國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

　　IC產(chǎn)業(yè)及其特點(diǎn)

　　集成電路產(chǎn)業(yè)，屬于典型高科技高風(fēng)險(xiǎn)勞動密集型產(chǎn)業(yè)。雖然入門門檻相對較高，但是某些產(chǎn)品也容易被復(fù)制，比如LDO這些，造成同質(zhì)化競爭相對嚴(yán)重。又因?yàn)檎麄€(gè)產(chǎn)業(yè)投資巨大同時(shí)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)較多生產(chǎn)周期長，對企業(yè)的發(fā)展和生存都有很大的生存壓力。

　　國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展困境

　　中庸，是目前國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)的普遍情況。高不成低不就的這種尷尬是因?yàn)閲鴥?nèi)沒有這樣的土壤培植新型技術(shù)以及創(chuàng)新，主要有以下方面的制約

　　1、產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展的初級階段，基本都是引進(jìn)的生產(chǎn)線，缺乏國內(nèi)自主研發(fā)的生產(chǎn)線，先進(jìn)工藝制程被國外產(chǎn)線所限制（比超高頻，超大功率等等，新工藝制程等）；

　　2、以反向研發(fā)/半正向?yàn)橹髁鳎a(chǎn)業(yè)主要集中在中低端的產(chǎn)品線上，比如簡單的PMIC，微邏輯，或者近期的高集成的成熟的ARM芯片，但后者屬于拿來主義，使用公版套就基本可以完成，考驗(yàn)的往往是資金實(shí)力，而不是創(chuàng)新能力；

　　3、規(guī)模小，資金/人才缺乏，產(chǎn)業(yè)鏈不完善，造成軟硬件嚴(yán)重脫離，能結(jié)合得比較好的集成電路公司基本都忙于系統(tǒng)移植，但又陷入了不斷給軟件補(bǔ)丁和/Designin的兩難中；

　　4、缺乏創(chuàng)新意識，往往跟隨一段時(shí)間就被市場淘汰；缺乏技術(shù)前瞻性，俗話說就是抄作業(yè)都不會抄，只有抄學(xué)霸的作業(yè)才會有提高，否則跟錯(cuò)方向結(jié)果就是越努力越被動。比如如果當(dāng)年我們跟著北方老大哥走，現(xiàn)在我們的技術(shù)能突破？比如華為合作的都是世界級的學(xué)霸，比如谷歌/微軟/徠卡/帝瓦雷這些。

　　5、國內(nèi)的重商環(huán)境導(dǎo)致大部分企業(yè)為了生存為主，所以不擅于市場培養(yǎng)，也沒有市場規(guī)劃，往往一窩蜂上，最后形成“窩里斗”，造成大量行業(yè)資源的浪費(fèi)，比如半導(dǎo)體發(fā)展初期江蘇一帶的廠家都在生產(chǎn)類似的東西最后比價(jià)格；

　　6、重視規(guī)模而忽略差異化產(chǎn)品：無論是原廠還是封裝廠，都對差異化的小量產(chǎn)品“不屑一顧”，往往造成小公司起步難、運(yùn)作難、推廣難，因此很多有創(chuàng)意小公司被扼殺在搖籃里面；

　　7、“淺嘗輒止”，不肯深入研究一個(gè)產(chǎn)業(yè)，成為國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的根基不牢固，發(fā)展后勁不足，被淘汰幾率大的最大的潛在因素；

　　8、國家扶持僅僅停留在部分產(chǎn)業(yè)，而IC整個(gè)產(chǎn)業(yè)的起步需要全方位的扶持，比如嵌入式操作系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)，并非某個(gè)個(gè)人/公司所能完成，必須提升到國家層面才能完成；

　　目前世界的IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及可能的趨勢

　　日前ARM公司CEO高調(diào)表態(tài)，支持山寨，就是IC產(chǎn)業(yè)以后的發(fā)展以及趨勢的預(yù)計(jì)：山寨化，就是集成電路發(fā)展的一大趨勢。

