

在分享公司的发展历程时，秦岭颇有感触：“做汽车芯片，事实上做半导体芯片是一个非常非常艰难，而且道路漫长的一个过程。回首10年前，根本不会有人会看到半导体有今天这样一个发展状况。我们当时进入这个行业的时候，事实上没有人看好，也没有人做，但是我不太一样。尤其汽车半导体，因为汽车半导体整个的生态链是一个非常封闭的IDM方式，必须有所有的团队，有一个非常沉静、凝心的心态，要看得到远方。所有芯片是靠一个一个模块、IP去积累，去做实。”

“我们从2011年开始进行核心IP的研发，一直到生根发芽，也就是到现在为止，已有5款芯片落地，实现量产。这里我说的量产，是指车已经在路上跑了。这实现我们了的第一个梦想。第二个梦想，我们称其为‘芯路2.0’，是实现产业整合，是一个更大的布局。”

秦岭呼吁到：“我们希望中国的汽车半导体业，无论是缺芯也好，或者是产业升级也好，要能更好地促进产业的发展。希望不要去做‘闻鸡起舞’的这种乱世英雄，一哄而上，而实际上不管最后的产业结果，最后变成一地鸡毛。汽车半导体人命关天，其跟消费类产品完全不同，要看到它的差距，看到它的难点，非常理智去看待这个事情。汽车安全体现在很多场景里面。其中一个场景，是要在发现人或者障碍物的时候，能够快速能把这个信号发射出来，极短时间而且没有延迟，如果这样，无论撞车或其它，伤害的概率就非常小。为了用而去把它的规则去掉，最后会导致令人质疑，尤其是在汽车上。汽车半导体是一个漫长而且艰巨的路程，能否坚持下去，取决于两点：所有参与者的心态，以及所有客户对你的信心，以及给你试错的机会。”

汽车BMS（电池管理系统）芯片也是该公司的产品，秦岭表示：“我们也致力于整体的核心芯片，能够提供‘一站式’方案。对于BMS，在国内，我认为现在还没有完全做出来的，不包括比亚迪在内。事实上我们都非常清楚，做这个事情，没有几代人迭代，没有几代对车规的理解，对BCD的理解，对电子材料的应用，实际上是做不到的。BMS目前行业中最好的凌力尔特(ADI)，已经走了十七八年的历程。”

“我们希望能打破这个局面。他们的路线、方案和我们不太一样，我们还是有一些非常独到的技术。此外，我们有研发人员在硅谷，在这方面有很多年的积累，尤其是与材料企业有紧密的合作。”

现在随着汽车的智能化趋势，很多大的国内车厂也重视汽车芯片，部分车厂本身也开始自己做一些芯片的研发，有一些专门成立芯片子公司做相关的芯片。“术业有专攻。一个公司成立第一天它的DNA就决定了其未来怎么样。未来的整合或者企图整合，事实上失败的概率非常大。有的人想做一些类似于像特斯拉这样一个核心算法的整合，那是在应用上的一些积累，这个我觉得好，这个合理，如同苹果在整机产品的基础上推出了一系列芯片。问题是做芯片跟做应用、做系统是完全不一样的领域，节奏不一样，生态不一样，做决策的理念也不一样。为什么苹果做一款处理器时换了四位博士？原因非常简单，他不是这个行业，他理解不了这个行业，包括内在发展的规律。”秦岭表示。

芯耀辉科技：专注IP

芯耀辉科技专注在高性能接口IP。成立于2020年6月，公司规模约200人，研发团队占85%，总部设在珠海，在上海、南京等地都有研发中心。

芯耀辉科技CTO李孟璋表示：“无论EDA，还是IP，困难度都是非常高的。其实最核心的还是在团队本身，芯耀辉团队的来源，主要都是国际国内一流的芯片公司。可能大家也看到我们的管理团队包括澳门电子重点实验室的创始人余成斌教授，以及英特尔的副总裁等，在行业里都有多年的积累，做过先进工艺。”

该公司成立之初得到了行业及市场的青睐，包括众多一线资本，迅速完成了多轮总额近10亿元的融资。

“我们把众多一线资本的投资几乎全部投入研发中，因为芯耀辉团队只做IP研发一件事，专注做好的产品。”李孟璋说，“我们正在集中力量自主研发覆盖14/12纳米及以下的先进制程IP，提供兼容性高、可靠性强的IP产品。目前我们已经完成了主流接口IP产品线的布局，并已成功将完整IP交付给客户并得到了他们的认可。”

在谈及与Synopsys之间的合作时，李孟璋表示：“公司设立的目的是解决客户的问题，所以我们在发展的过程中，有两条路并行：一条路是与Synopsys合作，为盟友关系；另外一条路是坚持自主研发。现在两条线并行运行，已开始为客户提供自主研发IP。在差异化方面，我们和Synopsys的合作实际上是一个互补：Synopsys在中国的布局很大，但也不会覆盖全部，我们会补齐这方面的欠缺，加强在整体市场上的竞争力。”

“无论现在的中美关系，还有未来的产业，数字化进程也好，国产化应该不是一个真正的问题，真正的问题是如何解决产业的问题。我们希望跟业界产业链的朋友一起合作。”

芯动科技：由IP延申至GPU

芯动科技专注于高速接口IP以及GPU芯片。

在阐述公司的主要产品和发展历程时，芯动科技联合创始人和副总裁敖钢表示：“我们公司一直专注于IP的设计。在IP的基础上，逐渐发展到做高性能计算芯片的设计，专注高性能低功耗领域。我们发现国家其实真正需要和紧缺的是GPU芯片，就直接切入到GPU领域，实现了量产。目前，主要是通用GPU，尤其在渲染。”

