探秘中国IC设计系列

li_jian | 2007-11-12 23:58:19 阅读：1549

之一：种子、土壤和园丁，一个都不能少
同样的种子，同样的土壤，不同园丁的培育会产生巨大的差别。对于中国的IC设计行业来说，已经具备了不错的土壤，还有被证明优秀的种子，可是一直没有出现一大批园艺大师级的园丁，可以说，这是中国IC设计领域一直没有获得与其他科技领域相匹配的国际地位的根源之一。

看看上面这张全球IC设计产业分布图，可以明显地感觉到我们在IC设计领域还有太长的路要走，认识到差距的同时我们需要寻找落后的原因。首先是环境，国内的环境是否适合IC设计公司的生存，其次是人才，国内是否有足够的IC设计优秀人才。只有认清我们在环境和人才方面的不足，我们才能寻找迎头赶上的途径。

先说环境，国内目前是全球IC产品需求第三大市场（很可能未来两年内超越日本成为第二大），也是增长最快的市场。以IC设计来说，贴近市场需求，了解市场情况是IC设计的基础。毫无疑问，在贴近市场这个角度，我们国内有着不逊于美国的优良环境，甚至在产业政策支持方面还有更多利好消息。可以说，在国内进行IC设计开发并无劣势，至少周围的土壤是很肥沃的，非常有利于IC设计产业的壮大（特别是对于全球15%的消费水平和0.4%的设计产业来说）。具体的市场环境方面将另文详述。

再说人才。我们真的缺少人才吗？是的，我们确实非常缺乏优秀的IC设计人才！这可是对一向号称全球人才基地的中国的一种讽刺。然而，我们总能在国际上各大IC设计公司中寻找到那熟悉的黄皮肤、黑头发和黑眼睛。远的不说，仅仅弹丸之地的台湾却刻意承载全球20%的IC设计，这不是很能说明一个问题吗？中国人不是没有能力把IC设计做好，也并不欠缺IC设计人才，问题是我们还没有找到方法去培养属于自己的IC设计人才！

不是吗？看看现在如火如荼的IC设计产业，那些成功的公司不是海归就是台湾西行，难觅一丝完全的国内血统。从中星微到展讯，再到珠海炬力，这些壮大的IC设计公司中的IC设计骨干无不是在别人的熏陶下锻造成IC设计强者。中国人不是做不成IC设计强者，问题是我们的人才有足够的才华，却在国内的教育体制下逐渐变成一个个仲勇！

我们不禁要问，我们的大学教育怎么了？为什么我们就没有办法自己培养出大量的IC设计人才呢？这还是要从大学电子教育的多方面去探求原因。

首先，大量的电子工程专业偏重于实际应用，缺乏深厚的基础知识，大大压缩了IC设计人员的发展空间。几乎每个学校都会开设电子工程专业，却很少涉及高层次的微电子理论教学，大量的课程都用在最直接的电子工程应用领域，忽视了对微电子基本理论的引导。目前国内仅仅几所大学有正规的微电子学完整教学体系，即时如此，因为科研经费有限，学生在学习期间更多地转向了能更快取得经济效益的外围设计领域，从而与IC内核设计渐行渐远。

其次，即使有了完整的大学教育体系和充足的经济支持，我们还缺乏最重要的培育IC设计人才的园丁。目前我们的大量微电子学领域的老师还是以研究理论为主，缺乏根本的IC设计一线研发经验，很多人甚至是理论条条是到，经验却一无所有。IC设计是一个把理论和经验结合的非常紧密的学科，如果导师都缺乏实践经验，那么学生又如何去在园丁的指导下茁壮成长呢？在接触到的许多IC设计师口中，我听到的最多的一句话就是，中国的IC设计人员最需要的是转变设计思路，目前的设计思维太过于功利和教条化。的确，IC设计是一项充满创新和前瞻性的工作，必须培养IC设计人员的创新性和理论与实际的结合。至少目前国内的微电子教育体系还远未达到这样的要求，因此，目前国内独立培养的IC设计人才还是凤毛麟角。

