中國半導體生態現實與變革思路
自2016年以來的這一波景氣周期已經持續了兩年左右，市場調研機構IC Insights最新預測，2018年全球半導體增長仍將維持兩位數，銷售額有望突破5000億美元。從歷史數據來看，雖然半導體有明顯的波動周期，但平均增長率還是遠高於全球GDP增長率，過去三十年，全球GDP增長了4倍，而半導體市場規模增長超過10倍。華登國際投資合伙人容志誠表示，半導體相對GDP的高增長還將延續，到2030年「全球半導體市場規模將達一萬億美元，佔全球GDP的比例將從2018年的0.5%提升到1%。」
華登國際投資合伙人容志誠
不過，全球半導體生態發展極其不均衡，作為全球最大的電子製造基地，中國的晶元供應仍有大半需要依靠國外，如容志誠在2018中國（成都）半導體生態合作峰會上演講時提到，2017年中國集成電路進口額為2600億美元，佔全球集成電路總產值過半。事實上，如果從整個產業生態來看，晶元的自給率並不是最低，半導體產業上游的開發驗證工具、材料與設備等，國內都很落後。以工具為例，國內EDA市場95%以上被外資佔據，「三大EDA廠商佔國內超過90%的市場份額，剩下的市場還有ANSYS等這種國外公司來分，」華大九天董事長劉偉平告訴TechSugar，國內廠商的市場份額需要一點一點地從國外廠商手中去搶。
局部突破
從國內EDA行業發展，可以管窺整個半導體產業生態。前身是華大集團EDA部門的華大九天，雖然2009年才成立公司，但在EDA行業的經驗，可以追溯到1980年代的熊貓系統，在國家正式啟動EDA系統開發時，華大九天團隊就已經參與進去。「從熊貓EDA到現在已經有30年，一方面紮根EDA是蠻艱辛的一個過程，另外一個方面，我們做得也不夠理想，到今天才有一點小成果出來，離產業界期望還很遠。」劉偉平說道。
華大九天董事長劉偉平
華大九天的成果，主要體現在三方面。首先，華大九天有一套完整的模擬電路（或者說全定製電路）設計平台。「做模擬電路設計，用我們這套系統，基本可以從頭到尾做下來，」劉偉平表示，華大九天的模擬設計平台上電路模擬模擬工具（Spice）性能非常出色，比三巨頭的工具還要「快很多，性能好很多，客戶用了我們的產品之後很驚訝。」
第二，華大九天為SoC設計提供優化工具平台。不像在模擬與混合信號領域有全流程工具，華大九天的數字電路工具尚不完整，不過華大九天可以提供優化平台，為用戶設計完成時序與功耗優化，「這套平台有很多想法與概念是我們最早在產業裡面提出來的，現在一些國外大公司，也開始採用類似的概念來實現。這套工具我們做得還不錯，國內市場佔到80%。」
第三，華大九天有針對顯示器面板的全流程設計工具。「面板要用薄膜晶體管來控制每個像素的工作狀態，所以面板是一個大的晶體管陣列結構形態，有點像存儲器的結構，這個市場比較特殊，全世界就華大九天專門針對這個市場做了全流程工具。京東方、華星光電、熊貓、彩虹、天馬、惠科，還有維信諾，以及群創、友達等都是我們的客戶。」
差距在哪裡
雖然在局部形成了突破，但與全球領先的三大EDA廠商相比，國產EDA廠商差距非常大，而且差距並不只是體現在銷售額上，用劉偉平的話說，國內EDA廠商還「沒有能力全面支撐產業發展。」
相比三巨頭，國內廠商第一個短板就是工具不夠全。劉偉平介紹，只看集成電路產業所需的EDA工具，華大九天已有的產品線占集成電路所需工具的三分之一左右。「還有三分之二的東西我們沒有，這是最大的問題，」劉偉平呼籲，在補齊工具鏈方面，國內廠商應相互配合，一起把工具做全，「如果做不全，就沒有能力支撐產業。」
