“我們看到了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新一輪IDM化趨勢,即很多頭部互聯(lián)網(wǎng)廠商和大的系統(tǒng)公司都開始聚焦自研芯片,但這次的IDM趨勢和之前有很大的不同,這給定制化芯片帶來了更多的機會,但也引入了很多不同的挑戰(zhàn)。”
▲Socionext亞太區(qū)高級副總裁劉琿(Kenn Liu)
Socionext 亞太區(qū)高級副總裁劉琿(Kenn Liu)在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者采訪時從整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)模式歷史變遷中談及了背后的機遇,并將當(dāng)下新一輪IDM化稱之為“IDM 2.0”模式,這一打破通用芯片固有瓶頸的模式正在創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)。
“IDM2.0”
從歷史維度來講,半導(dǎo)體行業(yè)歷經(jīng)半個多世紀(jì)發(fā)展,在初期的IDM鼎盛時代,IDM廠商一人獨自包攬從設(shè)計,生產(chǎn)到最終電子設(shè)備銷售的整個上下游鏈條。隨著半導(dǎo)體工藝演進和晶圓代工廠的興起,晶圓廠(Foundry)+通用芯片的無廠半導(dǎo)體公司(Fabless)這種緊密合作的模式替代了傳統(tǒng)的IDM垂直整合模式,系統(tǒng)公司和通用芯片F(xiàn)abless公司互利互惠,促進整個產(chǎn)業(yè)的繁榮。
“然而隨著移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和AI技術(shù)的發(fā)展以及新一代無線網(wǎng)絡(luò)的部署,新的應(yīng)用場景和算法對芯片提出了新的挑戰(zhàn)。” 劉琿指出,我們看到這些原本不關(guān)心芯片自研的系統(tǒng)設(shè)備廠商和那些擁有個人用戶的頭部互聯(lián)網(wǎng)廠商越來越多的開始垂直化的動作,部署芯片研發(fā)。這個被稱作“IDM 2.0”的模式有一個最大的特點:“這些公司自研芯片的目的不是為了降成本,而是通過自研芯片為主業(yè)務(wù)帶來量質(zhì)的提升和能夠差異化競爭的產(chǎn)品。所以和之前的IDM相比,他們并不那么關(guān)注那些不能體現(xiàn)他們差異化的垂直整合,比如更上游的半導(dǎo)體生產(chǎn)、測試。”
舉個例子,如今的互聯(lián)網(wǎng)廠商對自研芯片所帶來的20%硬件投入節(jié)省的興趣遠遠低于“20%流量的增加或者活躍用戶的增加”。恰如蘋果自研芯片的目的不會是降低成本,而是為了支撐如AirPods這樣的爆款產(chǎn)品,這些爆款產(chǎn)品的價格高于市場平均價的2-3倍。
劉琿表示,新型的IDM會更加聚焦業(yè)務(wù)需求痛點,軟件算法的創(chuàng),以及如何把業(yè)務(wù)的需求和軟件轉(zhuǎn)化成芯片里獨有的算法模塊。
“對于這些IDM來說,他們需要很好的定制化SoC合作伙伴來幫助他們offload在芯片里的通用部分和芯片具體實現(xiàn)上的投入。”顯然,這對合作伙伴提出了前所未有的要求,不僅需要豐富的ASIC前后端設(shè)計和量產(chǎn)經(jīng)驗,還要具有平臺化SoC的架構(gòu)和軟硬件能力,幫助其迅速搭建出具有差異化算法的SoC。而這對定制化ASIC廠商提出了更高的要求,現(xiàn)在行業(yè)里能夠滿足這些要求的廠商鳳毛麟角。
而這對Socionext來說這卻是是最大的機遇。
深厚的設(shè)計技術(shù)積累和豐富的產(chǎn)品覆蓋領(lǐng)域
表面來看,成立于2015年的Socionext是一家新興的半導(dǎo)體初創(chuàng)公司,但其實不然。技術(shù)上她有著非常深厚的積累,這是因為她整合繼承了日本最大的兩家IDM——富士通和松下的半導(dǎo)體部門的主要半導(dǎo)體產(chǎn)品和技術(shù)。
