魏少軍：不依賴先進(jìn)工藝做出先進(jìn)芯片，那才是高手

?嘟嘟7284??2023-04-19?發(fā)表于北京

4月18日，在廣州舉辦的第25屆中國集成電路制造年會暨供應(yīng)鏈創(chuàng)新發(fā)展大會上，中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會設(shè)計分會理事長、清華大學(xué)集成電路學(xué)院教授魏少軍進(jìn)行了《強(qiáng)化設(shè)計工藝協(xié)同，提升供應(yīng)鏈安全》的主題演講。

核心觀點分享

當(dāng)前半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈正遭到人為的破壞，有人嘗試把中國從全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中排除。

堅信中國的產(chǎn)業(yè)升級是走在一條正確的道路上，同時必須嚴(yán)肅地對待我們面臨的困難。

強(qiáng)化設(shè)計與工藝的協(xié)同，一是芯片設(shè)計公司要補(bǔ)工藝的課；二是芯片制造要轉(zhuǎn)變成“以產(chǎn)品為中心”的模式。

（圖源：CICD）

半導(dǎo)體全球產(chǎn)業(yè)鏈正遭到人為破壞

“非常不幸，我們現(xiàn)在碰到的就是這個問題，半導(dǎo)體的全球產(chǎn)業(yè)鏈正經(jīng)歷大變局，遭到人為的破壞?！蔽荷佘娊淌谠趫蟾嬷性敿?xì)闡述了當(dāng)前全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈走向碎片化的趨勢。

過去四十年，半導(dǎo)體模式從System House走向IDM，再走向Fabless+Foundry式的全球分工。這個過程不僅符合客觀規(guī)律，而且推動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。此外，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的全球分工，還依托于一個非常重要的原因：產(chǎn)業(yè)鏈上下游可以無縫銜接。

但是當(dāng)前半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈正遭到人為的破壞。有人在這個階段嘗試把中國從全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中排除。事實上，西方盟國也擔(dān)心在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中被孤立化、邊緣化，因此美國出臺了《芯片和科學(xué)法案》，其他國家和地區(qū)包括韓國、日本、歐盟等也出臺了相應(yīng)的支持政策。這種情況也說明，我們好不容易建立起的全球供應(yīng)鏈，很可能面臨碎片化的情況。

產(chǎn)業(yè)升級走在正確的道路上

如果全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈走向碎片化，我們要怎么做才能構(gòu)建一個不被別人隨意打破、強(qiáng)壯的半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈呢？首先，我們還是要信心一點，堅信中國的產(chǎn)業(yè)升級是走在一條正確的道路上——產(chǎn)品附加值、技術(shù)、生產(chǎn)率、競爭力等都逐步從低到高。中國是世界工廠，也是世界市場，這個現(xiàn)象短期內(nèi)不會改變。

同時，我們必須嚴(yán)肅地對待我們面臨的困難，也就是我們的芯片發(fā)展面臨著非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，國內(nèi)最先進(jìn)制造工藝距離國際最先進(jìn)制造工藝還有約10倍性能差距。因此我們要尋找一種不依賴于最先進(jìn)工藝的，而且能開發(fā)出更好的高性能芯片的設(shè)計方法。誰能用不那么先進(jìn)的工藝做出先進(jìn)的集成電路，那才是高手，都用最先進(jìn)的集成電路工藝來做一個先進(jìn)的芯片，那不是高手。

這個問題很難。因為我們的設(shè)計和制造之間已經(jīng)分離了太長時間，我們沒有把它們有機(jī)結(jié)合起來，因此要把這兩者再連接起來，我們要花很多的精力。

芯片設(shè)計企業(yè)要補(bǔ)工藝的課

首先，芯片設(shè)計公司要補(bǔ)工藝的課。過去20年，中國集成電路設(shè)計業(yè)成長非常快，已經(jīng)成長為全球集成電路產(chǎn)業(yè)的重要力量，但是短板也很明顯，比如我們的產(chǎn)品定義能力不強(qiáng)，創(chuàng)新不足，尚未擺脫跟隨和模仿；產(chǎn)品進(jìn)步主要依靠工藝技術(shù)進(jìn)步和EDA工具進(jìn)步，同樣的產(chǎn)品性能需要使用比競爭對手更先進(jìn)的工藝，而同樣的工藝做出的產(chǎn)品，性能往往落后于競爭對手；主要采用FOT流程，而不是COT流程；設(shè)計公司廣泛依賴代工廠提供的PDK，沒有能力開發(fā)自己的PDK；設(shè)計公司鮮有雇傭工藝工程師的情況。

這些短板在全球化的大背景下，并不構(gòu)成太大的挑戰(zhàn)。但在半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈被破壞，出現(xiàn)碎片化的時候，它們就成為致命的挑戰(zhàn)。

芯片制造要變成“以產(chǎn)品為中心”模式

其次，芯片制造要轉(zhuǎn)變成“以產(chǎn)品為中心”的模式。芯片制造有兩種模式，分別是“以生產(chǎn)為中心”的模式，這也是我們目前制造業(yè)主要采取的方法，另一種是以“產(chǎn)品為中心”的模式。

以“生產(chǎn)為中心”的理念是充分利用自身的能力服務(wù)好客戶，在自身條件允許的前提下，盡最大努力滿足客戶的要求。芯片制造廠與設(shè)計公司之間的關(guān)系是：單純的商業(yè)委托，客戶強(qiáng)烈依賴芯片制造廠的PDK。芯片制造廠的PDK則要盡可能寬容以照顧潛在的其他客戶，并且通常不會輕易調(diào)整工藝。因此，客戶的產(chǎn)品性能通常無法達(dá)到芯片制造廠工藝的極限水平。

如果轉(zhuǎn)變成“以產(chǎn)品為中心”的模式，那么芯片設(shè)計企業(yè)關(guān)注的不是客戶，而是客戶的產(chǎn)品；關(guān)心的不僅僅是自己的能力，還有自己和客戶兩者的能力能不能結(jié)合到一起。這兩者的結(jié)合，就產(chǎn)生了一種全新的合作模式：客戶依賴的是雙方合作產(chǎn)生的、定制的PDK，它的好處是能夠把芯片制造工藝的極限水平發(fā)揮出來。也就是回到我剛才說的，能不能用14nm做出7nm的水平呢？這要求我們的制造和設(shè)計兩者之間要緊密地合作。

結(jié)語

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的全球化推動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)模式的變遷，一方面強(qiáng)化了各個環(huán)節(jié)的分工合作，但另外一方面也使得設(shè)計和工藝之 間的聯(lián)系逐漸弱化。全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈正在經(jīng)歷大變局，西方嘗試將中國排除在半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈之外。半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈走向碎片化。

在努力維護(hù)現(xiàn)行半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈完整性的同時，構(gòu)建一個強(qiáng)壯的半導(dǎo)體本地供應(yīng)鏈已經(jīng)刻不容緩。除了裝備、材料的本地化外，強(qiáng)化設(shè)計與工藝的協(xié)同是提升供應(yīng)鏈安全的重要任務(wù)。