問題到底出在哪里?
引言——幾年前,上海的一位領導向芯謀研究首席分析師顧文軍問了一個問題:“作為國內領先的代工廠,中芯國際能給高通流片28納米工藝,為什么不能給展銳流片?而展銳作為國內領先的設計公司,選擇臺積電流片28納米,為什么不選擇中芯國際。他們都在上海,為何合作很少?”顧文軍用打籃球作為比喻,在籃球比賽中,大家都想抱大腿,都想和實力強勁的選手一組,在半導體領域中,中芯國際和展銳雖然當時在國內領先,但在全球還有不少實力上的差距,所以他們也都想抱“大腿”。領導聞之,哈哈一笑。
顯然,當一個規模不大的設計公司(Fabless)去找非國際頂尖晶圓廠代工時,尤其是先進工藝,最終芯片出現了問題,搞不清是誰的責任,設計公司和Fab都認為自己沒有問題,導致互相扯皮,效率大大降低。但如果這家代工廠是臺積電,或者設計公司是國際頂尖設計公司,就不會存在這樣的扯皮。因為頂尖企業有非常完備的芯片診斷系統,但問題的關鍵是,中國半導體企業絕大部分不那么頂尖。 除了自身實力上的差距,中國的Fabless與Foundry之間還缺少了一個“橋梁”式的第三方平臺公司。 追本溯源,回顧全球半導體歷史,IDM模式開創了先河,巨頭公司承包了設計、制造、封裝測試再到銷售自有品牌芯片產品,該模式是上世紀八十年代世界半導體發展金科玉律,后晉玩家也靠此模式獲得成功。隨著1987年臺積電的成立,一種全新的商業模式晶圓代工誕生,以臺積電為代表的Foundry廠取得巨大成功。至此,主流的IDM模式被劃分為Foundry(代工)+Fabless(設計)。 經過幾十年的發展,Foundry越來越強大,Fabless越來越獨立,背后的問題也越發凸顯,國內對半導體產業的熱情,也放大了問題的嚴重性。
嚴峻的問題
建廠多而技術積累少。如今國內刮起一陣建廠風,許多地方對半導體制造廠充滿熱情,同時也把建廠這件事看得過于簡單,以為設備買好,產能就有了。殊不知,如果技術沒有建立完備,設備進廠只是悲劇的開始。即便新廠工藝開發完,離產品完成還相差甚遠,還需要開發PDK(Process design kits),目前很多公司PDK的能力是缺失的,而選擇外包的方式。如果代工廠沒有PDK能力,何談最終產品落地,何談有效產能。缺少IP設計能力,存在安全風險。國內的代工廠絕大部分沒有IP能力,既沒有IP設計能力,也沒有IP Debug能力。就算像中芯、華虹這樣領先的公司,也是IP不全,設計部門自己開發的IP很少,絕大部分是國際巨頭EDA公司的IP,這不僅存在價格昂貴的問題,也存在潛在的安全層面的問題。
此外,對于代工廠來說,組建一個IP設計團隊成本過高,畢竟使用頻率不高,技術開發后,就會暫時停滯。芯片可靠性和診斷能力差。如本文開頭所說,一般的設計公司和代工廠沒有芯片診斷能力。即便像中芯、華虹這樣有實力的代工廠,在工藝開發完成后,需要找一個國際大公司流片,完成對整個工藝的驗證,隨后才可以服務相應制程工藝的設計客戶。而國際大公司如博通、高通,會選擇在代工廠工藝還不成熟的時候導入,當產品出來時,中間可以省去至少一年半的時間。反過來說,代工廠想要新工藝提前量產,需要仰仗國際大公司。設計公司產品很難差異化。通常一家代工廠有幾十家甚至上百家設計公司作為客戶,然而代工廠并不會為此設計幾十個甚至上百個PDK。因此,當設計公司拿到代工廠PDK,如果這些公司的設計類似,就很難做到差異化。在設計公司產品競爭極其激烈的當下,性能、成本和差異化才是競爭的關鍵。
