作者：电子创新网张国斌
经历了2021的全球缺芯潮，我们迎来了2022 年，今年，世卫组织认为新冠疫情会得到控制，随着疫情影响减弱，以及AIOT、智慧家居市场、老年健康市场走热，半导体产业会有哪些新的变化？电子创新网采访数十位半导体高管，并以"行业领袖看2022”系列问答形式向业界传达知名半导体眼中的2022 ，这是该系列第六篇报道---来自芯原股份创始人、董事长兼总裁，戴伟民博士的答复。
戴伟民博士：2021年，我们有以下业务亮点，对公司的发展产生了深远的影响。1) 2月，我们和全球领先的连接IP的提供商Alphawave签订了独家经销协议。芯原现在是Alphawave在中国大陆地区、香港特别行政区、澳门特别行政区的唯一销售合作伙伴，拥有独家销售Alphawave的一系列多标准SerDes IP的权利，同时芯原也成为Alphawave在全球范围内首选的ASIC合作伙伴。Alphawave拥有世界领先的SerDes及相关技术。数字化、信息化时代的到来推动了数据中心/云服务器、人工智能、5G基础设施、数据网络、自动驾驶等相关应用的高速发展，对SerDes及相关技术产生了巨大的需求。未来我们将与Alphawave共同努力，持续为客户提供业界领先的半导体解决方案。2) 一季度，芯原的Hantro视频技术在市场上取得了重大的突破，已被前20大云平台解决方案提供商中的12个采用，并被前5大互联网提供商中的3个采用。这使得我们从2021年开始，在服务器、数据中心市场正式占据了有利地位，未来这一块市场也将成为芯原的主力市场之一。3) 7月，我们正式推出了显示处理器IP这一产品系列。显示处理器IP是芯原继GPU、VPU、NPU、DPU、ISP之后的第六大核心处理器IP，正式完善了我们从摄像头输入到显示输出的整个流程的像素处理平台。显示处理器IP的推出，使我们可以进一步扩大市场应用空间，比如在智能显示器、手机、电视、AR/VR、汽车等领域的应用，还增加了现有客户的合作深度以扩大我们的市场占有率，以及提高公司的竞争门槛。4) 11月，我们的人工智能处理器取得了里程碑式的市场成绩：已被50家客户用于其100余款人工智能芯片中。这些内置芯原 NPU 的芯片主要应用于物联网、可穿戴设备、智慧电视、智慧家居、安防监控、服务器、汽车电子、智能手机、平板电脑、智慧医疗这10个市场领域。这个市场成绩奠定了芯原在人工智能领域的世界领先的地位。5) 11月，我们的图像信号处理器IP获得汽车功能安全标准ISO 26262认证，通过这个认证将加速我们在电动汽车和自动驾驶等汽车领域的战略布局。公司其他IP和芯片设计流程也正在一一开展车规认证。这表明了芯原耕耘汽车市场的决心和技术实力。6) 2021年下半年，我们决定在临港搭建新的研发中心。该项目总投资13亿元，用于建设芯原临港研发中心，届时芯原上海的研发布局将扩张至张江及临港双研发中心。临港的产业、人才政策的优势以及产业链的协同创新环境，将吸引更多优秀的人才汇聚于此，有助于芯原加快技术人才体系建设和进一步扩大战略布局。7) 2021年，公司业务快速发展，行业地位和市场竞争力不断提升，公司预计2021年度营业收入大幅增长，其中知识产权授权业务规模效应已经显现；一站式芯片定制业务中量产业务规模效应开始显现。公司继续坚持高研发投入以提升核心竞争力，战略研发项目进展顺利，研发费用率在营业收入高增长的规模效应带动下同比合理下降，公司盈利能力不断提升，在2021 年度预计实现扭亏为盈。2问、对于2022 ，您认为有哪些行业热点会激发对半导体的需求？戴伟民博士：：从市场应用角度来看，智慧汽车和新能源汽车、数据中心/服务器、智能可穿戴设备和工业物联网会对半导体产生更多的需求。从产业链格局来看，系统厂商、互联网企业、云服务提供商、车企开始产生了大量自主造芯的需求，将给集成电路上游供应商带来更多发展机会。 3问、对这些新的点，贵司有什么产品布局和应对策略？戴伟民博士：未来一年，芯原主要聚焦的市场方向包括数据中心/服务器、汽车、可穿戴设备和物联网。因此，我们的相关IP会针对这几个市场的应用特点进行低功耗、高性能这两个维度的拓展，以更好地满足客户的需求。