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从IC设计到流片封测,中国集成电路产业要发展还缺这些!

从IC设计到流片封测,中国集成电路产业要发展还缺这些!

IC封测业是中国国内整个半导体产业中发展最早的,随着国家大基金一、二期的陆续投入,中国半导体产业正在飞速发展,封测板块的价值将得到更大提升,一些本土厂商规模已不输国际大厂。此外,基于近年来大量涌现的Fabless公司,国内专注于服务这些公司的平台也逐渐成熟,包含了从人才培养、芯片设计,直到流片封装测试等专业服务,让芯片公司专注自己的设计...

早期的芯片产业具有暴利、成本不敏感等特点,IDM模式无疑是当时行业发展的必经阶段,并起到了积极的作用。然而进入到八十年代中后期,更多的芯片公司参与竞争后,IDM模式的弊端凸现,专业晶圆代工厂、封装测试厂和Fabless开始分化,并为更多半导体公司所接受。tTAesmc

IC封测业是中国国内整个半导体产业中发展最早的,随着国家大基金一、二期的陆续投入,中国半导体产业正在飞速发展,封测板块的价值将得到更大提升,一些本土厂商规模已不输国际大厂。从2009-2019年十年间的前十大封测厂商排名变化,可以发现全球封测产业在近年来垂直、水平整合的速度正在加剧,而大陆厂商已占三成,足以证明大陆封测业这些年来的飞速发展。tTAesmc

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我们常说的封测,包括封装和测试两个环节。封装是保护芯片免受物理、化学等环境因素造成的损伤,增强芯片的散热性能,实现电气连接,确保电路正常工作;测试主要是针对芯片产品的功能、性能等指标的量测,将功能、性能不符合要求的产品筛选出来。在半导体产业的各种统计中,传统上封测不分家,但在2019年的本土封测企业排名中,专注测试的利扬芯片测试进入了前10,也释放了未来封测可能进一步细分的信号。tTAesmc

在2020 ICCAD会议期间,《电子工程专辑》、《国际电子商情》和《电子技术设计》记者采访了利扬芯片的CEO张亦锋,以及摩尔精英(MooreElite)董事长兼 CEO张竞扬,南京集成电路产业服务中心(ICisC)副总经理,南京集成电路大学校长助理吕会军。如何更专业地服务好IC设计公司,可以从他们那里得到答案。tTAesmc

摩尔精英:从人才、设计到流片封测,一站式芯片服务平台成型

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摩尔精英(MooreElite)董事长兼 CEO张竞扬tTAesmc

成立于五年前的摩尔精英,定位是“一站式芯片设计和供应链平台”,主要是为了中小芯片公司提供全流程配套服务。当前中国2200多家芯片公司中,87%公司不到100人,不到1亿人民币营收,这些公司想构建完整团队自己做完芯片的设计、制造、封装、测试是有困难的。张竞扬表示,“摩尔精英平台可以服务于这些芯片公司,以客户需求为中心,用解决方案整合供应商资源,为客户提供省心的一站式解决方案,让芯片公司专注自己的设计。”tTAesmc

据介绍,今年摩尔精英主要的有三大动作。tTAesmc

第一,收购海外ATE测试设备项目,十多位资深国际专家也随之加入。ATE测试设备目前是国内短板,通过这项收购摩尔精英成为了国内领先的ATE测试设备厂商之一,基于自主设备的芯片测试服务能够带来更灵活的产能和更低的单位测试成本。张竞扬透露,根据某国内前三的芯片公司客户1000多万颗产品实测数据,芯片单位测试成本可下降50%。tTAesmc

第二,自建封装工程中心。摩尔精英从2018年开始自建快速封装基地, 首期快封工程中心自2019年开业后就一直满产。2021年将会陆续开展二期、三期的建设,主要帮助中小公司提供芯片的封装打样、小批量量产和系统级封装(SiP)服务。“今年包括封装测试在内的芯片产能都很紧张,中小客户很难争取到产能,摩尔精英封装工程中心明年有1亿颗左右的SiP量产和测试产能,能帮助这些中小企业走过产品验证的阶段。” 张竞扬说到。tTAesmc

