后摩尔时代，半导体产业的下一个热点在哪里？

今年是半导体企业的并购之年，有的公司通过并购得以扩大，有的公司被并购后不见踪影，Intel 斥资 167 亿美元并购 Altera，Avago 豪掷 370 亿美元收了博通，NXP 拿出 118 亿美元将飞思卡尔收入囊中，是行业发展放缓使得这些公司不得不抱团取暖吗？都说芯片利润下滑，但又出现一批整机公司开始自主开发芯片，进入 IC 行业，如苹果、三星、华为，甚至有人预测，系统整机厂商自研芯片市场份额将从 2010 年的 4%增长到 2020 年的 14.15%。这将意味着什么？PC、手机出货放缓，东芝、富士通已经将其进行剥离，芯片企业的下一个增长点在哪里？

带着这些疑问，笔者参加了第十七次嵌入式联谊会，会上来自高校的教授和来自企业的高层分别就这些问题阐述了自己的观点。

后摩尔时代，工艺的发展依然精彩

北京大学软件与微电子学院院长张兴教授

摩尔定律自 1965 年提出以后做了多次修订，最后定义为：集成电路芯片上所集成的电路数目每隔 18 个月就翻一倍。这是一个技术发展与经济学发展想结合的规律。张兴教授对摩尔定律提出的 50 年划分成了三个阶段：第一阶段是前摩尔时代（1965 年到 1975 年），其特点是以增加容量为驱动力，即在集成电路元器件上增加元器件的数量，扩大芯片的集成度主要是扩大芯片的面积，标志性事件是 1975 年英特尔公司准备生产的电荷耦合内存芯片上包含了 32K 个元器件，与摩尔定律预测的 64K 大致吻合；第二个阶段是摩尔时代（1975 年到 2011 年），这个阶段主要特点是扩容和缩减器件尺寸并行，通过缩小器件的尺寸，增加芯片的面积，优化器件的结构，来实现集成度的提高，以前需要花一栋房子的价钱才能买到的 1MB 存储器，如今 16G U 盘才需要几十块钱，也正是微电子技术的发展促使嵌入式技术得到了日新月异地进步；第三个阶段是后摩尔时代，除了增加芯片的面积，缩小器件尺寸之外，标志性的特点是传统的平面结构和传统的材料不能满足要求，所以要引入新的器件结构、新的材料体系。2003 年应变硅技术的引入使得微电子技术进入 60nm 和 90nm 时代，2007 年微电子技术从 45nm 发展到 32nm，2011 年 Intel 对三栅技术的引入使得栅结构从平面变成立体结构，微电子技术跨入 22nm，微电机技术进入后摩尔时代。

后摩尔时代最大的问题是速度与功耗不可兼得的矛盾，这一矛盾虽然伴随着微电子技术发展的全过程，但是到了后摩尔时代尤其突出。英特尔工程师认为，“随着技术的发展如果不采取任何低功耗的设计的话，功耗会呈指数增长。”怎样降低功耗？降低电源电压就可以了吗？no，因为这样速度也会随之降低，无法满足高速的要求。于是工程师想到了降低阈值电压，但是阈值电压降低以后导致关断的效果不明显，从而使静态功耗变高。因此后摩尔时代从尺寸驱动过度到功耗驱动。

张兴教授预测微电子技术的发展新趋势是：一是更小，元器件会继续按比例缩小；二是更多样化，集成电路将发展成系统芯片（SOC），与其它技术结合，如 MEMS，DNA 等；三是更新，更机理化，发明更多新的、可大规模集成的基础器件，如纳电子，分子电子等。

京微雅阁王海力：FPGA 的昨天、今天和明天

可编程技术分为软件可编程和硬件可编程两类，两者都是优缺点兼而有之。FPGA 是主要的可编程技术，从 FPGA 的发展规模来看，最初的处理规模比较小，处理能力也比较弱，开始只是做简单的与非门操作，到 90 年代形成了嵌入式存储模块，能解决比较复杂的存储、运算功能，2000 年以后提出了类似 SOC 的概念，以 Altera 发布的 Nois 软核为标志，用户们都在考虑将软件和硬件结合起来，实现更加复杂的功能，到 2004 年至 2005 年期间 FPGA 已经上升到了系统的概念，I/O 变得越来越强大，集成的模块越来越多，2010 年以后 FPGA 从软的 CPU 核又集成了更多的硬核，如最近两年 Altera 和 Xilinx 推出的带 ARM 核的产品都体现了这样的概念。

