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    優(yōu)先布局核心lP加快集成電路產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)

    2020-12-29 11:54:19沈莉
    中國電子報(bào) 2020年88期
    關(guān)鍵詞:集成電路芯片設(shè)計(jì)

    沈莉

    集成電路是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),21世紀(jì)新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展使集成電路呈現(xiàn)出快速發(fā)展態(tài)勢,而以軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、IP棱復(fù)用和以超深亞微米為技術(shù)支撐的SoC巳成為當(dāng)今超大規(guī)模集成電路的發(fā)展方向,是集成電路的主流技術(shù)。SoC設(shè)計(jì)面臨諸多挑戰(zhàn),其中IP產(chǎn)業(yè)的發(fā)展最為關(guān)鍵。

    應(yīng)高度重視

    集成電路lP產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 近日,中國共產(chǎn)黨第十九屆中央委員會第五次全體會議通過了《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》(以下簡稱《建議》)?!督ㄗh》明確提出,強(qiáng)化國家戰(zhàn)略科技力量。制定科技強(qiáng)國行動綱要,健全社會主義市場經(jīng)濟(jì)條件下新型舉國體制,打好關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn),提高創(chuàng)新鏈整體效能。其中重點(diǎn)提到,瞄準(zhǔn)人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學(xué)、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領(lǐng)域,實(shí)施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項(xiàng)目。

    國務(wù)院、工信部歷來高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國務(wù)院印發(fā)實(shí)施的《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》(以下簡稱《若干政策》)中,明確提出有序引導(dǎo)和規(guī)范集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展秩序,做好規(guī)劃布局。工信部在《若干政策》的指導(dǎo)下,積極優(yōu)化完善集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新,加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),促進(jìn)要素資源的自由流動,營造公平公正的市場環(huán)境,推動集成電路產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

    要實(shí)現(xiàn)集成電路產(chǎn)業(yè)對整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的支撐作用,扭轉(zhuǎn)目前國內(nèi)集成電路主要依賴進(jìn)口的局面,既要有長遠(yuǎn)布局,例如對高端工藝做長遠(yuǎn)的安排,更要重視當(dāng)前進(jìn)口集成電路80%是可以在國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件和設(shè)計(jì)能力下逐步本土化這個(gè)要素。因此,根據(jù)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求和綜合國力,同時(shí)發(fā)展EDA和IP產(chǎn)業(yè)就顯得尤為重要了。

    作為集成電路產(chǎn)業(yè)五大板塊(芯片設(shè)計(jì)軟件EDA、IP核技術(shù)、芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片測試與封裝)之一的IP核技術(shù),目前高端市場基本被美國、英國壟斷。在五大板塊中,IP核產(chǎn)業(yè)的本土化率也是最低的。因此,加速發(fā)展困內(nèi)lP核產(chǎn)業(yè),滿足國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)需求迫在眉睫。

    集成電路lP產(chǎn)業(yè)

    發(fā)展的現(xiàn)狀和問題

    芯片設(shè)計(jì)中的Ip核(intellectual Property Core)是指在半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)中那些具有特定功能的、可以重復(fù)使用的電路模塊。做個(gè)形象的比喻,IP核如同元器件,芯片如同電路板,通過在電路板上集成各類功能的元器件,就可以設(shè)計(jì)出針對不同應(yīng)用場景的電路系統(tǒng)板,而集成電路顧名思義,就是在片內(nèi)集成了多個(gè)IP核,能完成多種功能的縮微電路。

    IP產(chǎn)業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游關(guān)鍵環(huán)節(jié),其主要客戶是芯片設(shè)計(jì)廠商。芯片設(shè)計(jì)公司通過購買成熟可靠的IP授權(quán),就可實(shí)現(xiàn)芯片中的各種特定功能,從而無需對芯片每個(gè)細(xì)節(jié)都自行完成設(shè)計(jì)。這種開發(fā)模式,極大地縮短了芯片開發(fā)的時(shí)間,降低了開發(fā)風(fēng)險(xiǎn),提高了芯片的可靠性。

