中国芯片产业要实现弯道超车，还缺什么？

2020年,中国芯片进口预计将连续第三年保持在3000亿美元以上。这是中国半导体行业协会副理事长魏少军在南京举行的世界半导体大会上对外透露的惊人数字。

中国在针对芯片产业发展上前前后后出台了一系列引导性政策,回望2020年,引发业内比较多讨论的包括这两条:

2020年8月,国务院发布《国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》(国发〔2020〕8号),优化集成电路产业和软件产业发展环境,深化产业国际合作,提升产业创新能力和发展质量。

2020年12月,财政部、税务总局、发改委、工信部等四部门发布促进集成电路产业和软件产业高质量发展企业所得税政策的公告。国家鼓励的集成电路线宽小于130纳米的集成电路生产企业,最高免税10年。

可见,中国发展芯片产业的决心和政策力度都非常大。然而,令人揪心的问题是:当前,中国芯片产业想要实现弯道超车,还缺什么呢?

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中国芯片设计企业亟需“轻装上阵”

近年来,随着新基建的深入发展,包括5G、物联网、AI等相关领域的创新芯片层出不穷,新兴技术爆发式的发展迫使芯片的创新进入到一个全新的阶段,同时对芯片需求带来了前所未有的历史新机遇。芯片工艺要求越来越高,制程工艺从40nm、32nm、28nm、22nm、16nm、14nm、10nm逐渐迈向7nm、5nm……甚至向更小尺寸的发展。与此同时,随着芯片企业的设计规模也越做越大,在芯片设计过程中,对IT的资源需求如算力、存储等呈指数极的发展,中国集成电路产业对IT、数字化的整体需求十分迫切。

对于超过2200家的中国芯片设计企业来说,更重要的事情还是轻装上阵、提升效率、加速前行。紫光云公司CTO办公室主任邓世友分析指出,芯片行业发展的大趋势,加上新兴技术促使中国芯片设计企业的分工越来越细,另外物联网、AI等不同场景带来芯片需求的多样化与碎片化,芯片设计企业迫切需要提升芯片设计效率,缩短产品开发时间,加速产品上市,以期赢得更多的市场机会。归根结底,中国芯片设计行业的发展,需要进一步实现“降本增效”。

进一步分析来看,中国芯片设计企业数字化进程的诉求集中在IT弹性与芯片设计开发环境两个主要的方面。

其一,对IT资源的弹性需求日益明显。

芯片设计企业从最初的芯片设计到最后的流片,其间需要大量的算力来做设计仿真和功能验证,这个阶段完成后,大部分算力便会闲置下来。假如芯片设计企业依然按照传统方式自行搭建算力资源需要的基础环境,那么在计算资源的性价比,以及设备的利用率上必然不高。

其二,缺乏构建和维护IC设计环境的专业CAD团队。

中国半导体行业协会公布显示,截至2019年底,中国有1780家芯片设计企业,其中88．5%的芯片设计企业员工人数不足100人。虽然2020年中国芯片设计企业数量有所增加,超过了2200多家,但是其中员工人数不足100人规模的芯片设计企业占比还是达到了88%左右。在这几年中,中国芯片设计行业诞生了许多规模不大的初创企业,他们的特长是在芯片设计创新,必然没有更多的精力、能力来构建和维护芯片设计所需要的基础环境,包括专业CAD环境、IT交付与运维团队等。

可见,在芯片设计开发的环境方面,八成以上的中国芯片设计企业,因发展规模原因缺乏构建和维护芯片设计环境的专业性技术团队。对于这些中国的芯片设计企业而言,他们亟需轻装上阵,才能更顺利地发展、更好地拥抱未来。

全球云观察分析认为,事实上,对于排在中国芯片产业前面的头部企业也好,还是广布在全国各地的中小芯片设计企业也好,来自芯片行业的创新与竞争压力,迫使大家不得不想尽办法来提升芯片设计的效率。

从2016年开始,全球TOP10的芯片设计公司都迈向了云,但并非采用单纯的公有云,而是专门针对芯片设计所需的芯片设计云。

相对而言,在芯片设计上云方面,中国起步稍微晚了一些。到了2018年,如紫光云公司等才开启行业需求调研,2019年逐步开始针对芯片设计上云进行相关PoC测试。

由此而言,中国迫切需要立足芯片设计云,为芯片设计企业构建更丰富、更强大、更实用的云平台底座,让芯片设计企业可以轻装上阵,具备更充足的发展后劲。

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那么,到底如何轻装上阵才好呢?

