年初,《电子工程专辑》进行了年度“中国IC设计公司调查”,这已经是我们第六次面对目标群体、调查并综合报道本土IC设计产业的现状。本次调查仍采用电子邮件和电话追访的方式,共得到94家公司的回复,其中销售自有品牌IC的公司占88%。
据《电子工程专辑》/《国际电子商情》市场研究统计,2006年中国大陆IC产业销售额达125.8亿美元,同比增长43.3%,其中包括内销收入60.5亿美元和出口额65.3亿美元。此外,预计中国大陆IC产业销售额在2007年将达169.8亿美元。在产业规模扩大的同时,中国IC设计水平也上新台阶(直指90nm),而且选择性突围、甚至后来居上的局面已初现江湖。
本文将基于调查和采访结果,从产品设计水平、热点应用领域、技术挑战、发展环境以及IP困境等方面解读本土IC设计公司所面临的挑战与机遇,综合阐述本土IC设计产业有所突围以及仍需完善的领域。
设计能力整体提升,新标准带来新机遇
作者:赵娟
在涉及数字IC设计的公司中,采纳0.18微米工艺的公司仍占主流,达42.5%,涉及的行业以接口IC、微控制器/嵌入式CPU居多。而且有高达8.8%的公司开始采用90nm工艺。
而在模拟和混合信号方面,参与调查的公司还没有任何一家开始采用90nm工艺。模拟IC领域有40.2%的公司目前集中在0.25微米及其以下工艺,涉及的行业以电源管理、ADC/DAC/数据采集、驱动器/控制器居多；有51.4%的公司采用0.25微米及其以下的工艺开发混合信号IC(详见图1)。
图1:2006年中国IC设计公司设计水平。
在各公司最新的ASIC设计中,有45%的公司门数高于百万门；FPGA的门数大于10万门的有57%,大于百万门的有23.2%。这方面的设计水平与去年调查结果相比变化不大。
2006年中国IC制造领域新增投资项目在2005年的基础上稳中有升,4个以下项目的公司比例减少了17.9%,21个以上项目的公司也有所减少,但是5-20个项目之间的公司有所增加(详见图2)。这表明经历2004年之前业内急于扩增的景象(2004年有22.7%的公司项目启动数目超过21个),多数企业开始务实性平稳发展。
图2: 中国IC公司2006年启动的设计项目。
在所有的产品中,消费电子仍是中国IC设计公司涉足最多的领域,其中尤其以手机和PMP最为突出,比例分别占到38%和37%(详见图3)。据信产部最新数据显示,2006年12月底中国手机用户达4.61亿户,比上一年底的3.93亿户增长17.2%,如此庞大的市场为发展中国自有标准打下坚实的基础。
图3: 中国IC产品的应用领域分布,消费电子仍蝉联首位。
例如,TD-SCDMA标准从首次提出到目前的规模实验阶段,已在中国形成一个从标准、核心芯片技术、网络运营一直到终端产品的完整产业链。时下,涉足于TD-SCDMA射频芯片的公司包括锐迪科、上海鼎芯与广州广晟。其中,鼎芯与锐迪科产品均为单芯片设计,采用0.18微米全CMOS工艺,并且具备TD/GSM双模。
“鼎芯是从2005年下半年获批承担TD-SCDMA国家射频专项和科技部863高科技计划射频芯片研发项目的,到06年4月,首款单芯片射频收发器的样片就在TD-SCDMA网络上成功实现通话。”鼎芯通讯(上海)有限公司工程总监肖川先生表示,“10月,我们完全自主开发出的CMOS TD-SCDMA手机终端射频收发器(CL4020)和模拟基带(CL4520)套片,成为ISSCC五十四年历史上首次接受的中国本土企业自主研发的完整核心芯片。”
该TD套片目前已经能支持展讯、凯明、T3G、大唐和重邮等中国基带厂商的接口。截至发稿前,肖川透露他们已经与多家基带厂商的基带系统进行联合调试,而没有借助任何来自诸如美信等其他公司的中间芯片作为接口。
射频收发和基带芯片相互配合,使中国3G芯片产业链更完整。不过相对于其他芯片产品,肖先生也认为,虽然国内射频IC在投资规模、效率、高端技术人才(因为射频尤其强调经验)、产业链等发面仍存在不足,但随着更多的本土新公司的加入、国家产业布局决策层的支持、以及诸如TD-SCDMA、AVS、WAPI、手机电视等自主无线通讯标准的开发,中国IC设计产业环境机遇相当诱人。
