美國半導體業(yè)界眼中的挑戰與機遇

  ICC訊 在美國政府極力推動(dòng)芯片法案下，美國的半導體生產(chǎn)制造業(yè)似乎已經(jīng)收獲了一定保證。然而僅僅解決制造問(wèn)題并不足以解決美國的半導體困境，還得從設計和企業(yè)發(fā)展層面破除各種阻礙。近日，美國總統拜登的科技顧問(wèn)委員會(huì )召開(kāi)了一次會(huì )談，召集了英特爾、新思、斯坦福大學(xué)和SambaNova等行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的代表，對美國半導體產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰與機遇進(jìn)行了公開(kāi)討論。

  三大因素制約半導體創(chuàng )新

  斯坦福大學(xué)電子工程專(zhuān)業(yè)助理教授PriyankaRaina認為，美國最大的優(yōu)勢還是創(chuàng )新，然而在半導體領(lǐng)域，限制創(chuàng )新的因素有三個(gè)：一是摩爾定律的減緩，雖然我們對摩爾定律各有解讀，但摩爾定律的突破慢了下來(lái)卻已經(jīng)成了共識，對于諸多仍需要更先進(jìn)工藝才能發(fā)揮優(yōu)勢的創(chuàng )新設計來(lái)說(shuō)，確實(shí)是一大限制。尤其是我們看到不少AI芯片創(chuàng )企推出的產(chǎn)品，也紛紛用上了最新的工藝。

SysMoore / 新思

  當然了，這一限制目前已經(jīng)有了一些緩解的跡象，那就是通過(guò)Chiplet、2.5D/3D封裝等設計優(yōu)化來(lái)解決問(wèn)題，如此以來(lái)在我們的眼中，就會(huì )出現像新思提出的SysMoore這樣的觀(guān)感，但歸根結底，其本質(zhì)還是提升工程師設計效率。

  第二則是設計軟硬件系統的復雜性，如今芯片設計造出來(lái)硬件還不夠，還要打造一個(gè)配套的軟件方案乃至生態(tài)，比如AI推理和訓練芯片、自動(dòng)駕駛芯片等面向特定領(lǐng)域的硬件加速器，更不用說(shuō)設計、驗證和軟件工程帶來(lái)的巨大成本投入了。

  提升軟硬件系統設計與驗證的抽象程度迫在眉睫，就像上個(gè)世紀芯片設計從掌握在幾家大公司手里，到轉向各種小型fabless廠(chǎng)商一樣，EDA工具仍需要簡(jiǎn)化芯片設計的過(guò)程，提供更多自動(dòng)化特性的同時(shí)降低成本，讓芯片設計擁有更多的受眾，以更大的基數來(lái)促進(jìn)創(chuàng )新。美國作為EDA大本營(yíng)，幾大EDA廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手相關(guān)的工作了。

  第三則與人才相關(guān)，學(xué)生對半導體設計興趣的持續下滑。這也與第二點(diǎn)息息相關(guān)，從目前的芯片設計方式來(lái)看是很難吸引學(xué)生興趣的，自學(xué)編程可以隨便做出一個(gè)網(wǎng)站，但系統性地學(xué)習芯片設計可不是那么好拿到自己設計的芯片的。也正是因為如此，學(xué)生群體對半導體領(lǐng)域的關(guān)注度在逐年降低，雖然高薪工作機遇只增不減，但從EE轉CS的人已經(jīng)越來(lái)越多了。

  Priyanka公布了斯坦福大學(xué)每年芯片設計課程統計情況，拿VLSI系統入門(mén)這項課程舉例，近五年的報名人數已經(jīng)不到2005年的三分之一。而對于大學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們要的不是大學(xué)開(kāi)更多芯片設計課程，而是教授更加有意義的芯片設計課程，比如與代工廠(chǎng)合作MPW流片。

  AI仍是半導體換代和吸引資本的主要驅動(dòng)力

  隨著(zhù)一眾創(chuàng )企不斷涌入市場(chǎng)，整個(gè)半導體行業(yè)所需的資本投入也在隨之增加，尤其是AI公司。根據統計數據表明，到了2025年，半導體行業(yè)的20%投資都與AI相關(guān)。而且我們從大廠(chǎng)動(dòng)向上也能看出，英特爾、英偉達和高通這些半導體大廠(chǎng)最喜歡收購這類(lèi)潛力巨大的AI創(chuàng )企。

半導體公司商業(yè)生產(chǎn)路線(xiàn)圖 / SambaNova

  根據美國AI獨角獸SambaNova公司提供的商業(yè)生產(chǎn)路線(xiàn)圖我們可以看出，在客戶(hù)進(jìn)行PoC測試之前，這類(lèi)AI創(chuàng )企幾乎是沒(méi)有任何營(yíng)收的，全靠資本支撐，而且年度支出一直在攀升。即便在量產(chǎn)后，也需要一定時(shí)間才能創(chuàng )造利潤，這還是在找到市場(chǎng)的樂(lè )觀(guān)前提下。相關(guān)的AI創(chuàng )企主要是ToB的，如若商業(yè)化進(jìn)程不理想，在沒(méi)有收獲客戶(hù)的情況下，很快就會(huì )沉寂下去了。好在A(yíng)I半導體產(chǎn)業(yè)雖然淘汰競爭強烈，人才吸納能力也很強。

  當然了，我們不能只看SambaNova給出的圖來(lái)規劃半導體公司發(fā)展，SambaNova不擔心資本不僅僅是因為來(lái)自軟銀、英特爾和谷歌的巨額投資，也是因為背靠美國國防高級研究計劃局(DARPA)和美國國家實(shí)驗室的合作，再加上SambaNova是從斯坦福大學(xué)起家的，其他半導體創(chuàng )企恐怕難以模仿其發(fā)展路線(xiàn)了，只能盡力爭取做到穩固的資本支撐和可持續的盈利能力。

  結語(yǔ)

  從美國半導體產(chǎn)業(yè)的政策方向和業(yè)內見(jiàn)解中，我們也能在我國半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上收獲一些啟發(fā)。要說(shuō)我國(大陸+臺灣)在半導體產(chǎn)業(yè)上的占比，大部分還是在制造端，尤其是封裝和測試，其次是材料和晶圓制造，至于制造設備上的占比幾乎可以忽略不計。固然國內涌現了不少優(yōu)秀的Fabless廠(chǎng)商，也帶出了不少創(chuàng )新芯片設計，但看向IP、邏輯、存儲和EDA方面，在全球市場(chǎng)的占比還是太少了。

半導體供應鏈占比 / ESDA

  在人才培養上也是如此，美國公司已經(jīng)開(kāi)始了設計工程師人才擴招，頂尖大學(xué)也推出了持續2年的半導體相關(guān)碩士學(xué)位的資助計劃，也與政府一道公開(kāi)或私下資助其中的頂尖人才。針對在美受教育人才外流回中國的趨勢，他們也開(kāi)始提供工作憑證和VISA來(lái)留住這一部分技術(shù)群體。在這場(chǎng)搶人戰役中，中國只靠拉鋸戰是很難贏(yíng)的，本土人才的培養還是得先支棱起來(lái)。