第三,与各公有云厂商合作芯片设计上云,构建数字化EDA生态系统。传统的芯片设计模式,是由企业自己采购设备,配备专门的CAD团队,进行环境部署和维护,但中小型或者初创芯片设计企业,难以承受高额的设备采购支出和CAD团队构建及维护的成本,也缺乏灵活性和适配性。摩尔精英与云服务商一起,共同构建数字化的EDA生态系统,加速客户数字化转型,助力众多中小芯片设计企业获取更多资源,提升设计效率。tTAesmc

摩尔精英成立之初从人才服务切入,经过不断业务升级和整合并购,形成一站式芯片设计和供应链平台商业模式,为客户提供芯片设计和流片封装测试的服务。封装测试厂的产能波动往往比较大,特别是对一些小批量工程的支持比较弱,据张竞扬称,摩尔精英的首期快封中心开业以后7×24小时连续运转,工程师换班轮岗,特别是疫情期间,“原来是想做一两千颗就停,但是客户持续追单,所以今年我们就开始扩大产能。”tTAesmc

据介绍,二期、三期封装基地建好以后,会跟物联网应用紧密结合,以SiP封装为主。很多物联网垂直应用市场就是一两百万的量,以前用分离的芯片做很容易被抄袭,但是订单量又不足以吸引封装大厂接单(一般要求千万颗以上)。“所以我们接到了大量需求,现在最复杂的一颗芯片封装中有200多个元器件。” 张竞扬说到。tTAesmc

至于测试设备的收购,张竞扬表示有点机缘巧合。最早摩尔精英与基于该系列设备做测试开发和量产服务,经过快一年的谈判收购成功,给客户提供了测试服务的新选择。“这样客户做产品切换会更加方便,因为它不需要考虑学习成本、使用成本,无缝衔接产品的开发方案和后续量产测试。”摩尔精英希望通过引进设备,在封装测试领域给初创芯片公司提供差异化服务。tTAesmc

对于今年整个行业的缺货现象,以及疫情和中美关系造成的供应链重组,张竞扬认为现在缺货和大家疯狂抢产能里确实有泡沫,主要有三个原因:tTAesmc

  1. 海外疫情原因导致开工不足,所以很多产能不能全部释放,所以封装测试大部分转移到了大陆;
  2. 华为的波动给市场造成了一定过分乐观的情绪,2亿部手机市场的空间空出来,三星、小米、OPPO、vivo都觉得自己能拿下来一半,拼命下单,“有传一些上游厂商接到的订单,明年甚至是今年的4倍,这是不正常的,这个产业链的泡沫注定要被挤掉。”;
  3. 最后是物联网开始成熟,越来越多的小物联网器件开始在我们身边出现,比如床头柜里面加上无线充电器,咖啡桌、杯子里也有芯片的出现。这次疫情也让大家升级了一遍家里面的摄像头、电话会议设备,这些都带来了更多的半导体需求。

未来的十年,联网的设备数量会增长20倍,新增高达7万亿美金的市场。这些智能联网设备的背后是大量的芯片机会。今天全球的芯片产值4500亿美金,只占全球GDP的不到0.6%;随着物联网设备在全球的铺开,这个比例会大幅提升,这是属于所有半导体人的机会。tTAesmc

中国的芯片公司就更幸运了,近水楼台先得月,物联网一定只有在中国先发生了,才可能在世界各地发生,为什么这么说?因为中国是最大的制造业集群,最大的消费市场,有最强烈的智能升级需求,同时我们又有最高密度的城市,最好的基础设施,最快的经济发展速度,最完善的5G网络,最关键的是,我们还有全球接近一半的应届毕业生,丰富的工程师资源。有了这些基础,物联网的应用和普及才有机会,通过中国市场验证和完善的的物联网产品会随着一带一路和中国制造走向世界。tTAesmc

半导体产业链的供应商,不管是晶圆代工,封装测试还是EDA/IP厂商,营收体量普遍在10亿人民币以上,比90%的芯片公司都大1-2个数量级,供应商高度集中而客户高度分散;而中国前13%的芯片公司就覆盖了80%的销售额,供应商理性的选择就是按照“二八定律”,把资源专注在这前13%的公司身上,所以有很多中小公司得不到合理的价格、及时的技术支持和公平竞争的机会,创业团队没有能够发挥出来自己的优势,反而被供应链和运营的短板拖累,功亏一篑。tTAesmc

