探秘中國IC設(shè)計系列

之一：種子、土壤和園丁，一個都不能少 
同樣的種子，同樣的土壤，不同園丁的培育會產(chǎn)生巨大的差別。對于中國的IC設(shè)計行業(yè)來說，已經(jīng)具備了不錯的土壤，還有被證明優(yōu)秀的種子，可是一直沒有出現(xiàn)一大批園藝大師級的園丁，可以說，這是中國IC設(shè)計領(lǐng)域一直沒有獲得與其他科技領(lǐng)域相匹配的國際地位的根源之一。 

看看上面這張全球IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)分布圖，可以明顯地感覺到我們在IC設(shè)計領(lǐng)域還有太長的路要走，認識到差距的同時我們需要尋找落后的原因。首先是環(huán)境，國內(nèi)的環(huán)境是否適合IC設(shè)計公司的生存，其次是人才，國內(nèi)是否有足夠的IC設(shè)計優(yōu)秀人才。只有認清我們在環(huán)境和人才方面的不足，我們才能尋找迎頭趕上的途徑。

先說環(huán)境，國內(nèi)目前是全球IC產(chǎn)品需求第三大市場（很可能未來兩年內(nèi)超越日本成為第二大），也是增長最快的市場。以IC設(shè)計來說，貼近市場需求，了解市場情況是IC設(shè)計的基礎(chǔ)。毫無疑問，在貼近市場這個角度，我們國內(nèi)有著不遜于美國的優(yōu)良環(huán)境，甚至在產(chǎn)業(yè)政策支持方面還有更多利好消息?？梢哉f，在國內(nèi)進行IC設(shè)計開發(fā)并無劣勢，至少周圍的土壤是很肥沃的，非常有利于IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)的壯大（特別是對于全球15%的消費水平和0.4%的設(shè)計產(chǎn)業(yè)來說）。具體的市場環(huán)境方面將另文詳述。 

再說人才。我們真的缺少人才嗎？是的，我們確實非常缺乏優(yōu)秀的IC設(shè)計人才！這可是對一向號稱全球人才基地的中國的一種諷刺。然而，我們總能在國際上各大IC設(shè)計公司中尋找到那熟悉的黃皮膚、黑頭發(fā)和黑眼睛。遠的不說，僅僅彈丸之地的臺灣卻刻意承載全球20%的IC設(shè)計，這不是很能說明一個問題嗎？中國人不是沒有能力把IC設(shè)計做好，也并不欠缺IC設(shè)計人才，問題是我們還沒有找到方法去培養(yǎng)屬于自己的IC設(shè)計人才！

不是嗎？看看現(xiàn)在如火如荼的IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)，那些成功的公司不是海歸就是臺灣西行，難覓一絲完全的國內(nèi)血統(tǒng)。從中星微到展訊，再到珠海炬力，這些壯大的IC設(shè)計公司中的IC設(shè)計骨干無不是在別人的熏陶下鍛造成IC設(shè)計強者。中國人不是做不成IC設(shè)計強者，問題是我們的人才有足夠的才華，卻在國內(nèi)的教育體制下逐漸變成一個個仲勇！ 

我們不禁要問，我們的大學(xué)教育怎么了？為什么我們就沒有辦法自己培養(yǎng)出大量的IC設(shè)計人才呢？這還是要從大學(xué)電子教育的多方面去探求原因。

首先，大量的電子工程專業(yè)偏重于實際應(yīng)用，缺乏深厚的基礎(chǔ)知識，大大壓縮了IC設(shè)計人員的發(fā)展空間。幾乎每個學(xué)校都會開設(shè)電子工程專業(yè)，卻很少涉及高層次的微電子理論教學(xué)，大量的課程都用在最直接的電子工程應(yīng)用領(lǐng)域，忽視了對微電子基本理論的引導(dǎo)。目前國內(nèi)僅僅幾所大學(xué)有正規(guī)的微電子學(xué)完整教學(xué)體系，即時如此，因為科研經(jīng)費有限，學(xué)生在學(xué)習(xí)期間更多地轉(zhuǎn)向了能更快取得經(jīng)濟效益的外圍設(shè)計領(lǐng)域，從而與IC內(nèi)核設(shè)計漸行漸遠。 

