賽靈思近況及戰(zhàn)略：28納米和3D IC之路 - 全文

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　　近日，在上海召開的全球半導(dǎo)體論壇上，賽靈思公司全球高級副總裁兼亞太地區(qū)執(zhí)行總裁湯立人先生暢談賽靈思的近況和戰(zhàn)略，以及整個行業(yè)的趨勢，本文截取其中精華與讀者分享。

　　湯立人：我先簡要介紹一下我們公司最近的情況。我已經(jīng)在賽靈思工作了近22年（到2012年5月滿22年），參與了第一代FPGA的研發(fā)。今年賽靈思越做越大，產(chǎn)品也越來越廣泛。賽靈思搭建了一個創(chuàng)新的設(shè)計平臺，使設(shè)計師、發(fā)明者可以把他們的創(chuàng)意放在這個設(shè)計平臺上，這個平臺里加入了很多數(shù)字信號處理（DSP）功能、存儲等，最近我們又在FPGA中嵌入了兩個ARMA9內(nèi)核。

　　以前工程師、發(fā)明者使用FPGA時要對硬件非常理解，現(xiàn)在有了搭載A9內(nèi)核的設(shè)計平臺，工程師進行軟件設(shè)計時也可以去開始思考如何運用FPGA。由于軟件工程師的規(guī)模大大超過了硬件工程師，所以我們對擴大FPGA的市場非常有信心。

　　我們在中國開展業(yè)務(wù)已有十多年，很多國內(nèi)客戶（如華為、中興等）都使用非常多的FPGA。去年12月，賽靈思在北京建立了研發(fā)中心，主要開展軟件方面（如設(shè)計工具等）的研發(fā)。研發(fā)中心的建立，標志著我們決心把賽靈思創(chuàng)新的DNA植根于中國。我們的許多工程師都來自國內(nèi)一流大學(xué)，他們的能力非常強。研發(fā)中心開發(fā)的FPGA設(shè)計工具，可以將大家用C語言做的設(shè)計編程植入硬件中。許多程序用C語言做設(shè)計編程非常容易，用賽靈思的FPGA將這些設(shè)計編程植入硬件也很容易，這可以大大縮短研發(fā)流程和周期。所以，以后， FPGA在中國更多的產(chǎn)業(yè)都將非常受歡迎。

　　賽靈思是全球第一家推出28nm FPGA芯片的公司。今年3月1日，賽靈思28nm芯片也宣布全球第一家開始量產(chǎn)。當行業(yè)內(nèi)許多廠家還在猶豫是否研制28nm工藝時，我們已經(jīng)開始了研發(fā)工作。早在兩三年前，賽靈思已經(jīng)與臺積電開始合作，共同研發(fā)28nm工藝。通過這段時間的研發(fā)，我們實現(xiàn)了將不同器件整合到一個平臺之上——HPL高性能低功耗工藝平臺。現(xiàn)在還有很多廠家在研發(fā)28nm工藝，并遇到非常多的挑戰(zhàn)。但是賽靈思通過一系列的創(chuàng)新，已經(jīng)率先推出了28nm芯片。我們與臺積電緊密合作，全球首次實現(xiàn)了28nm FPGA芯片的量產(chǎn)。

　　我們的很多客戶已經(jīng)開始使用28nm芯片，其中第一家獲得量產(chǎn)28nm芯片的客戶就是一家中國公司（一家世界級電信公司，名字不能直接透露，但是大家肯定能猜到）。作為賽靈思亞太地區(qū)執(zhí)行總裁，我對此感到非常驕傲。以往，整個行業(yè)的發(fā)展，無論是在工藝方面還是業(yè)務(wù)方面，亞太區(qū)總是步伐較慢；然而，現(xiàn)在情況有了改觀，來自中國的企業(yè)成為最早使用我們最精密、最尖端技術(shù)的客戶。這不僅是因為賽靈思對亞太區(qū)尤其是中國市場更加重視，而且是因為這里的潛力最大?，F(xiàn)在，隨著中國的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，我們的FPGA對于國內(nèi)的工程師和發(fā)明者來說， 是一個個非常具有吸引力的設(shè)計平臺，可以幫助他們把他們的創(chuàng)意變成現(xiàn)實。