此外,在手机多媒体芯片领域,中星微凭借开发多标准移动电视解调器(包括支持中国自有标准),进一步颠覆了公司最初停留在CMOS传感器的图像处理器的旧形象；上海智多微电子则从几年前只能做MIDI处理器的小公司,成长为中国增长的智能手机市场的一颗新星,开始专注应用处理器领域。
除了手机和PMP,中国IC设计公司涉足消费电子领域次多的行业依次是机顶盒、电视机、PDA、玩具/游戏机(详见图3)。电视从模拟改朝换代到数字这个巨大的转换市场,给机顶盒与数字电视芯片带来机遇。在中国数字电视芯片的开发上,中国公司更熟悉本土市场需求,有些甚至参与了DMB-TH和AVS等本土数字电视标准的制定过程,这无疑都是提升自身优势的砝码。
数字音视频领域:本土IC公司的角色悄然生变
作者:罗翠钦
数字音视频产业迎来了春天。数字电视、机顶盒等热门领域等无可争议地成为厂商发财致富的根据地,同时视频监控也是方兴未艾。而经历了几年的煎熬之后,PMP正在进入一个崭新的发展阶段,多格式特别是对Real格式的支持越来越多,功能集成、成本降低,这些都成为PMP再度升温的关键因素。
在中国打拼的一批多媒体芯片厂商正在迅速崛起,他们的芯片产品及解决方案,涵盖了从MP3、MP4、PMP、手机等便携音视频领域到数字电视、机顶盒、视频监控等非便携消费电子领域,并且正在从价格敏感的低端音频市场向中高端音视频市场转移。从事中高端产品/方案设计的本土IC公司不仅数量越来越多,而且在对市场的预测、技术和性能方面,也正在逼近国际IC巨头。
架构创新
两年前,很多业内观察人士批评中国IC设计产业,大多会用些“低端的廉价替代品”、“Me too,me too too的东西,缺乏创新”等词语。从某些领域看这种说法并不算夸张,然而在数字音视频领域却已悄然发生了变化。我们先看两个例子,一个是中国IC设计产业的典型代表中星微,一个是新兴实力派选手希图(C2 Microsystem),他们产品的功能与性能均可与TI、NXP相媲美,尤为关键的是其SoC架构的创新。
中星微以数字多媒体为突破口,从一个小的利基市场PC摄像头做起,向手机音频、视频领域延伸,历时8载迅速成长起来。在手机多媒体行业,从提供单一和弦IC、摄像头,到音视频一体的新型多媒体处理器,集成度越来越高是中星微产品升级或扩展的一个特点。在高端多媒体行业,中星微实现了从做ASIC向SoC的跨越,高端多媒体处理器VC07xx具有更高集成度、更低功耗和卓越性能的视频摄像头。
“所谓的‘数字音视频产业’,其实这个领域已经超越了‘数字’的范畴。从更高的层次来看,由于技术的发展,每过几年都有一个架构上的创新,这是一个突破性的创新。我们需要抓住这个机会去成长并做出预测:哪些模块会被整合？哪些会在技术上改进？是功耗问题、还是工艺的问题？”中星微CTO杨晓东先生如是说,“中星微就是凭着这些架构上的创新不断取得突破。”
架构创新也是C2产品竞争力关键所在。截至目前,C2已经有两代多媒体处理器芯片问世,即CC1000和CC1100,预计第三代产品将增加一个专门支持Window CE的ARM核,并支持所有格式的高清解码以及标清编码。CC1100采用可编程的多处理器结合硬件加速引擎的SoC体系架构设计:主CPU是主频350MHz的超级标量RISC处理器,运行Linux操作系统,可以每个指令周期执行4条指令,并支持硬件双线程技术；视频编解码由3个可编程的异构DSP(256位的向量处理器,Motion Estimation引擎和Entropy引擎)组成,可用不同架构的处理器去适应和处理运动图像在编解码过程中算法复杂度的变化,最大程度平衡性能、灵活性和功耗的矛盾。
非常值得关注的是C2的转码功能,有了转码就有望把家里多种数字娱乐产品连接起来。C2负责市场的经理刘明璋表示,它至少可以实现两种功能,一种是把电视内容录制成千千万个iPod用户以及逐渐增多的PMP用户所需要的格式,大大丰富了内容源；另一个是真正的转码,如把Real视频、MPEG4的电影转码成iPod格式。