其次，即使有了完整的大學(xué)教育體系和充足的經(jīng)濟支持，我們還缺乏最重要的培育IC設(shè)計人才的園丁。目前我們的大量微電子學(xué)領(lǐng)域的老師還是以研究理論為主，缺乏根本的IC設(shè)計一線研發(fā)經(jīng)驗，很多人甚至是理論條條是到，經(jīng)驗卻一無所有。IC設(shè)計是一個把理論和經(jīng)驗結(jié)合的非常緊密的學(xué)科，如果導(dǎo)師都缺乏實踐經(jīng)驗，那么學(xué)生又如何去在園丁的指導(dǎo)下茁壯成長呢？在接觸到的許多IC設(shè)計師口中，我聽到的最多的一句話就是，中國的IC設(shè)計人員最需要的是轉(zhuǎn)變設(shè)計思路，目前的設(shè)計思維太過于功利和教條化。的確，IC設(shè)計是一項充滿創(chuàng)新和前瞻性的工作，必須培養(yǎng)IC設(shè)計人員的創(chuàng)新性和理論與實際的結(jié)合。至少目前國內(nèi)的微電子教育體系還遠未達到這樣的要求，因此，目前國內(nèi)獨立培養(yǎng)的IC設(shè)計人才還是鳳毛麟角。 

再次，缺乏實踐機會讓許多很有前途的IC設(shè)計人才夭折。我們看到很多歸國創(chuàng)業(yè)的IC設(shè)計人才也許在他的同齡人中并不是最優(yōu)秀的，但他在國外接觸到了先進的設(shè)計理念培養(yǎng)并得到了恰當(dāng)?shù)臋C遇并獲得實踐機會，從而走上IC設(shè)計的成功之路。而IC設(shè)計的實踐機會對于大多說中國的準(zhǔn)IC設(shè)計人才來說實在是可遇而不可求。我曾遇到過一個很出色的IC設(shè)計者，他畢業(yè)多年一直沒有機會接觸IC設(shè)計實踐，后來是他的一個同學(xué)給他在美國尋找了一個工作機會從而引導(dǎo)他走上成功之路?；貞涍^去，他感慨自己有這樣一個機會獲得成功，而許多并不比他差的同學(xué)卻因為沒有實踐的機會而痛苦的告別曾經(jīng)夢想的IC設(shè)計。 

其實，如果我們把培育中國IC設(shè)計行業(yè)當(dāng)作培育一株園藝植物的角度來看，我們現(xiàn)在有肥沃的土壤、足夠優(yōu)秀的種子，最缺乏的就是能把種子培育成才的園丁。荷蘭人認為，美麗的花朵是園丁最偉大的藝術(shù)創(chuàng)造，其實IC設(shè)計人才的培養(yǎng)何嘗不是如此呢？

本文是探秘中國IC設(shè)計行業(yè)的系列文章的開篇，后面將分別從多個角度去探求中國IC設(shè)計行業(yè)的發(fā)展之路。

之二：產(chǎn)業(yè)鏈缺失明顯 

上文談到中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展明顯落后的主要原因之一是缺乏培養(yǎng)IC設(shè)計人員的“園丁”，而解決這一問題的途徑并非僅僅憑口號就能解決，特別是培育IC設(shè)計人才的園丁必須對整個設(shè)計產(chǎn)業(yè)有深刻了解并具有豐富的IC設(shè)計經(jīng)驗，可僅僅做到這兩點，并不是一朝一夕所能實現(xiàn)的。其中最根本的就是目前國內(nèi)IC設(shè)計的產(chǎn)業(yè)鏈還欠完善，還無法提供大量資深I(lǐng)C設(shè)計從業(yè)人員轉(zhuǎn)型為優(yōu)秀的園丁。  
     
園丁的產(chǎn)生其實只是一個產(chǎn)業(yè)規(guī)模的縮影，如果我們仔細分析上文中的示意圖我們不難發(fā)現(xiàn)，美國和臺灣幾乎占據(jù)了全球95％的IC設(shè)計市場。而從全球半導(dǎo)體產(chǎn)能圖上我們也可以發(fā)現(xiàn)，美國和中國臺灣是全球最大的半導(dǎo)體產(chǎn)地。幾乎所有重要的半導(dǎo)體公司都集中在美國，而臺灣則成為全球最大的代工基地。這兩地一個重要的共同點就在半導(dǎo)體的產(chǎn)能充足，并且在制程工藝方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢。 