    目前,市場需求快速變化,這就要求產(chǎn)品上市的時(shí)間越來越短。要在如此短的開發(fā)周期內(nèi)可靠完成SoC芯片設(shè)計(jì),就只有通過大量集成驗(yàn)證成熟的IP核,來加速設(shè)計(jì)流程,因此SoC設(shè)計(jì)公司對成熟IP的依賴程度日益增加。另外,智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為產(chǎn)品的發(fā)展趨勢,SoC的產(chǎn)品功能和性能也因此提升,這就導(dǎo)致SoC設(shè)計(jì)規(guī)模和復(fù)雜度隨之增加,SoC開發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模也隨之?dāng)U大。但想在設(shè)計(jì)中面面俱到,全部自行開發(fā)完成,從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上看不現(xiàn)實(shí),從成本投入上看不經(jīng)濟(jì),從開發(fā)周期上看不滿足。因此,只有通過lP集成,才可以解決這一現(xiàn)實(shí)問題。lP核從而成為SoC的設(shè)計(jì)基礎(chǔ),深刻影響著SoC設(shè)計(jì)業(yè)的發(fā)展。

    2019年,全球lP市場超過40億美元,從經(jīng)濟(jì)規(guī)???,每1美元的lP支出將帶動和支撐100倍的芯片市場。在中國,過去20多年來,本土芯片設(shè)計(jì)公司逐步發(fā)展,尤其離不開lP桉,它影響著大量芯片項(xiàng)目的規(guī)劃、架構(gòu)、功能、成本、技術(shù)支持和品質(zhì)管理。本土晶圓廠和設(shè)計(jì)服務(wù)公司也視IP為極其重要的客戶項(xiàng)目抓手。

    目前,全球IP核供應(yīng)商主要包括ARM(英國)、Synopsys(美國)、Cadence(美國)、CEVA(以色列)、Rambus(美國)等。2019全球前十大供應(yīng)商份額合計(jì)達(dá)到78.1%,其中唯一的中國企業(yè)芯原微電子排名第七,占比1.8%。

    可以看到,IP核領(lǐng)域被英美公司高度壟斷,其中ARM公司更是壟斷著全球手機(jī)處理器和平板電腦處理器市場,2019年行業(yè)市場占比40.8%,無論是蘋果A系列芯片,還是高通驍龍芯片、華為麒麟芯片等,都需要用到ARM芯片IP核。中國集成電路設(shè)計(jì)公司取得的進(jìn)步,同樣離不開ARM這種模式的支持。

    我國現(xiàn)有近2000家芯片設(shè)計(jì)企業(yè)中,90%以上企業(yè)的營業(yè)額在1億元以下。這些設(shè)計(jì)企業(yè)的發(fā)展主要依賴于中國市場,而其技術(shù)積淀不足。尤其是在一些通用IP核的使用方面,國內(nèi)芯片企業(yè)大多要從國外采購。究其原因在于IP研發(fā)資金投入大且研發(fā)周期長,這導(dǎo)致國內(nèi)IP公司很難在市場支撐下開展自主IP研發(fā),從而給我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展埋下了極大的隱患。

    加快發(fā)展集成電路

    lP產(chǎn)業(yè)的五點(diǎn)建議 可以預(yù)測,未來我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展一定會相當(dāng)迅速。集成電路產(chǎn)業(yè)的頂層是設(shè)計(jì)IP棱,因此我國必須對發(fā)展IP核有充分的認(rèn)識和前瞻計(jì)劃。目前,國內(nèi)IP企業(yè)在發(fā)展中面臨著諸多困境:需要不斷為每次技術(shù)更新而重新投入研發(fā),這是一個(gè)要下真功夫、花大氣力、啃硬骨頭的技術(shù)密集型行業(yè);IP相較制造業(yè)來說本身產(chǎn)值不大,因而地方政府重視程度不夠,同時(shí)國家在這一領(lǐng)域的投入也尚未能直接惠及IP公司;雖然IP技術(shù)含量很高,但國內(nèi)IP公司普遍體量較小,大都未及上市標(biāo)準(zhǔn),很難得到投資機(jī)構(gòu)青睞。基于以上幾點(diǎn),我們提出如下建議:

    一是優(yōu)先布局核心lP。核心IP的重要性,一方面體現(xiàn)在其位于集成電路價(jià)值鏈最高端,支撐起了整個(gè)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)。但更為重要的是,IP已經(jīng)滲透到了集成電路整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈,無論是制造端還是封裝測試端,先進(jìn)工藝的變化已經(jīng)把IP的介入時(shí)間大大提前、介入程度大大加深。經(jīng)過20多年的發(fā)展,我國已經(jīng)初步具備了核心IP自主創(chuàng)新的基礎(chǔ),核心架構(gòu)IP領(lǐng)域逐步深入,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、人工智能等市場創(chuàng)新IP產(chǎn)品層出不窮。在這種情況下,優(yōu)先布局核心IP勢在必行。

    為此,一方面要盡快制定出IP行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。只有建立了我國自身的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),才能在一定程度上擁有l(wèi)P知識產(chǎn)權(quán)自主能力,最大程度打破技術(shù)壁壘??梢哉f,一個(gè)國家所擁有的IP桉體現(xiàn)了其搶占集成電路戰(zhàn)略制高點(diǎn)的水平。另一方面要形成與工業(yè)設(shè)計(jì)EDA結(jié)合的機(jī)制,搭建學(xué)研部門的人才梯隊(duì)和外包模式,進(jìn)一步通過開發(fā)部分市場,把創(chuàng)新企業(yè)的高端技術(shù)應(yīng)用到國家關(guān)鍵核心領(lǐng)域,充分發(fā)揮它們作為生力軍的作用。

    二是成立重大專項(xiàng)資金支持IP開發(fā)。首先增加對1P核設(shè)計(jì)的資金政策支持,針對關(guān)鍵、核心、高端、先進(jìn)工藝IP.建立重大專項(xiàng)資金,鼓勵(lì)引導(dǎo)IP企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā);其次,對1P核設(shè)計(jì)研發(fā)項(xiàng)目給予投融資支持、成長激勵(lì)和政策上的扶持,出臺相應(yīng)的稅收減免政策,引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)將研發(fā)力量集中突破國內(nèi)急需的重點(diǎn)lP核;再次,在全國范圍內(nèi),加強(qiáng)對集成電路企業(yè)使用國產(chǎn)IP的補(bǔ)貼支持力度;最后,對可商業(yè)化的核心Ip發(fā)明專利、對國外lP具有替代作用的Ip創(chuàng)新等,給予高額獎(jiǎng)勵(lì),刺激和鼓勵(lì)lP技術(shù)創(chuàng)新。

    三是加大知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度。簡化目前l(fā)P侵權(quán)的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失的認(rèn)定辦法,從直接和間接經(jīng)濟(jì)損失補(bǔ)償轉(zhuǎn)向相對嚴(yán)厲的lP侵權(quán)的懲罰性條款,并在司法解釋和實(shí)踐方面逐步趨于完善。

    四是加大力度培養(yǎng)人才力度。重視相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng),支持示范性微電子學(xué)院的建設(shè),增加高校相關(guān)專業(yè)課程和科研項(xiàng)目,促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用多方對接,推動國內(nèi)IP核產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。鼓勵(lì)企業(yè)開展校企合作育人,形成學(xué)生培養(yǎng)到企業(yè)實(shí)習(xí)和就業(yè)的一體化培養(yǎng)鏈。引進(jìn)具有豐富一線工作經(jīng)驗(yàn)的高端人才組建團(tuán)隊(duì),培養(yǎng)年輕人才。

    五是建設(shè)公共lP平臺和企業(yè)聯(lián)盟??梢酝ㄟ^建設(shè)公共服務(wù)平臺打通lP交易應(yīng)用渠道,支持國內(nèi)常規(guī)IP發(fā)展。推動建立大產(chǎn)業(yè)專利分享聯(lián)盟,抱團(tuán)取暖,共同攻克專利壁壘。通過自主創(chuàng)造、企業(yè)并購和海外專利收購等多種方式增加企業(yè)自身的知識產(chǎn)權(quán)積淀,同時(shí)輔以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、利益聯(lián)盟等方式構(gòu)建專利分享共同體。

    期待“十四五”期間有更多的利好政策出臺,涉及集成電路產(chǎn)業(yè)各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域,而IP產(chǎn)業(yè)作為實(shí)現(xiàn)“十四五”宏偉目標(biāo)的基石,勢必將推動產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)向縱深應(yīng)用和先進(jìn)水平不斷發(fā)展。

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