　　繼多年前TI宣布關(guān)閉OMAP處理器部門，說明了國外日益激烈的處理器市場的爭斗。集成電路高度整合成了今后的必然的發(fā)展趨勢。從目前的智能設(shè)備來看，高通的芯片基本在高端的電話的市場已經(jīng)占有很高的市場占比，連部分三星高端手機(jī)都是用了高通的芯片，華為因?yàn)樽匝绪梓胍矈^起直追，但是還是離高通自研架構(gòu)有一代的代差?？梢娖鋬?yōu)勢之大以及技術(shù)門檻之高。因此，高度整合，是集成電路產(chǎn)業(yè)的第二大發(fā)展趨勢。

　　高性能低功耗，在目前的手持日益增多的情況下，成為必然，而兩者使一個(gè)矛盾體，是否可以兼顧，成為未來IC發(fā)展的又一“不定因素”。

　　無線互聯(lián)，讓使用習(xí)慣成為市場的主導(dǎo)，比如無線聯(lián)機(jī)，無線充電等等……

　　全數(shù)字化，模擬隨著技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)慢慢開始要把接力棒交給數(shù)字系統(tǒng)了。從收音芯片的小型化，到其他無線系統(tǒng)，功率放大器件、電源管理器件，都已經(jīng)替代了很大一部分模擬的芯片。

　　國內(nèi)的優(yōu)勢

　　·對比發(fā)達(dá)國家，雖然人口紅利的又是正在慢慢失去，但是短時(shí)間內(nèi)還是金字塔經(jīng)濟(jì)模式，人員成本相對發(fā)達(dá)國家相對低廉且人員的服從性較高，較好管理；

　　·產(chǎn)業(yè)鏈相對完善，雖然存在加工廠家忽視小公司需求的現(xiàn)象，但是配套產(chǎn)業(yè)鏈非常成熟；

　　·中國制造工廠的地位短時(shí)間內(nèi)不可動搖，因此電子產(chǎn)品生產(chǎn)需求明確，成品的加工成產(chǎn)成為引導(dǎo)IC產(chǎn)品設(shè)計(jì)方向的風(fēng)向標(biāo)；

　　·一個(gè)最重要的優(yōu)勢：和發(fā)達(dá)國家比，他們的人才培養(yǎng)機(jī)制是把人培養(yǎng)成螺絲釘，可以深挖，但難以廣泛結(jié)合，而國內(nèi)的人才一般沒有很好的研發(fā)環(huán)境深挖，但卻可以做到面面俱到，也就是很多方面都比較熟悉，因此更適合“拿來主義”的思想。把國外深挖的成果拿來整合，這是國內(nèi)天然的優(yōu)勢。

　　成功案例

　　瑞芯微，軟件起家，走的路線是外發(fā)設(shè)計(jì)的路線，但是由于抓住了產(chǎn)業(yè)核心：軟件，因此能夠比較穩(wěn)健的發(fā)展；

　　珠海全志，整合能力很好，產(chǎn)品面市時(shí)間短，因此在平板電腦的方案占了不小的市場分額；

　　適合中國發(fā)展的道路

　　為啥20年前的CPU比現(xiàn)在手機(jī)CPU慢這么多，但是現(xiàn)在手機(jī)啟動的速度卻不比以前的電腦啟動速度快？記得以前蘋果II用5.25寸軟盤啟動的速度也不過1分鐘，現(xiàn)在的手機(jī)開機(jī)1分鐘也是輕松能做到的。

　　真正迎合用戶的，一定是“深度用戶”思維?？上疃扔脩艨赡馨静贿^寒冬，就被餓死了。蘋果3的崛起就是因?yàn)镾teveJobs是一個(gè)苛刻的產(chǎn)品經(jīng)理。從用戶出發(fā)vs從商業(yè)利益出發(fā)，導(dǎo)致的結(jié)果完全不一樣。

　　某技術(shù)的成功，一定不是技術(shù)多牛，而是商業(yè)路線的成功。因此，為了商業(yè)利益，大家都圍繞現(xiàn)成的東西無所不用其極。因?yàn)橐粋€(gè)字：快。因此微軟不斷的patch，蘋果不斷的patch，

　　安卓也不斷的patch，各種framwork滿天飛。實(shí)在沒法patch就下一個(gè)版本。而為了兼容，又不得不妥協(xié)，導(dǎo)致了每個(gè)產(chǎn)品都有其“獨(dú)特”的詬病。連谷歌的網(wǎng)絡(luò)啟動的設(shè)備都胎死腹中了。