IC設(shè)計是個技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，同樣是個對實效要求相當(dāng)嚴格的行業(yè)。如果說90nm工藝2003年開始全面占據(jù)市場，到三年后的2006年，幾乎130nm已經(jīng)沒有太多的市場空間了。同樣的道理，在2009年左右，90nm作為巨無霸級IC封裝應(yīng)該已經(jīng)顯得遲鈍與臃腫。按照IC設(shè)計最快的半年投產(chǎn)周期計算，對90nm產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，在2007年底就應(yīng)該基本停止。毫無疑問，如果追求最大的經(jīng)濟效益，2007年的IC設(shè)計屬于65nm，當(dāng)然，45nm才是2007年IC設(shè)計真正的明星，不過還不足以威脅65nm的市場主導(dǎo)地位。 

IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)中有重要的一個步驟就是流片。拋開流片上百萬美金的費用不說，單以制程生產(chǎn)線排期來說就不是個簡單的問題。目前國內(nèi)雖然已經(jīng)有幾條300mm晶元生產(chǎn)線，但目前還只能實現(xiàn)90nm工藝，65nm最早也要今年年底前投產(chǎn)。毫無疑問，大量的流片需要至少去臺灣進行流片，這無疑拉開了設(shè)計中心與流片地的距離，自然也增加了溝通的困難程度。更重要的是，對于新興IC設(shè)計公司來說，負擔(dān)如此昂貴的流片費已經(jīng)很是困難，負擔(dān)這樣龐大的額外費用更是沉重。這也是臺灣之所以可以占據(jù)全球20％IC設(shè)計市場一個得天獨厚的優(yōu)勢所在——接近生產(chǎn)線，溝通無距離。 

與此同時，上面提到的一個重要問題是IC設(shè)計的價值。如果評價目前的IC設(shè)計，自然是65nm的商業(yè)價值最大，45nm則是處于觀望階段，而90nm的價值已經(jīng)大打折扣，至于130nm幾乎已經(jīng)處在價值的平穩(wěn)期，很難帶來巨大的利潤。 

而IC設(shè)計不是一個獨立的過程，至少你需要對制程技術(shù)有一定的了解，完全脫節(jié)于制造的設(shè)計畢竟是無源之水。因此，制程對IC設(shè)計有很重要的影響，在IC制程領(lǐng)域的缺失，特別是先進制程技術(shù)的缺乏帶給IC設(shè)計的一個源頭的桎梏，嚴重制約著IC設(shè)計公司的迅速發(fā)展壯大。 

我們不妨看看這樣一個實際情況。如果從經(jīng)濟規(guī)模來看，英法都屬于發(fā)達國家，但英國沒有自己的半導(dǎo)體生產(chǎn)線，雖然英國有個ARM，但英法的IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)與其經(jīng)濟地位并不相稱。因此，我們必須正視一個完整產(chǎn)業(yè)鏈對于整個IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)的反作用，它不僅制約著IC設(shè)計的價值體現(xiàn)，更制約著人才培養(yǎng)與整個產(chǎn)業(yè)的完善。 

其實，中國大陸的IC產(chǎn)業(yè)鏈缺失的何止是源頭的制造，在封裝和測試方面我們距離世界先進水平還有很大的差距。 

如果我們依然認為軟件可以帶來比硬件巨大得多的價值，因此一味發(fā)展高附加值的產(chǎn)品線，我們遲早會發(fā)現(xiàn)我們在軟件上的差距只會越來越遠。比如印度，雖然印度的軟件業(yè)可以影響世界，但還處在為別人打工的境地，全球最核心的軟件產(chǎn)品還沒有印度的標(biāo)簽。而軟件業(yè)如此蓬勃的印度在IC設(shè)計領(lǐng)域則是滿目瘡痍。不過印度發(fā)展IC設(shè)計的一個重要策略就是軟硬件同時發(fā)展，印度最新的政策恰恰針對半導(dǎo)體制造的投資給予最大的優(yōu)惠，優(yōu)惠的下限是5億美金，這無疑是IC設(shè)計公司不可企及的高度，唯一滿足條件的只能是半導(dǎo)體生產(chǎn)線。 

