加强全球半成品供应链

所有这些因素汇合在一起，正在全球范围内造成破坏。更重要的是，终端客户正在从为插座设计的传统芯片制造商转向系统公司、现有芯片制造商和大量为特定应用开发芯片的新玩家的组合。其中一些是在最先进的节点上开发的，特别是针对数据中心和人工智能应用。

英特尔首席战略官维克•库尔卡尼(Vic Kulkarni)表示:“如今，创造创新定制硅设计的门槛已提高到每个芯片5000万美元以上。Si2．“IP认证、架构、物理设计、创建软件堆栈、原型和验证的相关成本从N5的4亿美元飙升至N2的6亿多美元，以使其获得成功。这导致了IP、SoC和硅到系统设计师的精英阶层。”

这些飙升的成本是硅到系统设计流程复杂性的结果。

“我们需要的是一流的、多供应商、多云和混合云基础设施，以实现创新，同时满足结果交付时间(TTR)和上市时间(TTM)目标。考虑到该行业的复杂性和相互关联性，没有一家公司能够了解或完成所有事情。”

图1:不久的未来云基础设施愿景。来源:Si2

其他人也同意。“定制硅的产品复杂性不断增加，需要一个多供应商工作流程的生态系统，”Corey Mathis说，该公司软件合作伙伴关系和企业发展总监Keysight．“虽然一些公司可能表示他们的平台允许端到端设计、模拟和验证，但没有一家公司是工作流程各个方面的市场领导者。对于半导体公司来说，要想在满足客户需求的时间框架内将复杂的设计推向市场，就需要多家供应商提供一流的工具。”

它还需要IP、设备、包装和其他组件，这些组件可能来自多个地区。

“如今，每个人都想在电子和半导体领域实现自给自足，”美国半导体公司定制IC和PCB集团高级副总裁汤姆·贝克利(Tom Beckley)说节奏．“但我在这个行业呆了40年，这种焦虑一直存在。我还记得日本曾经是经济强国的时候，人们很沮丧。韩国成为强国，但人们感到不安。当然，台湾也是如此。然后，台积电在无晶圆厂方面创造了一个令人难以置信的商业模式。现在有很多人在讨论如何在区域内，或者通过合作，在所有这些领域建立一个独立的、自我维持的生态系统。EDA、IP和小芯片都是其中的一部分，各个小组必须一起工作。我们无法非常高效、非常经济地拆除或重新创造已经创造出来的东西。”

重建供应链是一个巨大的挑战。贝克利指出，波士顿咨询集团(Boston Consulting Group)的一项研究估计，向区域供应链转移，每个地区或每组合作伙伴的前期投资将达1万亿美元，而基础组件的成本可能会上升50%至65%。

“这是一种非常昂贵的方式，”他说。“我们有机会弄清楚如何鼓励当前的生态系统更有效地合作，更高效地合作，并实现交叉授粉。为此，我们正在观察台积电和三星走出亚洲，进入美国、日本和欧洲，并建立晶圆厂。这种类型的外国直接投资应该得到鼓励。与此同时，高技能劳动力应该自由流动，有效流动，不受任何限制。所有这些都为我们所有人创造了巨大的机会。”

目前的地缘政治紧张局势使这变得更加困难。英特尔副总裁兼产品和设计生态系统实施总经理Rahul Goyal说:“过去三年告诉我们的一件关键事情是，供应至关重要。”“即使是一个很小的半导体部件也会让整条生产线暂停。这是个问题。我们需要一个更有弹性的供应链，一个更平衡的全球供应。这就是英特尔正在投资的领域。我们在美国和西半球进行投资，目的是加强西半球的供应链，平衡世界各地的供应。从生态系统的角度来看，英特尔所做的事情的复杂性——无论是产品，还是产品生命周期的整个供应链——需要全面的合作伙伴关系。即使你不打算代工，你仍然需要与EDA合作，因为你必须为你的设计团队准备好EDA工具。代工将其提升到一个新的水平，以确保合作伙伴是一组不同的行业参与者，因为客户将决定他们使用什么。 We won’t always know what tools they use or what IPs they want. So we need to get ready for all of that.”

