经历过2022、2023年的半导体下行周期,2024年半导体市场开始出现复苏的迹象,特别是在AI这一技术的驱动下,AI服务器、AI PC、AI手机等需求上涨,正成为推动半导体行业增长的核心动力之一。
一方面AI技术的快速应用,不仅对计算速度和存储容量,还对芯片在处理大规模数据、进行复杂计算以及低功耗运行等方面提出了更高的要求;另一方面AI浪潮还深刻影响着半导体产业的发展方向和增长潜力,推动技术创新、产业升级和产业链重组,同时也为半导体企业带来了前所未有的转型机遇。
2024中国IC领袖峰会
3月29日,作为2024国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shanghai)主论坛活动之一,2024中国IC领袖峰会汇聚了行业专家、IC设计全产业链企业,共同探讨与分析了AI在IC设计上的创新赋能,以及AI技术对半导体产业和技术带来的重要影响和创新应用机遇。
AspenCore 亚太区总经理、总分析师张毓波
作为峰会主办方,AspenCore亚太区总经理、总分析师张毓波在欢迎致辞中表示,过去一年多时间,AI大模型的推出,成功把人工智能推上了风口浪尖,也加速推动其他相关新产业的发展。
他引用了多个行业分析机构的预测数据,进一步印证AI技术在2024年度正成为推动半导体产业发展的重要驱动力之一。根据今年1月最新发布的世界经济展望,目前全球已经进入通胀减缓和增长平稳的阶段,一些大型新兴市场和发展中经济体呈现出比预期更强的韧性。2024年全球GDP的增速预计为3.1%,总体通胀率预计将降至5.8%,全球多数地区的通胀下降速度快于预期。
Gartner报告指出,2023年全球半导体总收入较2022年减少了11%,消费电子和存储市场萎靡是行业整体下降的重要原因。其中,存储器产品是半导体市场降幅最大的领域,达到了37%。不过,张毓波特别提到,AI应用的快速发展正进一步带动PC、汽车等领域,尤其新能源汽车行业的发展。多家行业机构预测表明:寒冬已过,春日可期。他认为,尽管全球经济大环境仍然存在不确定性,但是半导体行业即将在2024年迎来新一轮的周期反弹。
东南大学集成电路学院教授、中国集成电路设计创新联盟专家组组长时龙兴
东南大学集成电路学院教授、中国集成电路设计创新联盟专家组组长时龙兴表示,在AI技术迅猛发展的今天,AI的赋能作用已经渗透到各行各业。AI对芯片设计的最大影响体现在计算能力的指数级增长上,这种增长远超过了摩尔定律所能带来的性能提升。尽管摩尔定律促进了计算能力的增长,但其在能效方面的收益却相对有限,导致了需求与供给之间的“剪刀差”。
时龙兴介绍,除了像NVIDIA这样的公司开发通用AI外,学术界也在探索新型计算架构以实现更高的计算能力。模拟计算,一度被数字计算所取代,如今在AI时代重新受到关注。近年来,模拟计算在ISSCC、IEDM、ISCA等会议上成为热点。模拟计算的优势在于其较少的数据搬运需求,这一点在数字仿存计算中尤为突出。模拟计算通过减少数据搬运,以及利用电流相加来计算数值,从而提高了能效。
他还特别提到,下一代EDA的进化方向无疑将聚焦于智能化与敏捷化,而人工智能技术的融入,或许将成为破解EDA发展瓶颈的关键武器。目前,学术界正在从集成电路的全流程出发,由上至下地探索AI如何为EDA赋能的可能性。
Cadence数字产品资深高级总监刘淼
Cadence数字产品资深高级总监刘淼以“当汽车电子遇见3D-IC”为主题,分享了Cadence在汽车电子与3D-IC发展方面的独到见解。他表示,在汽车电子领域,Cadence强调三个关键要素:安全、可靠和质量。当前Cadence正与行业内车规芯片的领导者如TI、NXP、Renesas、ADI、ST、BOSCH等合作,推动汽车电子行业的发展。同时,Cadence也支持中国企业以及新势力的塑造者,如特斯拉、小鹏、未来和CRUISE等,帮助这些企业通过芯片设计构建自己的竞争优势。
