作者: 凌 琳， 西門(mén)子 EDA 全球副總裁兼中國區總經(jīng)理

2022年，通脹上升，外部摩擦、終端市場(chǎng)需求疲軟，加上反復的疫情，種種不確定性將全球半導體市場(chǎng)推入了一個(gè)調整周期。面向2023年，眾家知名分析機構給出的預測都帶有一絲悲觀(guān)底色，然而，作為一個(gè)周期性行業(yè)，作為各產(chǎn)業(yè)之基礎，半導體調整本是常態(tài)，轉折即是起勢也是蓄勢，我們看到摩爾定律與后摩爾技術(shù)都在2022年取得了重要進(jìn)展，持續的創(chuàng )新將為我們建立應對變化的能力和韌性。2023 年，我們認為有以下幾個(gè)行業(yè)趨勢值得關(guān)注：

趨勢1 - 更多的系統公司開(kāi)始垂直整合并設計 IC

十年前，系統公司約占用百分之一的 IC 代工產(chǎn)能，如今，這一占比已經(jīng)超過(guò)了 20%。越來(lái)越多的系統公司開(kāi)始著(zhù)手開(kāi)發(fā)自己的 IC。原因何在？ 

首先，系統價(jià)值在很大程度上體現在半導體層面，系統公司渴望更多的價(jià)值增長(cháng)，必然會(huì )更傾向于設計自己的 IC。 

其次，系統價(jià)值能夠通過(guò)自研 IC獲得更好的差異化。今天的電子系統已經(jīng)十分智能，而如何應用這些嵌入式智能以及通過(guò)優(yōu)化器件來(lái)實(shí)現這種智能，是實(shí)現產(chǎn)品差異化的關(guān)鍵所在。以蘋(píng)果公司為例，多年前蘋(píng)果決定率先采用 64 位計算，這讓他們不僅擁有了 64 位額外地址空間，還獲得了效率更高、功耗更低的存儲器訪(fǎng)問(wèn)能力，使其設備比競爭對手的產(chǎn)品運行速度更快、續航時(shí)間更長(cháng)。

現在很多公司都在運用人工智能和機器學(xué)習（AI /ML）技術(shù)提高系統的差異化程度，越來(lái)越多的 AI 被整合到邊緣設備當中，同時(shí)，一些領(lǐng)先公司還通過(guò)構建自行優(yōu)化的 AI 加速器以實(shí)現更高的差異化，讓自身優(yōu)勢更加凸顯。

趨勢 2 - 電子、機械和軟件在綜合數字孿生中的融合

無(wú)論是對于自動(dòng)駕駛、5G，還是“從芯片到城市”的應用，提前知曉系統在真實(shí)輸入和輸出環(huán)境中的表現都將帶來(lái)更高的靈活性。在自動(dòng)駕駛方面，IC 行業(yè)面臨著(zhù)兩大障礙，一個(gè)是功耗，另一個(gè)是確定系統在復雜的真實(shí)環(huán)境中需要處理多少計算。這些挑戰帶來(lái)了對數字孿生的高度需求，這些數字孿生能夠仿真機電系統在真實(shí)環(huán)境中的運行情況。在完全自主的環(huán)境中，由軟件指揮的電子機械系統要在一個(gè)更大的系統網(wǎng)絡(luò )中運行，這就要求它先在虛擬世界中經(jīng)過(guò)詳盡測試，確保過(guò)關(guān)后才能在現實(shí)中進(jìn)行測試并部署。

趨勢 3 - 3D IC 逐漸成為主流，chiplets進(jìn)一步崛起 

3D IC 設計目前已經(jīng)對行業(yè)展現出了足夠強的說(shuō)服力：在 IC 層面，它使芯片公司能夠開(kāi)發(fā)更小的裸片，同時(shí)還能提高每個(gè)晶圓的良好裸片產(chǎn)量；在系統層面，3D IC 使各家公司能夠進(jìn)一步小型化，并降低 BOM 成本。同時(shí)，3D IC 使設計團隊能夠放置或堆疊不同類(lèi)型的 IC——SoC、模擬 IC 和存儲器 IC，以實(shí)現比傳統 PCB 甚至 SoC 配置更高的系統性能和功能。 

3D IC 需要采用系統架構思維，不僅要在多個(gè)基底之間進(jìn)行系統級規劃，還需要使用一個(gè)集成的解決方案來(lái)執行 IC、封裝和 PCB 級設計、分析和測試，這些要在設計階段的每個(gè)級別（IC、中介層、封裝和 PCB）中進(jìn)行，還要從整體層面進(jìn)行。理想情況下，3D IC 需要一個(gè)解決方案來(lái)考慮機械應力以及供應鏈，并統一跟蹤和管理所有這些數據。因此能夠提供綜合性的3D IC 解決方案，包括 IC、中介層、PCB 設計封裝、分析/測試以及機械、供應鏈等在內的合作伙伴將更具優(yōu)勢。 

隨著(zhù) 3D IC 日益成為主流，面向“chiplet”的新行業(yè)標準也呼之欲出。在 2022 年，UCIe 等標準機構宣布成立，其目的是建立一個(gè)生態(tài)系統，以期將小芯片的即插即用能力變成現實(shí)。如此一來(lái)，各個(gè) EDA 公司就需要積極參與這些工作，以確保 IC 工具套件有助于開(kāi)發(fā)符合標準并可插接的chiplet，還要確保更大的 3D IC 解決方案也能夠做到這一點(diǎn)。  更快地為chiplet 制定正式標準，使其成為一個(gè)蓬勃發(fā)展的新行業(yè)，才能引領(lǐng)新一波由 3D IC 集成驅動(dòng)的新系統創(chuàng )新。

趨勢 4 - AI /ML 將得到更廣泛的應用

無(wú)論是開(kāi)發(fā)新品，還是實(shí)現更小的修復，AI/ML技術(shù)無(wú)疑都是實(shí)現創(chuàng )新的“快速通道”。AI已經(jīng)在今天多個(gè)行業(yè)場(chǎng)景下得到應用，例如，利用 AI /ML修復工具存在的缺陷，這些缺陷本質(zhì)上與特定代工工藝規則并沒(méi)有太多關(guān)聯(lián)。我們可以預計，AI /ML在2023年將繼續得以廣泛應用，并成為EDA 工具中的一個(gè)常規組成部分。EDA 行業(yè)一直對 AI /ML 寄予厚望，它不僅要能夠更好地執行快速分析、更快地探索設計可能性，還要成為一個(gè)能夠實(shí)際支持設計開(kāi)發(fā)的工具，而這也是各家 EDA 廠(chǎng)商都在努力的方向。

面對市場(chǎng)波動(dòng)與供應需求的結構性分化，有戰略眼光的企業(yè)一方面在磨練自己的“內力”，一方面向更長(cháng)的產(chǎn)業(yè)周期推進(jìn)產(chǎn)能布局。堅守創(chuàng )新之本，緊跟最新技術(shù)，將是我們直面新挑戰，新機會(huì )，新市場(chǎng)的最佳方法。