再次，缺乏实践机会让许多很有前途的IC设计人才夭折。我们看到很多归国创业的IC设计人才也许在他的同龄人中并不是最优秀的，但他在国外接触到了先进的设计理念培养并得到了恰当的机遇并获得实践机会，从而走上IC设计的成功之路。而IC设计的实践机会对于大多说中国的准IC设计人才来说实在是可遇而不可求。我曾遇到过一个很出色的IC设计者，他毕业多年一直没有机会接触IC设计实践，后来是他的一个同学给他在美国寻找了一个工作机会从而引导他走上成功之路。回忆过去，他感慨自己有这样一个机会获得成功，而许多并不比他差的同学却因为没有实践的机会而痛苦的告别曾经梦想的IC设计。

其实，如果我们把培育中国IC设计行业当作培育一株园艺植物的角度来看，我们现在有肥沃的土壤、足够优秀的种子，最缺乏的就是能把种子培育成才的园丁。荷兰人认为，美丽的花朵是园丁最伟大的艺术创造，其实IC设计人才的培养何尝不是如此呢？

本文是探秘中国IC设计行业的系列文章的开篇，后面将分别从多个角度去探求中国IC设计行业的发展之路。

之二：产业链缺失明显

上文谈到中国IC产业发展明显落后的主要原因之一是缺乏培养IC设计人员的“园丁”，而解决这一问题的途径并非仅仅凭口号就能解决，特别是培育IC设计人才的园丁必须对整个设计产业有深刻了解并具有丰富的IC设计经验，可仅仅做到这两点，并不是一朝一夕所能实现的。其中最根本的就是目前国内IC设计的产业链还欠完善，还无法提供大量资深IC设计从业人员转型为优秀的园丁。

园丁的产生其实只是一个产业规模的缩影，如果我们仔细分析上文中的示意图我们不难发现，美国和台湾几乎占据了全球95％的IC设计市场。而从全球半导体产能图上我们也可以发现，美国和中国台湾是全球最大的半导体产地。几乎所有重要的半导体公司都集中在美国，而台湾则成为全球最大的代工基地。这两地一个重要的共同点就在半导体的产能充足，并且在制程工艺方面具有领先优势。

IC设计是个技术密集型产业，同样是个对实效要求相当严格的行业。如果说90nm工艺2003年开始全面占据市场，到三年后的2006年，几乎130nm已经没有太多的市场空间了。同样的道理，在2009年左右，90nm作为巨无霸级IC封装应该已经显得迟钝与臃肿。按照IC设计最快的半年投产周期计算，对90nm产品的开发设计，在2007年底就应该基本停止。毫无疑问，如果追求最大的经济效益，2007年的IC设计属于65nm，当然，45nm才是2007年IC设计真正的明星，不过还不足以威胁65nm的市场主导地位。

IC设计产业中有重要的一个步骤就是流片。抛开流片上百万美金的费用不说，单以制程生产线排期来说就不是个简单的问题。目前国内虽然已经有几条300mm晶元生产线，但目前还只能实现90nm工艺，65nm最早也要今年年底前投产。毫无疑问，大量的流片需要至少去台湾进行流片，这无疑拉开了设计中心与流片地的距离，自然也增加了沟通的困难程度。更重要的是，对于新兴IC设计公司来说，负担如此昂贵的流片费已经很是困难，负担这样庞大的额外费用更是沉重。这也是台湾之所以可以占据全球20％IC设计市场一个得天独厚的优势所在——接近生产线，沟通无距离。

与此同时，上面提到的一个重要问题是IC设计的价值。如果评价目前的IC设计，自然是65nm的商业价值最大，45nm则是处于观望阶段，而90nm的价值已经大打折扣，至于130nm几乎已经处在价值的平稳期，很难带来巨大的利润。

