IC设计:定义决定成败,应用促进发展_成败的定义

　　1前言 　　 　　近年来，随着国内IC设计水平逐步提高，产业规模不断扩大，IC设计带动了包括IC制造、封装测试、应用推广在内的整个IC产业链的快速发展，IC设计产业正在逐步成为支撑技术创新、产业升级和结构调整的重要力量。但是，与国外先进国家和地区相比，目前国内IC设计企业规模偏小，技术创新和自我发展能力较弱，应用开发水平也急待提高。如何扶持中小IC设计企业快速成长和做大做强是进一步促进产业快速发展，缩小与发达国家和地区差距的重大课题。
　　在科技进步日新月异、新产品和新技术层出不穷的今天，电子产品升级换代越来越快，而国内同质低价竞争也越来越激烈。国内中小IC设计企业一方面承受着国外IC设计巨头的竞争压力，另一方面要随着市场热点不断调整自己产品的研发方向，这些严重妨碍了企业技术的技术积累和持续的研发投入。众多中小IC设计企业常常面临着生存和发展的双重考验。
　　本文以电子产品的研发链条为主线，从市场、企业和产业等不同角度，探讨提高中小IC设计企业的技术创新和自我发展能力的方法和途径；基于对产品研发中系统定义和应用方案的研究，提出了加强IC设计与整机企业互动交流，搭建政府促进产业链上下游企业的合作平台，以应用促进IC设计产业发展的思路。
　　
　　2我国IC设计产业仍处于起步阶段，发展空间十分广阔
　　
　　目前，国内IC设计企业约500多家，深圳达130多家，企业数量不少，但企业规模都很小。根据IC Insight的调查数据[1]，全球2010年销售额超过10亿美元的IC设计公司数量已达13家。排在前面的高通公司（Qualcomm）的销售额是71亿美元、博通公司（Broadcom） 65亿美元、AMD公司65亿美元。国内还没有销售额超过10亿美元的IC设计公司，销售额超过1亿美元的公司有10家左右。根据CSIA的统计数据[2]，2010年国内IC设计产业销售额合计363.85亿元，而国外前面13家IC设计公司的销售额合计达414亿美元（约合人民币2730亿元），国内和国外的差距十分惊人。
　　中国庞大的IT产业赢得了世界电子工厂的称号，也使中国成为IC消费大国和IC进口大国。2010年全球IC市场规模预计近2700亿美元。我国IC进口金额为1569.9亿美元（原油为1351.5亿美元、铁矿砂为794.3亿美元）[3]，IC出口金额仅为292.5亿美元，逆差1277.4亿美元，约占全球IC市场规模的二分之一。虽然中国近十年的IC设计行业保持了高达45%的复合增长率，但IC的自给率不到20%，80%的IC特别是高端IC基本都需要进口。中国IC设计产业的发展空间十分广阔。
　　2011年1月12日，温总理主持召开国务院常务会议，决定从六方面进一步鼓励和扶持软件产业和IC产业的发展。1月28日，国务院印发了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（国发[2011]4号），这是继国发[2000]18号文后，国务院再次推出的支持IC产业发展的政策。可以预期，在“十二五”期间，我国IC设计产业仍将继续快速发展。
　　
　　3中小IC设计企业要重视方案研究，走差异化发展之路
　　
　　国内IC设计业发展可以分为三个阶段：模仿替代、差异补缺和创新超越。IC设计公司由于规模、产品方向不同，进入各个阶段的时间和持续的时间各不相同（如图1所示）。从第一阶段到第三阶段，企业创新能力、市场竞争能力不断提升，抗风险能力得到加强，但在资金投入、人员配备和技术积累等方面也对企业提出了更高的要求。目前深圳IC设计企业基本进入第二、第三发展阶段，部分企业已处在创新超越阶段。如海思半导体、中兴微电子、国民技术、比亚迪微电子等公司，在通信、加密、汽车电子等多个领域引领着技术发展的潮流。
　　 企业在第二和第三阶段才算进行了真正意义上的技术和产品研发，这时IC产品方案成为研发成败和能否取得良好经济效益的关键。IC产品方案包括IC的系统定义、设计方案和应用方案。系统定义决定了IC产品在整机系统中的功能及性能，包括采用的技术、标准、算法、模式和结构等；设计方案是实现系统定义所采用的工具、工艺和方法，以及设计、流片和测试的计划等；应用方案是IC产品应用于特定整机系统的应用范例。
　　对应于系统定义、设计方案和应用方案，中小IC设计公司一般配备了系统结构、IC设计、应用方案工程师完成对应工作，而大型企业则成立相应的独立部门。IC设计工程师受系统结构和应用方案工程师的主导，完成实现和执行层面的工作。系统结构和应用方案工程师决定了产品的发展方向和应用推广前景，是公司命运的主导者。