应用定位及解决方案
谈起本土IC公司的竞争力,杨晓东这样表示:“我认为国内IC公司的竞争对手应该是国外公司,而不是国内公司,否则你的市场定位就是有问题。”
视频领域的趋势主要表现在几个方面。一是跟电视结合,电视会成为视频显示的终端,可以播放PC、U盘等来源的媒体,作为一个辅助手段,PC就相当一个新格式的机顶盒,它有两个功能,一个是本地显示格式的解码,另一个是网络功能。二是支持多种解码格式,不仅包括MPEG4、H.264、VC-1等,刘明璋强调说,对国内来说一个最重要的是Real视频。三是跟网络结合,可能有几种不同的途径,一种像索尼,跟好莱坞几大影院这些内容提供商建立了战略合作关系,获得那些影院提供的内容；另外一些设备提供商,对内容提供商的影响力可能没有那么大,就会利用一些免费的视频网站,如YouTube等。四是STB向PVR的扩展,提供录制、时移、网络等功能。
让新兴实力派选手C2感到庆幸的是,从IIC-China 2007上厂商的展示来看,“针对视频应用,TI、NXP等都展出了未来应用方向,C2的PVR、智能网络电视和空移电视解决方案反映了市场的主流应用。”刘明璋说。
表:本土部分多媒体IC一览表
刘明璋称:“不仅国外IC巨头积极倡导交钥匙方案,本土IC公司也是不遗余力,变成Total Solution的一站式服务是C2公司发展策略。”不乏类似的案例,智多微电子基于其多媒体协处理器、应用处理器已经开发出特色手机、智能手机及PMP平台方案,另外,致力于提供视频处理器、便携多媒体处理器及HDTV高端视频处理器的芯慧同用(Vivace),也正在忙着为系统设计组建开发团队。芯慧同用公司CEO Cary Ussery称,公司未来的发展模式,不再是单纯的芯片供应商,而同时是系统设计开发商。
SoC是C2的未来发展方向,中星微则同时提供ASIC、SoC多媒体处理器芯片。针对这个问题,杨晓东有自己的观点。他认为应根据具体应用来具体对待。例如,对于中低端定位的手机铃声、摄像头,ASIC就可以实现,而对于集成度不断提升和变化的系统方案,SoC将是未来趋势。晶宝利、W&W等公司对于ASIC更是情有独钟,提供HDTV芯片方案的晶宝利公司认为,灵活先进的解决方案并不一定最好,看准应用做“恰到好处”的ASIC也会有一片广阔天空,W&W则是针对H.264做具有最佳性价比的ASIC方案。
总之,在过去一年,本土IC设计产业在手机、MP3、PMP、HDTV等领域迅速成长,在数字音视频领域与国际IC巨头的差距越来越小,随着产业化继续推进,这些企业有望保持高速前进的势头。
2006:本土电源/接口IC的“多”事之年
作者:王彦
如果只能用一个字来形容过去一年里中国电源/驱动IC设计行业变化的话,相信大多数业内人士都会选择一个“多”字。对于这个行业的本土企业来说,2006年无疑是他们进步最多的一年。除了得益于本土半导体制造工艺的不断升级与成熟,涌现出越来越多的新产品之外,这些设计公司的产品开发周期也在日益缩短,并已经开始能够跟上终端市场不断变化的应用需求,这使得他们的营收开始增多。而受市场前景的诱惑,越来越多的新公司也在陆续进入这个市场,本次参与调查的IC公司中,涉足电源管理的公司比例达三分之一以上。不过,我们还应该注意到另外一点,那就是突然增多的针对此类企业的并购案。
形势大好,不足多多
中国电源/驱动IC设计企业所拥有的优势自不待言,单是背靠庞大的国内市场,就已经让其国际同行艳羡不已。此外,与其他领域的IC设计公司一样,人力资本相对较低,以及国内生产线的低成本支持都是其快速发展的有利因素。“本土企业拥有的有利因素很多:畅通的销售渠道,物美价廉的产品,相同的价值取向以及相对较低的运营成本。”深圳南方芯源董事总经理罗义表示。此外,在中国本土市场上的语言和地缘优势也为本土公司加分不少,深圳长运通的副总经理班谦就指出:“它使我们能够开发出真正符合客户需求的产品来。”