“上世紀(jì)90年代是日本半導(dǎo)體巔峰時期,此后遭遇了2000年的互聯(lián)網(wǎng)泡沫、美國打壓以及韓國半導(dǎo)體崛起,日本在半導(dǎo)體的工藝制成在諸多因素的影響下沒有繼續(xù)投資下去,但半導(dǎo)體設(shè)計,仍然是日本政府認為需要保持全球競爭力的一個領(lǐng)域。劉琿表示:“日本政府當(dāng)時斥巨資撮合兩家公司的半導(dǎo)體部門合并,意在打造一家日本最大的、能夠服務(wù)全球半導(dǎo)體Fabless的公司。在這愿景下,Socionext已經(jīng)走過了五個年頭,日本以外的業(yè)務(wù)比例正逐年增加,服務(wù)了許多全球知名的客戶,包括傳統(tǒng)的系統(tǒng)和新興的互聯(lián)網(wǎng)公司。”
目前Socionext的業(yè)務(wù)包含兩大塊,一是通用ASSP,完全由Socionext設(shè)計并提供包括芯片和軟硬件解決方案在內(nèi)的技術(shù)支持。另一個是定制芯片ASIC組成,為客戶量身定制的產(chǎn)品,主要提供包括前、后端設(shè)計和生產(chǎn)管理在內(nèi)的價值能力,交付芯片硬件,使能客戶在核心算法和系統(tǒng)及市場上的核心價值。
▲Socionext業(yè)務(wù)涉及領(lǐng)域
近年來,結(jié)合ASSP和ASIC兩大產(chǎn)品類別,Socionext的業(yè)務(wù)覆蓋了許多市場和應(yīng)用領(lǐng)域,包括消費類上的視覺影像處理、雷達探測感知、增強/虛擬現(xiàn)實、流媒體視頻處理、8K高清畫質(zhì)、辦公室自動化、窄帶IOT和高分辨率的電力載波通信;工業(yè)及汽車領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)中心計算和存儲、5G的無線接入和網(wǎng)絡(luò)傳輸、汽車智能座艙和ADAS、工業(yè)機器人和移動醫(yī)療等。
“我們在ASSP上積累了很多的SoC和Mix-signal平臺,這些平臺都可以用在我們的定制化業(yè)務(wù)上。在一些市場領(lǐng)域上,我們也看到定制化芯片越來越取代通用芯片的趨勢,我們會靈活的把通用產(chǎn)品開發(fā)的路線切換到為客戶定制的路線上。在這些細分市場上,我們更相信客戶在對最終用戶和系統(tǒng)的理解核心競爭力,我們希望通過提供這些平臺化的SoC方案,使客戶迅速迭代出他們的芯片。” 劉琿提到,“做客戶成功背后的支撐者,這是我們對自己在產(chǎn)業(yè)鏈里的定位。”
史無前例的疫情重新定義了人們的生活方式和工作方式,也讓人們看到了基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的虛擬空間交流的巨大發(fā)展?jié)摿?。疫情之后也許會有更多的企業(yè)和個人適應(yīng)并選擇這樣的學(xué)習(xí)和工作方式。這對數(shù)據(jù)中心的擴容,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署升級,家庭通信和娛樂終端設(shè)備的形態(tài)變化都提出更高的要求和帶來更多的機會。在劉琿的眼中,定制化的SoC在這些機遇里充滿前景。除此之外,5G、AI和云計算的結(jié)合,新能源汽車和自動駕駛也都對定制化的SoC有很大的需求。
對于在定制ASIC細分領(lǐng)域全球排名第二(IHS 2019排行)的Socionext看來,這些市場機遇給未來的定制化ASIC帶來很大的成長空間,據(jù)kbv research的一份報告稱,到2025年,全球ASIC芯片市場規(guī)模將達到247億美元,預(yù)測期內(nèi)(2019年到2025年)的復(fù)合年增長率達到8.2%。一些知名的通用芯片廠商,也用為客戶定制芯片來彌補公司業(yè)務(wù)的不足。
差異化的平臺化定制SoC方案
行業(yè)內(nèi)提供設(shè)計服務(wù)的公司其實不少,但很多公司都無法提供從產(chǎn)品規(guī)格,到系統(tǒng)軟硬件設(shè)計,芯片前后端設(shè)計一直到芯片生產(chǎn)交付全鏈條的能力,體量也都不夠大,無法為重要客戶提供長期可信賴的定制化服務(wù)。
