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【集微咨询】别让芯片制造人才问题 成为中国芯突围的拦路虎;

Byadmin

Nov 12, 2021

1.芯榜咨询:别让芯片制造人才问题 成为中国芯突围的拦路虎;

2.海康威视:海康微影已经自建一条8寸MEMS生产线及封装线;

3.芯耀辉正与澳门大学集成电路国家重点实验室建立联合实验室;

4.歌尔股份:拟分拆子公司歌尔微至创业板上市;

5.EDA加速车规芯片设计;

6.华中科技大学吕志鹏团队摘获EDA国际算法竞赛冠军;

7.工信部批复组建4家国家制造业创新中心,涉及5G中高频器件、玻璃新材料等;

1.芯榜咨询:别让芯片制造人才问题 成为中国芯突围的拦路虎;

芯榜咨询(JW insights)认为:

– 持续已久的全球缺芯,正在加速推动半导体产业链加速重整,美国、韩国等都在加大力度发展半导体制造业,足以证明芯片制造业的重要性

– 中国芯片制造人才规模偏小,随着近三年半导体市场需求的持续增长,芯片制造环节人才缺口大问题将会不断显现

– 芯片制造业中的硕士及以上学历占比仅为9%,高学历人才占比只是芯片设计业的1/4、设备业的2/3,悬殊差距极为巨大

当前,持续已久的全球缺芯加速推动半导体产业链重整。韩国将在未来10年内投资4500亿美元,力争将韩国打造成全球最大的半导体制造基地;美国在重振制造业中,也将半导体制造的发展提到重要战略地位,并出台《美国半导体(芯片)生产激励措施法案》、《美国晶圆厂法案》,并将两个法案合并成《2020年国防授权法案》,计划拿出520亿美元来资助半导体产业的发展,其中390亿美元用于发展半导体制造,这些足以证明芯片制造的重要性。

芯片制造,是当下中国芯卡脖子环节中的薄弱环节;此外,华为因美国限制芯片难以制造,其高端手机销售受到巨大冲击。如何攻克芯片制造,成为中国芯突围的关键。而芯片制造的推进,核心要素仍是人才。

然而,当前中国芯片制造人才现状却不容乐观。芯榜咨询(JW insights)调研发现,主要存在如下问题:

芯片制造人才规模小、缺口大

根据芯榜咨询(JW insights)发布的《中国集成电路行业 人才洞察报告(2020 -2021版)》中显示,从2020年中国芯片上市公司人员构成来看,我国芯片设计业从业人员规模为10.2万人,IDM6.3万人,制造业人才4.9万人,封测人才9.1万人,半导体设备和材料人才分别为1.6万人和3.1万人。

从占比来看,目前国内上市公司芯片制造人才规模仅占比14%(4.9万人),芯片设计人才占比29%(10.2万人),两者相比,芯片设计人才是芯片制造人才体量的两倍还要多。与此同时,同为重资产环节的封测人才,人才占比已达到26%(9.1万人),也是远远高于芯片制造环节的人才规模。

不难看出,在国内半导体产业链人才规模中,芯片制造人才规模偏小,随着近三年半导体市场需求的持续增长,芯片制造环节人才缺口大的问题将不断显现,芯片制造业发展面临的压力和挑战将不断加剧。

芯片制造业高学历人才占比较低

根据《中国集成电路行业 人才洞察报告(2020 -2021版)》显示,在硕士及以上学历中,芯片设计业占比最高,达33.6%;半导体设备业占比位第二,占比13.7%;同样为技术壁垒较高的领域,芯片制造业中的硕士及以上学历占比仅为9%,高学历人才占比近乎芯片设计业的1/4、设备业的2/3,悬殊差距极为巨大。

在本科学历占比中,从高到低的顺序是芯片设计业46.3%、设备业38.7%、IDM23.8%、材料业20.5%、封测业18.1%、芯片制造13.5%。在半导体产业链中,芯片制造业本科学历占比位于行业最末端。

