大型系統(tǒng)公司看起來更像是集成設(shè)備制造商，他們設(shè)計(jì)自己的先進(jìn)芯片、封裝和系統(tǒng)供內(nèi)部使用。但由于這些不是純粹的芯片公司，它們正在破壞從一開始就定義了芯片行業(yè)的 10 年定制和標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)奏，并在沒有相關(guān)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的情況下延長了創(chuàng)新期。（半導(dǎo)體求職）

正在發(fā)生變化的是推動摩爾定律和牧本浪潮的基本經(jīng)濟(jì)學(xué)。芯片被設(shè)計(jì)為更大系統(tǒng)的一部分，系統(tǒng)公司與芯片公司內(nèi)部使用的經(jīng)濟(jì)性非常不同。成本可以在數(shù)千臺服務(wù)器或數(shù)百萬輛汽車上分?jǐn)?，而且設(shè)計(jì)是如此定制，以至于它們對其他公司幾乎沒有價(jià)值或沒有價(jià)值。

這種轉(zhuǎn)變包括亞馬遜和 Meta 等超大規(guī)模制造商，以及通用汽車和福特等汽車原始設(shè)備制造商，它們越來越多地開發(fā)軟件定義汽車。共同點(diǎn)是需要可以與軟件緊密集成的高度定制的設(shè)備硬件，以及共同努力使供應(yīng)鏈免受未來芯片短缺的影響。此外，人們越來越重視對其專有技術(shù)的細(xì)節(jié)保密。

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垂直集成商的崛起

總體而言，這些垂直集成商正處于將其設(shè)計(jì)和驗(yàn)證業(yè)務(wù)帶入內(nèi)部的不同階段，同時(shí)利用代工廠和 OSAT 提供的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

這是 IDM 模式中的一個新問題，該模式可以追溯到一個多世紀(jì)以前，行業(yè)巨頭試圖控制他們的整個供應(yīng)鏈。在大型機(jī)時(shí)代，IBM 以開發(fā)和制造自己的軟件和硬件而聞名，它在內(nèi)部使用并出售給客戶。在芯片領(lǐng)域，相對簡單的芯片架構(gòu)使一家公司能夠設(shè)計(jì)、制造和銷售 IC 成為可能的時(shí)代的遺跡。

AMD 前 CEO 杰里·桑德斯 (Jerry Sanders) 曾經(jīng)說過一句名言：“真正的男人擁有晶圓廠”。在這個新的世界秩序中，他們沒有。過去的 IDM 巨頭正試圖在一個需要越來越多的定制和異構(gòu)芯片和封裝的市場中找到一條前進(jìn)的道路，從而使舊的范式在很大程度上已經(jīng)過時(shí)。

Synopsys的 EDA Group總經(jīng)理 Shankar Krishnamoorthy 說：“整個工作負(fù)載特定計(jì)算的概念真的會繼續(xù)存在。” “基本上，我們現(xiàn)在看到的是，每個人都在做我們所說的‘以上所有’策略?！?你可以擴(kuò)展，你可以把你的計(jì)算和真正敏感的部分放在最新的節(jié)點(diǎn)上，但是你可以從許多不同的節(jié)點(diǎn)組裝小芯片。I/O 可以是 7nm，內(nèi)存是 8nm 或 12nm。本質(zhì)上，您將這個系統(tǒng)構(gòu)建在一個單獨(dú)的封裝中，現(xiàn)在向那個方向發(fā)展的速度非?？臁！?/p>

現(xiàn)在擁抱這一趨勢的公司是在該行業(yè)發(fā)生巨大變化和不可預(yù)測的時(shí)候這樣做的。摩爾定律越來越多地成為更大解決方案中的一個元素。并且Makimoto 的 Wave需要逐個小芯片應(yīng)用或修改。

Codasip 首席營銷官 Rupert Baines 表示：“隨著對定制設(shè)計(jì)解決方案的持續(xù)需求，以克服半導(dǎo)體微縮的限制， Makimoto的浪潮已經(jīng)結(jié)束?！?“鐘擺擺動持續(xù)了六年，這也是半導(dǎo)體縮放工作可以預(yù)見的時(shí)期。換句話說，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)基于越來越小的硅幾何尺寸來提供越來越多的性能，從而支持日益增長的復(fù)雜性?！?/p>

軟件和硬件之間的平衡也在發(fā)生變化?！败浖匀皇潜夭豢缮俚?，但軟件不再提供足夠的改進(jìn)可能性，而要求的計(jì)算性能通常無法通過傳統(tǒng)的通用處理器內(nèi)核實(shí)現(xiàn)，”Baines 說。“相反，公司正在改變硬件以提高軟件運(yùn)行效率，并設(shè)計(jì)自己的處理器內(nèi)核以實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo)?！?/p>