刘淼特别介绍了Cadence的汽车电子设计流程图,其中安全标准格式(USF)是核心。安全工程师可以利用USF进入MEDAS平台,完成FMEDA的建立、验证计划以及安全分析,同时基于USF还可以进入仿真或实现平台,去完成安全验证或安全实现。Cadence的USF包含着很多工具,如Genus、Innovus、Conformal等,都天然的支持这一格式。
刘淼也介绍,在汽车电子和高级驾驶辅助系统(ADAS)芯片的发展中,Cadence通过引入3D-IC技术,以应对算力、功耗和互连能力等不断升级的挑战。Cadence所引入的3D-IC技术是对传统2D芯片的一次重大突破,3D技术所带来的是指数级的连接密度的提升,将极大的提高芯片性能和减少功耗。目前,Cadence支持封装级和晶圆级的3D-IC设计,包括同构和异构设计,提供了一系列工具和服务来支持3D-IC的设计和实现。
思特威创始人兼董事长兼CEO徐辰
思特威创始人兼董事长兼CEO徐辰以“CMOS图像传感器,让人们更好地看到和认知世界”为主题,分享了全球CMOS图像传感器市场发展趋势,同时特别介绍了思特威在CMOS图像传感器上的创新技术研发成果,以及未来产品和技术的布局。他表示,随着各行业的智能化升级发展,比如ChatGPT和人形机器人的应用,CMOS图像传感器的应用方向已经由“原先给人看逐渐变革为更多的给机器看”。因此,未来作为机器眼睛的CMOS图像传感器将会是一个重要的发展趋势。
多年来思特威始终专注于尖端成像技术的创新与研发,产品主要涉及传统安防系列、高阶成像物联网系列、全性能升级系列、星光级夜视系列、车规级车载系列、全局快门、工业线阵系列以及消费类、手机系列。“思特威在机器视觉领域之所以能够取得出货量领先的优势,主要在于自身的核心技术——全局快门技术,目前已经发展到第二代技术。“徐辰介绍,2017年思特威推出全球首颗基于BSI的全局快门技术SmartGs第一代技术。该技术还于2019年被收录在旧金山国际固态电路会议ISSCC2019的论文中。他还透露,目前第三代SmartGS®已在研发当中,从性能上比第二代又有更大的进步,相关产品将于今年陆续推出。
徐辰表示,随着人工智能不断应用与发展,CMOS图像传感器在智能避障、测距以及影像识别等领域的发展上将具有更重要的意义。而思特威也将进一步升级SmartGS®技术以赋能这些应用领域的发展。
芯行纪资深研发副总裁丁渭滨
芯行纪资深研发副总裁丁渭滨以“专注创新,谋数字实现EDA新发展”为主题,分享了芯行纪在数字后端软件上的布局。丁渭滨表示,最近几年,中国EDA公司可谓是“异军突起”。造成这一现象的重要原因是产业链自主可控的必要性,“尽管中国半导体从业者在模拟方面取得不错的成绩,但在数字端特别是数字后端与国外还有比较大的差距。这也是中国EDA企业需要深耕的关键领域。”
丁渭滨介绍,作为一家EDA初创公司,芯行纪历时三年时间的研发,现已推出4款相关产品工具,且都已进入商用阶段。同时,芯行纪也推出了Amaze*-ME机器学习平台,其所有的产品都会搭载这一机器学习平台,为了能做到自主可控,芯行纪可能也是唯一一家自研license管理系统的EDA公司。
他还特别介绍了数字布局布线工具AmazeSys、一站式优化修复工具AmazeECO。其中,AmazeSys数字布局布线工具覆盖了从宏单元布局规划、电源规划、布局、时钟树综合、布线、性能优化、寄生参数提取以及时序功耗分析等,其不仅仅是一个简单的布局布线工具,而且是一个集成了多项功能的复杂系统,旨在支持数字芯片物理设计的实现。