此外，我们还将在公司高端应用处理器平台的基础上，进一步推进Chiplet技术和项目的产业化。该高端应用处理器平台采用Chiplet的架构所设计，从定义到流片返回仅用了12个月的时间，2021年5月工程样片已回片并在当天被顺利点亮， Linux/Chromium操作系统、YouTube等应用在工程样片上已顺利运行，基于该样片的样机也已经在各大活动中成功展示并吸引了大量关注。这个高端应用处理器平台还集成了芯原的很多IP，包括芯原的神经网络处理器NPU、图像信号处理器ISP、视频处理器VPU、音频数字信号处理器和显示控制器等。该高端应用处理器平台主要面向手机、平板电脑、笔记本电脑等应用，同时还适用于自动驾驶，目前该平台正在自动驾驶域控制器上开展验证工作。基于技术创新、差异化发展、自主可控、强化供应链管理等考量，现阶段系统厂商、互联网企业、云服务提供商，以及车企这些下游应用企业，正在积极地投身于芯片设计领域。这类企业对从硬件到软件的整体系统解决方案有着很大的需求。截止2021年前三季度，从营收角度来看，芯原来自系统厂商、互联网企业、云服务提供商这类客户的收入占比已经达到4成以上。我们在未来一年将加大软件算法和系统解决方案的开发力度，针对下游企业自主设计芯片的需求，为大家提供更多的从ASIC到应用软件/软件开发包的整套完整的软硬件系统解决方案。近年来，海外集成电路企业开始通过并购等方式不断收敛、聚合。因此我们针对海外市场的特点，专门搭建了相应的团队来更加深度地服务领先客户，包括挖掘客户的更多需求，增加客户粘性，形成战略合作，甚至共同搭建产业生态等。这不仅有利于扩大我们的市场占有率，还有利于我们更好地紧跟技术发展趋势，把握战略发展方向，以及不断精进我们的技术与服务。 4问、2022 ，缺芯潮会延续吗？为什么？如果缓解，会在什么时间缓解？戴伟民博士：如果没有较大的自然灾害等因素的影响，预计2022年下半年开始，缺芯的情况会逐步得到缓解。这主要是由于部分新产能的逐步释放，以及恐慌性囤货的现象得到很大程度的改善。到2023年下半年，某些特定的成熟工艺节点还可能会出现产能过剩的状况。 5问、2022 年，您认为客户对半导体产品会有哪些新的需求？戴伟民博士：近两年，越来越多的终端产品开始进入智能化升级的阶段，因此，很多传统的ASIC对神经网络加速功能模块/AI功能的需求不断增加。作为中国大陆排名第一，全球第七的半导体IP供应商，芯原拥有6大处理器IP，其中神经网络处理器IP（NPU IP）已经在业界取得了领先的市场地位。经过多年的持续研发演进以及大量的市场耕耘，我们的NPU IP至今已被超过50家全球领先的芯片设计企业应用在100多款各种各样的芯片产品中，全面覆盖安防监控、智能手机、汽车电子、智慧家居、物联网、可穿戴、服务器、智慧医疗、智慧电视、平板电脑这十大应用领域。为了帮助芯片厂商在产品上快速实现所需的AI功能，同时保持性能、功耗和成本的综合竞争力，我们的NPU IP涵盖了从超低功耗小算力的pico系列，到广泛适用的nano系列，再到单IP高达几百Tops算力的多核系列，从终端到边缘端，再到云端，能够一站式解决各种芯片厂商对NPU处理器的需求。同时我们紧密追踪全球业界的技术趋势，保持快速的技术更新和IP 产品迭代，从而使得客户能够与全球最新的技术保持同步。利用芯原融合了多种处理器技术的AI IP，结合大量算法和AI网络的生态支持，可以真正帮助芯片厂商解决技术痛点、实现产品亮点。除了为从终端到边缘端、再到云端的应用产品赋能，芯原的NPU技术还可以通过与其他传统的处理器IP技术相结合，对后者起到颠覆式的技术创新。例如，芯原的神经网络处理器IP和芯原的图像信号处理器IP有机结合，推出的AI-ISP系列，利用NPU IP的目标检测和识别功能对目标区域进行定位，可使ISP IP精准地对目标区域进行曝光和聚焦，得到更清晰的目标区域图像。同时，NPU IP还可对ISP IP输出的图像进行暗光增强、分辨率提高等处理，进一步优化图像质量。目前我们的AI-ISP系列已经广泛获得了手机、机器视觉相关应用客户的青睐。