“我們看到了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新一輪IDM化趨勢(shì)，即很多頭部互聯(lián)網(wǎng)廠商和大的系統(tǒng)公司都開(kāi)始聚焦自研芯片，但這次的IDM趨勢(shì)和之前有很大的不同，這給定制化芯片帶來(lái)了更多的機(jī)會(huì)，但也引入了很多不同的挑戰(zhàn)。”
▲Socionext亞太區(qū)高級(jí)副總裁
劉琿（Kenn Liu）
Socionext 亞太區(qū)高級(jí)副總裁劉琿（Kenn Liu）在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者采訪時(shí)從整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)模式歷史變遷中談及了背后的機(jī)遇，并將當(dāng)下新一輪IDM化稱(chēng)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(lái)講，半導(dǎo)體行業(yè)歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)發(fā)展，在初期的IDM鼎盛時(shí)代，IDM廠商一人獨(dú)自包攬從設(shè)計(jì)，生產(chǎn)到最終電子設(shè)備銷(xiāo)售的整個(gè)上下游鏈條。隨著半導(dǎo)體工藝演進(jìn)和晶圓代工廠的興起，晶圓廠（Foundry）+通用芯片的無(wú)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(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的繁榮。
“然而隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和AI技術(shù)的發(fā)展以及新一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的部署，新的應(yīng)用場(chǎng)景和算法對(duì)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(gè)人用戶(hù)的頭部互聯(lián)網(wǎng)廠商越來(lái)越多的開(kāi)始垂直化的動(dòng)作，部署芯片研發(fā)。這個(gè)被稱(chēng)作“IDM 2.0”的模式有一個(gè)最大的特點(diǎn)：“這些公司自研芯片的目的不是為了降成本，而是通過(guò)自研芯片為主業(yè)務(wù)帶來(lái)量質(zhì)的提升和能夠差異化競(jìng)爭(zhēng)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(cè)試。”
舉個(gè)例子，如今的互聯(lián)網(wǎng)廠商對(duì)自研芯片所帶來(lái)的20%硬件投入節(jié)省的興趣遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于“20%流量的增加或者活躍用戶(hù)的增加”。恰如蘋(píng)果自研芯片的目的不會(huì)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(jià)格高于市場(chǎng)平均價(jià)的2-3倍。
劉琿表示，新型的IDM會(huì)更加聚焦業(yè)務(wù)需求痛點(diǎn)，軟件算法的創(chuàng)新，以及如何把業(yè)務(wù)的需求和軟件轉(zhuǎn)化成芯片里獨(dú)有的算法模塊。
“對(duì)于這些IDM來(lái)說(shuō)，他們需要很好的定制化SoC合作伙伴來(lái)幫助他們offload在芯片里的通用部分和芯片具體實(shí)現(xiàn)上的投入。”顯然，這對(duì)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(jì)和量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，還要具有平臺(tái)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(duì)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(duì)Socionext來(lái)說(shuō)卻是最大的機(jī)遇。
深厚的設(shè)計(jì)技術(shù)積累和豐富的
產(chǎn)品覆蓋領(lǐng)域
表面來(lái)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(shí)不然。技術(shù)上她有著非常深厚的積累，這是因?yàn)樗侠^承了日本最大的兩家IDM——富士通和松下的半導(dǎo)體部門(mén)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(shí)期，此后遭遇了2000年的互聯(lián)網(wǎng)泡沫、美國(guó)打壓以及韓國(guó)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(méi)有繼續(xù)投資下去，但半導(dǎo)體設(shè)計(jì)，仍然是日本政府認(rèn)為需要保持全球競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)領(lǐng)域。