大数据挑战来袭:芯片设计公司的良率之战
芯片设计企业(Fabless)是近年来国内半导体产业增长最快的群体 。 行业数据显示 , 截止到2020年 , 中国的IC设计企业达到了2218家 , 比2019年的1780家多了438家 , 数量增长了24.6% 。 尽管在IC设计能力上 , 国内的力量正不断提升 , 甚至有些已与国际领先企业势均力敌 , 但从规模上看 , 大部分公司还处于小而弱的状态 。 此外 , 当涉及到数据分析、IT维护、导入量产方面 , 国内大部分IC设计企业与国外成熟公司相比则差距明显 。
日前 , 普迪飞半导体中国区市场副总裁贾峻接受集微网专访时指出 , 在他们与十多家芯片设计企业交谈中发现 , 只有保持高良率 , 才能充分利用产能 , 实现更高的利润转化率 。 这对于当前产能紧缺的大环境 , 尤其关键 。 而大数据分析的挑战 , 成为IC设计企业面对良率提升问题时必须攻克的一关 , 越来越多的公司开始关注良率数据分析 。
国内芯片设计企业快速成长中
国内IC设计行业近几年来发展蓬勃 。 前瞻产业研究院的统计数据显示 , 2020年中国集成电路行业细分市场销售收入中:IC设计达590亿美元 , 远超晶圆制造(400亿美元)、封测(390亿美元);2015年-2020年 , 国内集成电路设计市场销售收入从1325亿元逐年增长到3778.4亿元 , 几乎翻三倍;2011年-2020年间 , 国内集成电路设计企业数量从534家逐年增长至2218家 , 翻了四倍 。
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但是如果和国外成熟厂商做一个对比 , 国内的IC设计产业规模相对还是较小 。 贾峻举例 , 仅英特尔一家2020年全年的收入(790亿美元)就超过了去年中国IC设计产业的总收入(590亿美元) , 高通2020的收入(235亿美元)相当于中国IC产业的一半 。
不过 , 他也同时指出 , 高端芯片并不代表一切 , 从中低端芯片做起并非没有前途 。 “在美国同样也有大量企业专注在基于成熟工艺的半导体器件 , 如功率半导体 。 这些企业会把精力更多放在产品本身的设计上 , 诸如可靠性、降本增效等都是非常关键的因素 , 而先进工艺只是其中一个环节 , 企业要明确自身的策略 , 对产品目标要有清晰的认知 , 这也是一个不断积累经验的过程 。 ”
Fabless更需要重视良率问题
随着集成电路的不断发展 , 特征尺寸不断缩小 , 晶体管数量迅速增长 , 性能也在不断提升 。 与此同时 , 工艺难度急剧增加 , 成本不断上升 。 据Gartner统计 , 16nm/14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元 , 设计7nm芯片则需要2.71亿美元 。
高昂的成本问题注定良率被所有芯片厂商奉为圭臬 。 如何进一步提升良率 , 也是所有半导体产业链厂商挥之不去的终极问题 。 对于IC设计企业而言 , 接下去 , 在持续提升设计能力的同时 , 更要进一步打响提升良率之战 。
贾峻指出 , 一方面 , 在产能紧缺的大背景下 , 芯片设计公司的试错机会减少 , 只有保持高良率 , 才能充分利用产能 , 实现更高的利润转化率 。 而更重要的一方面是 , 在半导体先进制程不断向前的当下 , 良率问题已经不单单是晶圆厂的技术能力问题 。
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当半导体制程工艺下探到7nm、5nm时 , 工艺复杂度直线提升 , 很多缺陷都不在表面上 , 而是埋在里面 , Fabless在做产品设计的时候就把监控结构埋在产品里面 , 通过特征数据的抓取及高效分析来快速准确地定位问题 , 从而提高产品良率 。
此外 , Fabless还会收集到来自封测厂以及制造厂的各种数据 , 要想保证产品质量或良率 , 就需要对这些数据进行分析 , 从而能够对产品设计进行反馈 , 把经验传承到下一代产品设计中去 , 进一步高效提升良率 。
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