对于中小芯片公司来说,一颗芯片的产品化过程中,产业链的Offering和自己的需求之间有一道难以跨越的鸿沟,因为规模的问题,经验的问题,很难用好这些顶级的供应商,太多精力浪费在试错和踩坑。但是小公司面对碎片化市场有优势,他们很敏锐,可以比大公司早很多年,提前一个数量级的时候就进入市场,积累优势,整合资源,当市场达到一定体量,大公司想要进入的时候,会遇到小公司的精准狙击。张竞扬认为,未来10年这些中小芯片公司里会诞生很多物联网细分领域龙头,大公司要么放弃这些细分市场,要么收购细分龙头公司完成市场覆盖。tTAesmc

利扬芯片:专业化测试细分是未来趋势

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利扬芯片CEO张亦锋tTAesmc

利扬芯片是国内知名的第三方集成电路测试服务商,主营业务包括集成电路测试方案开发、晶圆测试服务(CP)、芯片成品测试服务(FT)以及与集成电路测试相关的配套服务。与传统封测公司不同,利扬芯片专注于芯片测试服务,却能进入了国内封测企业前十排名,也是唯一一家以专业集成电路测试服务进入前十强的公司。今年11月11日,利扬芯片成功登陆科创版,张亦锋打趣道,“现在A股市场4100家上市公司,带芯片两个字的利扬芯片是第一家。”tTAesmc

在半导体行业专业分工模式接受度上,国内很多回来创业的海归更容易接受IDM模式,因为欧美厂商最初都是IDM模式盛行,而有中国台湾厂商从业经验的更容易接受专业分工的模式。因为专业分工,在台湾地区造就了台积电这样的晶圆代工龙头,日月光这样的封装龙头,以及京元电子这样的专业测试老大。虽然利扬芯片目前是国内独立第三方芯片测试上市第一股,但是在全球来看占比仍然非常小,目前国内2218家IC设计公司,全年营收产值大约3819亿元,国产芯片对应的测试需求就有300亿人民币,张亦锋认为国内市场还有很大提升空间。tTAesmc

以前的消费类电子或者玩具类产品为主要应用的芯片,对品质要求不高,对专业的测试服务的依赖程度也不高,但随着越来越多复杂、高端的芯片出现,专业测试服务的成本占比也会越来越高,张亦锋认为未来可能会达到6-8%。目前半导体产业链中的测试分布很散,晶圆代工厂测一部分,封装厂测一部分,甚至有一些设计公司自己也会做一部分测试,或是外包给中国台湾、东南亚的专业测试工厂。tTAesmc

上市前期,利扬芯片曾接受上交所问询,传统的封测一体公司营收是你们的100倍,随随便便就把测试做了,你们怎么跟人家比?但张亦锋认为,第三方测试服务是一个更专业的分工,与封装厂提供的测试服务不一样,专业的人做专业的事,对产业发展会更加有利。以近期国务院出台的8号文来说,第一次把“封测”分成了“封装”和“测试”,原来是从设计到封装到测试都属于制造业,现在晶圆制造和封装属于制造业,而芯片测试则划分为了高端技术服务类。“所以跟传统的封测一体公司比,他们更专注于封装的物理加工过程,会更多的投入先进封装技术的研发,而测试更专注于芯片的电性能的量测,与封装是完全不同的两个领域。”tTAesmc

尤其是在芯片设计复杂度不断提升的今天,针对新型芯片需要有一些新的测试方法。张亦锋举了两个例子,国内某指纹识别芯片龙头前期做芯片成品的FT测试时,按传统的测试方法是用Handler机械手抓过来放在测试机上面测试,但当时的产品是带条状的,国内找不到合适的Handler产能对应其需求,于是利扬芯片不惜成本,用30几台Prober探针台设备测晶圆的方式,在晶圆上挖一个孔露出条带芯片来测试。正是因为这样不惜成本的把产品测出来,才帮助客户在第一时间投放市场,并占据了该高端市场的领先地位。tTAesmc