　　业界已普遍认识到系统定义和应用方案的重要性，以及系统结构工程师和应用方案工程师在企业发展中至关重要的作用。在大型IC设计企业中，系统结构部门和应用方案部门的技术力量很强。他们可以从系统结构、技术标准、规范和算法等高级层面规划未来，也能够保证以很好的应用方案和技术支持把产品推向市场，所以企业具有很强的技术创新能力和市场竞争能力。但在中小IC设计企业中，这两方面的技术力量相对薄弱，技术人员中以IC设计工程师居多，有些甚至依靠IC设计工程师完成系统定义和应用方案的开发，有时会造成系统定义和应用方案质量不高，直接后果是产品推出后才发现IC定义缺乏远见、产品存在缺陷，应用推广遇到困难。目前，中小IC设计企业已逐步认识到系统结构工程师和应用方案工程师的价值，在不断加强对产品方案的研究。
　　中小企业要在快速变化市场中求发展，需要避重就轻走差异化之路。首先要建设一支在较高层面了解技术和市场的全貌，可以提出创新和差异化的系统定义的团队。目前，大部分中小IC设计企业之所以愿意从事消费类IC产品的开发，主因在于消费类产品为大众所熟悉，对整机方案和市场情况研究要求不高，IC设计工程师可以承担系统结构和应用方案工程师的工作，企业减轻了人员配备的压力。所以，IC设计企业若要追求更高的产品利润，可能需要避开竞争激烈、利润低、更新换代快的消费类市场，在未充分开发的IC应用领域（以下称目标领域）寻找发展机会。例如新能源电子、机电一体化、汽车电子、数字装备等。这时，仅靠IC设计工程师去研究目标领域的整机系统和应用是远远不够的，可能需要引入目标领域的专有人才担当系统结构和应用工程师，或者与目标领域的整机企业建立紧密的互动合作，完成IC设计中最为重要的系统定义和应用方案制定。
　　重视系统定义和应用方案而成功的企业数不胜数。在通信领域，超越世界先进水平的中兴通讯和华为技术自不必说，在其他领域，成功的中小IC设计企业也很多。例如：芯邦微电子因移动存储控制方案及产品而快速成长；国民技术因领先的信息安全方案和产品而成功上市；江波龙专注于FLASH增值应用方案及产品研发而得到快速发展；珠海炬力、福州瑞芯、北京君分别专注于数字音视频、移动多媒体和嵌入式SOC产品研究而占领了市场先机，上演了“长江后浪推前浪，一浪更比一浪强”的消费类产品发展的“三国演义”，佐证了系统定义和应用方案对企业发展的极端重要性。
　　
　　4推进设计与整机企业互动，形成产品研发链条的无缝链接
　　
　　电子产品的研发链条包括：系统定义、设计方案（IC设计、IC制造、IC封装测试）、应用方案、市场推广。笔者认为系统定义和应用方案是研发链条的价值核心，IC设计、制造和封测受工艺技术水平制约是研发链条的技术基础。系统定义决定了产品的品质和生命周期，应用方案和市场推广完成了产品的价值实现。
　　 深圳成功企业的经验表明，产品研发体系的各个环节的紧密结合是企业成功的关键。中兴通讯、华为技术等公司从行业经验、技术趋势和行业标准上把握未来，在系统定义上占领通信领域的制高点。同时，企业制造系统将好的系统定义迅速变成了优秀的产品，市场部门将优秀的产品推广到了世界各地。比亚迪在新能源汽车领域经过多年积累具有系统设计方面的优势，其整车产业环境提供了系统定义、设计开发和应用推广紧密结合的条件。这些企业的产品研发的各环节是紧密无缝连接，具有极强的自主创新能力。
　　对于广大中小IC设计企业而言，系统定义或者来源于整机企业、或者来源于系统研究机构。在产品推广和销售阶段，应用方案由设计公司或者第三方的方案商完成，然后推广到整机企业。与大型企业内部的部门合作相比，IC设计公司与整机企业的合作关系受到信任关系的影响，既不密切，也不稳定。政府要促进IC设计产业的发展，需要营造适合广大中小IC设计企业发展的产业氛围，其中最重要的是促进和营造像大型企业那样密切和稳定的IC设计和整机的互动研发环境，搭建IC设计企业与整机企业的合作交流平台，缝合电子产品研发产业链条，帮助广大IC设计企业深入到目标领域，寻找差异化产品，同系统厂商一起高质量地完成系统定义和契合市场需求的应用方案，在IC设计之前，努力做好未来IC产品的应用推广。
　　
　　5以应用带动设计
　　
　　纵观国内IC设计产业的发展，“十五”是打基础、建环境的时期，“十一五”是孵化企业、出产品的时期，我们有理由预期“十二五”将是促技术创新、促应用推广的产业大发展时期。
　　目前，整机企业对国内IC设计水平的发展认识不够，对国产IC的认可度低，在整机产品研发时是否采用国产IC持迟疑、谨慎和保守的态度，这在很大程度上制约了国产IC的发展。