Synopsys 的 Krishnamoorthy 同意了?！疤峁┫到y(tǒng)級性能的最強(qiáng)大方法之一是在軟件和硬件的交匯處，”他說。“系統(tǒng)級別的性能是在工作負(fù)載級別嗎？有很多不同的方法來獲得它。您可以在軟件上加倍努力并保持芯片相對簡單?；蛘吣梢詫?fù)雜性進(jìn)一步降低。跨領(lǐng)域的協(xié)同優(yōu)化確實(shí)是大多數(shù)人的目標(biāo)，尤其是系統(tǒng)公司。汽車公司和超大規(guī)模企業(yè)將其視為全棧問題，而不是芯片問題和軟件問題。”

最終結(jié)果對行業(yè)來說是新奇的?！叭绻?Makimoto's Wave 仍然成立，我們應(yīng)該已經(jīng)處于標(biāo)準(zhǔn)解決方案的時(shí)期，但這種情況不會發(fā)生，”Baines 說?！跋喾?，我們看到了一些新的東西，那就是系統(tǒng)公司開發(fā)自己的內(nèi)部 SoC 時(shí)的垂直集成。這始于蘋果為 iPhone 設(shè)計(jì)芯片，但現(xiàn)在我們看到更多公司這樣做。”

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專用性、供應(yīng)和保密性

至少部分原因是由于許多此類系統(tǒng)不存在足夠好的解決方案，而且在大多數(shù)情況下，沒有足夠的數(shù)量來證明投資開發(fā)它們的合理性更廣泛的客戶群。Verific 的首席運(yùn)營官 Michiel Ligthart 表示，在某些情況下，垂直集成商開始探索芯片世界，因?yàn)樗麄冇刑囟ǖ呐c電源相關(guān)的要求，而現(xiàn)有產(chǎn)品不容易滿足這些要求。

此外， Rambus戰(zhàn)略營銷副總裁 Matt Jones表示，在大多數(shù)情況下，這些公司都專注于優(yōu)化或保護(hù)其設(shè)備的應(yīng)用程序或工作負(fù)載特定功能。

“在大多數(shù)情況下，'為什么'在不同的應(yīng)用程序集之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，”Jones說?！霸跀?shù)據(jù)使用和需求不斷增長的時(shí)代，摩爾定律的放緩繼續(xù)推動計(jì)算和存儲資源在應(yīng)用程序之間的分布。在這些日益異構(gòu)的架構(gòu)中，我們看到越來越多的專用處理和存儲元素變得更加專為特定應(yīng)用程序和工作負(fù)載而構(gòu)建。內(nèi)部設(shè)備使公司能夠優(yōu)化解決方案以實(shí)現(xiàn)最高性能和效率，同時(shí)保護(hù)推動差異化的高價(jià)值知識資產(chǎn)?！?/p>

SEMI公司營銷副總裁 Sanjay Malhotra對此表示贊同，并指出汽車 OEM 繼續(xù)設(shè)計(jì)需要更多芯片的產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)對持續(xù)的芯片短缺問題?！叭绻麄冊趦?nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)并去代工廠讓芯片專門為他們制造，那么它不僅會為他們貼上專有標(biāo)簽，而且還可以確保自備供應(yīng)。”

同時(shí)，這些系統(tǒng)公司還依靠經(jīng)過驗(yàn)證的內(nèi)存和 I/O 接口 IP 解決方案來縮短設(shè)計(jì)周期并滿足關(guān)鍵的上市時(shí)間目標(biāo)?；蛘邠Q句話說，一種解決方案并不適合所有應(yīng)用程序，但其中一些部分可以在許多應(yīng)用程序中重復(fù)使用。隨著需求激增，這反過來又導(dǎo)致供應(yīng)鏈?zhǔn)Ш猓@一問題在當(dāng)今汽車供應(yīng)鏈中尤為明顯。

“最終導(dǎo)致芯片短缺，” Ansys產(chǎn)品營銷總監(jiān) Marc Swinnen 說?！爱?dāng)他們爭先恐后地追趕時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)確實(shí)控制其芯片的特斯拉正在領(lǐng)先。每個人都擔(dān)心他們會被拋在后面。”

可以肯定的是，垂直整合并不是針對每家公司或該公司內(nèi)的每一種硬件需求的，并且有各種原因?qū)е绿囟ńM織可能選擇走不同的道路。例如，TTTech Auto 的首席技術(shù)官 Stefan Poledna 指出，制造芯片的經(jīng)濟(jì)性可能使汽車 OEM 將芯片設(shè)計(jì)工作主要集中在應(yīng)用量最大的硬件上。

Poledna 說：“我懷疑通過生產(chǎn)特定的‘Brand X’芯片來減少芯片的體積是否實(shí)際可行，例如，僅 100 萬個?！?“與可以安裝在 3000 萬輛汽車中的制造商的芯片相比，這使汽車制造商處于劣勢，他們在協(xié)同設(shè)計(jì)中考慮了對他們來說很重要的功能?！?/p>

