不听专家只认市场,当IC定制化 “撞上”中国的应用创新
2018-04-29
引言:如果不follow欧美,能否找到中国自己的芯片产业创新之路? 掌握庞大的应用市场的中国,是否有倒逼芯片创新的勇气?给中国的芯片事业打点鸡血。
一、互联网&手机巨头自研芯片对传统芯片企业的冲击
从计算技术引领、通讯技术引领,到应用创新引领,当前电子信息产业的中心从芯片、操作系统,逐渐升级为应用创新,而对于芯片公司来说,技术规格的定义更要遵循前沿市场的发展趋势,因此芯片大佬都在应用市场提前布局,如Intel收购VR运动和音乐直播企业VOKE、英伟达投资自动驾驶汽车企业景驰等。
图:电子信息产业发展中心的迁移
与此同时,掌握应用和用户入口的互联网和手机巨头们,为摆脱芯片企业的控制也开始自己做芯片。苹果手机从A4处理器开始使用自研芯片,包括 AirPods 上的 W1 芯片,以及2020年将替换Intel的自研MAC PC芯片;Google Pixel 2首次采用自研芯片Pixel Visual Core;Facebook 目前也在组建一个芯片研发团队,加速AI智能算法并将用于 Facebook未来的硬件产品上;亚马逊的自研芯片将用于下一代的Echo设备,提升语音助手的响应时间与搜索速度... 除了能够降低成本,更重要的是自己定制的芯片可以很好地适配应用端的演进,提升使用体验。
转向中国市场,海思芯片的开发一直是有华为强大的首发“客户”做后盾,无论是手机/平板/路由器消费领域的电源管理芯片、手机处理器、手机的4G基带芯片、机顶盒处理器、Wifi芯片、路由器芯片,还是通讯/监控/云服务器企业领域的光网络系统芯片、交换机芯片、无线基站芯片、视频编解码芯片、服务器处理器、视频会议系统控制器的处理器,海思能够共享的华为产品或系统的市场渠道,并在华为成为Tier 1的企业后持续迭代规格保证领先型。互联网巨头阿里从2015年开始布局自研芯片,特别是在物联网和AI领域投入巨大,今年全资收购的杭州中天微曾发布过基于 AliOS 软硬件框架的 3 款云芯片(Yun on chip),包括计算机视觉芯片、融合接入安全的 MCU 平台芯片、以及AliOS 的NB-IoT 物联网安全芯片;在AI领域,阿里达摩院宣布正研发一款神经网络芯片——Ali-NPU,运用于图像视频分析、机器学习等 AI 推理计算。
二、中国产业链优势推动芯片定制化发展
中国在电子信息的端到端产业链占据优势,除了庞大的市场和创新活性,拥有全球最大的移动互联网用户群,最多的智能硬件创新企业和产品,最集中的制造业集群和生产配套...
在芯片领域,全球各大芯片企业几乎都在中国有电子器件的代理商和销售中心。芯片的优化升级离不开中国市场的推动力,很多案例佐证国内芯片企业能够依靠市场能力冲出国外芯片的包围圈,如海思视频监控芯片、全志平板芯片、汇顶触控和指纹芯片等。依靠国内客户的资源基础,芯片公司能够提前感知市场需求,及时投入研发,快速上市最佳性价比的产品。
中国芯片的发展与产业链上游发展并行,同时产业链各个环节在发展过程中都对芯片定制化提出了强烈的诉求,包括方案-产品-系统平台-应用:
图:产业链上游环节定制芯片趋势
中国有大量的方案商企业,面向各种各样的客户需求,对某一细分应用领域市场的敏感度最强,当占据一定市场份额的时候具备定制最适合改市场的芯片能力。由此芯片公司一直与方案商保持合作紧密,如高通投资方案商中科创达,又如手机方案商巨头闻泰收购安世半导体。
作为与芯片最亲密伙伴的模组企业也具备一定的方案设计能力,模组根据应用市场的需求将芯片、算法、接口通过封装技术进行整合,降低制造难度并保障可量产性。中国在该领域的同样在市场份额的绝对优势,模组企业覆盖了通讯模组、指纹模组、显示模组等各领域,他们了解市场熟悉芯片的规格。
产品龙头企业定制芯片在中国屡见不鲜,以华为海思、中兴微电子、大唐电信联芯半导体、比亚迪微电子为代表的产品企业成立下属芯片公司;还有以长虹变频MCU控制芯片、海康人工智能芯片、小米澎湃芯片为代表的自研芯片;另外美的与灿芯(中芯国际)半导体成立联合实验室,为智能家电的发展补齐芯片的部分。