劉琿表示：”日本政府當(dāng)時(shí)斥巨資撮合兩家公司的半導(dǎo)體部門(mén)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(guò)了五個(gè)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(hù)，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(jì)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(gè)是定制芯片ASIC組成，為客戶(hù)量身定制的產(chǎn)品，主要提供包括前、后端設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理在內(nèi)的價(jià)值能力，交付芯片硬件，使能客戶(hù)在核心算法和系統(tǒng)及市場(chǎng)上的核心價(jià)值。
▲ Socionext業(yè)務(wù)涉及領(lǐng)域
近年來(lái)，結(jié)合ASSP和ASIC兩大產(chǎn)品類(lèi)別，Socionext的業(yè)務(wù)覆蓋了許多市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域，包括消費(fèi)類(lèi)上的視覺(jué)影像處理、雷達(dá)探測(cè)感知、增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實(shí)、流媒體視頻處理、8K高清畫(huà)質(zhì)、辦公室自動(dòng)化、窄帶IOT和高分辨率的電力載波通信；工業(yè)及汽車(chē)領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)中心計(jì)算和存儲(chǔ)、5G的無(wú)線接入和網(wǎng)絡(luò)傳輸、汽車(chē)智能座艙和ADAS、工業(yè)機(jī)器人和移動(dòng)醫(yī)療等。
”我們?cè)贏SSP上積累了很多的SoC和Mix-signal平臺(tái)，這些平臺(tái)都可以用在我們的定制化業(yè)務(wù)上。在一些市場(chǎng)領(lǐng)域上，我們也看到定制化芯片越來(lái)越取代通用芯片的趨勢(shì)，我們會(huì)靈活的把通用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的路線切換到為客戶(hù)定制的路線上。在這些細(xì)分市場(chǎng)上，我們更相信客戶(hù)在對(duì)最終用戶(hù)和系統(tǒng)的理解核心競(jìng)爭(zhēng)力，我們希望通過(guò)提供這些平臺(tái)化的SoC方案，使客戶(hù)迅速迭代出他們的芯片。“ 劉琿提到，”做客戶(hù)成功背后的支撐者，這是我們對(duì)自己在產(chǎn)業(yè)鏈里的定位。“
史無(wú)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ΑＲ咔橹笠苍S會(huì)有更多的企業(yè)和個(gè)人適應(yīng)并選擇這樣的學(xué)習(xí)和工作方式。這對(duì)數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)容，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署升級(jí)，家庭通信和娛樂(lè)終端設(shè)備的形態(tài)變化都提出更高的要求和帶來(lái)更多的機(jī)會(huì)。在劉琿的眼中，定制化的SoC在這些機(jī)遇里充滿前景。除此之外，5G、AI和云計(jì)算的結(jié)合，新能源汽車(chē)和自動(dòng)駕駛也都對(duì)定制化的SoC有很大的需求。
對(duì)于在定制ASIC細(xì)分領(lǐng)域全球排名第二（IHS 2019排行）的Socionext看來(lái)，這些市場(chǎng)機(jī)遇給未來(lái)的定制化ASIC帶來(lái)很大的成長(zhǎng)空間，據(jù)kbv research的一份報(bào)告稱(chēng)，到2025年，全球ASIC芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到247億美元，預(yù)測(cè)期內(nèi)（2019年到2025年）的復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到8.2%。一些知名的通用芯片廠商，也用為客戶(hù)定制芯片來(lái)彌補(bǔ)公司業(yè)務(wù)的不足。
差異化的平臺(tái)化定制SoC方案
行業(yè)內(nèi)提供設(shè)計(jì)服務(wù)的公司其實(shí)不少，但很多公司都無(wú)法提供從產(chǎn)品規(guī)格，到系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，芯片前后端設(shè)計(jì)一直到芯片生產(chǎn)交付全鏈條的能力，體量也都不夠大，無(wú)法為重要客戶(hù)提供長(zhǎng)期可信賴(lài)的定制化服務(wù)。
