作者: 凌 琳， 西門子 EDA 全球副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理

2022年，通脹上升，外部摩擦、終端市場(chǎng)需求疲軟，加上反復(fù)的疫情，種種不確定性將全球半導(dǎo)體市場(chǎng)推入了一個(gè)調(diào)整周期。面向2023年，眾家知名分析機(jī)構(gòu)給出的預(yù)測(cè)都帶有一絲悲觀底色，然而，作為一個(gè)周期性行業(yè)，作為各產(chǎn)業(yè)之基礎(chǔ)，半導(dǎo)體調(diào)整本是常態(tài)，轉(zhuǎn)折即是起勢(shì)也是蓄勢(shì)，我們看到摩爾定律與后摩爾技術(shù)都在2022年取得了重要進(jìn)展，持續(xù)的創(chuàng)新將為我們建立應(yīng)對(duì)變化的能力和韌性。2023 年，我們認(rèn)為有以下幾個(gè)行業(yè)趨勢(shì)值得關(guān)注：

趨勢(shì)1 - 更多的系統(tǒng)公司開始垂直整合并設(shè)計(jì) IC

十年前，系統(tǒng)公司約占用百分之一的 IC 代工產(chǎn)能，如今，這一占比已經(jīng)超過了 20%。越來越多的系統(tǒng)公司開始著手開發(fā)自己的 IC。原因何在？

首先，系統(tǒng)價(jià)值在很大程度上體現(xiàn)在半導(dǎo)體層面，系統(tǒng)公司渴望更多的價(jià)值增長，必然會(huì)更傾向于設(shè)計(jì)自己的 IC。

其次，系統(tǒng)價(jià)值能夠通過自研 IC獲得更好的差異化。今天的電子系統(tǒng)已經(jīng)十分智能，而如何應(yīng)用這些嵌入式智能以及通過優(yōu)化器件來實(shí)現(xiàn)這種智能，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的關(guān)鍵所在。以蘋果公司為例，多年前蘋果決定率先采用 64 位計(jì)算，這讓他們不僅擁有了 64 位額外地址空間，還獲得了效率更高、功耗更低的存儲(chǔ)器訪問能力，使其設(shè)備比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品運(yùn)行速度更快、續(xù)航時(shí)間更長。

現(xiàn)在很多公司都在運(yùn)用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)（AI /ML）技術(shù)提高系統(tǒng)的差異化程度，越來越多的 AI 被整合到邊緣設(shè)備當(dāng)中，同時(shí)，一些領(lǐng)先公司還通過構(gòu)建自行優(yōu)化的 AI 加速器以實(shí)現(xiàn)更高的差異化，讓自身優(yōu)勢(shì)更加凸顯。

趨勢(shì) 2 - 電子、機(jī)械和軟件在綜合數(shù)字孿生中的融合

無論是對(duì)于自動(dòng)駕駛、5G，還是“從芯片到城市”的應(yīng)用，提前知曉系統(tǒng)在真實(shí)輸入和輸出環(huán)境中的表現(xiàn)都將帶來更高的靈活性。在自動(dòng)駕駛方面，IC 行業(yè)面臨著兩大障礙，一個(gè)是功耗，另一個(gè)是確定系統(tǒng)在復(fù)雜的真實(shí)環(huán)境中需要處理多少計(jì)算。這些挑戰(zhàn)帶來了對(duì)數(shù)字孿生的高度需求，這些數(shù)字孿生能夠仿真機(jī)電系統(tǒng)在真實(shí)環(huán)境中的運(yùn)行情況。在完全自主的環(huán)境中，由軟件指揮的電子機(jī)械系統(tǒng)要在一個(gè)更大的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，這就要求它先在虛擬世界中經(jīng)過詳盡測(cè)試，確保過關(guān)后才能在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行測(cè)試并部署。