　　賽靈思采用28nm技術(shù)有五大產(chǎn)品：一個是Virtex-7 2000T 2.5D芯片，是全球容量最大的FPGA；另一個就是我們說的FPGA之外的可擴展處理平臺Zynq系列；除此之外的三個我們稱為“7系列”（低端的Artix-7、中端的Kintex-7和高端的Virtex-7），這三款產(chǎn)品采用同一工藝（28nm）和統(tǒng)一平臺（HPL高性能低功耗平臺），有兩個好處。首先，工程師做設(shè)計時，可以上下遷移。需要高性能的時，可以非常容易地遷移到更高端的Virtex-7。批量生產(chǎn)或預(yù)算很低時，或者不需要那么高的性能，也可以遷移到最低端的Artix-7；過一段時間，需要做得更高一點，可以再遷移到高端產(chǎn)品去。這對于客戶來說，大大節(jié)省開發(fā)成本和時間。采用不同工藝或平臺，開發(fā)需要更多時間去分別測試；使用同一工藝和平臺后，測試一次就行了。另外一個好處就是高性能和低功耗完美融合，這一點是我們新產(chǎn)品的優(yōu)勢。因為我們是金字塔式的目標設(shè)計平臺，器件是最基礎(chǔ)的。針對嵌入式、DSP、連接領(lǐng)域，我們在做領(lǐng)域優(yōu)化；無論是市場（如無線技術(shù)、工業(yè)控制、醫(yī)療）專用，還是領(lǐng)域?qū)Ｓ玫馁愳`思的產(chǎn)品，其目的都是使得工程師的設(shè)計開發(fā)更容易。

　　在本屆全球半導(dǎo)體論壇上，我主要介紹了賽靈思的28nm FPGA芯片，以及賽靈思研發(fā)3D芯片技術(shù)的進展。摩爾定律使研發(fā)成本越來越高，開發(fā)一款全新的芯片往往需要1000~2000多美金，這對很多小的廠家來說根本無法承擔。使用FPGA的好處在于，廠家無需擔心工藝，擔心該用什么樣的IP，因為這些都已經(jīng)由賽靈思解決了。目前除了賽靈思，其他芯片供應(yīng)商很難做到，整個行業(yè)能夠做到28nm芯片的廠商會越來越少。只有類似于賽靈思這樣的廠商會從一開始就對芯片研發(fā)進行大量投入。剛才大會上提到的3D技術(shù)是芯片研發(fā)的另一條道路，但這項技術(shù)是需要摸索摩爾定律來做的?，F(xiàn)在有一條路可以走，就是把不同的技術(shù)集成在一起，做成一個系統(tǒng)。

　　現(xiàn)在賽靈思在歐洲、北美都是行業(yè)第一，您也說賽靈思之前在亞太有所欠缺，能否具體談?wù)勀X得現(xiàn)在還有哪些欠缺，之后賽靈思會如何填補這些欠缺？

　　湯立人：我們的欠缺在于對之前客戶的認識還不夠，也不太明白他們的需求以及對賽靈思的要求。從客戶的角度來看，亞太區(qū)客戶支持的積極性還不夠。在我們的FPGA中，他們到底需要什么，我們之前不太清楚，所以我們在前幾代產(chǎn)品推出時，在亞太區(qū)的推廣往往是比較慢的，而且有某一些應(yīng)用還不太適合。以前業(yè)內(nèi)的做法都是做好產(chǎn)品，然后到客戶那里去推廣、銷售；現(xiàn)在，賽靈思從產(chǎn)品定義的階段就開始與客戶密切溝通，了解他們的需求，思考如何滿足他們的需求。我們在產(chǎn)品定義的時候就非常清楚地了解了國內(nèi)廠商的需求，在新產(chǎn)品中為他們添加了一些定制功能。所以，當28nm芯片推出時，國內(nèi)最大的廠商就迅速地應(yīng)用了這款產(chǎn)品，成為第一家使用量產(chǎn)28nm FPGA芯片的廠商?？梢哉f，這款量產(chǎn)芯片就是針對我們的中國客戶。

