无晶圆厂idm重新定义领先优势

大型系统公司看起来更像集成设备制造商，设计自己的先进芯片、包和系统供内部使用。但由于这些公司并非纯粹的芯片公司，它们正在打破自芯片行业诞生以来定义了芯片行业10年的定制化和标准化节奏，并在没有相关规模经济的情况下延长创新周期。

改变的是推动摩尔定律和牧本波的基本经济学。芯片被设计成更大系统的一部分，系统公司内部使用的经济性与芯片公司非常不同。成本可以分摊到数千台服务器或数百万辆汽车上，而且设计是如此个性化，以至于对其他公司来说几乎没有价值。

在这种转变中，包括亚马逊和Meta这样的超大规模企业，以及通用汽车和福特这样的汽车原始设备制造商，它们正在不断发展软件定义的汽车．共同的主线是需要高度定制的可以与软件紧密集成的设备硬件，以及保持供应链与未来绝缘的一致努力芯片短缺．此外，对专有技术细节的保密也越来越受到重视。

垂直集成商的崛起
从上下文来看，这些垂直集成商正处于不同的设计和验证阶段内部同时利用代工厂和osat提供的规模经济。

这是IDM模式的一个新变化，该模式可以追溯到一个多世纪以前，当时行业巨头们试图控制他们的整个供应链。在大型机时代，IBM以开发和制造自己的软件和硬件而闻名，它在内部使用并出售给客户。在芯片领域，相对简单的芯片架构使一家公司可以设计、制造和销售一个IC，这已经是过去的历史了。

AMD前首席执行官杰里·桑德斯曾说过一句名言:“真正的男人都有晶圆厂。”在这个新的世界秩序中，他们没有。昔日的IDM巨头正试图在需求日益增长的市场中找到一条前进的道路定制化和异构化芯片和封装，使得旧的模式在很大程度上过时了。

公司总经理Shankar Krishnamoorthy表示:“这种特定于工作负载的计算概念真的会一直存在下去。Synopsys对此EDA集团。“基本上，我们现在看到的是，每个人都在采取我们所说的‘上述所有’战略。你可以扩展，你可以把你的计算和真正敏感的部件放在最新的节点上，然后你可以从许多不同的节点组装芯片。I/ o可以在7nm上，内存在8nm或12nm上。基本上你在一个包里建立了这个系统。向这一方向发展的速度非常快。”

如今，在行业充满变数和不可预见性的情况下，拥抱这一趋势的公司正在这样做。摩尔定律越来越多是一个更大的解决方案中的一个元素。和Makimoto的波，需要在一个晶片的基础上应用或修改。

“Makimoto的Wave目前已经结束，继续需要定制设计解决方案来克服半导体规模的限制，”该公司首席营销官Rupert Baines表示Codasip．“这种钟摆摆动持续了60年，这也是半导体缩放工作可预测的一段时间。换句话说，半导体设计基于越来越小的硅几何结构来支持日益增长的复杂性，从而提供越来越多的性能。”

图1:半导体行业的标准化和定制周期的例子。来源:Codasip

软件和硬件之间的平衡也在发生变化。贝恩斯说:“软件仍然是必不可少的，但软件不再提供足够的改进可能性，而传统的通用处理器核心往往无法实现高要求的计算性能。”“相反，公司正在改变硬件，使软件运行更高效，并设计自己的处理器核心，以实现他们的设计目标。”

Synopsys的Krishnamoorthy表示同意。“提供系统级性能的最强大的方法之一是软件和硬件的交叉，”他说。“系统级的性能在工作负载级?有许多不同的方法得到它。你可以在软件上加倍投入，保持芯片相对简单。或者你可以把复杂性降低。跨频谱的协同优化确实是大多数人的目标，尤其是系统公司。汽车公司和超大规模企业将其视为一个全栈问题，而不是一个硅问题或软件问题。”

最终的结果对这个行业来说是新奇的。Baines说:“如果Makimoto的Wave仍然成立，我们应该已经处于标准解决方案的时期，但这并没有发生。”相反，我们看到了一些新的东西，即随着系统公司开发自己的内部soc，垂直集成。这始于苹果为iphone设计芯片，但现在我们看到越来越多的公司在这么做。”

专一性、供给性和保密性
至少部分原因是，许多这样的系统都不存在足够好的解决方案，而且在大多数情况下，没有足够的数量来证明为更广泛的客户基础开发这些系统的投资是合理的。Verific首席运营官Michiel Ligthart表示，在某些情况下，垂直集成商开始探索芯片世界，因为他们有特定的与功率相关的需求，现有产品难以满足。

此外，马特琼斯，战略营销副总裁Rambus他说，在大多数情况下，这些公司专注于优化或保护其设备的应用程序或特定于工作负载的功能。

“在大多数情况下，在不同的应用程序中，‘为什么’有很强的相关性，”琼斯说。“在数据使用和需求不断增长的时代，摩尔定律的放缓继续推动计算和存储资源在应用程序之间的分布。在这些日益异构的体系结构中，我们看到越来越多的专门处理和存储元素变得更加针对特定的应用程序和工作负载而构建。内置设备使公司能够优化解决方案，以实现最大的性能和效率，同时保护推动差异化的高价值知识资产。”

Sanjay Malhotra，公司营销副总裁半他指出，汽车原始设备制造商在继续设计需要更多芯片的产品，同时还要应对持续的芯片短缺问题。“如果他们自己设计，然后去代工厂专门为自己制造芯片，不仅可以获得专有标签，还可以确保独家供应。”

