2003年是中國IC設計產業大發展的一年,一批國際和臺灣地區公司設計中心向中國大陸轉移,海歸初創企業不斷增加以及既有企業得到進一步成長,整個產業不僅規模成倍擴大,而且發生了一些質的變化。

首先,產業發展模式更加健康,強調贏利和以市場導向。2002年,一些有國家級項目或大學背景的IC設計公司開發出了許多高端芯片,但面臨市場化和產業化嚴峻挑戰；同時,一大批規模小、資金實力弱的訂單驅動型公司為生存而掙扎,產品線分散且缺乏核心競爭力,因此整個行業的贏利能力很弱。而在2003年,中國公司在市場化、產業化上邁進了一大步,如“星光”系列銷量突破1千萬,銷售額過億的企業數增長近100%,達到11-12家等。重要的是,更多的IC設計公司積累了一定的技術和資金,開始找到明確的主營方向,著重長遠發展。

以六合萬通為例,該公司在成立之初與大部分新興公司一樣既開發自有品牌IC,也提供ASIC設計服務?！皬氖翧SIC設計服務是一段痛苦經歷,是為了生存所必須做的,”該公司副總裁兼首席技術官陳杰表示,“由于看好WLAN市場的前景,六合萬通從2003年開始將重點轉向WiFi芯片的開發,并減少ASIC設計代工業務?！?img alt="中國IC設計產業初具規模,開始成為主流設計工藝 - 2" src="http://www.iianews.com/upimg/0103/200882922525454277802.JPG">

其次,產業鏈配套趨于完善。2003年,以中芯國際進入量產為標志,中國的芯片制造、測試與封裝等配套產業鏈已基本形成,這為IC設計公司提供了一個起飛的平臺?！拔覀円郧懊媾R的問題是這些上游產業不完善,而現在已轉向下游的應用問題?！比A大電子設計有限責任公司總經理劉偉平表示。方舟科技總裁李德磊也認為,中芯國際進入量產階段是2003年中國IC產業的一大變化。本次調查顯示,首選在大陸流片的公司第一次超過50%,部分原因是一些IC設計公司在海外投片成功后,為了降低成本,在大批量生產時轉而選擇由大陸的晶圓廠來代工。

本文將結合詳細的調查和采訪結果,從6個方面重點分析本土IC設計公司的發展和變化。

1、IC設計公司走向兩極化

中國的本土IC設計公司大致可以分為三類:一是國資背景的老牌企業,如華虹、大唐微電子；二是科研機構或高校背景的企業；三是海歸或私人創辦的新興企業。這些設計公司由于企業性質不同、經營時間長短不同,因而存在較大的差異,具體表現在IC設計工程師數量和銷售收入上。

根據此次調查的結果,IC設計工程師數在30人以下的公司所占比例高達50.9%,比去年增長8.1%,這表明2003年新成立的IC設計公司規模普遍較小。另一方面,IC設計工程師數介于101至200的公司比例為9.7%,比去年增長1.1%,這說明一部分有實力的IC設計公司在去年取得良好的發展,正處于不斷壯大之中。

銷售收入的分布情況與之類似。一方面,46.4%的公司銷售收入處于100萬美元以下；另一方面,銷售額超過1,100萬美元的公司有6.0%,超過1,500萬美元的比例達到8%。

這些數據顯示,大部分新興公司正處于創業階段,有的還在開發產品,有的雖然已成功開發出產品,但面臨開拓市場的挑戰。方舟科技總裁李德磊表示,盡管該公司去年擴招了員工,但現在談銷售收入還沒有太大意義。“目前,我們的重點是樹立公司形象,使產品得到客戶的認可。”他說。不過,他預測,隨著方舟與聯想、京東方等國內OEM以及慧智等國外OEM展開合作,該公司有望在2004年首次實現盈利。

由于這些公司大都剛開始拓展市場,因此在人員結構上的一個鮮明特點是設計人員所占比例非常高,例如WiFi芯片供應商六合萬通公司總共有80名員工,其中80%是設計工程師,在數量上甚至超過了一些老牌的IC設計公司。

相對而言,老牌IC設計公司擁有成熟的產品線,銷售收入有望在需求的拉動下取得更大增長。華大電子2003年銷售收入達到9000萬人民幣。該公司總經理劉偉平宣稱,2004年華大的目標是實現收入的翻番,達到1.8億元,增長主要來自于第二代身份證卡IC的銷售。另一家也在開發ID卡芯片的公司大唐微電子已經將今年的目標定為沖擊1億美元大關。

2、設計工藝完成升級換代

在數字IC開發中,33.1%的公司選擇和微米工藝,比去年減少近10%；37.7%的公司選擇微米工藝,比去年增加約7%(見圖1)。從實際情況來看,已經量產的產品仍然以微米工藝為主,但新產品的開發正在轉向微米技術,使其成為當前主流的設計工藝。這一方面是本土IC設計公司技術積累的結果,另一方面,大量海歸人士回國創業,推動了技術的升級。海歸派由于在國外積累了先進的開發經驗,因而設計起點往往比較高。此外,從中國半導體產業的大環境來看,微米工藝是IC設計公司的最佳選擇。理由是:(1)微米工藝已經成熟,NRE費用僅為20萬美元,不足微米工藝的1/3。(2)微米芯片可以在本地代工廠流片,從而進一步降低成本。(3)本地客戶對低成本的要求超過對性能的需求,因而沒有迫切升級到微米工藝的壓力。