　　今后，我們和大客戶在高層溝通方面還將做更多的工作，賽靈思CEO今年第一次出國出差就是來中國，會見這里最重要的客戶?，F(xiàn)在，賽靈思對中國非常重視，以后會做得更好。為此，我被派到亞太區(qū)來，幫助這里的客戶整合資源，提供更強大的服務(wù)和支持。以前產(chǎn)品量產(chǎn)的第一家客戶通常都是北美廠商，但是今年不同，我們?yōu)橹袊鴱S商爭取更多支持，所以這次量產(chǎn)芯片的第一家客戶就是來自國內(nèi)的廠商。這是一個非常重要的里程碑，重視亞太市場的戰(zhàn)略也得到了包括賽靈思CEO的支持?，F(xiàn)在，賽靈思對中國客戶更有針對性，更重視中國客戶的需求。

　　在賽靈思目前的客戶中，中國客戶所占的比重是多少？

　　湯立人：賽靈思三分之一的市場來自亞太區(qū)客戶，其中很大一塊是中國客戶。28nm FPGA芯片量產(chǎn)后，這個比重可能將進一步增加?，F(xiàn)在，賽靈思的28nm芯片處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的地位，量產(chǎn)后市場反響熱烈，受到許多客戶的青睞。預(yù)計采用28nm芯片的客戶比率可以達到70%，所以我們公司也非常努力的去做。我們?yōu)樽约憾艘粋€非常高的目標，就是28nm的市場份額爭取不少于70%。

　　FPGA的靈活性可以滿足多樣性的需求，賽靈思如何實現(xiàn)FPGA的靈活性？

　　湯立人：使用FPGA可以縮短產(chǎn)品上市時間。如果靠ASIC來做，投入大且麻煩多。用FPGA做的好處在于，采購量比較靈活——“量由你定！”，大廠商可以采購幾百萬個開發(fā)他們的產(chǎn)品，在校學(xué)生也可買一、兩個做一些好玩的東西；ASIC一開始要投入幾千萬的美金，不管你是做一個還是幾百萬個。另外，F(xiàn)PGA還可以延長產(chǎn)品生命周期。產(chǎn)品推出以后，如果需要進行改進或升級時用FPGA來做，可以遙控把升級用軟件放進去。FPGA是可編程的，用FPGA來做這個升級，產(chǎn)品就沒有那么容易淘汰，因為系統(tǒng)可以不斷地設(shè)計和修改。

　　對于現(xiàn)在的研發(fā)企業(yè)高層來說，最關(guān)注的就是“用最少的資源來做最多的事情”。像華為、中興這樣的大廠商能夠打進全球市場，關(guān)鍵在于他們的產(chǎn)品能滿足不同市場的需要。如無線網(wǎng)絡(luò)，在國內(nèi)是TD—SCDMA，今后是4G LTE，在國外則有WCDMA。它們本來需要做不同的設(shè)計來支持這些不同標準，現(xiàn)在只需用一個平臺，如果用于國內(nèi)的TD—SCDMA，用一個FPGA來實現(xiàn)支持；發(fā)貨到歐洲，就在同一個平臺來放不同的軟件。這樣，整個研發(fā)的投入大大減少，F(xiàn)PGA使廠商在一個平臺做不同的創(chuàng)新與設(shè)計。而這個創(chuàng)新系統(tǒng)的核心平臺就是賽靈思提供的，除了無線網(wǎng)絡(luò)，我們的平臺還應(yīng)用于3D/LCD TV、醫(yī)療器械、航天等中多領(lǐng)域。