　　所以，政府要进一步扶持IC设计产业的发展，就要重视促进国产IC的应用推广。深圳是国内最大的IC产品集散地，整机企业、应用方案商云集，具有最好的国产IC应用推广条件。国家集成电路设计深圳产业化基地（简称深圳IC基地）已把国产IC应用推广作为近期基地建设和服务的首要工作。主要措施包括以下方面：
　　1）重视促进IC设计企业和整机企业的互动，搭建IC设计与整机企业合作的桥梁。对于广大中小IC设计企业而言，系统定义和应用方案都依赖于与整机企业、应用方案商的密切合作。政府可以通过搭建互动交流平台、提供合作项目资金补贴、推广采用国产IC的整机产品等举措促进国产IC的应用推广。
　　2）以深圳IC基地公共技术平台为依托，以高新区的IC设计孵化器为核心，规划建设对外辐射服务的IC应用产业聚集基地。目前深圳IC基地已与各区政府合作，通过旧工业区改造建设了基地的福田园、南山园和龙岗园，形成以手机、产学研项目、数字音视频、新能源等应用为主的IC应用产业园。同时，深圳IC基地与珠海、东莞、惠州、中山、从化等市合作建设基地的珠海分园、东莞分园、惠州分园、中山分园、从化分园，构建“泛珠三角集成电路设计协作网”，延伸IC设计到应用推广的产业链条，为深圳IC设计企业发展拓展物理空间和市场空间。
　　3）举办应用方案推介会、技术研讨会和国产IC应用论坛。通过这些活动，IC设计企业既可以向系统厂商、整机企业、应用方案商介绍新产品和新技术，又可以向他们了解对现有IC产品的应用意见，了解整机产品研发对IC的新需求。应用论坛还可以现身说法，介绍国产IC的成熟应用方案和成功企业案例，进一步促进国产IC的应用推广。
　　4）开展政产学研用合作，促进IC设计共性技术研发、产品攻关和成果的产业化。深圳IC基地的公共技术平台和服务体系对IC设计企业、整机企业、应用方案商、大学和科研院所具有很强的凝聚力，是产学研用各方资源互动融合和交流合作的平台。通过该平台，政府对IC设计产业的扶持政策可以高效实施；IC设计企业与整机企业的互动合作得以实现；共性技术研发、攻关和成果产业化在政府扶持资金引导下合作完成；平台成为实施各级政府科技计划项目和产学研项目的载体。
　　5）举办IC创新应用展览会。每年六月举办的“深圳集成电路创新应用展”主要面向国内IC设计企业、整机企业、应用方案商、科研院所和技术服务机构，汇集本土最新的半导体技术、创新设计和应用方案，展示IC设计和应用的最新成果，搭建IC设计企业与整机企业的合作桥梁，为产品找市场，为市场找产品，助力中国IT产业的自主创新和产业升级。
　　
　　6结束语
　　
　　系统定义和应用方案是电子产品研发产业链条的价值核心，系统定义决定产品的品质和生命周期，设计方案决定了产品的成败，应用方案完成产品的最后价值实现，所以IC设计企业对于系统定义和应用方案应给予高度重视。
　　目前，大型企业的产品研发链条在企业内部进行了垂直整合，各环节之间紧密配合，形成了产品研发环境的创新优势。而广大中小IC设计企业处在系统需求与应用推广之间，缺乏研发链条之间垂直整合能力。这就需要在政府引导下，搭建和完善社会化的技术和产品研发链条。政府可以依托IC设计产业化基地、产学研联盟、行业协会等服务机构，对系统研究机构、IC设计企业、渠道商、方案商、系统整机企业进行合作引导和资源整合，重视产品的系统定义和设计，重视国产IC的应用推广，推进IC设计和整机企业的互动、交流与合作，营造社会化的适合技术创新和产品研发的发展环境，促进IC设计产业又好又快地发展。
　　
　　参考文献
　　[1]孙再吉，13家销售额超过10亿美元的Fabless公司,《半导体信息》，2011年第1期
　　[2]CSIA、CCID，中国半导体行业发展状况报告（2011年版）
　　[3]海关总署网站，海关主要统计数据\2010.12进口重点商品量值
　　
　　作者简介
　　赵秋奇，硕士，高级工程师。1983年毕业于西安交通大学，研究生毕业于航天部七七一所。曾在七七一所、六九一厂、赛格计算机公司、深圳市电子研究所工作。现任国家集成电路设计深圳产业化基地技术总监、副主任。先后从事VLSI CAD、EDA、硅编译、MIS系统、单片机应用、系统集成等技术研究。现从事IC设计、IP开发和复用、MPW、测试验证方面的技术服务和管理。完成多项软硬件产品、整机系统、工程设计和技术管理。主持实施多项863项目、国家和省市科技计划项目。发表论文多篇，申请专利3项。
　　王明江，博士，教授。1998年毕业于复旦大学电子工程系CAD室。现任哈尔滨工业大学深圳研究生院教授。主要从事音频、视频、语音识别等方面的算法及相关SoC芯片设计，以及嵌入式系统设计。发表论文20余篇，申请专利10余项。