在此次調查中,6.3%的公司表示已經在開發微米的芯片,顯示出業界進一步向更小尺寸工藝轉移的跡象。大多數本土IC設計公司認為,從向微米工藝過渡不存在技術問題,而主要取決于成本。李德磊透露,他的公司計劃將方舟3號升級到微米工藝,使其工作頻率達到800MHz。六合萬通已經采用微米工藝為索尼等日本公司提供ASIC設計服務,因此該公司的基帶芯片由向微米工藝過渡只是時間問題。業界預計,2005年將有更多本土IC設計公司轉向微米工藝,這差不多比全球半導體工業的進度落后一代。

在模擬和混合信號領域的情況也與之類似。調查的統計顯示,超過40.5%的公司采用微米及其以下的工藝開發模擬IC,比去年大幅增長11.5%。超過42.3%的公司采用微米及其以下的工藝開發混合信號IC,與去年相比變化不大,但其中選擇微米工藝的公司下降近10%,選擇微米工藝的公司上升9.3%。這顯示出在過去的一年中10%左右的公司完成了從向微米工藝的升級。

3、系統設計既是薄弱環節,也是競爭手段

本次調查揭示,超過60%的本土IC設計公司提供全系統設計服務(見圖2)。造成這種狀況的原因在于:一、中國IC設計公司開發的都是新產品,在得不到客戶認可的前提下,如果不能提供完整解決方案,就很難贏得設計中標。二、中國OEM廠商的開發能力仍然有限,不愿意冒風險從頭開始進行基于芯片的系統開發。所以,中國IC設計公司必須走與整機廠商捆綁合作的道路。

一部分IC設計公司將提供完整解決方案視為與國際半導體供應商競爭的手段。2002年從國微電子拆分出來的國微技術有限公司正在開發用于數字電視的條件接受卡IC和DVB-C信道解碼器,但該公司總經理祝昌華表示:“我們有很大一部分力量在從事完整解決方案的開發?！笨紤]到中國整機企業的現狀,他認為,IC公司只做芯片,不做系統是沒有出路的?！坝捎诒葰W洲半導體巨頭更貼近中國市場,我們能更好地理解和滿足國內電視機廠商的需求。”他說。

2.5手機芯片方案提供商展訊通信公司則是芯片、軟件和開發平臺、手機模塊一起做,提供貼近中國市場的整套解決方案,以便能從國際強大的競爭對手那里搶得一塊地盤。該公司總裁武平介紹說:“我們整合硅谷和上海等地設計團隊的優勢,從物理層到協議層再到開發工具都自己做,并且能提供集成度很高、附加價值也更高的手機模塊。我們在本地技術支持方面也具有優勢,甚至可以根據客戶需要修改底層DSP算法,合作方式非常靈活。”

另一方面,一些IC公司坦言系統設計是他們的薄弱環節。六合萬通在開發出芯片后,卻發現中國OEM不購買獨立的芯片?！拔覀兪瞧炔坏靡巡盘峁┩暾鉀Q方案的?！痹摴綜TO陳杰表示。盡管軟件開發不是六合萬通的強項,但該公司計劃2004年增強技術支持,為客戶提供參考設計。

而鼎芯半導體公司CEO陳凱也表示他們正在招聘有經驗的本地系統設計工程師,加強參考設計和系統解決方案的能力?！捌鋵嵨腋蛴趪H分工明確的做法,芯片廠商不需要做這么多系統設計服務工作,而將此交給第三方完成。希望隨著中國市場和第三方設計業的不斷成熟,我的想法能實現?！?陳杰和陳凱均表示,他們希望能與有實力的第三方設計公司合作。

提供32位嵌入式CPU的方舟科技正在與開發完整解決方案的第三方設計公司合作。李德磊指出,這些第三方設計公司的出現是2003年中國IC產業的重大變化之一。他們架起了IC設計公司與OEM廠商之間的橋梁,將有助于推動國產IC的應用。

4、本地代工與封裝比例提高

圖3顯示,51.5%的IC設計公司選擇在中國大陸流片,比去年增長7.5%。選擇在臺灣地區流片的IC設計公司則下降了近10%。選擇在兩地封裝的公司比例消長與之類似。由此可見,本土IC設計公司把代工和封裝由臺灣地區繼續轉往大陸的趨勢非常明顯,原因主要在于本地半導體制造業的日趨成熟以及在大陸流片的成本優勢。

方舟科技的32位CPU器件以前是交由臺積電代工,但該公司新開發的CDMA基帶芯片諾亞2000選擇在上海的中芯國際流片。盡管是初次合作,李德磊表示:“中芯的良率之高令人吃驚,而且價格還更便宜?！?出于成本考慮,六合萬通也計劃將集成了WAPI加密算法的萬通3號WLAN芯片放在大陸流片。