　　為什么這么多年下來，最后只有那么幾個廠商能做FPGA？

　　湯立人：前幾年有一個統(tǒng)計，過去28年里面，總共有約45家公司涉足FPGA，許多都失敗了，因為這個行業(yè)的門檻非常高。做FPGA不僅是做芯片、還要做軟件、做IP。做芯片已經(jīng)是非常需要創(chuàng)新的，除此之外還要做設(shè)計工具和軟件；有了設(shè)計工具和軟件之后，要讓它們更快上市并投入應(yīng)用，必須提供一個目標設(shè)計平臺（TDP），就是針對某一種應(yīng)用提供平臺，這個平臺包括工具、軟件、套件，甚至還要有參考設(shè)計。這樣才能幫助客戶上手即用，快速上市，因為他們不用花費精力在基礎(chǔ)的地方，只要花精力將想法變成現(xiàn)實即可。我們新推出的28nm芯片有68億個晶體管， 200萬個邏輯單元，同時我們還推出了3個28nm產(chǎn)品套件，今后預(yù)計會有40個套件陸續(xù)推出，針對不同的市場需求。賽靈思的軟件工程師比硬件工程師還多。一般公司根本不可能把那么多的資源放在一起來啟動FPGA的項目，所以至今整個行業(yè)中做FPGA的也就是一兩家公司。

　　這么說，F(xiàn)PGA公司同EDA公司有可能融合嗎？

　　湯立人：FPGA可能在某一方面比EDA發(fā)展得更快。EDA主要是停留在半導(dǎo)體方面，賽靈思不光是半導(dǎo)體的公司，我們中國研發(fā)中心所做的事情，就是讓那些從未設(shè)計過 FPGA 但熟悉C++或者System C的工程師，同樣能夠用FPGA進行設(shè)計，從而讓FPGA進行設(shè)計更容易。因為學(xué)會C語言就非常容易做FPGA，而一般的工程師都會C語言，這就降低了使用FPGA的門檻。

　　賽靈思的創(chuàng)新，正在改變著半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的游戲規(guī)則。以前大家在看FPGA是怎么入門的，怎么做設(shè)計；現(xiàn)在他們已經(jīng)改變了對FPGA的看法，不管是用硬件來做，還是用軟件來做。人們已經(jīng)認識到，F(xiàn)PGA是一個非常適合創(chuàng)新的平臺工具，在大學(xué)里非常受歡迎，因為FPGA非常適合學(xué)生做自己擁有知識產(chǎn)權(quán)的東西。國內(nèi)排名靠前的幾十家工科院校都有與賽靈思合作的聯(lián)合實驗室；國內(nèi)大型的集成電路中心、基地，比如像蘇州工業(yè)園區(qū)、成都工業(yè)園區(qū)，都有賽靈思的FPGA創(chuàng)新中心。賽靈思還將FPGA推廣至在大學(xué)生中開展的全國電子競賽。賽靈思提倡，就像當年的軟件開源運動一樣，開展一個硬件開源運動，為此我們專門投資了一個開源硬件社區(qū)，現(xiàn)在實名制的會員大概是5萬人。隨著Zynq_——一個集ARM、FPGA為一體的產(chǎn)品出來之后，它會成為嵌入式計算的發(fā)展方向，就像賽靈思與上海市人力資源和社會保障局職業(yè)技能鑒定中心合作的“計算機程序員（嵌入式FPGA方向）雙認證項目”一樣，政府部門都開始吧FPGA作為人力資源培訓(xùn)認證的一個方向。賽靈思的FPGA非常適合創(chuàng)新，今后會在從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的過程中，將扮演重要角色。

　　現(xiàn)在賽靈思也開始集成一些ARM的內(nèi)核，集成這些硬件處理器主要有什么好處？

　　湯立人：今天的很多設(shè)計就是有一個處理器+FPGA，尤其是在視頻技術(shù)的應(yīng)用方面，現(xiàn)在談到的高清技術(shù)需要處理非常多數(shù)據(jù)，光用處理器做是非常慢的，所以現(xiàn)在很多客戶是在處理器旁加了FPGA作為加速器。什么工作是應(yīng)該放在處理器方面，什么工作是放在FPGA，這個平衡現(xiàn)在是由設(shè)計師來定的。在二者轉(zhuǎn)換的過程中， 功耗、I/O接口都會增加。而Zynq把處理器和FPGA集成在一起，平衡工作就更加容易，信號不需要離開處理器再進入FPGA，減少了延遲，降低了功耗，避免了很多其他復(fù)雜的問題，而且I/O里面也是有限的處理器跟FPGA的整合，如果把它放在一起，處理器旁邊有非常多的FPGA容量，它們可以擔當很多不同的功能。很多以前沒有想過用FPGA的廠商，開始直接用FPGA上市，他們的數(shù)量非常多，對賽靈思的產(chǎn)品也很期待。這次全球半導(dǎo)體論壇期間，賽靈思不斷地接待各類廠商，因為他們對賽靈思的產(chǎn)品非常感興趣。