”我認(rèn)為我們的差異化來(lái)自于繼承來(lái)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(hù)的經(jīng)驗(yàn)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(tái)化方案。平臺(tái)化的方案是基于Socionext一系列多核SoC平臺(tái)，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(jì)及底層軟件設(shè)計(jì)，客戶(hù)只需聚焦核心的算法邏輯和驗(yàn)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(tái)化SoC概念
▲ Socionext ASIC平臺(tái)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(tái)化方案，比如：針對(duì)大數(shù)據(jù)中心和高性能嵌入式計(jì)算領(lǐng)域的24xA53和32/64xN1平臺(tái)，針對(duì)汽車(chē)和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的多核A55和A76E疊加車(chē)規(guī)級(jí)ISP平臺(tái)，針對(duì)中小型網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算設(shè)備的4/8核A72平臺(tái)，以及針對(duì)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(tái)。
劉琿表示：”在這些平臺(tái)基礎(chǔ)上，客戶(hù)還可以與Socionext深度討論定制差異化feature，同時(shí)將自己的核心算法UDL通過(guò)總線與CPU子系統(tǒng)，信號(hào)處理子系統(tǒng)，存儲(chǔ)子系統(tǒng)和其他高速外設(shè)接口子系統(tǒng)進(jìn)行連接通信。“
關(guān)于平臺(tái)化SoC的優(yōu)勢(shì)，可用兩個(gè)案例進(jìn)行深度剖析。如在”L4自動(dòng)駕駛Machine Learning Accelerator+Fusion Chipset“的平臺(tái)化ASIC案例中，客戶(hù)提供關(guān)鍵UDL RTL和驗(yàn)證，而Socionext負(fù)責(zé)SoC系統(tǒng)的搭建和驗(yàn)證以及安全機(jī)制部分的設(shè)計(jì)。
▲ ”L4自動(dòng)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(mén)的超大型ADAS加速芯片，性能要求很高，系統(tǒng)集成和驗(yàn)證非常復(fù)雜。“ 劉琿解釋道：”再加上芯片還要實(shí)現(xiàn)ASIL_B的車(chē)規(guī)認(rèn)證，不管是工藝制成上，還是第三方IP，車(chē)規(guī)準(zhǔn)備都還在早期階段， 如此復(fù)雜的芯片，客戶(hù)希望非常有車(chē)規(guī)經(jīng)驗(yàn)和SOC架構(gòu)能力的合作伙伴，因?yàn)樵谲?chē)規(guī)SOC芯片方面的多年設(shè)計(jì)和產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，客戶(hù)選擇了Socionext進(jìn)行合作。“
在高性能計(jì)算領(lǐng)域，劉琿提到了的眾核（>32）N1處理器的案例中，客戶(hù)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(gè)高速的接口子系統(tǒng)。
整個(gè)平臺(tái)式SoC的方案中，Socionext為客戶(hù)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(hù)選擇。”這樣靈活的合作模式使我們像客戶(hù)團(tuán)隊(duì)資源和能力的延申，而通過(guò)與客戶(hù)的合作，我們價(jià)值鏈也得到了延申。因?yàn)檫@樣的緊耦合的合作，我們的團(tuán)隊(duì)和客戶(hù)的團(tuán)隊(duì)能建立非常牢固的信任關(guān)系。“
▲ Socionext平臺(tái)化方案合作模式案例
除平臺(tái)化方案外，Socionext的優(yōu)勢(shì)還在于先進(jìn)工藝上大型芯片的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和能力。據(jù)劉琿介紹，”在10nm/7nm/5nm上，Socionext有超過(guò)10個(gè)大型芯片的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，案例覆蓋從超低延時(shí)和消費(fèi)電子的AR/VR，到質(zhì)量和安全要求很高的汽車(chē)芯片，再到巨無(wú)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(gè)案例在實(shí)施中。
