Omdia报告:Chiplet处理器芯片的全球市场规模正在快速增长

“半导体产业发展到今天，每一个新的模式出现都与历史背景和工业情况有关。全球半导体产业的三次转移，从军工主导的美国开始，到日韩的家电IDM形式，再到中国台湾的代工王朝，现在到更碎片化的中国大陆，这都是有原因的。”

10月14日，芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民在IC CHINA 2020的开幕式上如此表示。

戴伟民指出，物联网的碎片化很难去化解，而物联网最大的市场就在中国大陆，这不会因任何意志而转移。全球半导体产业转移到中国大陆来之后，中国半导体企业要思考的就是如何抓住机遇和迎接挑战，而芯原要做的就是为这些企业提供服务。

解决行业OPex问题

近年来，随着半导体工艺的不断下探，芯片上晶体管数量增长的速度不断超越人们的想象，并支撑了手机芯片性能的不断升级。

在16nm工艺下，苹果手机芯片的晶体管数目为33亿个，在7nm工艺下为69亿个，在5nm工艺时预计达100亿个。单位面积下晶体管数量的快速上升促使晶体管的单位成本快速下降 ，苹果公司芯片每晶体管的生产成本在16nm工艺下为4.98美元/10亿个晶体管，在7nm工艺下仅为2.65美元/10亿个晶体管。

与晶体管成本走势恰好相反，芯片设计的成本正逐年攀升。戴伟民指出，以工艺制程处于主流应用时期的设计成本为例，工艺节点为28nm时，单颗芯片设计成本约为0.41亿美元，而工艺节点为 7nm时，设计成本则快速升至约2.22亿美元。其中早期使用和成熟期使用的成本相差一倍以上，但成熟期的使用成本仍非常昂贵。

“如今的芯片不仅便宜，而且速度快、功耗低，集所有优势于一身。但行业面临的问题是，有能力去设计先进芯片的公司越来越少，这个能力包括技术和资金两个方面。”戴伟民如是说。

另外，近三年来，全球主要半导体厂商的研发投入都占其销售额的25%以上。戴伟民强调，这意味着如果某家公司的毛利率不到50%，就会有资金问题出现，而往往一些公司因此便开始出售产品线，甚至最后把公司都卖掉，这就是行业面临的研发成本问题。

“三十年前，行业的固定成本（CaPex）问题在台积电主导的晶圆代工模式下迎刃而解。如今，行业面临的营业成本（OPex）问题，正是芯原致力于解决的难题。”戴伟民进一步指出，“企业不需要把所有的IP大包大揽，只需要专注在核心的关键技术上。而一些通用的IP则可以交给芯原这样的芯片设计服务公司，‘轻设计’将成主流。”

据戴伟民介绍，芯原目前拥有5大数字IP，包括GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP和ISP IP；共计 1400多个数模混合IP和射频IP ，全球范围内拥有有效发明专利124项、商标74项；在中国境内登记集成电路布图设计专有权132项、软件著作权12项以及丰富的技术秘密储备。

整体来看，尽管芯原IP销售的“量”不是最多的，但“种类”已经极为丰富，这完美的契合了芯粒（Chiplet）这种异构集成的IP复用模式。

剖析Chiplet新机遇

戴伟民认为，先进工艺中只有22nm、12nm和5nm这三个工艺节点是“长命节点”，其他中间节点的“寿命”都比较短。而且，并非每种芯片都需要5nm这样的尖端工艺，因为不是每一家公司都能负担起5nm工艺的成本，于是Chiplet这种将不同工艺节点的die混封的新形态是未来芯片的重要趋势之一。

据Omdia报告，Chiplet处理器芯片的全球市场规模正在井喷式增长，预计到2024年会达到58亿美元，2035年则超过570亿美元。

实际上，Chiplet的雏形最早出现在2015年，Marvell创始人周秀文（Sehat Sutardja）博士在ISSCC 2015上首先提出了MoChi（Modular Chip，模块化芯片）架构的概念。但目前的Chiplet由AMD领跑，例如下图由7nm和14nm打造的Chiplet芯片，与完全由7nm打造的芯片相比成本大约降低了50%。