这一现状不得不引起关注。

一个行业的发展高度和水平,由其行业从业者决定。

以中芯国际为例,国内芯片制造业的大踏步发展由张汝京博士开创的中芯国际为起点,创始人张汝京本人是博士学历,而且在中芯国际创立之初,张汝京博士还从美国、韩国、以色列、日本以及我国台湾地区等多地吸纳400多名行业精英加入中芯国际。有了这些高端人才的助力,中芯国际于2000年创办,1年后试投产,4年后上市,并成为全球第三大芯片制造企业。与此同时,中芯国际将中国芯片制造与国外3代的技术差距缩短至1代。这足以证明高端人才对行业发展的重要作用。

再以芯片制造业的本土人才情况为例,以清华大学为缩影,根据清华毕业的、燕东公司原副总经理朱贻玮前辈梳理的清华大学半导体和微电子专业毕业学子在半导体制造从业者情况,在早期芯片制造领域有大批清华大学的毕业生,而现在只有中芯国际的赵海军和燕东微电子的吴晓明两人。

虽然说这一数据对比悬殊的其中一个原因是当年毕业生是国家分配制,后来就业变成了自由选择制。但不可回避的问题是,当前国内优秀高校毕业生和高学历人才在芯片制造业的比例在行业依然偏低。

制造业人才薪酬偏低

芯榜咨询(JW insights)研究发现,从2020年我国芯片行业平均年薪来看,从高到底分别为:芯片设计业从业人员平均年薪为26.8万元,材料设备业为25.1万元,制造业为23.2万元,封测业为19.8万元。

可以看到,芯片制造业人才的平均年薪在全产业链中处在较低水平,与处在薪酬最高水平的设计业相比,低了15.5%。目前的薪酬水平,显然不利于芯片制造业的健康良性发展。

芯片制造业在整个半导体产业链中占据举足轻重的作用。据业内统计,到目前为止,全球半导体产业销售额已有逾20%的增长,今年将突破5000亿美元,甚至达到5500亿美元。各大机构也预测全球半导体将实现三年连续增长。在全球半导体保持连续增长的背景下,芯片制造的助力至关重要。

在中国芯片制造业被美国卡脖子的当前,在全球各个国家均在发力布局芯片制造业的当前,如何壮大中国芯片制造业人才规模?如何吸引足够多的高学历人才和行业精英进入芯片制造领域?如何提升芯片制造业人员的薪酬水平?芯榜咨询(JW insights)认为,唯有解决了人才层面的根本问题,中国芯片制造业的长足和长远发展才能成其大、就其深。(校对/萨米)


2.海康威视:海康微影已经自建一条8寸MEMS生产线及封装线;

芯榜网消息,11月9日,海康威视在投资者互动平台表示,海康微影已经自建一条8寸MEMS生产线及封装线,具备年产晶圆一万片,探测器百万颗的生产能力。

资料显示,探测器产线洁净面积达到800平方米、净化级别高达10级的8英寸,拥有业界—流的集成电路设计、MEMS设计、MEMS/封装制程开发、应用成品开发及销售服务团队。

海康微影另拥有占地1万平方米共计20条整机生产线,最高年产量达150万台,严格按照高品质生产要求进行制造和检测,物料经过多重标准检测,精挑细选;生产过程严格控制,核心组件全自动化生产,无尘净化房封装;产品出厂前经过老化、气密性等多重严格测试,确保产品稳定可靠。

据了解,海康微影是杭州海康威视数字技术股份有限公司子公司,成立于2016年9月,是一家以红外热成像技术为核心的物联网芯片、产品和解决方案提供商。海康微影以MEMS技术为核心,专注于集成电路芯片的设计、封装和测试,面向全球提供探测器、机芯、模组、红外热像仪以及整体的解决方案。其产品及方案广泛应用于安防监控、辅助驾驶、灾难预防、工业测温、消费电子等多个领域。

截止目前,海康微影已成为国家高新技术企业,杭州市企业高新技术研发中心,中心拥有研发团队约335人,其中硕士学历以上221人;拥有各类知识产权授权约132项;2018年通过质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系。