中国的操作系统和云平台处于发展的初期,华为LiteOS的嵌入式即时操作系统与海思芯片的结合,阿里的与中天微的云OS定制芯片,都在为物联网应用做储备。
应用领域定制芯片发展最快的是AI人工智能的发展,地平线自研芯片“征程”“旭日”芯片、寒武纪的Cambricon-AI、深鉴科技的“听涛” “观海”,比特大陆在自研的矿机芯片后转向AI芯片“算丰”。
因此,无论是从应用、操作系统/云平台,还是从产品和方案,中国的IC都有机会从定制的角度出发,实现创新和市场落地。
三、中国物联网/AI系统化解决方案将推动IC定制增长
新兴物联网和人工智能领域,不同应用领域差异大、场景复杂、产品种类量丰富、方案的定制化成倍增长,当前现有的芯片很难完全适配,也很难用类似现在手机行业的通用IC方式解决所有问题。同时操作系统和处理架构也将会根据细分市场来重新定义,另外,云平台的加入让芯片内的计算只是数据链中的一环,如何与端-管-云进行分布式计算的融合,是芯片的在定义的时候首要考虑因素。如机器人的视频分析、车载路况分析、监控的安防分析、视频流的智能加速播放等。
近两年中国物联网应用的快速发展,每个领域都催生出大量的系统化解决方案,如智能家居系统、智能零售系统、智慧城市、智慧健康管理...这些方案有的来自传统方案公司,有的来自产品企业,有的来自某项技术企业,有的来自集成商,这些具备系统方案能力的公司能够将硬件、软件、云端、通讯等技术进行整合,并在实际应用过程中优化技术甚至重新定义芯片。
而作为芯片的核心技术单元,IP在物联网领域的算法源头将更多来自系统解决方案,如:能够甄别儿童哭声的语音识别IP、能够判断老人跌倒的视频算法、能够分析食物营养价值的光谱算法...这些算法的来源需要集成采集算法和专家诊断模型,因此需要电子信息行业和传统应用领域共同完成,而中国在掌握算法技术后与传统行业的应用越来越紧密,如腾讯觅影与医疗结构合作,用人工智能处理医学影像,对食道癌进行早期筛查。
四、中国如何在IC定制时代找到机会以及落地措施建议
当前中国已有的IC设计公司接近2000家,包括具备设计能力的科研院所等,但涉足IC设计服务的企业不多,如背靠中芯国际的灿芯,芯原微电子Vicillcon、世芯电子Alchip等,都是发展较大的几家,IC设计服务不仅需要有足够的IP储备,又同时熟悉各类芯片的工艺制造挑战交到。与此同时,IC带来的巨大市场价值,推动部分传统的IC设计公司也开始尝试开放设计能力,为个别企业做Asic专用定制化芯片,如联发科在2017年开始为思科定制基站芯片。
围绕IC定制相关产业梳理中国的机会,庞大的市场需求和企业需求是核心推动力,但IC设计服务的缺失,以及周边的配套技术的缺失需要快速弥补,笔者认为基于良好的市场环境,从需求端出发自上而下循序渐进的方式更为有效。
图:IC定制化带来的新设计流程
中国优势产品/应用/方案领域的龙头企业,从未来的产业发展规划出发,提前储备/整合各类IP算法,与IC设计服务公司深度合作(或自建/入股等多种方式),重新定义芯片规格,逐渐接近或超越国际水平。特别是家电、监控、通讯设备、照明等领域。
针对新兴重点行业,围绕领先的系统化解决方案提供商,平台型行业巨头(阿里、华为、腾讯等)分析市场需求,规划包括端-管-云的各项技术演进,其中涉及IC部分,寻求与IC设计服务企业深度定制。
IC设计服务公司,汇集市场和客户需求的同时,对IC制造的周边供应链进行资源整合,例如快速进行IC差异化设计的技术工具,快速流片适配产品迭代的产线技术,匹配IC设计领域的制造、封测资源等。
发挥垂直应用市场协会与IC行业协会各自优势,与IC设计公司和IC设计服务公司长期互动,针对当前不足的IC技术环节重点跟踪和提前部署,同时通过政策补贴、引入人才、推动牵引、基金孵化等方式,打造企业成长的良好外部环境。
鼓励IC设计服务公司与国内IC制造、封测、装备、材料领域的企业紧密合作(甚至投资或参股),进行技术发展和市场发展的相互融合,从而实现从技术到市场的不断循环。
综上,中国芯片的发展依托应用市场的规模、自身产业链的优势,以及新兴市场IC定制需求的推动,有机会在转弯处找到超车的路径,让我们拭目以待。