魏少军：强化设计工艺协同，提升供应链安全

全文引自第25届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展大会 魏少军教授讲话

除了装备、材料的本地化外，强化设计与工艺的协同是提升供应链安全的重要任务。

2023年4月18日，第25届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展大会在广州举行。在本届大会的高峰论坛上，中国半导体行协会设计分会理事长，中国集成电路创新联盟常务副理事长，国家科技重大专项01专项技术总师魏少军以《强化设计工艺协同，提升供应链安全》为主题发表演讲报告。

魏少军教授介绍了半导体全球供应链的诞生。首先是，移动通信标准的演讲和统一。过程上世纪90年代，国内刚刚引进了国际上的模拟通讯，后来从模拟转向数字，出现了GSM、CDMA。到世纪之交时，转入了第三代通讯。之后通信领域的标准三足鼎立，中国成为了一个重要的玩家。但是，移动通信领域中不是标准越多越好，而是标准统一最好，否则不可能实现全球的漫游，因此3G是一个非常短的过渡过程，人们很快就实现了统一。

到第五代移动通讯，真正实现上第一次全球通讯的统一。魏少军教授说到：“有一点我们可以确认，如果移动通讯的标准出现碎片化，那就不可能再是全球通的移动通讯，所以想让大家从一个全球漫游、全国移动的通讯倒退回去，这是逆历史潮流而动。”

其次，随着移动通信技术标准的演进统一促进了产品技术趋向统一。特别在2000年之后，以互联网技术、移动通信技术与两者结合的移动互联网技术为代表的信息技术产业崛起，推动着全球经济的高速发展。在本世纪的前十年，出现了ARM+安卓、ARM+IOS的产品。

最后，产品技术的统一也促进了全球供应链的建立和供应链的全球化。美国、欧洲、日本、韩国、中国大陆和中国台湾是全球半导体产业的聚集地，代表了全球95%的产能、近乎100%的产品和98%的市场。同时，美国、欧洲、日本和韩国也是半导体装备和材料的主要生产地，是全球半导体供应链上的关键角色。半导体产业已经实现了彻底的全球化不仅体现在生产上，更体现在贸易上。例如，一款美国设计的移动通信终端芯片在中国台湾完成芯片生产，并在马来西亚完成封装测试，然后卖到大陆，将被中国海关认定为是马来西亚出口到中国的集成电路产品，如果该芯片在中国大陆封装测试，并被卖到美国，美国海关则认定为是中国出口到美国的集成电路产品。

也就是说，产业和供应链的全球化是依托于移动通讯的发展而产生的。所以如果破坏了已经形成的全球产业链和供应链的全球化，受到最大影响的将是通讯行业。当然，并不是为了建立全球供应链而建立供应链，建立供应链和全球化的过程中最重要的还是要带来市场的繁荣，带来人民生活水平的提升。供应链和产业链的全球化也确实促进了全球市场的繁荣。

魏少军教授表示，半导体全球供应链的建立，并非一朝一夕就能做到，主要受成本、交货期、能力、技术、标准、市场、经济、文化、社会、政治10大因素影响。不过，这些都是外围因素。全球供应链之所以能够成立最重要的是它能够创造利润，如果不能创造利润，任何一个好的模式都不会被人接受。追求利润最大化是企业的天性，在追求利润的大前提下，全球供应链可以实现利润的最大化，并且不是一个环节，而是全球供应链各个环节的利润最大化，这就是供应链的全球化具有强大生命力的根本原因。

半导体产业模式的变迁

魏少军教授提到，过去三十年半导体产业模式不断演进。从IDM模式逐步演进到Fabless+Foundry模式，再到Fabless+Foundry+Service模式。现在，设计工具、制造、封装、测试都独立出现，可以看到IP和设计服务也成为整个产业链当中的一部分，这个发展过程也是符合客观规律。

国富论中就曾经讲过一句话：生产要提升生产率，要提升它的生产效率，最重要的就是分工，要把分工细化。所以分工代表了一种产业的进步，尽管今天IDM仍然是主流，但是分工而言，它是非常重要的一种产业进步的手段。