不过,对于刚刚起步的中国电源/驱动IC设计产业来说,找出自身的困难与不足显然要比津津乐道所谓的优势现实的多,也迫切的多——尽管资金和技术问题已经不是国内企业的最大问题,但成都国腾微电子的杨洪强仍然指出:“规模小、缺少前瞻性的技术研究投入是目前中国接口/驱动电路IC设计企业的软肋。”同时,北京思旺电子技术有限公司总裁裴石燕博士也表示:“目前大多数中国电源IC公司还集中在市场的中低端。我认为这个趋势将继续,本土公司在高端市场取得显著市场份额还需要一段时间,而这些市场目前被非本土公司所掌控。”此外,在记者走访中,几乎所有的专家都表示,设计经验不足是大多数本土IC设计企业的缺点,电源IC企业当然不能幸免。
初具规模的中国电源IC设计产业如何做大做强？扩大品牌影响力将是一条必由之路。但不幸的是,哈尔滨圣邦微电子的战略市场部经理徐前江指出:“虽然我们拥有和系统厂商联系紧密的优势,但在品牌认知度上却仍然需要一定的时间积累。对国内所有的IC企业而言,这都是产品推广中的最大障碍。”
此番话得到罗义的赞同,后者指出:“顾客在选择产品时的就有成见。他们总是认为进口器件的品质就一定优于本土产品,本土产品就是不稳定的代名词。”罗义还指出,本土电源IC厂商在客户支持方面的一些细节问题上也不如外国同行。“这导致客户拿不到这些产品在替代进口IC时要改变的电路参数或者应用电路,造成他们对国产器件的信心不足。”
产品雷同也是一个值得注意的现象。上海龙鼎微电子总经理茅于海就发现,大多数中国电源IC设计企业还在做一些LDO、Buck和Boost的产品。“虽然无论哪家公司做电源IC都必须从这些最基本的产品做起。但这些都是国际大公司主动让出来的市场,利润太薄。”他指出,“本土公司仍然无法在高指标、高性能产品上同其竞争。”
眼高手低可能是造成上述现象的症结所在。Cirrus Logic上海电源管理分部副总裁兼总经理吴镔表示,“中国的IC设计企业都在追求高端的技术和产品。但技术差距造成目前市场所能接受的主要是他们的中低端产品,高端产品仍然很难介入。此外,国内企业对IC以及应用本身的要求以及特性都不是非常了解。”吴镔所在部门的前身是从事单芯片锂电池保护IC开发的上海科圆半导体,后者于2006年被Cirrus Logic揽入麾下。
今天开始洗牌
发生在电源管理IC行业的并购案不止上海科圆一起。同样在去年,美国研诺科技(AATI)就以2,200万美元的高价收购了上海崇芯微电子。而龙鼎微电子也在2005年吃下了电源管理IC设计公司美矽半导体。此外,根据深圳美芯集成电路总裁袁远的说法,由他创建并领导的这家公司自去年起就不再将电源产品作为其主攻业务,转而向锁相环IC进军。很显然,国内电源管理IC设计行业已经开始洗牌。
“这很正常。现在全国有几十家电源IC设计公司。虽然客户对产品质量和价位的需求存在差异化,每家公司总能在市场中找到自己的定位。但就长期来看,兼并一定是不可避免的自然规律。”袁远表示,这样的并购应该多发生一些。因为“这样才会涌现出实力更为强大的公司。”
茅于海对此持相同意见。“任何一个行业的发展过程中都会经历一个兼并、收购的漫长阶段。”茅于海表示,“而且被兼并也未尝就不是一件好事。因为所有公司最终发展的理想结果就是被收购或者上市。硅谷初创公司在创立三年间存活的概率只有5%。也就是说,大量的企业在这过程中不是倒闭就是被收购了。”
不过,由于这些的并购案主要是外国公司收购本土企业,所以在中国设立据点或者说尽快进入中国市场才是这些财大气粗者的真正用意。“兼并是一种省时省力的企业运作模式,具有资金优势的公司可以很快进入某个市场。”徐前江说。
确实如此,吴镔表示:“通过发展设立在中国的机构,中国市场将在Cirrus Logic公司的发展中占据更强大的长期战略地位。而且,对科圆的收购扩展了Cirrus Logic在模拟IC上的能力和业务领域。”而茅于海也承认,收购美矽充实了龙鼎的产品线。“此前我们只有D类放大器这一类产品,并购使我们能够进入电源IC市场。”他补充道。