趨勢(shì) 3 - 3D IC 逐漸成為主流，chiplets進(jìn)一步崛起

3D IC 設(shè)計(jì)目前已經(jīng)對(duì)行業(yè)展現(xiàn)出了足夠強(qiáng)的說服力：在 IC 層面，它使芯片公司能夠開發(fā)更小的裸片，同時(shí)還能提高每個(gè)晶圓的良好裸片產(chǎn)量；在系統(tǒng)層面，3D IC 使各家公司能夠進(jìn)一步小型化，并降低 BOM 成本。同時(shí)，3D IC 使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠放置或堆疊不同類型的 IC——SoC、模擬 IC 和存儲(chǔ)器 IC，以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng) PCB 甚至 SoC 配置更高的系統(tǒng)性能和功能。

3D IC 需要采用系統(tǒng)架構(gòu)思維，不僅要在多個(gè)基底之間進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)規(guī)劃，還需要使用一個(gè)集成的解決方案來執(zhí)行 IC、封裝和 PCB 級(jí)設(shè)計(jì)、分析和測(cè)試，這些要在設(shè)計(jì)階段的每個(gè)級(jí)別（IC、中介層、封裝和 PCB）中進(jìn)行，還要從整體層面進(jìn)行。理想情況下，3D IC 需要一個(gè)解決方案來考慮機(jī)械應(yīng)力以及供應(yīng)鏈，并統(tǒng)一跟蹤和管理所有這些數(shù)據(jù)。因此能夠提供綜合性的3D IC 解決方案，包括 IC、中介層、PCB 設(shè)計(jì)封裝、分析/測(cè)試以及機(jī)械、供應(yīng)鏈等在內(nèi)的合作伙伴將更具優(yōu)勢(shì)。

隨著 3D IC 日益成為主流，面向“chiplet”的新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也呼之欲出。在 2022 年，UCIe 等標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)宣布成立，其目的是建立一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，以期將小芯片的即插即用能力變成現(xiàn)實(shí)。如此一來，各個(gè) EDA 公司就需要積極參與這些工作，以確保 IC 工具套件有助于開發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)并可插接的chiplet，還要確保更大的 3D IC 解決方案也能夠做到這一點(diǎn)。 更快地為chiplet 制定正式標(biāo)準(zhǔn)，使其成為一個(gè)蓬勃發(fā)展的新行業(yè)，才能引領(lǐng)新一波由 3D IC 集成驅(qū)動(dòng)的新系統(tǒng)創(chuàng)新。

趨勢(shì) 4 - AI /ML 將得到更廣泛的應(yīng)用

無論是開發(fā)新品，還是實(shí)現(xiàn)更小的修復(fù)，AI/ML技術(shù)無疑都是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的“快速通道”。AI已經(jīng)在今天多個(gè)行業(yè)場(chǎng)景下得到應(yīng)用，例如，利用 AI /ML修復(fù)工具存在的缺陷，這些缺陷本質(zhì)上與特定代工工藝規(guī)則并沒有太多關(guān)聯(lián)。我們可以預(yù)計(jì)，AI /ML在2023年將繼續(xù)得以廣泛應(yīng)用，并成為EDA 工具中的一個(gè)常規(guī)組成部分。EDA 行業(yè)一直對(duì) AI /ML 寄予厚望，它不僅要能夠更好地執(zhí)行快速分析、更快地探索設(shè)計(jì)可能性，還要成為一個(gè)能夠?qū)嶋H支持設(shè)計(jì)開發(fā)的工具，而這也是各家 EDA 廠商都在努力的方向。

面對(duì)市場(chǎng)波動(dòng)與供應(yīng)需求的結(jié)構(gòu)性分化，有戰(zhàn)略眼光的企業(yè)一方面在磨練自己的“內(nèi)力”，一方面向更長的產(chǎn)業(yè)周期推進(jìn)產(chǎn)能布局。堅(jiān)守創(chuàng)新之本，緊跟最新技術(shù)，將是我們直面新挑戰(zhàn)，新機(jī)會(huì)，新市場(chǎng)的最佳方法