AmazeECO则是一款专注于数字后端的一站式优化修复工具,通过内嵌的丰富核心引擎和智能化特点,能够精准、高效地对时序、功耗、物理设计规则进行优化和修复。这款工具特别适用于处理挑战性设计,是业界第一款包含了增量布局和布线功能的ECO工具,能够一站式快速实现指标收敛。
英诺达(成都)电子科技有限公司副总经理熊文
英诺达(成都)电子科技有限公司副总经理熊文特别介绍了静态验证EDA工具在大规模芯片设计上的创新突破。他表示,尽管国际EDA巨头树立了很高的产业壁垒,但自从新冠疫情以来全球半导体产业链进入“重构”状态。而且,由于国外技术的限制,一些国内企业已经不能得到国外EDA技术巨头的支持。对很多初创企业而言,抓住这次半导体产业重塑的机会,就能实现快速成长。
熊文表示,相比动态仿真、形式化验证,静态验证在以下方面效果显著:一是早期错误检测,可以在开发周期的早期发现和修正错误,减少后期修改的成本和时间;二是成本效益,相比于仿真验证,静态验证通常更加经济,不需要额外的硬件或复杂的测试环境;三是全面性,能够系统地覆盖代码或设计的所有部分,包括在正常测试中可能不会执行到的路径;四是速度快,静态验证可应用在超大规模集成电路上,其并行处理能力可以显著提高验证的速度。
而基于对国产EDA整个行业的认知,以及自身的优势,英诺达采取差异化战略布局,聚焦数字终端EDA软件,以低功耗的系列产品作为切入点,布局静态验证领域。其中,EnFortius®凝锋® Low Power Checker是英诺达于2022年10月推出的一款软件,目前进入商用状态。这款软件贯穿整个SOC设计流程,可以进行单元库完整性验证、UPF完整性验证、逻辑网表完整性验证、物理网表完整性验证。该软件在过去一年多时间已经在多个客户的真实项目中锤炼,整体性能完全可以对标国际主流厂商,部分性能指标上甚至超越了国际主流的软件。
芯耀辉科技董事长曾克强
芯耀辉科技(Akrostar Technology)董事长曾克强以“高速接口IP,解锁中国大算力产业的技术突破与挑战”为主题,介绍了在AI大算力时代下高速接口IP在实现高速数据传输和通信中所发挥的重要作用,以及芯耀辉在高速接口IP技术领域的相关布局。他指出,以ChatGPT为代表的生成式AI爆火,在全球范围内掀起了新的应用热潮,也极大地拓宽了大算力产业的市场空间。
曾克强介绍,目前英伟达、AMD、英特尔、高通等都加快了AI技术领域的布局,比如曾发布ChatGPT的OpenAI在今年初又推出AI炸弹——视频生成模型Sora;英伟达发布了最新一代用于AI和HPC工作负载的AI芯片Blackwell GPU B200。这些科技巨头在AI技术领域的布局,正进一步推动AI大算力的竞争与博弈。
但他特别指出,人工智能任务通常需要大量的数据处理和复杂的计算,而AI芯片通常配备更强大的计算单元和加速器,以支持这些高强度的计算需求。然而,AI引擎处理数据的能力越强、速度越快,就要求互连接口的带宽越大、吞吐量越高、数据传输速度越快,否则互连就会成为瓶颈,让大算力“空转”,英雄无用武之地。因此,高带宽、大吞吐量、高速稳定的接口IP已经成为大算力系统中实现高速数据传输和通信的关键组成部分,将满足日益增长的大算力需求的增长。
目前,芯耀辉实现了先进工艺平台最全的国产IP覆盖,包括PCIe,Multi-protocol Serdes, DDR, HBM, D2D, USB, MIPI, Display, Storage等涵盖最先进协议标准的全栈式完整IP解决方案,产品线全面覆盖高性能计算、人工智能、存储、网络、通讯、汽车电子、消费电子等各类应用场景。曾克强特别介绍,在汽车电子方面,芯耀辉开发了全套适用于ADAS以及智能座舱等车载应用常用的IP组合,比如PCIe, serdes, LPDDR, MIPI CDPHY, MIPI DPHY, UFS, USB, SD/eMMC等等。同时,芯耀辉也是目前国内唯一拥有全套车规级接口IP,并获得AEC-Q100可靠性测试和ISO26262功能安全认证的IP厂商。