徐前江指出:“一家公司被收购,原因无非有两个,要么它在财务上有问题,要么它成立的目的就是等着有一天能够有人来收购。”这不免引起罗义的担心:“如果收购或者被收购是目的,那么收购就意味着结束或死亡。国内的公司规模太小,被收购在某种程度上即等于放弃自己。”
知识产权(IP)问题也困扰着本土IC设计公司。徐前江就指出,在IP问题上本土企业正在遭遇国外竞争者的围攻之势。“国外公司常以IP大棒作为最后的防卫武器。因而国内IC设计公司必须在IC设计上下功夫,既要保护好自己的IP,同时还要在设计上设法绕开别人的专利,这给设计带来挑战。”
在保护自身IP上,长运通集成电路有着自己的做法。该公司副总经理班谦介绍说,为了防止别人非法使用的IP,在竞争对手声称拥有某项产品的专利时他们都要进行仔细的研究。“但即使这样也不可能总是做到万无一失。”班谦表示,“因此,尽管是独立的解决问题,但我们仍然可能采取与竞争对手相同的方法。这同TI同飞兆在60年代的一场耗时近10年的官司有点类似,两家公司同时发明了IC,但在晶体管和衬底连接方式的专利上各执一词。”他承认,这样做是有一定的风险。“但也是专利法之所以不断修改和发展的原因。”
不过,美芯集成电路的袁远则认为,电源IC属于模拟电路。相比数字电路而言,模仿不是太容易。“如果是你自己真正做出来的东西,应该不用担心别人抄袭。”他说。茅于海的话似乎印证了这一点。“模拟产品的开发更像一门艺术,数字电路动辄就是几百万几千万门的规模,而模拟IC一般只有数百甚至数十个晶体管,但即使这样也很难做。”他说,“它更需要工程师的经验。”
IP交易及代工合作仍存在挑战
作者:赵娟
IP问题在去年的调查中就比较突出,今年的调查显示,IP可用性、IP复用以及IP验证是中国IC设计公司最常面对的挑战(详见图4)。尽管购买成熟IP核可以帮助IC设计公司加快产品研发进程、提升产品质量,但很多公司经常抱怨IP费用过高、IP质量难以评估、而且难以找到合适的IP。采访中甚至有不少公司表示,公司宁愿从头开始设计IC也不愿意去从其它地方购买,哪怕自行设计的过程中会犯一些错误并承担一定的成本,但最终总是会得到理想的产品。
图4:中国IC公司常见10大挑战
这一现状在我们的调查结果中也有所体现。在今年的调查中,提供IP服务的公司比例有所减少,从43.4%下降到28.7%(详见图5)。“如何对IP核进行保护,也是很多IP供应商面临的最大的问题。”CSIP主任助理谢学军博士透露,“一些新的手段包括通过EDA工具对IP核进行加密,将软IP转化为固核进行交易等。然而这些方法和手段并不能从根本上解决问题。CSIP通过与世界上大的IP供应商进行接触,发现他们都不会将手中好的软IP核拿到中国市场进行交易。”
图5:中国IC公司除了IC外的其他服务。
“设计复杂度越高,IP保护就越困难。因为这意味着一旦发生纠纷,则很难通过适当的手段来判断侵权与否。”CSIP主任助理谢学军博士透露,“而且,新设计方法的采用,互联网的普及等,同样为IP保护增加了困难。”
在代工方面,超过80%以上的大陆IC设计公司都选择过本土的代工厂,45.3%的选择过台湾地区代工厂。但调查表明在与代工厂的合作过程中,交货周期和成本问题首当其冲,成为最大障碍。此外,不合适的工艺技术以及产量小也是与代工厂合作中比较棘手难题。鼎芯的肖川就曾表示,本土代工厂还暂时达不到他们的技术工艺的要求,导致公司不得不到境外进行加工、测试、封装等环节。
不过随着技术封锁的逐渐解禁,近几年CMOS工艺的晶圆代工在中国大陆有所改观,锐迪科就曾表示,除了先进90nm/65nm工艺,130nm及以上工艺在技术和服务上与国外的已没什么差别。特别对中国设计公司而言,本土代工厂交流起来更直接,更方便,解决问题更快。而其它工艺比如Bipolar、BiCOMS、GaAs、SiGe等,由于量的需求不大,发展状况并未跟国际接轨。
作者:赵娟, 王彦, 罗翠钦
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