“从公司15年的发展历程来看，技术需要时间来考验和打磨，一个IP不是横空出世的。在国内量产做的好，用户才能够放心使用。另一方面，我们从IP设计延续到设计服务、芯片量产，直至系统集成，完成了四个跨越。公司以IP为基础发展起来，期间我们获得了大量的需求，在这些需求里面我们找准一个技术上难度比较高，门槛比较高，确实是市场急需的方向，与我们本身所有的优势相结合。”

“我们谈一个产业，产业最追求的就是生态。就像数据里面提取公因式的环节，解决很多人的问题，解决很多行业的问题，即使它是一个硬骨头，即使在别的产品上已盈利，我们仍然是以IP开发作为我们的第一选择，这就是芯动的一个选择和追求。”

针对目前的半导体生态链的建设，芯动在未来会有什么重点的发展方向？

敖钢表示：“我们专门举办了一个国产IP生态大会，没想到有1千多人踊跃参加，我们希望把产业链的各个环节聚集在一块，加强合作。例如，现在产能紧张，作为IP提供商，我们正好有一个优势，跟各个制造厂有深入的联系。现在先进工艺的迭代越来越快，我们也是在每一个先进工艺的节点上第一时间跟进，甚至在它工艺没成熟的过程中。这是一个非常有挑战性也是一个非常刺激的过程，也使我们发展到现在成为有500员工的公司。必须要有能力和实力跟上发展。”

“我们也在想怎么样把我们的经验，能够分享给行业的后来者，或者是其他环节的人？我们在珠海专门发起了‘先进制程IP和电子芯片量产中心’。我们希望搭建一个平台，利用我们的IP和已经有的渠道经验，支持实现加速。我们提出了四个加速：设计加速，量产加速，系统加速，投资回报加速。这是生态里面特别缺乏的，希望能够把这个想法和合作的理念，更广泛地传播出去。在GPU领域，我们已经在与国际巨头在产品上进行PK，也同时开发出非常核心关键的IP，包括GDDR 6/6X等高速接口IP。我们看到市场对云游戏、云渲染等方面的需求，是GPU主打的方向，而更高性能需要结合AI。”

高专，该公司技术总监，补充到：“全球IP市场的份额确实不太高，但其具有接近600倍的杠杆效益，是信息时代的一个基石。IP是我们的基本盘，基于IP，后来做定制芯片的一些业务。其实有很多的系统厂商，或者说芯片应用厂商，没有芯片相关的技术，我们做芯片定制，可以帮助到他们。放眼全球来看，科技巨头都在做垂直整合，这也是一个全球的趋势。所以，我们也相当于是顺应潮流帮助科技巨头做垂直整合。”

中科昊芯：开创RISC-V DSP新局面

中科昊芯科技主要从事DSP芯片的研发。依托中科院，该公司今年量产了首款基于RISC-V的DSP芯片。

中科昊芯总经理助理&销售总监王铠表示：“DSP在我国的制造领域，包括电子，都有广泛的应用。但是基于一些知识产权和国际上的生态的原因，这个行业大多数是被国际的一些厂商所占据。其实国内企业多年一直想从产品角度，包括技术角度，进行突破。由2019年开始，我们团队开始关注这个技术，我们当时就觉得其可能对于我们国家的集成电路产业和DSP的细分市场出现新的突破，可能会有一些帮助。从2016至2018年连续几年，我们很早开始RISC-V的研究，在DSP领域有一定的积累。2019年，我们的DSP产品落地，在产品化落地的过程中，也得到了整个产业链，如消费电子产业链、工业控制产业链很多头部企业的支持和关注。在尊重知识产权的前提下，我们采用了自主的产品架构。”

作为一个独立型的市场，DSP领域目前似乎处于一个萎缩的状态，或可能被嵌入到另外一个行业，中科昊芯如何看待DSP未来的发展?

“我们在进入DSP市场的过程中，其确实并不是一个非常广泛的市场，国内市场份额有限。一方面是它的价格策略，包括其市场策略，让国际厂商确实放弃了一些低端市场；第二点，对于中科昊芯来说，因为我们是从零起步的，市场空间就足够大。做单芯片是一部分，我们从初期开始就自己设计内核。这样，可以满足国内很多企业和行业的需求，这个市场对中科昊芯而论就是巨大的。” 

“DSP市场趋势有一些新的需求出现。在初期，我们只是想对标国际公司去做一些马达驱动产品，现在发生了很多变化，比如在新能源汽车中用DSP非常适合，特斯拉采用了DSP。半导体行业和国运是一起的，现在是天赐良机，国产是今年的一个趋势，很多新的行业和机会已经出现。例如，视觉处理，从我们的角度来看，DSP也是非常适合，在单位能耗下需要较高的算力。”王铠表示。

中科昊芯联合创始人&副总经理吴军宁强调到：“以前我们在研究所的时候就做过一些DSP兼容的芯片。现在，我们面向工业控制，如电机控制，和新能源等领域了解用户在使用过程中的需求，和他们共同定义指令集，开发配套的编辑器，性能已经提升了一倍。在选择ADC、IP时，我们选用目前市场上最好的，如ADC的精度比一些国际大厂的都要好。”

责编：Luffy Liu