IC設(shè)計只是中國IC產(chǎn)業(yè)的一個突破點，但突破點越單一，遇到的阻力就會越大，成功所需的時間和付出的努力就越大。而如果我們以點帶面，從一個完整的IC產(chǎn)業(yè)鏈角度發(fā)展IC產(chǎn)業(yè)，那形成的是一個面的沖擊，突破就變得容易和迅速得多。

之三：在雄心壯志中迷茫

中國人自古崇尚胸懷壯志，而大國崛起之風(fēng)自然吹過IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)?？梢哉f，中國人自從決心搞芯片的那天起，就從沒有放棄過對“芯”的熱捧，特別是對能達到國際先進水平的“芯”的崇拜幾乎達到無以復(fù)加的地步。   　     

事實總是捉弄滿懷熱情的人，當(dāng)我們?yōu)橐活w顆芯的出現(xiàn)而擊掌相慶之際卻無法回避這樣的殘酷：樣品好出成本難產(chǎn)。在一個個國家重點支持的流產(chǎn)項目背后，我們看到的是IC設(shè)計行業(yè)真實的差距，同樣還有那如大煉鋼鐵般的虛空。   　    

IC設(shè)計固然離不開國家的大力支持，但國家的支持卻無法拯救已經(jīng)四面楚歌的IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)，唯一的出路是產(chǎn)業(yè)自救，最務(wù)實的發(fā)展不外乎大量優(yōu)秀本土IC設(shè)計公司的成長與壯大。然而，目前國內(nèi)大多數(shù)IC設(shè)計公司還沒有走出襁褓，依然缺乏足夠頑強的生命力。 　    

當(dāng)然，我們的IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)近年也涌現(xiàn)了一批成功的典范，但從總量上實在還少得可憐，幾乎90%的IC設(shè)計公司都掙扎在生死邊緣，不僅產(chǎn)品缺乏足夠穩(wěn)定的發(fā)展規(guī)劃和市場渠道，甚至連最起碼的擴大生產(chǎn)再投入資金都捉襟見肘。這其中，大約10%左右有一定的穩(wěn)定產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃路線和穩(wěn)定的資金投入，還有20%可以勉強做到維持生計，剩下的60%左右的企業(yè)幾乎活不過第一年便早早夭折。造成這樣結(jié)果的原因很多，甚至雄心壯志都可以說是重要的因素之一。 　    

雄心壯志，每個創(chuàng)業(yè)者總是為自己的未來勾畫了美好的藍圖，但如何一步一步擁抱夢想?yún)s難住了大多數(shù)人。在以高科技為核心的芯片設(shè)計業(yè)中，許多躊躇滿志的IC設(shè)計創(chuàng)業(yè)者總是希望能用最先進的芯片快速占領(lǐng)市場，殊不知最終的結(jié)果是他們走進了一條無底深淵。   　     

IC設(shè)計的入行門檻說高不高，說低不低，而這個無形的門檻卻迷惑了很多入行人。如果拋開其他的額外成本，組建一個IC設(shè)計工作室的最低成本需求僅僅不到80萬，而恰恰是這個看似不高的門檻埋葬了多少雄心壯志。 　    

從根本上說，IC設(shè)計是將系統(tǒng)、邏輯與性能的設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為具體的物理版圖的過程，也是一個把產(chǎn)品從抽象的過程一步步具體化、直至最終物理實現(xiàn)的過程。設(shè)計方法主要包括正向設(shè)計和逆向設(shè)計，正向設(shè)計又以層次化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法為主。整個過程將主要集中在圖紙與計算機上完成，它給人的整體感覺就是紙上談兵式的創(chuàng)意性勞動，這恰恰是整個IC產(chǎn)業(yè)鏈最重要的一步和最具創(chuàng)新性的一步。對于IC設(shè)計工作室來說，這就是你的入行成本所支撐的階段，因為后續(xù)的軟件使用費、仿真費、流片費甚至宣傳推廣費，諸多新增成本將以幾何級數(shù)暴增！   　    