“AMD是最会做大芯片的公司，连它都能接受小芯片，这很好的证明了Chiplet的发展前景。”戴伟民如是说。

另外，戴伟民在演讲中还特别强调了，封装和接口对于Chiplet的重要性。台积电的CoWoS技术和英特尔的Foveros 3D立体封装技术都为Chiplet的发展奠定了基础，另外还可以通过有源中介层集成很多有源器件，包括模拟电路、IO接口、各种接口的物理层、可扩展的片上网络等。

接口则代表了标准问题，芯片拼接在一起需要有一致的互联协议。所以，戴伟民表示，何时切入Chiplet领域很关键，因为如果过早切入，则没有标准可以依靠，设计好的成品可能会面临日后的接口不匹配等问题。戴伟民还透露，国内正在酝酿一个Chiplet联盟，未来共同参与一些相关标准的制定。

抛开其他前提，为了让IP更具象、更灵活的被应用在Chiplet里面，芯原提出了IP as a Chip（IaaC）的理念，旨在以Chiplet实现特殊功能IP从软到硬的“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。

目前，芯原的5nm项目已经取得初步成果，5nm FinFET芯片的设计研发已经开始，芯片设计中NPU IP的逻辑综合已完成，初步仿真结果符合期望目标。

整体来看，Chiplet给半导体全产业链都带来了新的机会。戴伟民指出，芯片设计环节能够降低大规模芯片设计的门槛；半导体IP授权商能升级为Chiplet供应商，提升IP的价值且有效降低芯片客户的设计成本；芯片制造与封装环节能够增设多芯片模块（Multi-Chip Module，MCM）业务，Chiplet迭代周期远低于ASIC，可提升晶圆厂和封装厂的产线利用率；标准与生态环节，则能够建立起新的可互操作的组件、互连、协议和软件生态系统。

芯片届的“药明康德”

在IC CHINA 2020的演讲中，戴伟民表示，有投资人十分形象的将芯原比做“芯片届的药明康德”，因为药明康德不做药，只做新药研发和服务；而芯原则同样不做芯片，只做IP开发和设计服务，这样可以避免与客户发生竞争关系。

值得一提的是，针对中国的半导体行业，戴伟民也做起了“新药”的研发，为中国半导体行业把脉和服务。

对于中国半导体IP市场，戴伟民表示：“虽然目前国内公司的设计能力都已经跟上了，但如何才能实现IP的自主可控仍然是一个关键问题。例如国内目前面板产业很发达，但面板的Driver却依旧大多使用的国外的；虽然国内半导体制造工艺正不断追赶第一梯队，但高速接口的IP依旧由美国公司主导。因此，IP的自主可控对于中国半导体健康发展至关重要，芯原正致力于此。”

针对中国IC设计公司遍地开花的现状，戴伟民则指出：“美国的IC设计公司才200多家，中国大陆也不需要如此多家。因为‘你吃肉，我啃骨头，他喝汤’的模式催生了价格战等恶性竞争现象，这样导致所有企业都很难赚到钱，这是不健康的，唯一的好处或许就是工程师得到了历练。”

不仅如此，近10年来，芯原每年都到松山湖推介8~10款国产芯片，致力于寻找中国最优秀的IC设计公司；另外还主办了青城山中国IC生态高峰论坛、上海FD-SOI论坛，致力于产业链生态搭建；2018年，芯原还作为首任理事长单位建立了中国RISC-V产业联盟，促进中国RISC-V产业发展。

最后，戴伟民告诉集微网，做企业的境界分为四层，第一层为做产品，第二层为提供服务和平台，第三层为打造生态，最高境界为做标准。“我们正在从提供服务和平台的境界向打造生态的境界过渡，未来将继续致力于推动集成电路产业生态建设。”
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