　　今天來與賽靈思洽談的廠商，主要的需求是什么？

　　湯立人：他們都是我們的同行。賽靈思在供應(yīng)方面是行業(yè)領(lǐng)跑者，28nm芯片，從流片、量片到量產(chǎn)，我們都是屬于全球第一。他們看到我們產(chǎn)品領(lǐng)域的優(yōu)勢，可以一同走到最前端，所以他們對我們發(fā)展的過程有興趣。與賽靈思交流的廠商既有國內(nèi)公司也有國外公司，大家不僅對我們的產(chǎn)品，甚至對我們在行業(yè)里面的工作模式都非常有興趣。賽靈思也非常樂意幫整個行業(yè)實現(xiàn)28nm的應(yīng)用，量一旦做起來了成本就會降低，這對整個行業(yè)是好事，大家一起持續(xù)發(fā)展。接下來，怎么實現(xiàn)3D技術(shù)，我們與同行交流，可以了解他們有什么需要，下一步會怎么走，28nm芯片如何應(yīng)用。此外，賽靈思還與代工廠商密切合作，比如我們與臺積電已經(jīng)共同造出了一些IP，包括像3G技術(shù)、高性能低功耗的工藝技術(shù)等。有一次我們發(fā)布一款3D芯片技術(shù)平臺時，邀請臺積電的研究發(fā)展資深副總經(jīng)理蔣尚義和我共同發(fā)布。之后，好幾家公司也開始跟臺積電進行合作，這就是雙贏。

　　賽靈思一直主張平臺概念，我們提供的不僅是芯片，還包括設(shè)計工具、IP，廠商拿到的是賽靈思提供的平臺的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是全面領(lǐng)先的。賽靈思幫助廠商將可編程邏輯技術(shù)做成了可變成系統(tǒng)集成。

　　3D IC技術(shù)是屬于封裝級別的技術(shù)嗎？

　　湯立人：傳統(tǒng)來說算是，我今天演講時提到，賽靈思做設(shè)計，接著臺積電負責生產(chǎn)，然后Amkor做3D封裝，這是非常傳統(tǒng)的流程，我們對生產(chǎn)芯片的廠商給予大力支持。雖然臺積電這樣的生產(chǎn)廠商一直想將“生產(chǎn)+封裝”的垂直集成模式，改變傳統(tǒng)流程，但是業(yè)界并不愿意看到這樣的改變。在這個行業(yè)里，一個FPGA內(nèi)包含的所有應(yīng)用都在臺積電生產(chǎn)的FPGA芯片中，也可能放其它廠商的應(yīng)用，比如一個是臺積電的芯片，另外一個是三星的芯片，還有東芝的芯片，都可以放在一起。那誰來做封裝？任何一家廠商不可能生產(chǎn)其它廠商的芯片，對方也不允許他們這樣做。所以，傳統(tǒng)模式中有專門的封裝廠商。這種模式的優(yōu)勢在于，封裝廠商可以將不同的芯片集合在一起做成封裝。為此，賽靈思在大力支持芯片生產(chǎn)廠商的同時，也會支持封裝基板廠商。這不僅是因為他們投入也非常大，還因為我們要支持傳統(tǒng)的研發(fā)、制造、封裝分開的模式。