我們不妨回顧一下IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)的固有商業(yè)模式。一個好的IC產(chǎn)品需要設(shè)計、工藝、測試、封裝等一整套工序的密切配合，設(shè)計業(yè)的主要商業(yè)模式包括無生產(chǎn)線工廠（Fabless）、設(shè)計服務(wù)（DesignService）和設(shè)計室（DesignHouse）。Fabless是設(shè)計公司的主流商業(yè)模式，其核心競爭力在于產(chǎn)品的創(chuàng)新和知識產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品主要依賴Foundry來代工。設(shè)計服務(wù)公司必須以Foundry為依托，面向Fabless公司提供技術(shù)支持與服務(wù)，同時面向Foundry開展Foundry服務(wù)。Fabless主流的商業(yè)模式以及與設(shè)計服務(wù)公司之間的關(guān)系見圖1。


    圖1IC產(chǎn)業(yè)的商業(yè)運作模式      　 

從這樣一個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，IC設(shè)計公司無疑是藍色的部分。在諸多設(shè)計成本中，軟件使用費和流片費是你無法避免的，軟件使用費自然可以通過國家的集成電路產(chǎn)業(yè)基地把成本壓縮到最低（單套EDA軟件實驗完整授權(quán)高達十幾萬美金，國家的諸多產(chǎn)業(yè)基地可以按次收取低廉的使用費），但Mask的支出卻無法避免，做一次中等級別的流片完整成本在百萬以上，而即使流片出來成功了你還需要準(zhǔn)備更多的現(xiàn)金進行代工訂單的生產(chǎn)，到這一步，沒有幾百萬的經(jīng)濟實力很難支撐過來，而到現(xiàn)在為止你還沒有獲得一點收入。     　  

你可以期待從客戶那里獲得足夠的資金支持，但理由呢？你的產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先，這很困難吧？你是否正視過那些領(lǐng)先的芯片廠商的技術(shù)實力呢？2006年全球第10大半導(dǎo)體公司的營收已經(jīng)超過60億，而第十大fabless公司則超過15億。以一個新創(chuàng)的IC設(shè)計公司去爭取客戶的合同，你至少要拿出足夠數(shù)量的樣片吧？再者，IC產(chǎn)業(yè)同樣是以數(shù)量降低成本的產(chǎn)業(yè)，作為新創(chuàng)的公司，你甚至都無法仰視大公司的資源。從經(jīng)濟實力到科技實力，甚至是市場渠道，國際廠商早已經(jīng)擁有高端芯片市場的絕對優(yōu)勢，如果把創(chuàng)業(yè)初期的成敗寄托在高端芯片市場，那無異于充當(dāng)巨頭戰(zhàn)爭之間的炮灰。     　  

比這個更嚴酷的問題是專利。IC設(shè)計說到底是拼算法，拼設(shè)計。而作為科技含量高度集中的高端芯片來說，專利幾乎是步步為營。大公司的優(yōu)勢正是建立在多年的專利技術(shù)積累上獲得的性能突破，而這無疑是對IC行業(yè)新入者最大的挑戰(zhàn)。可以想象，開發(fā)一款高性能的芯片在算法上必然要有所突破，而在很多輔助和基礎(chǔ)算法上又無法擺脫前人的鋪墊。對于新公司來說，唯一能逃避專利陷阱的方法就是強行繞專利，即使你有足夠優(yōu)秀的設(shè)計人員，你的開發(fā)過程遇到的延遲至少是6個月，這足以顛覆一款產(chǎn)品的命運。更可怕的是，這樣的產(chǎn)品往往無法得到充分的測試與驗證，存在致命隱患的概率很高，也許表面上你成功了，但你的產(chǎn)品很難經(jīng)受住殘酷的現(xiàn)實驗證。     　  

我們不是要湮滅IC設(shè)計公司的宏偉志向，要想繁榮中國的IC產(chǎn)業(yè)，高端產(chǎn)品是最重要的代表。但對于剛剛起步的中國IC產(chǎn)業(yè)來說，需要的不是一蹴而就的捷徑，需要的是腳踏實地的穩(wěn)健發(fā)展。不積跬步無以至千里，雄心壯志固然不可丟，但認清IC設(shè)計行業(yè)的特點和我們自身的實力往往更重要。我們看到過許多IC設(shè)計公司在這樣的雄心壯志中逐漸迷失了自我，我們同樣看到許多IC設(shè)計公司成功經(jīng)驗中重要的一條就是，認清自身形勢，選好市場定位，準(zhǔn)確切入市場，利用本土優(yōu)勢的先機，依靠特色產(chǎn)品打開市場。這也是下面分析的核心問題。