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影響

如果公司不太愿意相互合作，超定制和保密的趨勢是否有可能導(dǎo)致創(chuàng)新步伐放緩？

答案并不明確。Verific 的 Ligthart 說這是可能的，盡管他認(rèn)為最終結(jié)果不會在宏觀層面上可見。

TTTech Auto 的首席增長官 Friedhelm Pickhard 指出了汽車技術(shù)的相反趨勢，稱為橫向化，這創(chuàng)造了更具競爭力和創(chuàng)新性的環(huán)境?！捌囍圃焐炭梢允褂媒y(tǒng)一的軟件平臺來集成不同重點(diǎn)的不同芯片模塊，例如安全性、高性能計(jì)算或 DNN，從而也可以運(yùn)行來自不同制造商的應(yīng)用程序，”他說。“如果這個軟件平臺既與硬件無關(guān)，又與應(yīng)用軟件無關(guān)，那么給定的芯片可以運(yùn)行來自特定供應(yīng)商的軟件，但任何其他軟件也可以在其上運(yùn)行。所以性能和速度是相同的，但汽車制造商并不依賴于任何特定的硬件。這會刺激競爭和創(chuàng)新，從長遠(yuǎn)來看將帶來更具成本效益的解決方案。”

在短期內(nèi)，垂直整合最明顯的影響是尋求與芯片和系統(tǒng)設(shè)計(jì)各個方面相關(guān)的服務(wù)的客戶組合發(fā)生了變化。例如，Rambus 表示，由于垂直集成商進(jìn)入客戶群，它的客戶組合更加多樣化。同樣，SEMI 營銷傳播總監(jiān) Samer Bahou 表示，隨著這些公司越來越接近半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，過去幾年來超大規(guī)模企業(yè)和汽車公司的成員數(shù)量急劇增加。

在過去三年中，這些變化緩慢而穩(wěn)定地加速。Ligthart 說，更多的系統(tǒng)公司表示有興趣與 Verific 合作，盡管這不像是有人打開了開關(guān)。“垂直集成商對利基市場和定制化的重視正在引發(fā) EDA 領(lǐng)域的相關(guān)趨勢。內(nèi)部半導(dǎo)體開發(fā)的趨勢是真實(shí)的。我們都在我們周圍看到它，它通常被稱為“定制硅”。不太明顯但同樣有趣的是，這種趨勢與“定制 EDA”開發(fā)密切相關(guān)，后者是為解決特定領(lǐng)域挑戰(zhàn)而量身定制的 EDA 應(yīng)用程序。定制 EDA 為定制芯片提供了優(yōu)勢?！?/p>

Cadence Digital & Signoff Group 產(chǎn)品管理和業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁 Kam Kittrell說，Hyperscale和其他人已經(jīng)改變了定制硅的市場動態(tài)，他認(rèn)為這是對定制 ASIC 的重命名?！八麄冋谥圃熳约旱男酒蚨ㄖ谱约旱男酒?，因?yàn)樗麄兿Ｍ麑⑦@些卡復(fù)制到機(jī)器中，并將 10,000 臺機(jī)器放入數(shù)據(jù)中心，在地球上放置 10,000 個數(shù)據(jù)中心，并向客戶提供增值軟件。經(jīng)濟(jì)上的變化讓 ASIC 回歸。幾年前，推動市場的是移動設(shè)備。接下來，5G 真正改變了游戲規(guī)則，AI 緊隨其后。人們正在制造定制的芯片，制造硬件來驅(qū)動特定的軟件堆棧。垂直集成商同時(shí)做這四件事，其他成功的公司也在效仿?！?/p>

垂直整合也重新混合了整個生態(tài)系統(tǒng)的競爭動態(tài)。幾十年來爭奪市場份額的競爭對手現(xiàn)在必須合作才能生存。例如，英特爾正在推行一項(xiàng)名為“ IDM 2.0 ”的代工戰(zhàn)略，其中包括擴(kuò)大自己的芯片制造能力以及為無晶圓廠公司提供制造服務(wù)。首席執(zhí)行官 Pat Gelsinger本月早些時(shí)候表示，他將為 AMD 等競爭對手制造芯片感到“興奮”。

“它本質(zhì)上是在說，'我們既是您的競爭對手，也是您的客戶，”SEMI 的 Malhotra 說?！拔覀兛赡軙吹礁噙@樣的交叉連接，這取決于對某種工藝、技術(shù)和產(chǎn)能的需求?！保?a href="http://m.ngjxhxp.cn">半導(dǎo)體求職網(wǎng)）

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結(jié)論

垂直集成商的統(tǒng)治將持續(xù)多久還有待觀察，但大多數(shù)專家認(rèn)為它不會轉(zhuǎn)瞬即逝。“我相信這是一個方向或矢量轉(zhuǎn)變，而不是一種短暫的趨勢，”Rambus 的Jones說?！霸黾訑?shù)據(jù)計(jì)算、使用和存儲的驅(qū)動力繼續(xù)超過傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)跟上步伐的能力。我相信，隨著公司尋求優(yōu)化和保護(hù)其差異化算法和功能，更多異構(gòu)模型以及特定于工作負(fù)載的計(jì)算和存儲資源將繼續(xù)推動將設(shè)備內(nèi)部化。”

這些公司未來還能迎來標(biāo)準(zhǔn)化的新階段嗎？Codasip 的 Baines 說：“這次我們需要一種新的推動力來擺脫定制化的時(shí)代?！?“到目前為止，還不清楚那會是什么。”