“我認為我們的差異化來自于繼承來自富士通和松下的大量SoC產(chǎn)品和技術(shù),再加上多年服務(wù)定制化客戶的經(jīng)驗所形成的全鏈條能力,特別是區(qū)別于傳統(tǒng)ASIC的前后端交付接口模式的平臺化方案。平臺化的方案是基于Socionext一系列多核SoC平臺,Socionext完成大部分工作包括芯片頂層和主要子系統(tǒng)在內(nèi)的芯片設(shè)計及底層軟件設(shè)計,客戶只需聚焦核心的算法邏輯和驗證以及和應(yīng)用相關(guān)的上層軟件和中間件。” 劉琿特別提到。
▲Socionext平臺化SoC概念
▲Socionext ASIC平臺方案的覆蓋層次
劉琿介紹到Socionext近些年形成了一系列多核平臺化方案,比如:針對大數(shù)據(jù)中心和高性能嵌入式計算領(lǐng)域的24xA53和32/64xN1平臺,針對汽車和自動駕駛領(lǐng)域的多核A55和A76E疊加車規(guī)級ISP平臺,針對中小型網(wǎng)絡(luò)和計算設(shè)備的4/8核A72平臺,以及針對監(jiān)控、視頻流媒體和Camera等應(yīng)用的多核A53+AV1/HEVC/H.264+ISP平臺。
劉琿表示:“在這些平臺基礎(chǔ)上,客戶還可以與Socionext深度討論定制差異化feature,同時將自己的核心算法UDL通過總線與CPU子系統(tǒng),信號處理子系統(tǒng),存儲子系統(tǒng)和其他高速外設(shè)接口子系統(tǒng)進行連接通信。”
關(guān)于平臺化SoC的優(yōu)勢, 可用兩個案例進行深度剖析。如在“L4自動駕駛Machine Learning Accelerator+Fusion Chipset”的平臺化ASIC案例中,客戶提供關(guān)鍵UDL RTL和驗證,而Socionext負責(zé)SoC系統(tǒng)的搭建和驗證以及安全機制部分的設(shè)計。
▲“L4自動駕駛Machine Learning Accelerator+Fusion Chipset”案例
值得一提的是Chip B采用5nm工藝,“這顆芯片難度非常大,第一是它本身是一顆十幾億門的超大型ADAS加速芯片,性能要求很高,系統(tǒng)集成和驗證非常復(fù)雜。” 劉琿解釋道:“再加上芯片還要實現(xiàn)ASIL_B的車規(guī)認證,不管是工藝制成上,還是第三方IP,車規(guī)準(zhǔn)備都還在早期階段, 如此復(fù)雜的芯片,客戶希望非常有車規(guī)經(jīng)驗和SOC架構(gòu)能力的合作伙伴,因為在車規(guī)SOC芯片方面的多年設(shè)計和產(chǎn)品經(jīng)驗,客戶選擇了Socionext進行合作。“
在高性能計算領(lǐng)域,劉琿提到了的眾核(>32)N1處理器的案例中,客戶提供基于特殊通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信加速器,而芯片的其他部分由Socionext完成,其中包括芯片的頂層,眾核CPU子系統(tǒng)、DDR5、PCIE-5和超高速的Serdes等多個高速的接口子系統(tǒng)。
整個平臺式SoC的方案中,Socionext為客戶提供了多種創(chuàng)新的合作模式,這種定制化的方案可以像菜單一樣(如下圖),供客戶選擇。“這樣靈活的合作模式使我們像客戶團隊資源和能力的延申,而通過與客戶的合作,我們價值鏈也得到了延申。因為這樣的緊耦合的合作,我們的團隊和客戶的團隊能建立非常牢固的信任關(guān)系。”
▲Socionext平臺化方案合作模式案例
除平臺化方案外,Socionext的優(yōu)勢還在于先進工藝上大型芯片的設(shè)計經(jīng)驗和能力。據(jù)劉琿介紹,“在10nm/7nm/5nm上,Socionext有超過10個大型芯片的項目經(jīng)驗,案例覆蓋從超低延時和消費電子的AR/VR,到質(zhì)量和安全要求很高的汽車芯片,再到巨無霸的眾核CPU和AI加速芯片。”其中5nm,2019年3月就完成了工藝TEG的投片,現(xiàn)在有3個案例在實施中。