經(jīng)驗(yàn)在大型芯片設(shè)計(jì)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(hào)流復(fù)雜。不管是布局布線中對(duì)通道里走線密度的考慮，還是對(duì)超長(zhǎng)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(lái)的timing影響，同步設(shè)計(jì)中全新品的時(shí)鐘樹(shù)均衡問(wèn)題，高速I(mǎi)P需要考慮的SI問(wèn)題，大型芯片所共有的PI問(wèn)題等，都只有靠實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決。劉琿在受訪中對(duì)這些問(wèn)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(shí)鐘架構(gòu)的設(shè)計(jì)需要特別的技巧和考慮，除了傳統(tǒng)的時(shí)鐘樹(shù)，需要引入諸如H-Tree，Clock Mesh，甚至多種時(shí)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(dá)到高可靠性的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)交付。公司通過(guò)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和條件、對(duì)特殊產(chǎn)品進(jìn)行特殊篩選等策略實(shí)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(shù)，繼承了曾經(jīng)富士通的先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)能力和量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。他們的封裝工藝主要體現(xiàn)在以下三個(gè)維度：
1、超算和CPU驅(qū)動(dòng)的超大型封裝設(shè)計(jì)能力，具體來(lái)說(shuō)就是超大尺寸70mmX70mm，獨(dú)特的metal TIM所帶來(lái)的超低熱阻，復(fù)雜的多層基板設(shè)計(jì)能力以及特殊的陶瓷封裝量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；
2、成熟的HBM和2.5D Cowos封裝上的設(shè)計(jì)流程和參考設(shè)計(jì)；
3、先進(jìn)封裝SI/PI協(xié)同設(shè)計(jì)能力，Socionext在日本、美國(guó)和英國(guó)有超過(guò)50人的SI/PI團(tuán)隊(duì)，聚集在高速芯片的封裝協(xié)同設(shè)計(jì)，是保證客戶(hù)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?cè)谥袊?guó)業(yè)務(wù)體量上還是實(shí)現(xiàn)了近50%的增長(zhǎng)，這里面其中超過(guò)70%來(lái)自定制化業(yè)務(wù)。“ 劉琿表示：”盡管我們?cè)趪?guó)內(nèi)宣傳不多，但通過(guò)穩(wěn)扎穩(wěn)打的實(shí)干精神獲得了許多客戶(hù)的信賴(lài)。“
據(jù)介紹，近些年Socionext在國(guó)內(nèi)導(dǎo)入的項(xiàng)目包括最前沿的5G、高端汽車(chē)IVI、光網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算中心用的大型CPU芯片等，而這些都是跑在最先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)上。這與Socionext業(yè)務(wù)定位一致——16nm以下高端先進(jìn)制程為主的客戶(hù)。
2016年加入Socionext的劉琿，之前曾擔(dān)任過(guò)意法半導(dǎo)體，富士通和Cadence的多個(gè)研發(fā)和市場(chǎng)銷(xiāo)售管理崗位，目前負(fù)責(zé)Socionext亞太區(qū)包括研發(fā)和市場(chǎng)銷(xiāo)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(tuán)隊(duì)，并領(lǐng)導(dǎo)該地區(qū)實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型和突破，將大中國(guó)區(qū)的業(yè)務(wù)從幾十個(gè)million做到近兩億美金。”我的策略很簡(jiǎn)單，立足客戶(hù)，幫助Socionext在中國(guó)進(jìn)一步實(shí)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(lái)強(qiáng)化本地化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、支持和供應(yīng)，更好地滿足中國(guó)客戶(hù)，適配多樣化和動(dòng)態(tài)化的中國(guó)業(yè)務(wù)需求。“ 在談到未來(lái)策略時(shí)，劉琿清晰的回答到。”公司業(yè)務(wù)發(fā)展離不開(kāi)上下游生態(tài)合作伙伴的助力，Socionext采用開(kāi)放的生態(tài)合作策略，同時(shí)為更好地服務(wù)中國(guó)本土客戶(hù)，我們也在考慮積極開(kāi)展特殊的中國(guó)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(guò)采用像劉琿這樣的優(yōu)秀的本地管理人才掌舵，不斷開(kāi)拓更多可能性。