而IC设计不是一个独立的过程，至少你需要对制程技术有一定的了解，完全脱节于制造的设计毕竟是无源之水。因此，制程对IC设计有很重要的影响，在IC制程领域的缺失，特别是先进制程技术的缺乏带给IC设计的一个源头的桎梏，严重制约着IC设计公司的迅速发展壮大。

我们不妨看看这样一个实际情况。如果从经济规模来看，英法都属于发达国家，但英国没有自己的半导体生产线，虽然英国有个ARM，但英法的IC设计产业与其经济地位并不相称。因此，我们必须正视一个完整产业链对于整个IC设计产业的反作用，它不仅制约着IC设计的价值体现，更制约着人才培养与整个产业的完善。

其实，中国大陆的IC产业链缺失的何止是源头的制造，在封装和测试方面我们距离世界先进水平还有很大的差距。

如果我们依然认为软件可以带来比硬件巨大得多的价值，因此一味发展高附加值的产品线，我们迟早会发现我们在软件上的差距只会越来越远。比如印度，虽然印度的软件业可以影响世界，但还处在为别人打工的境地，全球最核心的软件产品还没有印度的标签。而软件业如此蓬勃的印度在IC设计领域则是满目疮痍。不过印度发展IC设计的一个重要策略就是软硬件同时发展，印度最新的政策恰恰针对半导体制造的投资给予最大的优惠，优惠的下限是5亿美金，这无疑是IC设计公司不可企及的高度，唯一满足条件的只能是半导体生产线。

IC设计只是中国IC产业的一个突破点，但突破点越单一，遇到的阻力就会越大，成功所需的时间和付出的努力就越大。而如果我们以点带面，从一个完整的IC产业链角度发展IC产业，那形成的是一个面的冲击，突破就变得容易和迅速得多。

之三：在雄心壮志中迷茫

中国人自古崇尚胸怀壮志，而大国崛起之风自然吹过IC设计产业。可以说，中国人自从决心搞芯片的那天起，就从没有放弃过对“芯”的热捧，特别是对能达到国际先进水平的“芯”的崇拜几乎达到无以复加的地步。

　事实总是捉弄满怀热情的人，当我们为一颗颗芯的出现而击掌相庆之际却无法回避这样的残酷：样品好出成本难产。在一个个国家重点支持的流产项目背后，我们看到的是IC设计行业真实的差距，同样还有那如大炼钢铁般的虚空。

　 IC设计固然离不开国家的大力支持，但国家的支持却无法拯救已经四面楚歌的IC设计产业，唯一的出路是产业自救，最务实的发展不外乎大量优秀本土IC设计公司的成长与壮大。然而，目前国内大多数IC设计公司还没有走出襁褓，依然缺乏足够顽强的生命力。

　当然，我们的IC设计产业近年也涌现了一批成功的典范，但从总量上实在还少得可怜，几乎90%的IC设计公司都挣扎在生死边缘，不仅产品缺乏足够稳定的发展规划和市场渠道，甚至连最起码的扩大生产再投入资金都捉襟见肘。这其中，大约10%左右有一定的稳定产品发展规划路线和稳定的资金投入，还有20%可以勉强做到维持生计，剩下的60%左右的企业几乎活不过第一年便早早夭折。造成这样结果的原因很多，甚至雄心壮志都可以说是重要的因素之一。

　雄心壮志，每个创业者总是为自己的未来勾画了美好的蓝图，但如何一步一步拥抱梦想却难住了大多数人。在以高科技为核心的芯片设计业中，许多踌躇满志的IC设计创业者总是希望能用最先进的芯片快速占领市场，殊不知最终的结果是他们走进了一条无底深渊。

　 IC设计的入行门槛说高不高，说低不低，而这个无形的门槛却迷惑了很多入行人。如果抛开其他的额外成本，组建一个IC设计工作室的最低成本需求仅仅不到80万，而恰恰是这个看似不高的门槛埋葬了多少雄心壮志。