其次，國內EDA廠商與先進工藝結合比較弱。「設計與工藝對接的紐帶就是EDA，如果EDA和工藝結合不夠好，就很難起到紐帶的作用。」劉偉平解釋道。在與工藝結合方面，三大EDA公司有天然優勢，它們在新工藝開發階段就與晶圓製造廠合作，因此對工藝理解很到位，反過來可以更好地改進工具以支持先進工藝，而國內EDA廠商只能在工藝開發完以後拿到部分數據。另外，EDA工具與工藝結合的重要支撐是工藝設計套件（PDK）。作為工具基於工藝開發的一整套基礎支撐環境，PDK包含了器件的模型、結構、設計規則檢查以及庫等，開發非常複雜，需要較大投入，目前國內EDA廠商都比較缺乏PDK基礎。國內EDA產業與先進工藝結合不夠的原因，與中國整個半導體生態不夠成熟直接相關，「我們的生產技術還在突破14納米，人家都已經做到7納米了。」
第三個因素是缺人。據劉偉平估算，國內做EDA研發的人大約有1500人，其中約有1200人在國際EDA公司的中國研發中心工作，真正為本土EDA做研發的人員，只有300人左右。「我們有150個人，國內還有還有一些小的EDA公司，以及高校與研究所，總共只有300人，全球最大的EDA公司，研發人員大約有7000人，其中5000多人做EDA工具。」劉偉平強調，人才缺乏是所有問題的根本，「幾十倍的差距，力量對比懸殊！」
缺人背後的主要原因是投入不足。劉偉平算了一下，從成立到現在，近十年時間，華大九天總投入不到5億人民幣，而「全球最大的EDA公司一個月投入就是5億，一年投入11億美元，差距確實很大。」投入不足，在招人留人方面就難以發力。
變革思路
半導體產業鏈上每一個環節要想發展好，都離不開持續穩定的投入。芯原微電子創始人、董事長、總裁兼CEO戴偉民就表示，京東方在成都的發展歷史表明，一個產業要想做成功，需要以穿越半導體波動周期的眼光來定戰略，在執行環節，更要以極大的勇氣與耐心去看待市場波動，不能遇到困難就半途而廢。他特意指出，在更換管理層之後，市場上有傳聞稱格芯（GlobalFoundries）將放棄在FD-SOI工藝上繼續投入，實際情況並非如此，「格芯官網剛公布一則新聞，宣布FD-SOI已經拿到的訂單金額超過20億美元。」戴偉民認為，發展FD-SOI工藝對於豐富國內半導體產業生態，增加設計公司工藝選擇機會，以及培育半導體自主供應鏈，都有比較重要的意義。
芯原微電子創始人、董事長、總裁兼CEO戴偉民
對EDA產業也是如此。華大九天成立還不到十年，但其在EDA領域的積累有三十年，前面二十幾年雖然弱小，但保留了種子，積蓄了力量，當產業大形勢轉好時，發展就開始提速。「去年EDA相關業務翻了一番，今年預計還會有40%到50%的增長，業務已經逐步成長起來，進入了快速發展通道。」劉偉平說道。
限制產業發展速度主要因素，不外乎人才、資金、技術專利布局及產業格局。資金方面，在政府支持與大基金帶動下，與前些年投入嚴重不足的局面相比有一定改善；技術布局方面，除了自主研發，與國外公司進行合作不可避免，包括必要的併購；在產業格局上，中國電子製造業對晶元自主可控的重要性已經達成共識，如何提升供應鏈安全性是全產業的問題，下游產業需要在市場化機制下對上游關鍵環節進行扶植。
作為智力密集型產業，半導體歸根結底還是人才的競爭，中國工程師團隊基數很大，但與美國等發達地區相比，高級人才數量仍然偏少，而且相比互聯網等新興產業，電子半導體對年輕人才的吸引力在持續下降。在中西部地區設立研發中心，通過區域經濟差異來形成對人才的吸引力是一種應對方法，但不是長久之計。對整個產業而言，要想發展好，就必須做好人才梯隊建設，沒有持續高質量人才輸入，沒有讓工程技術人員能夠安心長期開發技術的環境，產業即便一時繁榮，也是空中樓閣。
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