类似的AI-Video技术、NPU和GPGPU的结合等，都在相关行业龙头客户的产品中发挥了显著作用。戴伟民博士：虽然供应链供给较为紧张，但芯原2021年的量产业务仍然取得很好的成绩。在目前全球产能紧张的环境下，很多公司甚至很难拿到和前一年相同的产能，而我们在2021年第三季度实现芯片量产业务同比增长37.68%，2021年前三个季度实现芯片量产业务同比增长34.61%。保障产能主要得益于芯原的晶圆厂中立策略和良好的供应链管理机制。主要表现在：1) 公司晶圆厂中立的策略，使得芯原可以和全球所有主流的晶圆厂合作，不受限于某一家公司的发展情况；2) 公司跟大多数晶圆厂超过10年或15年的长期合作关系，保持了良好的沟通；3) 在长期合作中，芯原建立了良好的商业信誉，供应商会按历史合作数据预留产能；4) 公司可以通过打包的方式拿到产能，有自己的资源池，通过内部资源再分配，对中小企业友好；5) 不同生产工艺的短缺时间和程度不一样，因芯原客户多样化，可以做一定的调整和平衡。2022年，芯原仍将受益于自身供应链管理的策略，具有较强的抗风险能力。 7问、2022年的中国半导体市场会有哪些新的变化？为什么？戴伟民博士：中国半导体产业正处在快速崛起的阶段，发展半导体产业的决心非常坚定，在“国产替代”、“新基建”、”安可”、“信创”、“数字化转型”、“双循环”等政策和指导方针下，中国半导体技术虽然还存在很多不足，但发展潜力巨大。IBS的数据显示，2020 年中国半导体市场规模为 2394 亿美元，占全球半导体市场的 53.68%；预计 2030 年将达到 6425 亿美元，占全球半导体市场的 53.84%；到2030年，中国系统/设备厂商将消耗中国半导体总量的70.23%；而2020年为 51.29%，2010 年为17.52%；预计到 2030 年，中国半导体公司的供应量占中国半导体市场的 42.03%，而 2020 年和 2010 年分别为 16.62% 和 4.42%。从以上数据，我们可以看出，2010年至2020年这十年间，是中国半导体产业艰难破冰的十年，2020年至2030年这十年，则是中国半导体产业快速发展的十年，而且市场发展的空间非常大。8问、预计2022年全球半导体市场将继续增长，营收将突破6000亿美元以上，在这样的背景下，您认为中国本土公司和国外公司该会如何竞合？戴伟民博士：中国本土半导体公司发展的主要优势在于，中国拥有很大的市场空间，同时因为自主可控、供应链短缺等原因，很多本土企业的产品近两年都有机会进入到大厂的供应体系，加上政策、资本的大力支持，非常利好本土半导体公司的快速发展。本土企业应该抓紧这些发展机遇，踏实进取，站稳脚跟。和国际领先的半导体企业相比，中国本土企业与其的差距主要体现在基础技术和前沿技术上，这两项都需要长期的投入和积累。在基础技术方面，我们主张从高校、科研机构入手，踏实做研究，没有捷径可走；在前沿技术方面，我们可以尝试从应用创新、换道超车的思路来追赶。1) 比如将开源指令集RISC-V相关技术灵活运用到创新的物联网应用中；2) 比如充分利用FD-SOI的技术优势，在很多需要集成射频和存储的应用领域中，以高集成度和低功耗制胜；3) 比如芯原正在致力于研发的Chiplet技术，它给中国集成电路产业带来很大的发展机遇，符合中国国情。首先，芯片设计环节能够降低大规模芯片设计的门槛；其次，芯原这种IP企业可以更大地发挥自身的价值，从半导体IP授权商升级为Chiplet供应商，在将IP价值扩大的同时，还有效降低了芯片客户的设计成本，尤其可以帮助系统厂商、互联网厂商这类缺乏芯片设计经验和资源的企业，发展自己的芯片产品；最后，国内的芯片制造与封装厂可以扩大自己的业务范围，提升产线的利用率，尤其是在高端先进工艺技术发展受阻的时候，我们还可以通过为高端芯片提供基于其他工艺节点的Chiplet来参与前沿技术的发展。9问：应对摩尔定律减缓，您认为2022年3D IC和Chiplet会有怎样的发展？戴伟民博士：在后摩尔时代，Chiplet给中国集成电路产业带来了很多发展机遇。