　　整合和拿來主義，是最適合國內(nèi)集成電路發(fā)展的一條道路。如果發(fā)展得好，完全有機(jī)會可以和WINTEL的體系抗衡，這并非癡人說夢?？v觀微軟的發(fā)展歷史，其操作系統(tǒng)平均2年推出一代新的操作系統(tǒng)，核心部分每次都被重寫，而導(dǎo)致其核心部分卻越來越龐大，效率因?yàn)槠浼嫒菪远絹碓降?。因?yàn)榍耙淮陌l(fā)展跟不上后面客戶的要求，而因?yàn)楣緝?nèi)部體制（部分已發(fā)行代碼限制更改）的問題，導(dǎo)致只能推倒重來的必然后果。無論windows如何宣傳其內(nèi)核的精簡，很容易超過20M的內(nèi)核大小，遠(yuǎn)不如Linux的輕松做到10M以內(nèi)。當(dāng)然Linux也因?yàn)槠湎到y(tǒng)沒有很好的統(tǒng)一規(guī)劃而有種種其他的問題。不過，利永遠(yuǎn)大于弊。運(yùn)行于Linux內(nèi)核之上的Android系統(tǒng)的市場占有率就是不需要解釋的最好證明。

　　微軟針對不同的硬件平臺開發(fā)通用閉源軟件，打造了一個(gè)軟件王國，而Linux用自己開放的懷抱，用開源打動了萬千廠家，展現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)實(shí)版的“太陽和風(fēng)”的故事。當(dāng)然這個(gè)故事能持續(xù)多久，尚待歷史的驗(yàn)證。

　　iOS已經(jīng)超過13代內(nèi)核了，對比安卓，iOS僅針對自己的定制平臺開發(fā)軟件，因此兼容性以及效率都相當(dāng)高。不過矛盾是一個(gè)有機(jī)結(jié)合體，優(yōu)點(diǎn)的背面一定是缺點(diǎn)。iOS一一己之力挑戰(zhàn)全球的智慧，難免無法長期保持優(yōu)勢，另外喬布斯留下的后勁已經(jīng)慢慢不足，很可能最后會被擠落神壇（當(dāng)然瘦死的駱駝比馬大）。

　　筆者認(rèn)為，國內(nèi)目前最適合IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向應(yīng)該深度整合OS和異構(gòu)硬件，簡稱OSonchip。把操作系統(tǒng)的部分工作或者大部分工作讓硬件完成（其實(shí)是專門的硬件進(jìn)行任務(wù)調(diào)度），大幅提高硬件軟件結(jié)合的效率，那么比單純提高多少頻率，多少核管用得多，畢竟現(xiàn)在軟硬件的發(fā)展趨勢都是“Framework”，開發(fā)速度快之余造成了資源的浪費(fèi)，而臺灣的很多廠家都違反原理進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，因此臺灣的不少產(chǎn)品的面積比用“模塊”（也就是硬核）來得小。這也是產(chǎn)品發(fā)展的一個(gè)必經(jīng)之路。Framework-》定制。但這個(gè)發(fā)展的方向并非任何公司能獨(dú)立完成的，需要有一個(gè)聯(lián)盟，大家意識到這個(gè)問題所在，然后整合一批非常優(yōu)秀的有志之士，共同完成。

　　ASM的效率比C高，C比C++高，C++比JAVA高，軟件每增加一個(gè)環(huán)節(jié)，就會增加一部分的消耗。好比IC布線，自動布線永遠(yuǎn)沒有人工布線效率高，但是現(xiàn)代的電路，動不動就幾億甚至過百億的晶體管，人工完成的工作量好比天方夜譚。但是硬件處理軟件的部分工作，這就是一個(gè)相對比較容易解決的問題，即解決了工作量問題，也解決了資源的問題。如果效率的提高帶來系統(tǒng)的精簡就好比用3平方毫米的芯片面積去換取外部128M閃存甚至來得更便宜。整體解決方案的優(yōu)勢，比單片成本更敏感。