东芯半导体股份有限公司副总经理陈磊
东芯半导体副总经理陈磊以“新存致远 ,专注需求,驱动创芯动能”为主题,分析了存储产业目前的机遇与挑战,并分享了东芯半导体对存储器国产化所做出的成果。他表示,目前全球存储芯片呈现出寡头垄断的竞争格局,无论是易失性的DRAM还是非易失性的NAND flash,全球的主要供应商都相对集中。其中,DRAM市场主要由三星、海力士和美光三家主导,其市场份额合计占据近95%,其余供应商在争夺剩余的5%市场份额。同样,在NAND flash领域,三星、海力士、美光、西部数据和铠侠也占据了95%的市场份额。数据显示,中国每年从韩国进口的存储芯片金额,仅海力士和三星两家就达到800亿美金,意味着存储芯片领域具有巨大的国产替代潜力。
陈磊表示,作为Fabless芯片企业,东芯半导体聚焦中小容量NAND Flash、NOR Flash、DRAM的研发、设计,已从单纯的存储器“存储”功能,逐步拓展至“连接”领域,并在国内外建立了多个研发中心,包括上海和韩国首尔等地,且在积极拓展下游应用领域,大力推进存储芯片国产化应用。目前,他也别强调:“我们的产品均为正向设计,具有独特优势。例如,SPI NAND Flash采用单芯片设计,性价比优越,能缩短制造周期,加快交付速度。”
在推动存储国产化设计上,陈磊也表示:“我们怀揣着将上下游资源有效整合的愿景,力求构建一条完整且全国产化的供应链体系。这一体系将涵盖从产品设计、晶圆制造到后端封装测试的全过程,旨在确保每一环节都能达到最高标准,最终实现产品的精准、高效交付。我们坚信,通过这一系列的努力,将能够为客户提供更加可靠、高效的存储解决方案,共同推动存储产业的繁荣发展。”
思尔芯董事长兼CEO林俊雄
思尔芯董事长兼CEO林俊雄以“新兴趋势与市场,如何面对数字电路设计的新挑战”为主题,分享了利用一些新的方法和新的工具来应对在新兴趋势与市场环境下数字电路设计的新挑战。他表示,目前中国芯片设计行业非常内卷,存在库存偏高、价格偏低的情况,虽非高端芯片,但芯片技术变化很快,新的技术风险非常大。造成这一现象主要有三大原因:一是像ChatGPT大模型、汽车电子等新型应用催生了新的市场需求,也提出了新的挑战,也产生了一些认证等新的问题;二是芯片设计背后的新技术,比如Chiplet没有统一的标准,带来很多设计挑战与风险;三是在当前政治地缘的影响下,中国在很多技术上受到很多限制,加大了芯片设计的挑战。
而思尔芯20年来主要围绕一个主题做产品工具的研发与拓展,即如何确保设计出“正确的芯片”。林俊雄表示,如果一次芯片设计“不正确”,不仅会付出昂贵的投片代价,而且还会丧失市场窗口机会。因此,在芯片设计每一个环节、每一个阶段都要有合适的工具去做验证,比如用软件的方法马上反映芯片设计是否正确,但随着芯片设计越来越复杂,还需要用硬件方法来做加速,还需跟系统结合做原型验证,以进一步提升芯片设计效率。此外,芯片设计还需符合市场需求。
林俊雄表示,思尔芯通过强化核心技术,全面布局了包括架构设计、软件仿真、硬件仿真、原型验证、数字调试以及EDA云在内的各类数字EDA工具,可以满足各类数字集成电路设计的功能验证需求,如原型验证、架构设计、验证云等,显著缩短芯片设计验证周期。
峰岹科技(深圳)股份有限公司首席技术官毕超博士
峰岹科技(深圳)股份有限公司首席技术官毕超博士以“基于RISC-V的机器人电机控制芯片”为主题,分享了峰岹科技基于RISC-V和双核在人形机器领域伺服控制芯片及模块研发进展以及一些发展设想。