与此同时，这些系统公司还依赖于经过验证的内存和I/O接口IP解决方案，以缩短设计周期并满足上市目标的关键时间。或者换句话说，一个解决方案并不适合所有应用程序，但其中一些部分可以跨许多应用程序重用。随着需求激增，这反过来又导致了供应链的失衡，这个问题在今天的汽车供应链上尤为明显。

“他们最终会出现芯片短缺，”英特尔产品营销总监马克•斯温宁(Marc Swinnen)表示有限元分析软件．”当他们争先恐后地试图追赶时，他们发现特斯拉已经控制了自己的芯片，正在略微领先。每个人都担心自己会被抛在后面。”

可以肯定的是，垂直整合并不适用于每个公司或该公司内的每个硬件需求，并且有各种原因可以解释为什么某个特定的组织可能选择追求不同的路径。例如，TTTech Auto的首席技术官Stefan Poledna指出，芯片制造的经济性可能会使汽车原始设备制造商将芯片设计工作主要集中在应用量最大的硬件上。

Poledna说:“我怀疑通过生产特定的‘X品牌’芯片来减少芯片的体积是否可行，比如只生产100万个，因为这是一辆汽车的体积。”“这让汽车制造商与制造商的芯片相比处于劣势，后者可以安装在3000万辆汽车上，他们在协同设计中考虑了一个对他们很重要的功能。”

影响
如果公司之间不太愿意合作，那么超级定制和保密的趋势是否有可能导致创新速度放缓?

答案并不明确。Verific的利特哈特说，这是有可能的，但他不认为最终结果会在宏观层面上显现出来。

TTTech Auto首席增长官弗里德海姆•皮克哈德(Friedhelm Pickhard)指出了汽车技术领域的相反趋势，即水平化(horizontalization)，它创造了一个更具竞争力和创新性的环境。他说:“汽车制造商可以使用统一的软件平台来集成具有不同重点的不同芯片模块，例如安全、高性能计算或dnn，因此也可以运行来自不同制造商的应用程序。”“如果这个软件平台既与硬件无关，也与应用软件无关，那么给定的芯片可以运行来自特定供应商的软件，但任何其他软件也可以在该芯片上运行。所以性能和速度是一样的，但汽车制造商不依赖于任何特定的硬件。这将刺激竞争和创新，从长远来看将带来更具成本效益的解决方案。”

从短期来看，垂直整合最明显的影响是改变了寻求与芯片和系统设计各个方面相关服务的客户组合。例如，Rambus表示，由于垂直集成商进入客户群体，其客户组合更加多样化。同样，SEMI市场传播总监Samer Bahou表示，过去几年，超大规模企业和汽车公司的会员数量急剧增加，因为这些公司越来越接近半导体供应链。

在过去三年里，这些变化一直在缓慢但稳步地加速。莱特哈特说，越来越多的系统公司表示有兴趣与Verific合作，尽管这并不像有人打开了开关。“垂直集成商对小众化和定制化的强调正在EDA领域引发相关趋势。半导体内部开发的趋势是真实存在的。我们都能在身边看到它，它通常被称为“定制的硅”虽然不太明显，但同样有趣的是，这一趋势与“定制EDA”开发密切相关，即为解决特定领域的挑战量身定制EDA应用程序。定制EDA为定制硅提供了优势。”

Kam Kittrell, Digital & Signoff集团产品管理和业务发展副总裁节奏他说，超规模芯片和其他芯片已经改变了定制硅芯片的市场动态，他认为定制硅芯片是定制asic的重新命名。“他们正在制造自己的芯片或定制自己的芯片，因为他们想把这些卡复制到机器中，在一个数据中心中放置1万台机器，在地球上放置1万个数据中心，为他们的客户提供增值软件。是经济的变化让ASIC回归。几年前，推动市场的是移动设备。接下来，5G真正改变了游戏规则，人工智能紧随其后。人们正在制造定制的芯片，制造硬件来驱动特定的软件堆栈。垂直集成商同时做这四件事，其他成功的公司也在效仿。”

垂直整合也重新混合了整个生态系统的竞争动态。花了几十年时间争夺市场份额的竞争对手现在必须合作才能生存。例如，英特尔(Intel)正在推行一项名为“IDM 2.0该计划包括扩大自己的芯片制造能力，以及为无晶圆厂公司提供制造服务。首席执行官帕特·盖尔辛格说本月初他会为AMD这样的竞争对手制造芯片而“兴奋不已”。

SEMI的马尔霍特拉说:“这实际上是在说，‘我们既是你的客户，也是你的竞争对手。’”“我们可能会看到更多这样的交叉连接，这取决于对某种工艺、技术和能力的需求。”

结论
垂直整合商的统治能持续多久还有待观察，但大多数专家认为，这不会转瞬即逝。“我相信这是一个方向或矢量的转变，而不是一个短暂的趋势，”Rambus的Jones说。增加数据计算、使用和存储的驱动力继续超过传统系统架构跟上步伐的能力。我相信，随着公司寻求优化和保护其差异化算法和功能，更多具有特定工作负载的计算和存储资源的异构模型将继续推动内部设备的发展。”

这些公司是否能在未来引领标准化的新阶段?Codasip的Baines表示:“这一次，我们需要一种新的驱动力来走出定制时代。”“到目前为止，还不清楚会是什么。”