　　我們的機(jī)會在哪里？

　　西方科學(xué)的先進(jìn)性在于量化。從日常用品到芯片，方方面面都有數(shù)據(jù)量化的痕跡。近代科學(xué)，的確是西方發(fā)達(dá)國家給奠定了基礎(chǔ)。不過中國有句老話，30年河?xùn)|30年河西。西方的科學(xué)制定的整個(gè)科學(xué)架構(gòu)也因?yàn)闀r(shí)代的變革而瀕臨岌岌可危的邊緣，原因是如果有新的技術(shù)挑戰(zhàn)他們幾十年前前打造的世界秩序。這就是為何老美傾全力打擊我們?nèi)A為的原因。

　　另外，任何事物都有好的一面也必然有壞的一面。畫地為牢，也是西方體系的一惡，何為畫地為牢？向下兼容就是其一。因此各種硬件軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候都得優(yōu)先考慮向下兼容，甚至微軟為了一個(gè)游戲的內(nèi)存泄漏的bug去更改其內(nèi)核代碼規(guī)避閃退。

　　職業(yè)經(jīng)理人，是西方科技公司發(fā)展的一大絆腳石，同時(shí)，那些等級森嚴(yán)的公司規(guī)矩也是西方社會的一惡。不求有功但求無過是大部分職業(yè)經(jīng)理人的心態(tài)，因此規(guī)規(guī)矩矩，缺乏創(chuàng)新就是他們的一個(gè)常態(tài)。筆者曾經(jīng)請教過一個(gè)美國IBM出來的投資人，為啥現(xiàn)在牙膏廠/微軟那些都沒有什么讓人耳目一新的產(chǎn)品？答曰：因?yàn)閯?chuàng)始人不干了，職業(yè)經(jīng)理人上了啊。

　　不破不立，破而后立！

　　路在腳下，如何實(shí)現(xiàn)？國產(chǎn)OS和芯片彎道超車的思路

　　硬件EDA工具最大的工作量，就是LAYOUT，幾億幾十億晶體管的layout，人工是無法完成的。（誰都知道，人工走線遠(yuǎn)比自動布線效果好）

　　軟件上面，CPU做得最多的就是MEMCPY（也就是內(nèi)存的數(shù)據(jù)搬運(yùn)）。大量運(yùn)算的，都是針對性DSP的事情，而實(shí)時(shí)性要求很高的又不是通用CPU能完成的，FPGA更合適。下圖是針對某一個(gè)常用的安卓的APK進(jìn)行反編譯統(tǒng)計(jì)指令使用頻度的一個(gè)表格。mov+ldr+str已經(jīng)40%左右的指令使用頻度了*。這里面還不包含MMU的數(shù)據(jù)搬運(yùn)量。

　　*反編譯和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)由DongYinfromPsychologySchool，F(xiàn)acultyofLifeScience，UniversityofBristol完成。

　　軟硬件結(jié)合方面，工作量最多大的就是代碼的編譯以及優(yōu)化，誰都知道，越遠(yuǎn)離機(jī)器思維的語言人類越容易掌握，但是運(yùn)行效率卻越慢。軟件人員基本都知道，ASM效率最高。

　　AI以及機(jī)器學(xué)習(xí)的崛起，實(shí)際上并沒有深度融入到EDA工具和CPU架構(gòu)的優(yōu)化中去，因?yàn)镋DA工具的公司集中在美國那幾個(gè)，他們沒有必要推倒自己重來。CPU架構(gòu)因?yàn)樯鲜龅募嫒菪詥栴}，也沒有公司愿意這樣干。工具/架構(gòu)的迭代，是可以引爆整個(gè)行業(yè)的。

　　如果中國這幾年不抓緊機(jī)會利用人口紅利的末班車（主要指35+的人才）創(chuàng)造一個(gè)全新的體系，可能以后就沒機(jī)會了。OS+CPU這真的也只能在發(fā)展中國家完成，因?yàn)橐蕾嚳缧袠I(yè)人才多，特別是現(xiàn)在40+的骨干，且也沒有美國等霸主存在的那些左右互搏/否定自己的問題。