另一个例子是一款三星8纳米工艺的矿机用芯片,芯片是数字为主,设计虽然不难,但在测试筛选上却有很大讲究,需要300颗芯片串联并联一起工作,从而实现最高算力。“这里面涉及到木桶效应,如果某一个芯片差一点,可能整体性能就差了一大截。” 张亦锋解释道,“通过我们定制专用设备,创造性的测试解决方案,把性能指标完全一致的都筛选出来,这样性能最佳的矿机成品卖2万块钱,只有一半性能的一批组装起来可能卖5000元,但是如果所有芯片都混在一起就只能卖7000,甚至卖不掉。如何帮客户把一些本来都应该报废的芯片捡回来,变废为宝,是最能体现测试增值服务的地方。”tTAesmc

在测试领域,利扬芯片成立十年来专注于测试方案的研发投入,累计获得100多项专利。但国内某大型封测厂在国家知识产权局申请了1500多项专利,其中只有4项是与测试相关的,且全部都是实用新型专利。 “半导体行业里面最成功的商业模式就是专业分工,产业的规模决定了分工的深度。原来因为测试产业发展不均衡,占比也小,不得已由产业链上下游共同承担,顺带着做了。但是随着产业规模的加大,未来这个专业分工也会分得更细一些。”张亦锋说到。tTAesmc

当前,利扬芯片着眼于服务国内的一些新兴IC设计公司,更多的专注于数字类和大数小模芯片的测试,因为这类产品对测试服务的依赖程度相对更多,测试服务也能发挥最大作用,尤其是能够提供额外附加价值的芯片测试服务。公司是第193家登陆科创板的硬科技企业,也是登陆客户板的第28家集成电路企业。此次上市募集资金将主要用于公司研发中心建设以及购买设备、扩充产能,公司未来会专注传感器、存储器以及人工智能高算力芯片产品这三个新兴领域加大测试研发投入。张亦锋表示:“目前我们拥有33大类测试方案,测过的芯片超过3000多种,服务150家国内芯片设计客户,包括国内的汇顶科技、全志科技、比特微、西南集成等知名企业。”tTAesmc

南京集成电路大学:产教融合育人才,服务企业创生态

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南京集成电路产业服务中心(ICisC)副总经理,南京集成电路大学校长助理吕会军tTAesmc

集成电路产业最缺什么?人才!今年6月发布的《中国集成电路产业人才白皮书 2019-2020》,报告中指出,截至2019年底,我国直接从事集成电路产业的人员规模在51.19万人左右,预计到2022年前后全行业人才需求将达到74.45万人左右,这意味着将有20多万集成电路人才缺口。这份白皮书同时提出,有超过80%的集成电路相关毕业生没有进入到集成电路相关产业从业。tTAesmc

因此,单纯依托高校输入人才是不能够满足行业内人才供应需求的。tTAesmc

日前,国务院将集成电路设为一级学科,同时期发布了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》。2020年10月22日,由南京江北新区联合企业、高校共同成立的南京集成电路大学正式成立,引发行业热议。tTAesmc

关于南京集成电路产业服务中心(ICisC),吕会军表示,中心以公共技术服务为基础,以开放创新和人才培养为特色,打造产业生态,助力南京市集成电路产业发展以及推动南京江北新区“芯片之城”的建设。从2016年开始,ICisC就致力于集成电路产业人才培养,打造人才与培养服务平台,2019年南京市将集成电路作为地标产业来打造,将人才资源服务打造成南京集成电路产业协同创新学院,在2020年又将集成电路产业协同创新学院升级,变成一所大学,推进产教融合大力培养产业需要人才。tTAesmc

作为产业主体,政府来做这件事情具备足够的内在动力。“企业的研发生产需要人,我们把人培养好,输送给当地的企业,当地企业发展壮大了,他们就会对当地产业有贡献。” 吕会军说到,人才培养有经费投入,但后期成熟人才助力产业发展带来的后动力是无限的,从最初的人才培养基地,到集成电路产业协同创新学院,再到南京集成电路大学,南京的集成电路产业发展走出了一条属于自己的特色化创新之路。tTAesmc

产教融合有两种做法,一种是把高校往产业端推,是从人才供给侧进行发力。而南京集成电路大学用的是另一种方法,从需求侧发力,让产业端向高校端靠拢。这是基于目前整个国家对集成电路人才需求的紧迫性,高要求,在产教融合方面做的一种新探索和尝试。tTAesmc