戈亚尔说，生态系统在这方面将变得越来越重要。“整个行业都在努力实现一个生态系统，在这个生态系统中，我们都能感到安全，我们可以以正确的方式传输数据，数据所有权在正确的地方。与此相关，有很多关于分析和安全标准的讨论，以确保我们在前进的过程中保持数据的安全性。我们面临着一些挑战，但展望未来，也有很多机会。”

微软产品管理副总裁Michael Buehler-Garcia指出，实现更强大的生态系统的一部分包括拥抱云西门子数字工业软件．“云计算将运行与半导体代工相同的模式。如果所有东西都是在云端设计的，那么生态系统的这一部分可能在任何地方。这意味着设计师会去找数据，而不是数据和工具去找设计师。但它必须有正确的商业模式和客户。作为EDA生态系统，我们必须为技术做好准备，为客户做出决定，就像我们从IDM转向代工时一样。这样就有了各种各样的机会。”

这些机会延伸到供应链的所有部分，特别是EDA和IP。该公司高级副总裁Bari Biswas表示:“EDA和知识产权公司在抓住机会帮助生态系统取得成功方面发挥着许多作用Synopsys对此“硅实现集团。“我们正在向芯片系统迈进，而不仅仅是片上系统。我们将在未来5到10年内看到多模系统，我们将走向这个万亿美元的市场，这些都是我们需要共同努力解决的机会。”

Biswas表示，功率、性能和面积限制仍然是驱动设计优化的因素，但他指出，安全性应该是第四个因素。“如果云可以是一个铸造厂，那么我们需要为硬件带来安全性，并创造出设计上安全的硅。”

那么，为了加强全球半导体供应链，创建强大的EDA和IP生态系统的最佳方式是什么?Keysight的Mathis表示，这很复杂，但最终需要EDA和晶圆代工厂的管理层保持良好的一致性，以实现满足客户需求的工作流程。的目前的工作Keysight, Synopsys和TSMC之间的竞争就是一个很好的例子。

构建更好的供应链
然而，在创建一个真正强大的全球半导体生态系统方面，合作伙伴的作用并不总是简单的。

Mike Eftimakis，战略和生态系统副总裁Codasip，指向一个纸哥伦比亚特区大学和佐治亚理工学院的研究人员分析了合作对全球关系和全球供应链的影响。他说:“研究人员试图解释这些影响是什么，以及这些关系最终如何影响公司和供应链的整体表现。”“他们证明了这条路相当复杂。这并不是神奇地起作用。它是一个链。它从一个合作项目开始，这个项目或你们一起工作的事实改善了合作公司之间的关系。这反过来又提供了运营上的好处，比如，当他们一起工作时，他们开始在他们所做的事情上做得更好。这是直接影响公司业绩的运营效益。这并不是直接合作带来的好处。这是一连串的事件。”

Eftimakis表示，这在芯片行业很明显。“我们开始合作，但在我们真正专注于努力获得对两家公司都有利的结果之前，最终没有真正的好处。因此，只有当两家公司开始一起做有意义的工作时，合作关系才会起作用。有时我们看到的合作只是营销合作。它们完全没有价值。事实上，有些合作关系仅仅是为了营销目的而宣布的，只是为了制造噪音，但每个人都很快明白，如果它不能提供价值，就不是真正的合作关系。如果它不提供价值，它也不会为客户提供价值。深入思考合作关系是非常重要的，因为他们需要真正地建立一些东西。我们能和另一家公司做些什么来真正共同创造价值?不仅仅是‘我们需要这个。 Let’s talk to this company and we’ll get it.’ It’s more about what can be made together to make sure that we gain, and they gain as well, from the work that we did together. This approach has been shown to positively impact the global supply chain.”