　　CPU架構(gòu)應(yīng)該用更先進(jìn)的，個(gè)人認(rèn)為AI可以完成CPU架構(gòu)的革新（還是馮諾/哈佛結(jié)構(gòu)？）——因?yàn)閺陌柗ü酚?xùn)練迭代過程中兩臺AI電腦聊天都可以創(chuàng)造一個(gè)新的語言，就可以征明人類大腦的結(jié)構(gòu)限制了人類的想象力，AI完全沒有這個(gè)問題，因?yàn)锳I精力無限、思維沒有很大約束、記憶力無限、沒有情緒。。。。。。而且AI迭代花費(fèi)的僅僅是時(shí)間遠(yuǎn)比硬件迭代花費(fèi)的時(shí)間少得多得多！

　　CPU應(yīng)該引入更多的OS硬件管理。硬件處理調(diào)度遠(yuǎn)比ALU完成要快。比如深度整合IPL和任務(wù)調(diào)度。

　　異構(gòu)CPU的設(shè)計(jì)，整合CPU+DSP+FPGA才能最大限度的發(fā)揮CPU的優(yōu)勢（CPU公司收購FPGA/DSP公司不無道理，Intel收購Altera，AMD收購ATi，他們也許都在憋一個(gè)大招，也正是Intel圍繞操作系統(tǒng)做了很多硬件優(yōu)化，導(dǎo)致Intel的x86同樣頻率下，性能是arm的10倍）

　　更先進(jìn)的ABI/編譯/移植工具?？梢酝ㄟ^重編碼executable代碼轉(zhuǎn)換完成跨平臺移植和不同硬件兼容的問題（預(yù)編譯的虛擬機(jī)）。

　　更先進(jìn)的AILAYOUT工具，是產(chǎn)業(yè)迭代能夠通過AI完成。

　　當(dāng)代的系統(tǒng)，已經(jīng)不能單純圍繞CPU+OS做單一討論了。只有OSonchip+AI才能做到未來的最優(yōu)?？赡艿膶?shí)現(xiàn)步驟如下

　　軟件方面：

　　構(gòu)造一個(gè)基礎(chǔ)的運(yùn)算模型，提供目前最常用的100個(gè)軟件給模型進(jìn)行運(yùn)算統(tǒng)計(jì)，同時(shí)建立可以迭代的AI模型。具體實(shí)現(xiàn)方式需要參考AlphaGO的模式進(jìn)行，最后的CPU架構(gòu)不限于以前人類指定的那些結(jié)構(gòu)，而是由計(jì)算的結(jié)果以及人類充分理解并認(rèn)可之后確定。

　　編譯系統(tǒng)的訓(xùn)練難度較大和時(shí)間較長，需要深度結(jié)合CPU的模型進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化，需人類參與優(yōu)化，具體的優(yōu)化就是找不同的學(xué)霸書寫同樣的代碼的實(shí)現(xiàn)方式并結(jié)合AI優(yōu)化，最后結(jié)合CPU硬件實(shí)現(xiàn)迭代出效率最高的編譯系統(tǒng)。比如亂序執(zhí)行是在編譯器完成好還是CPU完成好，這些都交由以統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的AI來決定。

　　通過GUI進(jìn)行規(guī)范的代碼設(shè)計(jì)，不單單是GUI的menuconfig，同時(shí)也生成標(biāo)準(zhǔn)的代碼模板，讓程序員專注邏輯設(shè)計(jì)而不是浪費(fèi)時(shí)間學(xué)習(xí)系統(tǒng)的代碼框架和規(guī)矩。讓程序?qū)崿F(xiàn)更加方便。這樣比較容易產(chǎn)生規(guī)矩以及效率高的Framework和功能模塊。

　　軟件向下兼容的問題，可以通過軟件的而優(yōu)化而在編譯器/仿真器/模擬器直接完成，而完全不需要什么微碼這些概念。

　　硬件方面：

　　整合目前業(yè)界認(rèn)可的最好的系統(tǒng)進(jìn)行反向以供學(xué)習(xí)，構(gòu)造硬件優(yōu)化的基礎(chǔ)模型。根據(jù)這些基礎(chǔ)模型構(gòu)建AI訓(xùn)練模型并不斷自我迭代優(yōu)化。

　　根據(jù)硬件的規(guī)范以及人工走線的學(xué)習(xí)，訓(xùn)練出更好的走線的規(guī)則。從而讓走線面積更加小，芯片/電路板有效利用率更高

　　更加深入的優(yōu)化甚至可以在工藝何實(shí)現(xiàn)層面進(jìn)行，比深度優(yōu)化工藝和placement等。