京微雅阁副总裁：王海力博士

FPGA 的全球市场大概 50 亿美金，但是作用不可小窥，年复增长率高达 7%。同时产业并购也在不断进行，2010 年 Microsemi 以 43 亿美金收购 Actel，2011 年 Lattice 以 63 亿美金收购 SiliconBlue，2015 年英特尔以 167 亿美金收购 Altera，由此可见 FPGA 技术受到各个领域厂商的青睐。关于 FPGA 所使用的工艺，王海力介绍，“主流的 ASIC 厂商不会冒进，除了大厂商，一般小公司都会停留在 65nm-90nm 工艺产品线上，FPGA 技术其实走在工艺的前面，但凡新的工艺推出，FPGA 厂商都会尝试去使用，如今 14nm 已经量产，Xilinx 和 Altera 都在了 14nm 和 16nm 的工艺节点上量产产品了，未来的 10nm，7nm 也会有相应的 FPGA 产品出现，因此与 ASIC 差距会越来越大。”

对比 ASIC 产品和 FPGA 产品的生命周期可以发现，一颗稳定的 FPGA 产品生命周期是 6 年，然后会开始走向衰落，但是到第 15 年的时候还会存在于市场上，而 ASIC 产品的生命周期一般是一年或者两年，由此可见 FPGA 产品的生命魅力所在。

目前 FPGA 的主要应用领域是通讯、工控、国防、消费，未来预计会在机器视觉、存储以及有线无线网络方面发挥更大作用，预计 5 年会实现翻倍，市场份额达到 90 亿美金。本领域的主要公司是 Xilinx、Altera，三者的市场份额高达 87%，国产 FPGA 作为跟随者未来的机会在哪里？王海力表示，“国内要做 FPGA 产品一定要做成系列的产品，只有一两颗芯片很难打天下，我们需要完成核心架构的设计、系统平台技术的设计，同时还需要硬件工程的实现技术。现在京微雅阁百万门级的产品已经有四颗，低功耗产品已经有两颗，千万门级的 C1 已经设计完成，接下来我们会进入到 C5，C3 28nm 设计，我们的技术落后 Xilinx 大概 5 年 2 代产品线，未来我们会努力打破现有的 FPGA 生态圈，把国产的 FPGA 产品推出去，目前出于信息安全的需要，我们的产品在军工国防方面具有自己的优势。”

华登国际：半导体产业的新格局
今天对于半导体产业是一个多变之年，行业内的并购连连，这个行业是否已经走过快速增长期，未来还有没有强大的发展驱动力？华登国际王林副总经理站在投资人的角度带来了自己的看法。

华登国际在中国的投资也是围绕半导体产业链，如芯片，上下游的材料设备，嵌入式系统的算法以及整机。王林指出，“从 Garter 的数据来看，2015 年上半年半导体市场基本没有增长，结果令人很不满意，很多人寄希望于下半年的反弹。上个世纪七八十年代是半导体行业的黄金时代，因此造就了美国的硅谷，也就是基于硅来制造芯片，而如今大部分企业都是在从事与互联网相关的创业，半导体的发展近几年趋于平缓，全球来看半导体的投资不是很乐观，于是很多人选择离开这个行业。半导体被很多投资人看成一个高投入，高风险、低回报的行业，由此可见半导体已经进入成熟期。”

从全球来看半导体产业已经进入低利润时期，是不是意味着中国已经没有发展机会？王林解释，“全球电子产业链的转移给中国造就很多机会，可以看到，全球其他地区在半导体领域没有增长甚至负增长，而中国市场半导体产业最近十年却成长了 5 倍，因此中国市场对于半导体领域以及做嵌入式软件相关的公司是一个很有前途的市场。”

如果要创业首先要确定自己所服务的客户是谁？屌丝还是中产？如果是屌丝，你的创业注定是一场艰苦的旅行，而且收益也会和屌丝的收入持平，如果是中产你的未来还有更多机会。因此我们看到很多公司将提高产品的品质放在了第一位，而非通过降低价格来争取用户。越来越多的整机公司选择自主设计核心芯片，如苹果每年在芯片设计的投入是 6.15 亿美金，华为每年的芯片研发费用是 2.57 亿美金，博世的芯片研发费用是 1.07 亿美金。这些顶级系统厂商选择从纯软件走向软硬件结合，“廉价替代”已经不能满足他们的需求，有品牌，高品质，高性价比的精品更容易脱颖而出。

物联网时代的来临谁都无法阻挡，有人曾经预测它会是下一次工业革命，它也会给集成电路产业带来新的创新机会。王林表示，“物联网分三个方面：端、链接和云。端上面我们看到传感器、高效 CPU、低功耗和算法；连接可以关注高效、稳定、可组网、低功耗的互联方式； 云端最为强大，它相当于 IoT 的大脑，我们可以关注 IDC、高速率 Fiber 传输、存储以及高并发。”

从全球来看，半导体产业确实在走向平稳期，未来会进入滞涨期，而中国还有机会，在中国的创业者需要发挥潜能，实现自己的半导体创业梦。

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关于 2015 年半导体产业分析，请参照：2015 年中国半导体产业全景观察：不能总做欧美产业的搬运工