經(jīng)驗在大型芯片設(shè)計中起著非常大的作用。通常網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)中心芯片的die size很大,速度很快,信號流復(fù)雜。不管是布局布線中對通道里走線密度的考慮,還是對超長距離走線所需要考慮的打拍或是feedthrough的考慮,以及消除大芯片ocv所帶來的timing影響,同步設(shè)計中全新品的時鐘樹均衡問題,高速IP需要考慮的SI問題,大型芯片所共有的PI問題等,都只有靠實戰(zhàn)經(jīng)驗來解決。劉琿在受訪中對這些問題的解決之道如數(shù)家珍,并舉例表示:“大型的網(wǎng)絡(luò)或處理器芯片時鐘架構(gòu)的設(shè)計需要特別的技巧和考慮,除了傳統(tǒng)的時鐘樹,需要引入諸如H-Tree,Clock Mesh,甚至多種時鐘結(jié)構(gòu)混合的方法。”
劉琿還提到Socionext充分發(fā)揮了日本公司一貫的高質(zhì)量管理精神,達到高可靠性的設(shè)計和生產(chǎn)交付。公司通過驗收標(biāo)準(zhǔn)、實驗設(shè)計和條件、對特殊產(chǎn)品進行特殊篩選等策略實現(xiàn)高質(zhì)量低ppm的產(chǎn)品交付。
此外,在封裝工藝上Socionext也頗有建樹,繼承了曾經(jīng)富士通的先進封裝設(shè)計能力和量產(chǎn)經(jīng)驗。他們的封裝工藝主要體現(xiàn)在以下三個維度:
1,超算和CPU驅(qū)動的超大型封裝設(shè)計能力,具體來說就是超大尺寸70mmX70mm,獨特的metal TIM所帶來的超低熱阻,復(fù)雜的多層基板設(shè)計能力以及特殊的陶瓷封裝量產(chǎn)經(jīng)驗;
2,成熟的HBM和2.5D Cowos封裝上的設(shè)計流程和參考設(shè)計;
3,先進封裝SI/PI協(xié)同設(shè)計能力,Socionext在日本、美國和英國有超過50人的SI/PI團隊,聚集在高速芯片的封裝協(xié)同設(shè)計,是保證客戶一次性流片成功的保障。
聚焦本土化發(fā)展
“盡管2020年是很困難的一年,但我們在中國業(yè)務(wù)體量上還是實現(xiàn)了近50%的增長,這里面其中超過70%來自定制化業(yè)務(wù)。” 劉琿表示:“盡管我們在國內(nèi)宣傳不多,但通過穩(wěn)扎穩(wěn)打的實干精神獲得了許多客戶的信賴。”
據(jù)介紹,近些年Socionext在國內(nèi)導(dǎo)入的項目包括最前沿的5G、高端汽車IVI、光網(wǎng)絡(luò)通信、計算中心用的大型CPU芯片等,而這些都是跑在最先進的工藝節(jié)點上。這與Socionext業(yè)務(wù)定位一致——16nm以下高端先進制程為主的客戶。
2016年加入Socionext的劉琿,之前曾擔(dān)任過意法半導(dǎo)體,富士通和Cadence的多個研發(fā)和市場銷售管理崗位,目前負責(zé)Socionext亞太區(qū)包括研發(fā)和市場銷售在內(nèi)的所有管理,幫助Socionext建立了更加本土化的文化和團隊,并領(lǐng)導(dǎo)該地區(qū)實現(xiàn)了業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型和突破,將大中國區(qū)的業(yè)務(wù)從幾十個million做到近兩億美金。“我的策略很簡單,立足客戶,幫助Socionext在中國進一步實現(xiàn)本土化策略的轉(zhuǎn)型,包括吸引更多優(yōu)秀的本土人才來強化本地化產(chǎn)品的開發(fā)、支持和供應(yīng),更好地滿足中國客戶,適配多樣化和動態(tài)化的中國業(yè)務(wù)需求。” 在談到未來策略時,劉琿清晰的回答到。 “公司業(yè)務(wù)發(fā)展離不開上下游生態(tài)合作伙伴的助力,Socionext采用開放的生態(tài)合作策略,同時為更好地服務(wù)中國本土客戶,我們也在考慮積極開展特殊的中國供應(yīng)鏈戰(zhàn)略。“
這塊充滿前景的土地上,Socionext這樣一家日本科技公司打破傳統(tǒng)日本公司的禁錮,通過采用像劉琿這樣的優(yōu)秀的本地管理人才掌舵,不斷開拓更多可能性。
轉(zhuǎn)載來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
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