任何事情的发展都有它的前提。半导体产业模式不断细分的一个非常重要原因，是有一个好的产业的全球化。从芯片设计而言，这种分工细化带来的重大影响就是设计和制造的关系被大大弱化。这使得工程师在工作当中可以集中精力于设计，或者集中精力于制造，而不用关心两者之间的关系。这是由于产业链上下游之间是可以无缝衔接的，可以借用各自的资源。

如果供应链被割裂，那么这个循环是不成立的。魏少军教授说到：“非常不幸，我们现在碰到的就是这个问题，我们看到的半导体全球供应链正在经历一个大变局。”

半导体全球产业链正在受到破坏，有人尝试将中国排除在半导体全球供应链之外。这个做法实际上已经造成了很大的影响，即便是西方的盟国中也担心自己被孤立化、被边缘化。这意味着好不容易建立起的全球供应链，很可能面临着一种碎片化的现象。

构建强壮的半导体供应链

对于这种情况，魏少军教授表示，国内需要构建强壮的半导体供应链。

一方面，要坚信中国已经走在自立自强的正确道路上。中国作为中国工厂、中国市场的地位短期不会改变，而中国是世界市场这件事情帮助了中国成为世界工厂。

另一方面，也要意识到中国高性能芯片面临严峻挑战。国内最先进制造工艺为14nm，距离国际最先进制造工艺3nm之间差距约10倍。目前的工艺方面，很难去找到更先进的工艺了。因此，一个重要的课题是，国内需要寻找一种不依赖于最先进工艺的，而且能开发出更好的高性能芯片的设计方法。

魏少军教授说到：“我们设计领域反复强调，但是引起不了大家重视，那就是谁能用不那么先进的工艺做出先进的集成电路，那是高手；都用最先进的集成电路工艺来做一个先进的芯片，那不是高手。”

芯片设计工程师要补工艺的课。过去二十年，中国集成电路设计业虽然取得已经成长为全球集成电路产了巨大的进步，已经成长为集成电路产业的重要力量，但还存在一些明显的短板，包括，产品定义能力不强；创新不足，尚未摆脱跟踪和模仿；产品进步主要依靠工艺技术进步和EDA工具进步；同样的产品性能需要使用比竞争对手更先进的工艺，而同样的工艺做出的产品，性能往往落后于竞争对手；主要采用FOT流程，而不是COT流程，设计公司广泛依赖代工厂提供的PDK，没有能力开发自己的PDK等问题。

这些短板在全球化的大背景下，并不构成太大的挑战。但在半导体全球供应链被破坏，出现碎片化的时候，它们就成为致命的挑战。

魏少军教授表示，国内需要打造“以产品为中心”的芯片制造新业态。以“生产为中心”的理念是充分利用自身的能力服务好客户，把客户服务好，在自身条件允许的前提下，尽最大努力满足客户的要求。芯片制造厂与设计公司之间的关系是:单纯的商业委托。通常收获的是采用FOT方式设计产品的客户。以“产品为中心”的理念是将芯片制造厂的能力和客户的能力有机结合到一起，通过双方的努力围绕客户产品发力，从而让客户满意。芯片制造厂与设计企业之间的关系是:相互合作模式。通常收获的是采用COT方式设计产品的客户。目前，国内大多是以“生产为中心”的模式，要转换成以“产品为中心”的模式。

最后，魏少军教授进行了总结，信息技术驱动全球GDP增长，集成电路赋能信息技术。信息技术催生半导体全球产业链。半导体产业链的全球化也推动了半导体产业模式的变迁，一方面强化了各个环节的分工合作，但另外一方面也使得设计和工艺之间的联系逐渐弱化。

现在，全球半导体供应链正在经历大变局，美西方尝试将中国排除在半导体全球供应链之外。半导体全球供应链走向碎片化。在努力维护现行半导体全球供应链完整性的同时，构建一个强壮的半导体本地供应链已经刻不容缓。除了装备、材料的本地化外，强化设计与工艺的协同是提升供应链安全的重要任务。