此外,對于代工廠來說,組建一個IP設計團隊成本過高,畢竟使用頻率不高,技術開發后,就會暫時停滯。芯片可靠性和診斷能力差。如本文開頭所說,一般的設計公司和代工廠沒有芯片診斷能力。即便像中芯、華虹這樣有實力的代工廠,在工藝開發完成后,需要找一個國際大公司流片,完成對整個工藝的驗證,隨后才可以服務相應制程工藝的設計客戶。而國際大公司如博通、高通,會選擇在代工廠工藝還不成熟的時候導入,當產品出來時,中間可以省去至少一年半的時間。反過來說,代工廠想要新工藝提前量產,需要仰仗國際大公司。設計公司產品很難差異化。通常一家代工廠有幾十家甚至上百家設計公司作為客戶,然而代工廠并不會為此設計幾十個甚至上百個PDK。因此,當設計公司拿到代工廠PDK,如果這些公司的設計類似,就很難做到差異化。在設計公司產品競爭極其激烈的當下,性能、成本和差異化才是競爭的關鍵。
Foundry和Fabless之間的橋梁
放眼中國半導體產業,雖然存在一些Design service公司,比如芯原微電子,但是做類似Foundry service的公司極其缺少,這類公司可以在Foundry和Fabless之間搭起橋梁。仰仗于對Foundry的充分而獨到的理解,能夠將設計公司的需求快速落地,節約成本,爭取時間窗口。當然,這類公司的技術和產業門檻也很高,不僅要對Foundry的工藝流程和技術極其熟悉,還要對設計公司需求和流程有所了解。 這類“橋梁”公司之所以稀有,是因為臺積電等一眾代工廠不會單獨剝離公司來做第三方服務平臺,其中最為關鍵的一個詞是“第三方”,第三方平臺可以同時服務于多家設計公司,將其與代工廠進行有機串聯。當下做設計的想了解代工,做工藝的想了解設計,雙方需求旺盛。服務于Foundry和Fabless的平臺,能夠在新建代工廠工藝開發階段,甚至在設備清單階段就切入進來。因為Foundry的工藝流程決定著需要怎樣的設備,如果在早期階段,有專業的團隊協助新Foundry廠一起整理設備清單,可以大大降低后期開發難度。當下一些“爛尾”項目,由于組局人的不專業,所購買的設備存在不小問題,有的項目甚至從一開始的廠房建設和整體項目規劃就存在問題,導致接盤人都難以找到。
此外,還有一些項目,國家的錢也投了,廠房也蓋了,設備也在路上了,卻沒有完整的專業團隊,如今國內新建廠房之多,挖人內卷嚴重,就算團隊湊齊了,但設備的折舊已經開始。如果有一個專業的技術團隊協助前期研發工作,何樂而不為。當一個項目初期已經建設完備,正在尋求擴產的時候,也會遭遇團隊擴充問題。新廠建設,有時會通過低利潤方式切入,但隨著資金的不斷投入,項目最終還是需要盈利,至少要收支平衡。想要達到收支平衡就要有一定規模的產能,而在產能爬坡階段,需要一個專業的成建制的研發團隊來進行技術升級,最好是從工藝開發、PDK、IP等全部囊括。即節約了成本,又能搶占時間窗口。對于設計公司來說,時間窗口也是極其重要的。如果一家設計公司能夠在新建Foundry初期就能切入進來,將會和Foundry綁定的極其緊密,在產能獲取方面也會有一定優勢。