其他一些公司還沒有將代工轉往大陸主要是因為代工廠的IP庫還不夠全面。大唐微電子在今年3月開發了一款S-CDMA基帶芯片,該SoC包含大量的數字和模擬IP?！耙驗橄Ｍ麖拇S獲得一些標準IP,所以我們選擇在臺積電進行流片?！贝筇莆㈦娮痈笨偨浝砑婕夹g總監楊延輝表示:“但等產品穩定后,我們希望轉到國內投片。”

事實上,與大唐持有相同想法的IC設計公司很多,我們相信,隨著本地代工廠進一步完善工藝并提供更豐富的IP核,越來越多的IC設計公司將在2004年或2005年把代工轉往大陸。

不過,IC設計公司在與代工廠的合作中也存在一些問題。本次調查揭示,排名前三位的問題分別是交貨周期、成本和批量小。針對這些問題,中芯國際等代工廠推出的MPW服務將有助于降低本土IC設計公司的投片門檻。

此外,華大電子的劉偉平指出,產業鏈在各地區分布不平衡給IC設計公司帶來了不必要的麻煩。例如,華大的智能卡芯片先在上海流片,爾后運到北京測試,最后又需運回上海封裝。

5、主要的設計挑戰

圖4顯示,中國IC設計公司最常面對的設計挑戰依次是設計周期、設計成本控制、IP驗證、難以買到合適IP、設計工具兼容性、RF設計、信號完整性、可測試設計、測試平臺生成等。在去年的調查中反映突出的模擬電路仿真、IP復用、時序收斂等問題今年的比例有所下降。

隨著中國IC設計公司向深亞微米工藝靠攏,設計的復雜性不斷加大,從而容易引起更多的設計反復,這是帶來信號完整性、可測試設計等問題根本原因,從而導致設計周期延長。這就要求設計團隊優化設計流程,引進先進的設計方法學,并借助適合的EDA工具應對這一系列的挑戰。此外,大唐微電子的楊延輝希望,EDA供應商需要改善他們的設計服務,不僅是支持,而且要充當顧問,參與到客戶的項目設計中,一塊解決所面臨的問題。

IP驗證和買不到合適IP也是IC設計公司常見的問題,尤其是高性能、低功耗的A/D、D/A轉換器和鎖相環(PLL)IP。在這方面,中國公司應加強與IP供應商、設計服務公司和代工廠的合作,以便得到更多支持。正是意識到這方面的不足和重要性,目前很多國家級集成電路設計產業化基地正在搭建IP共享和服務平臺,建立了IP開發、IP交換/交易/共享的服務體系。但這遠遠不能滿足需求,業界期望能浮現一批本地IP提供商,提供物美價廉的產品。

設計工具兼容性是整個IC設計界面臨的共同問題。為避免給自己的設計造成影響,IC設計公司需要及時掌握EDA供應商的技術動態,并謹慎選擇開發工具。

RF設計一直是個難點,因為模擬電路的設計需要多年的豐富經驗。華大電子的方法是邀請外部專家作為顧問,以解決問題。而鼎芯的陳凱特別強調了封裝對RF設計的重要性,10^-9H的電感參數變化都會影響RF芯片的性能,這時候應嚴格選擇封裝廠商。

6、銷售渠道仍以直銷為主

本次調查顯示,62.9%的IC設計公司銷售自有品牌的芯片,其中31.7%的公司向客戶直接銷售IC,11.7%的公司只通過分銷商銷售IC,而高達56.6%的公司同時通過這兩種渠道銷售IC,盡管這比去年高出近7個百分點,但中國IC設計公司以直銷為主的格局并沒有改變,因為總的來看,直銷/分銷比例超過7:3的公司多達53.1%。由此看來,分銷商對本地IC公司的品牌認知度還很低。

臺灣設計公司正在向大陸轉移

另外,有20家臺灣和香港地區公司在大陸設立的IC設計中心參與了2004年中國IC設計公司調查,其中19家來自臺灣地區,我們將他們單獨抽出進行了統計。在這類公司中,53%位于上海、江蘇和浙江等長江三角洲地區,其次是廣東(26%)和北京(16%)。大陸的廣闊市場和更貼近市場的需求是臺灣IC公司在大陸設立越來越多設計中心的根本原因。

通過比較,我們發現大陸的本土IC設計公司與這些臺資設計中心存在明顯差距,表現在以下幾個方面:

一、 設計團隊規模。10%的臺資設計中心擁有超過200名的IC設計工程師,25%的臺資設計中心擁有101-200名IC設計工程師,這些比例明顯比大陸IC設計公司高出很多。

二、 工藝水平。開發微米數字芯片的臺資設計中心比例高達15%,比大陸IC設計公司高出兩倍多。此外,50%的臺資設計中心采用微米及其以下的工藝開發模擬IC,比大陸IC設計公司高近10%。

三、 設計能力。20%的臺資設計中心正在從事250萬門以上的ASIC設計,而只有10%的本土IC公司在從事同類設計。同時這也反映出臺灣地區設計公司正將復雜度較高的設計轉移到大路進行。

作者:顏健、趙艷