这所大学跟普通高校在人才培养方面有什么区别,也是大家关心的。此前很多集成电路行业的专家认为,以普通高校为主体推动产业人才培养,客观存在一些问题:tTAesmc

第一,普通高校人才的供和需之间有一定差异,大学以标准化模式培养人才,是具备专业技术知识的研究型人才,而不是按需培养。集成电路大学更强调个性化,针对薄弱环节进行有针对性的训练,而且以案例课程和项目实践课程为主。师资更多来源于资深工程师,还有行业的专家。tTAesmc

第二,普通高校的人才供需存在时间差,今天培养的人才,毕业后可能已经不被需要。tTAesmc

第三,人才培养的质量存在结构性的矛盾,因为目前技术更新很快,高校的培养体系不能及时跟上产业发展的需求。tTAesmc

第四,证书不同。南京集成电路大学不是教育部序列的传统意义上的高校,其发出的是经过实践考核认定的结业证书,而普通传统高校发出的是毕业证和学位证。tTAesmc

第五,生源不同。大学通过高考的方式选拔,指标是固定的,想跨学科的很难。而在集成电路大学,原本学习物理专业但是现在想跨专业学习EDA的学生,是可以通过学校提供的交叉学科课程体系进行历练,便于学生跨入集成电路行业的门槛。另外一些生源来自企业,初级工程师希望技能提升也可以来,招生规模以产业和企业的需求为准。tTAesmc

综上所述,南京集成电路大学不是一所传统意义上的大学,更像一个衔接高校和企业,推进产教融合的一个开放性的平台。“我们是高校教育的重要补充,同时也是企业选才的主要来源。” 吕会军说到。tTAesmc

南京在集成电路产业上起步相对比较晚,但起点比较高,动力比较足。吕会军认为,南京发展集成电路要打好两张牌,其中一个是南京的人才优势牌,另一个是南京的科教优势牌,进一步抢占技术制高点。具体可以从三个方面去做,第一是发挥国际龙头企业的带动引领作用,包括通过台积电落户江北新区来做强产业链,基于台积电的生态环境,来布局推动IDM的发展。第二是推动信创工程 ,通过芯机联动,实现良性发展,比如江北新区在EDA方面拥有华大九天、芯华章等企业,这些优质企业集聚,就类似于EDA集中发展区,即在区域中联动互助发展。第三是通过技术驱动,对企业创新进行赋能,无论EDA还是其他相关技术,都可依此为工具打造生态。tTAesmc

对于本土半导体企业大量涌现,以及当前芯片国产替代浪潮,吕会军认为,集成电路产业是全球化产业,国际分工的潮流不可逆,而国产替代其实是融入全球化的一种方式。“国产替代的意义在于,需要通过创新来打造独特而不可替代的原创性产品,拥有了这些就能更好地融入全球化。”tTAesmc

国产替代首先要产业高质量发展,这就要靠创新驱动,而创新驱动是以人才为本的。国产替代中的人工智能也好,大数据也好,其实中国目前的大学里面,并没有针对这些新兴产业或岗位安排系统化、专业化的课程来匹配,这就是南京集成电路大学想做的事情。“我们是一个开放的平台,通过开放为未来想从事这方面工作的人提供多学科、交叉融合的学习机会。另外强调对学生的工程验证能力培养,通过这种方式为助推国产替代和集成电路产业储备必要人才。tTAesmc

其次,国产替代很重要的一点是生态打造,中国集成电路产业生态还在不断的完善中。所以南京集成电路大学和南京ICisC也在做这方面的工作,比如在EDA这个领域,帮助芯华章、华大九天等企业打造生态,一起做大学计划培养EDA方面的人才等。tTAesmc

南京集成电路大学也是政府、高校和企业合作的桥梁,其会通过课程开发培养人才,提供给企业同时帮助企业培养他们所需人才,对接整个产业生态。tTAesmc

责编:Elaine LintTAesmc

ICCAD 2020系列报道,欢迎点击阅读:tTAesmc

EDA篇:《本土EDA崛起,必须走巨头没走过的路》tTAesmc

IP篇:《芯片IP客户圈即生态圈,各家玩法不尽相同》tTAesmc

制造篇:《芯片缺货的原因,当真只是晶圆产能不足吗?》tTAesmc

封测服务篇:《从设计到流片封测,半导体服务趋向专业细分化》tTAesmc

原创
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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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