美國半導(dǎo)體業(yè)界眼中的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

  ICC訊 在美國政府極力推動(dòng)芯片法案下，美國的半導(dǎo)體生產(chǎn)制造業(yè)似乎已經(jīng)收獲了一定保證。然而僅僅解決制造問題并不足以解決美國的半導(dǎo)體困境，還得從設(shè)計(jì)和企業(yè)發(fā)展層面破除各種阻礙。近日，美國總統(tǒng)拜登的科技顧問委員會(huì)召開了一次會(huì)談，召集了英特爾、新思、斯坦福大學(xué)和SambaNova等行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的代表，對(duì)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇進(jìn)行了公開討論。

  三大因素制約半導(dǎo)體創(chuàng)新

  斯坦福大學(xué)電子工程專業(yè)助理教授PriyankaRaina認(rèn)為，美國最大的優(yōu)勢還是創(chuàng)新，然而在半導(dǎo)體領(lǐng)域，限制創(chuàng)新的因素有三個(gè)：一是摩爾定律的減緩，雖然我們對(duì)摩爾定律各有解讀，但摩爾定律的突破慢了下來卻已經(jīng)成了共識(shí)，對(duì)于諸多仍需要更先進(jìn)工藝才能發(fā)揮優(yōu)勢的創(chuàng)新設(shè)計(jì)來說，確實(shí)是一大限制。尤其是我們看到不少AI芯片創(chuàng)企推出的產(chǎn)品，也紛紛用上了最新的工藝。

SysMoore / 新思

  當(dāng)然了，這一限制目前已經(jīng)有了一些緩解的跡象，那就是通過Chiplet、2.5D/3D封裝等設(shè)計(jì)優(yōu)化來解決問題，如此以來在我們的眼中，就會(huì)出現(xiàn)像新思提出的SysMoore這樣的觀感，但歸根結(jié)底，其本質(zhì)還是提升工程師設(shè)計(jì)效率。

  第二則是設(shè)計(jì)軟硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性，如今芯片設(shè)計(jì)造出來硬件還不夠，還要打造一個(gè)配套的軟件方案乃至生態(tài)，比如AI推理和訓(xùn)練芯片、自動(dòng)駕駛芯片等面向特定領(lǐng)域的硬件加速器，更不用說設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和軟件工程帶來的巨大成本投入了。

  提升軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的抽象程度迫在眉睫，就像上個(gè)世紀(jì)芯片設(shè)計(jì)從掌握在幾家大公司手里，到轉(zhuǎn)向各種小型fabless廠商一樣，EDA工具仍需要簡化芯片設(shè)計(jì)的過程，提供更多自動(dòng)化特性的同時(shí)降低成本，讓芯片設(shè)計(jì)擁有更多的受眾，以更大的基數(shù)來促進(jìn)創(chuàng)新。美國作為EDA大本營，幾大EDA廠商已經(jīng)開始著手相關(guān)的工作了。

  第三則與人才相關(guān)，學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)興趣的持續(xù)下滑。這也與第二點(diǎn)息息相關(guān)，從目前的芯片設(shè)計(jì)方式來看是很難吸引學(xué)生興趣的，自學(xué)編程可以隨便做出一個(gè)網(wǎng)站，但系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)芯片設(shè)計(jì)可不是那么好拿到自己設(shè)計(jì)的芯片的。也正是因?yàn)槿绱?，學(xué)生群體對(duì)半導(dǎo)體領(lǐng)域的關(guān)注度在逐年降低，雖然高薪工作機(jī)遇只增不減，但從EE轉(zhuǎn)CS的人已經(jīng)越來越多了。

  Priyanka公布了斯坦福大學(xué)每年芯片設(shè)計(jì)課程統(tǒng)計(jì)情況，拿VLSI系統(tǒng)入門這項(xiàng)課程舉例，近五年的報(bào)名人數(shù)已經(jīng)不到2005年的三分之一。而對(duì)于大學(xué)生來說，他們要的不是大學(xué)開更多芯片設(shè)計(jì)課程，而是教授更加有意義的芯片設(shè)計(jì)課程，比如與代工廠合作MPW流片。

  AI仍是半導(dǎo)體換代和吸引資本的主要驅(qū)動(dòng)力

  隨著一眾創(chuàng)企不斷涌入市場，整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)所需的資本投入也在隨之增加，尤其是AI公司。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，到了2025年，半導(dǎo)體行業(yè)的20%投資都與AI相關(guān)。而且我們從大廠動(dòng)向上也能看出，英特爾、英偉達(dá)和高通這些半導(dǎo)體大廠最喜歡收購這類潛力巨大的AI創(chuàng)企。

半導(dǎo)體公司商業(yè)生產(chǎn)路線圖 / SambaNova

  根據(jù)美國AI獨(dú)角獸SambaNova公司提供的商業(yè)生產(chǎn)路線圖我們可以看出，在客戶進(jìn)行PoC測試之前，這類AI創(chuàng)企幾乎是沒有任何營收的，全靠資本支撐，而且年度支出一直在攀升。即便在量產(chǎn)后，也需要一定時(shí)間才能創(chuàng)造利潤，這還是在找到市場的樂觀前提下。相關(guān)的AI創(chuàng)企主要是ToB的，如若商業(yè)化進(jìn)程不理想，在沒有收獲客戶的情況下，很快就會(huì)沉寂下去了。好在AI半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)雖然淘汰競爭強(qiáng)烈，人才吸納能力也很強(qiáng)。

  當(dāng)然了，我們不能只看SambaNova給出的圖來規(guī)劃半導(dǎo)體公司發(fā)展，SambaNova不擔(dān)心資本不僅僅是因?yàn)閬碜攒涖y、英特爾和谷歌的巨額投資，也是因?yàn)楸晨棵绹鴩栏呒?jí)研究計(jì)劃局(DARPA)和美國國家實(shí)驗(yàn)室的合作，再加上SambaNova是從斯坦福大學(xué)起家的，其他半導(dǎo)體創(chuàng)企恐怕難以模仿其發(fā)展路線了，只能盡力爭取做到穩(wěn)固的資本支撐和可持續(xù)的盈利能力。

  結(jié)語

  從美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的政策方向和業(yè)內(nèi)見解中，我們也能在我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上收獲一些啟發(fā)。要說我國(大陸+臺(tái)灣)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上的占比，大部分還是在制造端，尤其是封裝和測試，其次是材料和晶圓制造，至于制造設(shè)備上的占比幾乎可以忽略不計(jì)。固然國內(nèi)涌現(xiàn)了不少優(yōu)秀的Fabless廠商，也帶出了不少創(chuàng)新芯片設(shè)計(jì)，但看向IP、邏輯、存儲(chǔ)和EDA方面，在全球市場的占比還是太少了。

半導(dǎo)體供應(yīng)鏈占比 / ESDA

  在人才培養(yǎng)上也是如此，美國公司已經(jīng)開始了設(shè)計(jì)工程師人才擴(kuò)招，頂尖大學(xué)也推出了持續(xù)2年的半導(dǎo)體相關(guān)碩士學(xué)位的資助計(jì)劃，也與政府一道公開或私下資助其中的頂尖人才。針對(duì)在美受教育人才外流回中國的趨勢，他們也開始提供工作憑證和VISA來留住這一部分技術(shù)群體。在這場搶人戰(zhàn)役中，中國只靠拉鋸戰(zhàn)是很難贏的，本土人才的培養(yǎng)還是得先支棱起來。