對于設計公司來說,與代工廠的溝通成本也非常可觀,有些體量較大的設計公司會同時與兩三家代工廠打交道,甚至在和同一個代工廠進行合作時,需要和不同部門打交道。此時,第三方Foundry服務平臺重要性就凸顯,可以幫助對接設計公司和代工廠,完成中間冗雜的事宜。服務平臺還能夠提供EDA工具相關服務,對于規模一般的設計公司來說,養一個EDA工具團隊成本頗高,而一個項目完成后,EDA的復用率很低。而設計公司對產品差異化的需求也非常強烈,同一個代工廠可能用同一套PDK,導致設計公司最終產品很難形成差異化競爭。協助人才培養,助力項目快速開出有效產能。如今新建廠房眾多,作為頭疼的問題就是人才。 即便挖到了一些人,也很難成大事,行業的人才內卷只會將把行業搞的更慘。 對于 Foundry來說,最缺的是有經驗的人才,而人才培養是需要幾年周期的,這樣的周期對于一個新廠來說是致命的。 對于設計公司來說,也不會去培養一些專門與代工廠對接的技術團隊。 所以不管是Foundry還是Fabless,對于一個能夠協助公司快速培養人才,完成Foundry和Fabless對接是很重要的。
此外,還有一些項目,國家的錢也投了,廠房也蓋了,設備也在路上了,卻沒有完整的專業團隊,如今國內新建廠房之多,挖人內卷嚴重,就算團隊湊齊了,但設備的折舊已經開始。如果有一個專業的技術團隊協助前期研發工作,何樂而不為。當一個項目初期已經建設完備,正在尋求擴產的時候,也會遭遇團隊擴充問題。新廠建設,有時會通過低利潤方式切入,但隨著資金的不斷投入,項目最終還是需要盈利,至少要收支平衡。想要達到收支平衡就要有一定規模的產能,而在產能爬坡階段,需要一個專業的成建制的研發團隊來進行技術升級,最好是從工藝開發、PDK、IP等全部囊括。即節約了成本,又能搶占時間窗口。對于設計公司來說,時間窗口也是極其重要的。如果一家設計公司能夠在新建Foundry初期就能切入進來,將會和Foundry綁定的極其緊密,在產能獲取方面也會有一定優勢。
對于設計公司來說,與代工廠的溝通成本也非常可觀,有些體量較大的設計公司會同時與兩三家代工廠打交道,甚至在和同一個代工廠進行合作時,需要和不同部門打交道。此時,第三方Foundry服務平臺重要性就凸顯,可以幫助對接設計公司和代工廠,完成中間冗雜的事宜。服務平臺還能夠提供EDA工具相關服務,對于規模一般的設計公司來說,養一個EDA工具團隊成本頗高,而一個項目完成后,EDA的復用率很低。而設計公司對產品差異化的需求也非常強烈,同一個代工廠可能用同一套PDK,導致設計公司最終產品很難形成差異化競爭。協助人才培養,助力項目快速開出有效產能。如今新建廠房眾多,作為頭疼的問題就是人才。 即便挖到了一些人,也很難成大事,行業的人才內卷只會將把行業搞的更慘。 對于 Foundry來說,最缺的是有經驗的人才,而人才培養是需要幾年周期的,這樣的周期對于一個新廠來說是致命的。 對于設計公司來說,也不會去培養一些專門與代工廠對接的技術團隊。 所以不管是Foundry還是Fabless,對于一個能夠協助公司快速培養人才,完成Foundry和Fabless對接是很重要的。
結語
當下Foundry+Fabless模式成為了半導體行業一種主流方式,Foundry就像一條路,Fabless好似一輛車,當新車開新路出現問題時,我們很難判斷到底是車出了問題,還是路的施工有問題。此時,誰來驗證問題顯得非常重要。當國內主流代工廠需要靠國際巨頭設計公司來完成工藝驗證時,當國內設計公司只能去境外代工廠進行先進工藝產品流片時,這是否在告訴我們,國內對Foundry和Fabless之間第三方平臺缺失。快速搭建Foundry和Fabless的橋梁,是當下國內半導體產業需要的一個部分,快速解決產能問題,協助設計公司完成產品落地,搶占時間窗口。