众所周知,芯片设计本不简单,相对而言很复杂,芯片设计上云,因其行业的特殊性必然有别于政企业务上云。

要在IT资源、CAD环境构建、EDA工具投入方面获得一个更好的云端解决之道,需要真正明白芯片设计企业的真正刚需。

相对于芯片制造商、封测商、销售商、方案商和终端应用厂商来说,芯片设计企业更注重于安全与性能。为什么呢?

紫光云公司芯片云首席架构师蒋建柏分析指出,作为一个芯片设计企业,数据决定着企业的核心竞争力。芯片设计上云,数据安全控制首当其冲。

刚需之一:高安全。芯片设计企业的核心知识产权就是芯片设计本身,以及相关的代码、电路图、版图等,因而对于数据安全的保密性要求必然非常高。

在这个方面,紫光云从芯片设计企业的实际环境出发,拥有成体系的安全技术整体方案。不仅实现了完整的物理隔离,核心安全设备管理权交给用户,专机专用。而且兼备网络层隔离,针对数据中心网络,构建了东西向、南北向的网络防火墙,实现了数据中心内网之间、数据中心内网与外网之间的网络高安全。与此同时,还通过数据多次加密实现安全存储,对数据接入与流转进行安全控制与审批,做到充分安全保障。

此外,在合规性方面,紫光云在上海的资源池按照最新等保2．0标准通过了三级评审,满足金融级安全要求,让芯片设计企业放心上云。

刚需之二:高性能。芯片设计上云,对IT资源、云基础设施资源的性能要求很高,包括了计算性能、存储性能、网络性能,以及加密性能。

紫光云为了满足芯片设业务场景在设计开发、仿真验证、系统测试、流片(Tape-out)上的应用需求,对CPU、内存、硬盘等底层设备配置的性能为一般企业业务上云的两倍以上,同时还专门针对芯片设计仿真过程中对存储性能的要求,进行了多个专项优化,以充分满足性能的需要。超高的性能满足,带来了用算力换时间的效果。

刚需之三:高弹性。云计算架构本身具备天然的弹性,芯片设计企业可以根据自身芯片设计项目的需求与节奏,在算力、存储、网络等资源方面按需购买,进行快速的无缝扩展,按需部署正好符合自己需要的资源。并且在对算力需求降低时,可以同时减少云资源的消费。

刚需之四:混合部署。紫光云从硬件、软件、云管、运维、服务等方面都实现了统一交付,构建了私有云与公有云的统一平台,为芯片企业提供同构混合云交付模式的整体方案,满足芯片企业本地自建与公有云弹性部署的业务需求。

2020年4月紫光集团成立紫光云与智能事业群,以“紫光云”品牌面向市场,在技术、品牌、市场与服务层面全面统一,紫光芯片设计云为芯片设计企业提供混合云部署的全栈方案,在高安全、高性能的基础上,实现私有云恒定算力需求的构建,兼顾公有云的弹性算力补充。

紫光芯片设计云是一个体系完善、开箱即用的云上芯片设计平台,可帮助芯片企业构建云上EDA设计环境、项目和数据管理环境,提供专业的平台服务。

刚需之五:降本增效势在必行。尤其针对中小芯片设计企业在有限的投入下,可以通过紫光芯片设计云获得在芯片设计上比较理想的弹性算力,构建CAD环境镜像,以及采用常见的EDA工具包括国产EDA工具软件。轻松上阵,专心自身的芯片设计业务,非常有助于中小芯片设计企业降低既有成本,实现整体效率的提升。