众所周知，先进工艺制程的设计和生产成本很高，而且高端工艺主要由少数几家领先的晶圆厂来供应，往往产能有限。在成本、供应都受限的情况下，用Chiplet这种将不同工艺节点的die混合封装在一起的方式，是未来芯片的重要趋势之一。因为并非每种芯片都需要5nm这样的尖端工艺，也不是每一家公司都能负担起5nm工艺的成本。事实上，在未来很长一段时间内，22nm FD-SOI, 12nm和5nm FinFET将是主流的、长生命周期的工艺节点。其中22nm FD-SOI适用于很多面向物联网应用的标准Die，比如内存、射频和无线技术等；12nm FinFET是实现模拟电路/PHY的最佳节点；而5nm FinFET则在实施CPU、GPU等高性能计算IP时具有最佳的性能功耗比。研究机构Omdia的数据显示，全球Chiplet处理器芯片市场规模预计到2024年达58亿美元，而到2035年将是570亿美元，发展非常迅速。作为国内领先的IP提供商，基于芯原丰富的IP种类，我们提出了IP as a Chip（IaaC）的理念，也即“IP芯片化”，旨在以Chiplet实现特殊功能IP从软到硬的“即插即用” ，解决7nm、5nm及以下工艺中性能与成本的平衡，并降低较大规模芯片的设计时间和风险。同时，芯原基于自身先进的芯片设计能力，还致力于“芯片平台化”的发展。例如，芯原采用Chiplet架构所设计和推出的高端应用处理器平台，从定义到流片返回仅用了12个月的时间，2021年5月工程样片已回片并在当天被顺利点亮， Linux/Chromium操作系统、YouTube等应用在工程样片上已顺利运行，基于该样片的Chromebook 样机也已经在各大活动中成功展示并吸引了大量关注。这个高端应用处理器平台还集成了芯原的很多IP，包括芯原的神经网络处理器NPU、图像信号处理器ISP、视频处理器、音频数字信号处理器和显示控制器等。该高端应用处理器平台主要面向手机、平板电脑、笔记本电脑等应用，同时还适用于自动驾驶，目前该平台正在自动驾驶域控制器上开展验证工作。值得一提的是，Chiplet项目非常适用于汽车。我们把计算和功能模块，做成一颗颗积木一样的小芯片，每一颗小芯片单独做好车规验证工作，然后在升级汽车芯片的时候，像搭积木一样拼装起来，当性能要求越高越多，加进去的小芯片就越多，而不需要每次升级都重新从头设计一颗大芯片，然后重新走车规流程。这种模式也可以增加汽车芯片的可靠性，因为几颗Chiplet同时失效的几率远远小于一颗汽车芯片失效的几率。戴伟民博士于2001年8月创办了芯原并一直担任公司董事长、总裁兼首席执行官。在此之前，他曾出任美国Celestry公司（2002年被Cadence并购）共同董事长兼首席技术长，还曾是美国Celestry公司前身之一，美国Ultima的创始人、董事长兼总裁。戴博士是世界电子工程师协会多芯片模块国际会议的创办主席，世界电子工程师协会芯片封装综合设计研讨会的创办主席，2010年国际绿色能源论坛的程序委员会联合主席。他曾担任世界电子工程师协会电路和系统论文月刊和超大规模集成电路系统论文月刊的副编辑，在各类技术刊物和会议上发表过100多篇论文，并于1990年荣获美国总统青年研究奖。戴博士曾获得2005年中国“10大创业企业家”称号，并当选为“2005年中国十大科技英才”，2007年荣获安永企业家奖的殊荣，获颁2013中国年度电子成就奖之年度最佳管理者奖，胡润百富2014中国年度产业贡献奖，2018全球电子成就奖之年度亚太区创新人物奖，“上海智慧城市建设领军先锋”荣誉称号, 2019全球电子成就奖之年度杰出贡献人物奖。目前，戴博士担任全球创新中心副主席，创新科技国际联盟常务副理事长，中国半导体行业协会集成电路设计分会副理事长，中国RISC-V产业联盟理事长，汽车电子产业联盟专家委员会委员，上海市集成电路产业集群发展促进机构专家委员会副主任。戴博士在美国加州大学伯克利分校获得了计算机科学学士学位和电子工程博士学位，曾任加州大学圣克鲁兹分校计算机工程系教授。
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