例如，Arm成功地利用了广泛的生态系统，在智能手机、物联网、服务器和个人电脑等多个市场获得了吸引力。

Arm基础设施业务高级副总裁兼总经理Chris Bergey表示:“Arm 30年来的一个遗产是，我们不称客户为‘客户’手臂．“我们称他们为合作伙伴，因为我们与业内其他领导者合作，从实现的角度提供帮助，这对我们来说是非常深刻的。从供应链的角度来看，Arm与所有主要代工厂都有合作，同时也与许多第三方EDA公司密切合作。Arm不知道我们的客户想要构建什么类型的解决方案，也不知道他们的首选供应商是谁。与此相关，让Arm如此独特的一件事是，当谈到异构数据中心时，它实际上是带有一些自定义逻辑或专门处理的cpu。如果你看看半导体公司的Arm生态系统，就会发现那些制造dsp的公司，那些在I/O集成方面做得最好的公司，那些在网络空间方面做得最好的公司等等。所以，这真的是一种合作关系，能够从Arm计算中获得非常高性能的结构，与EDA供应商或其他IP提供商提供的免费IP相匹配，然后在此基础上构建并添加某种特殊的附加值，从功耗效率的角度来看，从计算的角度来看，这是非常强大的。最后，它可以在多个晶圆厂建造，这提供了灵活性。只有通过合作，我们才能提供如此多样化的解决方案。”

Arteris IP例如，阿里巴巴正在汽车领域与Arm合作，以加快决策过程。它最近宣布扩大与Arm的合作伙伴关系，他说，他希望能够帮助客户更快地融合他们的下一波设计。Arteris IP首席营销官Michal Siwinski表示:“很多人都更加认真地对待电气化，潜在的全球气候挑战正在推动更多的讨论。”“一些欧洲和中国的原始设备制造商已经宣布，从2030年开始，汽车将只使用电动汽车。不再销售汽油车。加州正试图表明，在7年内，将不再销售新的汽油车。我们已经快到2023年了，考虑到传统的汽车循环设计周期是7年，没有太多的时间来找出所有的要求，并开始更快地创新。Arm和Arteris都已经看到了这种额外的紧迫性。尽管看起来还需要很多年，但在定义架构以及如何设计所有这些部分方面，我们几乎已经晚了。对核心创新的推动是空前的。 If we can do this better together, we can save a lot of the back-and-forth iteration, or potentially misalignment of customer needs.”

一种方法并不适合所有人
然而，这并不简单。Keysight的马西斯指出，不同的公司以不同的方式划分合作伙伴关系。他们可以是实现云计算的技术合作伙伴，可以是提供关键流程开发工具包(pdk)的代工合作伙伴，也可以是集成各种设计、模拟和验证工具的工作流合作伙伴。”

Si2的Kulkarni指出，为了更大的生态系统，必须从金融和技术投资的角度降低进入壁垒。他说:“下一波创新浪潮将来自系统优先的思维模式，即通过生态系统协作进行硅到系统的创新。”“在最近的Si2圆桌讨论中，爱立信硅谷首席技术官Mallik Tatipamula博士生动地描述了5G到6G实现的复杂性。他分享了一个多维生态系统思维的重要愿景，使从5G到6G的过渡成为未来五年内硅到系统协作的可实现目标。”

图2:新兴的合作模式将创造大赢家。来源:Si2 /爱立信

结论
但是，尽管可以创建模型，库尔卡尼补充说，有些问题不能通过简单的合作来解决。“要么必须有很多参与者，导致物流问题和反垄断问题，要么，如果最终目标需要一个不存在的基础设施，或者只以专有形式存在，没有其他人支持，那么你必须考虑像Si2这样的研发合资企业。我们成功地采用了来自IP、芯片制造商、EDA供应商和硅晶圆代工厂的成员合作模式。这些成员将共同调查行业，在完整的工作流程中发现技术互操作性方面的差距，为协作团队创建重点交付成果，准备高价值的用例和路线图，然后共同致力于概念验证参考实现，从而形成行业标准。当我们展望未来，特别是在芯片和定制硅时代，新的考虑因素将是工厂自动化数据，多模具组装规则和标准化，2.5D/3D IC配置，对测试成材率的影响等等。”

最后，另一个需要考虑的新因素是电气设计、机械设计和热分析之间的墙壁开始下降并融合在一起。Keysight的Mathis表示:“EDA与多物理CAE工作流的互操作性变得越来越重要。“即使两家软件供应商在某些领域存在竞争，但它们的工具和技术可能在更多领域是互补的，因此对合作竞争感到放心正变得越来越普遍。”