　　在傳統(tǒng)模式中，賽靈思只關(guān)注設(shè)計，但是現(xiàn)在我們也在改變。雖然我們沒有芯片廠，但是我們有非常多的封裝工程師和流程工程師，我們也要走出傳統(tǒng)的模式，我們會多投入資源跟生產(chǎn)廠商合作開發(fā)技術(shù)。不過，廠商希望我們能先開始研發(fā)，把技術(shù)做成熟了，再讓它們跟進。我們對此能夠接受，因為我們能更快地進入市場。雖然我們?yōu)樗麄冏隽嗽S多的工作，但是這個IP還是屬于他們的，我們不去控制他們的IP；我們可以早一點生產(chǎn)，要求它們的產(chǎn)品達到我們對工藝的要求，但最后的IP屬于他們的。我們只要求它們在最初的一段時間內(nèi)不能將賽靈思的技術(shù)運用于我們的競爭對手，等過了這段時間以后，他們可以適當用一些。

　　既然行業(yè)不希望一個代工廠做垂直集成，那賽靈思會不會將生產(chǎn)交給其他代工廠呢？

　　湯立人：會的。3D IC是最有趣的事情，如果按摩爾定律來走，只有少數(shù)幾家廠商可以做到，很多其它廠商都放棄是因為它們根本沒辦法追上少數(shù)的那幾家廠商。3D技術(shù)的推出可以改變這種情況，因為封裝的中介層并不需要最好的技術(shù)，上面的FPGA是用28nm芯片，下面的中介層是65nm芯片，這在技術(shù)上差了兩代，一般的廠商就可以做了。在這個大環(huán)境下，許多廠家都跟賽靈思一樣，希望看到不同的機會。使用3D封裝，可以給更多廠商提供更多機會。摩爾定律和3D封裝可以一起做的。

　　你覺得使用代工廠商和自行研發(fā)哪個在3D工藝開發(fā)上更容易成功？

　　湯立人：兩個都有優(yōu)點，也有需要改善的地方。自行研發(fā)的方式比較靈活，我們可以多加一下自造的芯片在上面；使用代工廠商的整個流程比較簡單，也有競爭力。所以，我們兩邊同時在做。賽靈思對28nm芯片的市場份額期望很高，預(yù)計將超過70%。2011年3月我們推出全球第一款推出28nm產(chǎn)品，到今年2月我們已經(jīng)獲得10億美金的設(shè)計采納，也就是說從發(fā)樣片到量產(chǎn)前的不到11個月內(nèi)，我們就達到了10億美金的設(shè)計采納。這是業(yè)內(nèi)第一次用這么短的時間就拿到這么好的業(yè)績。現(xiàn)在無論在業(yè)務(wù)還是可靠性方面，我們都比原計劃要快，有些可能研發(fā)可能要快三至四個月左右。不少客戶反應(yīng)比較慢，等賽靈思推出新產(chǎn)品之后，它們才知道要加快步伐。

　　賽靈思的工具會給工程師的設(shè)計帶來什么樣的變化，或者說能夠起到什么樣的幫助作用？

　　湯立人：針對FPGA，賽靈思提供了許多支持的工具，其中有一款叫ISE的設(shè)計套件，目前我們也在進行更新，很快就會推出下一代的工具，將來都會嵌入到FPGA里面。團隊的設(shè)計可以在不同的地方同時進行，設(shè)計成果可以復(fù)用，這對提高設(shè)計生產(chǎn)率等都有很大的幫助，未來我們還會做更多這方面的工具。

　　賽靈思每年在創(chuàng)新方面的投入是4億美金，4億美金除了賽靈思自身的研發(fā)投入，還包括對生態(tài)伙伴的投入。另外，我們還對賽靈思大學(xué)計劃（XUP）有另外單獨的投入，資助全球高校的教學(xué)和研發(fā)。創(chuàng)新是賽靈思的DNA，我們就是創(chuàng)新的源泉，我們的創(chuàng)新引領(lǐng)這個行業(yè)的創(chuàng)新，我們每天在想如何引領(lǐng)工程師來改變這個世界。中國不缺人才，政府也鼓勵創(chuàng)新，賽靈思FPGA是最適合進行創(chuàng)新的平臺。我們要把創(chuàng)新的DNA植根在中國，引領(lǐng)中國實現(xiàn)中國“智”造，這是賽靈思對中國的承諾。