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

2022年，通脹上升，外部摩擦、終端市場需求疲軟，加上反復的疫情，種種不確定性將全球半導體市場推入了一個調(diào)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底色，然而，作為一個周期性行業(yè)，作為各產(chǎn)業(yè)之基礎，半導體調(diào)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都在2022年取得了重要進展，持續(xù)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行業(yè)趨勢值得關注：

趨勢1 - 更多的系統(tǒng)公司開始垂直整合并設計 IC

十年前，系統(tǒng)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)超過了 20%。越來越多的系統(tǒng)公司開始著手開發(fā)自己的 IC。原因何在？

首先，系統(tǒng)價值在很大程度上體現(xiàn)在半導體層面，系統(tǒng)公司渴望更多的價值增長，必然會更傾向于設計自己的 IC。

其次，系統(tǒng)價值能夠通過自研 IC獲得更好的差異化。今天的電子系統(tǒng)已經(jīng)十分智能，而如何應用這些嵌入式智能以及通過優(yōu)化器件來實現(xiàn)這種智能，是實現(xiàn)產(chǎn)品差異化的關鍵所在。以蘋果公司為例，多年前蘋果決定率先采用 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問能力，使其設備比競爭對手的產(chǎn)品運行速度更快、續(xù)航時間更長。

現(xiàn)在很多公司都在運用人工智能和機器學習（AI /ML）技術提高系統(tǒng)的差異化程度，越來越多的 AI 被整合到邊緣設備當中，同時，一些領先公司還通過構建自行優(yōu)化的 AI 加速器以實現(xiàn)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(shù)字孿生中的融合

無論是對于自動駕駛、5G，還是“從芯片到城市”的應用，提前知曉系統(tǒng)在真實輸入和輸出環(huán)境中的表現(xiàn)都將帶來更高的靈活性。在自動駕駛方面，IC 行業(yè)面臨著兩大障礙，一個是功耗，另一個是確定系統(tǒng)在復雜的真實環(huán)境中需要處理多少計算。這些挑戰(zhàn)帶來了對數(shù)字孿生的高度需求，這些數(shù)字孿生能夠仿真機電系統(tǒng)在真實環(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(tǒng)要在一個更大的系統(tǒng)網(wǎng)絡中運行，這就要求它先在虛擬世界中經(jīng)過詳盡測試，確保過關后才能在現(xiàn)實中進行測試并部署。

趨勢 3 - 3D IC 逐漸成為主流，chiplets進一步崛起

3D IC 設計目前已經(jīng)對行業(yè)展現(xiàn)出了足夠強的說服力：在 IC 層面，它使芯片公司能夠開發(fā)更小的裸片，同時還能提高每個晶圓的良好裸片產(chǎn)量；在系統(tǒng)層面，3D IC 使各家公司能夠進一步小型化，并降低 BOM 成本。同時，3D IC 使設計團隊能夠放置或堆疊不同類型的 IC——SoC、模擬 IC 和存儲器 IC，以實現(xiàn)比傳統(tǒng) PCB 甚至 SoC 配置更高的系統(tǒng)性能和功能。

3D IC 需要采用系統(tǒng)架構思維，不僅要在多個基底之間進行系統(tǒng)級規(guī)劃，還需要使用一個集成的解決方案來執(zhí)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級別（IC、中介層、封裝和 PCB）中進行，還要從整體層面進行。理想情況下，3D IC 需要一個解決方案來考慮機械應力以及供應鏈，并統(tǒng)一跟蹤和管理所有這些數(shù)據(jù)。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(nèi)的合作伙伴將更具優(yōu)勢。

隨著 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，其目的是建立一個生態(tài)系統(tǒng)，以期將小芯片的即插即用能力變成現(xiàn)實。如此一來，各個 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。 更快地為chiplet 制定正式標準，使其成為一個蓬勃發(fā)展的新行業(yè)，才能引領新一波由 3D IC 集成驅動的新系統(tǒng)創(chuàng)新。

趨勢 4 - AI /ML 將得到更廣泛的應用

無論是開發(fā)新品，還是實現(xiàn)更小的修復，AI/ML技術無疑都是實現(xiàn)創(chuàng)新的“快速通道”。AI已經(jīng)在今天多個行業(yè)場景下得到應用，例如，利用 AI /ML修復工具存在的缺陷，這些缺陷本質上與特定代工工藝規(guī)則并沒有太多關聯(lián)。我們可以預計，AI /ML在2023年將繼續(xù)得以廣泛應用，并成為EDA 工具中的一個常規(guī)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(zhí)行快速分析、更快地探索設計可能性，還要成為一個能夠實際支持設計開發(fā)的工具，而這也是各家 EDA 廠商都在努力的方向。

面對市場波動與供應需求的結構性分化，有戰(zhàn)略眼光的企業(yè)一方面在磨練自己的“內(nèi)力”，一方面向更長的產(chǎn)業(yè)周期推進產(chǎn)能布局。堅守創(chuàng)新之本，緊跟最新技術，將是我們直面新挑戰(zhàn)，新機會，新市場的最佳方法