　从根本上说，IC设计是将系统、逻辑与性能的设计要求转化为具体的物理版图的过程，也是一个把产品从抽象的过程一步步具体化、直至最终物理实现的过程。设计方法主要包括正向设计和逆向设计，正向设计又以层次化和结构化设计方法为主。整个过程将主要集中在图纸与计算机上完成，它给人的整体感觉就是纸上谈兵式的创意性劳动，这恰恰是整个IC产业链最重要的一步和最具创新性的一步。对于IC设计工作室来说，这就是你的入行成本所支撑的阶段，因为后续的软件使用费、仿真费、流片费甚至宣传推广费，诸多新增成本将以几何级数暴增！

　我们不妨回顾一下IC设计产业的固有商业模式。一个好的IC产品需要设计、工艺、测试、封装等一整套工序的密切配合，设计业的主要商业模式包括无生产线工厂（Fabless）、设计服务（DesignService）和设计室（DesignHouse）。Fabless是设计公司的主流商业模式，其核心竞争力在于产品的创新和知识产权，产品主要依赖Foundry来代工。设计服务公司必须以Foundry为依托，面向Fabless公司提供技术支持与服务，同时面向Foundry开展Foundry服务。Fabless主流的商业模式以及与设计服务公司之间的关系见图1。

图1IC产业的商业运作模式

　从这样一个产业结构来看，IC设计公司无疑是蓝色的部分。在诸多设计成本中，软件使用费和流片费是你无法避免的，软件使用费自然可以通过国家的集成电路产业基地把成本压缩到最低（单套EDA软件实验完整授权高达十几万美金，国家的诸多产业基地可以按次收取低廉的使用费），但Mask的支出却无法避免，做一次中等级别的流片完整成本在百万以上，而即使流片出来成功了你还需要准备更多的现金进行代工订单的生产，到这一步，没有几百万的经济实力很难支撑过来，而到现在为止你还没有获得一点收入。

　你可以期待从客户那里获得足够的资金支持，但理由呢？你的产品技术领先，这很困难吧？你是否正视过那些领先的芯片厂商的技术实力呢？2006年全球第10大半导体公司的营收已经超过60亿，而第十大fabless公司则超过15亿。以一个新创的IC设计公司去争取客户的合同，你至少要拿出足够数量的样片吧？再者，IC产业同样是以数量降低成本的产业，作为新创的公司，你甚至都无法仰视大公司的资源。从经济实力到科技实力，甚至是市场渠道，国际厂商早已经拥有高端芯片市场的绝对优势，如果把创业初期的成败寄托在高端芯片市场，那无异于充当巨头战争之间的炮灰。

　比这个更严酷的问题是专利。IC设计说到底是拼算法，拼设计。而作为科技含量高度集中的高端芯片来说，专利几乎是步步为营。大公司的优势正是建立在多年的专利技术积累上获得的性能突破，而这无疑是对IC行业新入者最大的挑战。可以想象，开发一款高性能的芯片在算法上必然要有所突破，而在很多辅助和基础算法上又无法摆脱前人的铺垫。对于新公司来说，唯一能逃避专利陷阱的方法就是强行绕专利，即使你有足够优秀的设计人员，你的开发过程遇到的延迟至少是6个月，这足以颠覆一款产品的命运。更可怕的是，这样的产品往往无法得到充分的测试与验证，存在致命隐患的概率很高，也许表面上你成功了，但你的产品很难经受住残酷的现实验证。

　我们不是要湮灭IC设计公司的宏伟志向，要想繁荣中国的IC产业，高端产品是最重要的代表。但对于刚刚起步的中国IC产业来说，需要的不是一蹴而就的捷径，需要的是脚踏实地的稳健发展。不积跬步无以至千里，雄心壮志固然不可丢，但认清IC设计行业的特点和我们自身的实力往往更重要。我们看到过许多IC设计公司在这样的雄心壮志中逐渐迷失了自我，我们同样看到许多IC设计公司成功经验中重要的一条就是，认清自身形势，选好市场定位，准确切入市场，利用本土优势的先机，依靠特色产品打开市场。这也是下面分析的核心问题。

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