当前,人形机器人赛道非常火爆,从政策支持、技术创新到市场期待都显示出广阔的发展潜力,同时又对非常关键的电机控制带来了新的挑战。毕超表示,机器人对电机控制芯片的要求主要体现在以下几个方面:一是高性能,可以快速准确,又好又快又准的完成转矩的控制;二是高稳定性,可以在一些很恶劣的环境下工作;三是低功耗,可以延长电机的工作时间和减少系统发热;四是多功能,高转速;五是安全性,要求芯片能够提供保护,保证电机系统的安全;六是高集成;七是可编程性;八是高性价比;九是小尺寸。
为此,峰岹科技开发了基于RISC-V架构的伺服控制芯片。毕超表示,RISC-V本身具有精简的指令,是一种高效的执行方式,可以实现快速、准确、高效的电机控制模式,而且还可以实现低功耗。他也介绍,电机控制要求越来越复杂,功能越来越多,性能越来越强,用传统的电机控制芯片制程非常困难。峰岹科技多核架构的伺服控制芯片解决方案可以使电机芯片以比较低的制程工艺和成本实现高性能的控制。此外,毕超还介绍,峰岹科技在智能功率模块领域的研发和应用,特别是在机器人电机控制系统方面,不仅简化了整个控制系统,而且可以很好地实现热管理,同时还降低了成本。
整体来说,基于RISC-V的机器人电机控制芯片在提高效率、降低成本方面展示了其架构的优势。对此,毕超总结道,“在人形机器人的电机控制上,无论是传感器,还是通讯系统都越来越复杂,对电机芯片设计、芯片尺寸等都形成了严重的挑战。而RISC-V架构使得芯片设计非常灵活,能够跟得上市场的变化。多核架构也是减少成本的一个重要的手段。”
腾讯云半导体行业首席专家刘道龙
腾讯云半导体行业首席专家刘道龙以“云与AI助力芯片从设计到量产效率”为主题,分享了云与AI对芯片设计、制造封测以及EDA带来的赋能价值。刘道龙表示,半导体行业是一个系统化、工程化、生态化的综合性行业,不仅在技术上要求精密和高效,而且在全球范围内形成了一个复杂的生态系统,涉及技术创新、产业链分工、市场竞争等多个方面。
当前智能手机、电脑等终端市场对先进芯片工艺的要求越来越高,对EDA、晶圆制造、先进封装都带来了越来越大的挑战。刘道龙介绍,从新技术的应用趋势来看,三大EDA厂商不断向AI技术、云计算、大数据计算去靠拢、延伸、联合,而国内企业也在跟随这一发展趋势。
为此,腾讯云在推动芯片设计、产品量产以及数字化转型上,将充分利用云+AI赋能半导体产业发展,为芯片设计到量产的整个流程提供了有效的支持和加速。刘道龙表示,云为基础,AI驱动,以腾讯云行业大模型和量子计算领域的全栈布局,腾讯云为芯片设计场景提供完善的解决方案,从开发、到设计、到AI辅助能力。核心策略方面,首先是“传”,将腾讯领先的产品技术、行业经验及最佳实践传递给客户。其次是“帮”,提供端到端的支持,帮助客户实现数字智能化转型。最后是“带”,将腾讯的能力和价值带给客户,助力他们达成业务目标。
Aspencore中国区主分析师赵娟在峰会上介绍了2024年中国IC设计Fabless100排行榜
作为本届活动的主办方,Aspencore在本届峰会上还正式发布了2024年中国IC设计Fabless100排行榜,让业界了解行业企业的相对竞争力的同时,更有助于对不同领域的发展方向进行预测和分析。该榜单已连续四年发布,其榜单分类根据行业变化不断迭代更新,以真实反映过去一年在10多个技术领域表现突出的中国IC设计企业。
今年榜单在2023年新增两大类别的基础上,考量过去一年中国EDA/IP行业异常活跃这一因素,又将EDA、IP单独成表,形成13大排行类别。同时,榜单基于企业营收、利润、人均创收、研发占比、授权专利、增长潜力等参数指标,并基于数据的均值和标准差进行归一化,最终再加权出结果。
AspenCore也特别感谢以下企业给予IIC Shanghai的支持(排名不分先后):
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