海康威视同时透露,创新业务控股子公司杭州海康汽车技术有限公司聚焦于智能驾驶领域。目前与上汽乘用车、吉利汽车、长安汽车、长城汽车等自主品牌头部客户均有合作,于2020年累计新量产项目50余个,新增项目60余个,涉及车型40余款。(校对/James)


3.芯耀辉正与澳门大学集成电路国家重点实验室建立联合实验室;

芯榜网消息,11月5日,澳门社会文化司司长、横琴粤澳深度合作区管委会副主任欧阳瑜一行在澳门大学宋永华校长陪同下到芯耀辉科技有限公司(合作区)总部(以下简称“芯耀辉”)进行实地调研考察。

图片来源: 芯耀辉科技

芯耀辉科技消息显示,欧阳瑜司长对芯耀辉表示了高度认可,同时指出,期望企业在人才培养与产学研等方面和高校展开深度合作,共同推动“高精尖端”人才建设。

据悉,目前,芯耀辉正与澳门大学集成电路国家重点实验室建立联合实验室,更好的融入前瞻性并具产业价值的研发,同时,搭建集成电路设计、测试等科研平台,培养具备国际化视野的科研人才,建立可持续发展的产学研全面合作。

芯耀辉科技于2020年6月在珠海成立,是一家致力于先进半导体IP研发和服务、赋能芯片设计和系统应用的高科技公司。凭借其IP产品的稳定性高、兼容性强、跨工艺、可移植等独特的价值和优势,服务于数字社会的各个重要领域。包括数据中心、智能汽车、高性能计算、5G、物联网、人工智能、消费电子等。(校对/若冰)


4.歌尔股份:拟分拆子公司歌尔微至创业板上市;

芯榜网消息,11月9日,歌尔股份发布公告, 拟将其控股子公司歌尔微分拆至深交所创业板上市。本次分拆完成后,歌尔股份股权结构不会发生重大变化,且仍将维持对歌尔微的控制权。

歌尔股份指出,通过本次分拆,歌尔股份将进一步实现业务聚焦。歌尔微作为公司下属唯一从事 MEMS 器件及微系统模组研发、生产与销售的企业,未来将进一步提升MEMS 器件及微系统模组等相关产品的竞争力,增强其风险防范能力和盈利能力,实现快速健康可持续发展。

具体来看,歌尔微是一家以 MEMS 器件及微系统模组研发、生产与销售为主的半导体公司,业务涵盖芯片设计、封装测试和系统应用等产业链关键环节,为客户提供“芯片+器件+模组”的一站式产品解决方案,主要产品包括 MEMS 麦克风、MEMS 传感器1和微系统模组。

本次分拆完成后,歌尔股份仍将控股歌尔微,歌尔微的财务状况和盈利能力仍将反映在歌尔股份的合并报表中。尽管本次分拆上市事项将导致歌尔股份持有歌尔微的权益产生一定摊薄,但是通过本次分拆,歌尔微将进一步聚焦其业务领域,充分利用当前国家半导体行业的创新浪潮,其发展与创新将进一步提速,投融资能力以及市场竞争力将进一步增强,进而有助于提升公司未来的整体盈利水平。

业绩方面,歌尔股份2021年前三季度实现营业收入为527.89亿元,同比增长52.00%,归属于上市公司股东的净利润为33.33亿元,同比增长65.28%。其中,精密零组件营收102.90亿元,同比增长23.86%;智能声学整机192亿元, 同比增长25.72%; 智能硬件222.35亿元,同比增长119.07%。

关于业绩增长的原因,歌尔股份称主要是因为公司VR虚拟现实、智能可穿戴和智能无线耳机等产品销售收入增长,盈利能力改善。

(校对/日新)


5.EDA加速车规芯片设计;

作者:David Hwang,芯华章科技产品与业务规划总监

车规芯片属于半导体芯片的一个分支。目前芯片设计验证遇到的很大一个瓶颈就是人才短缺,对车规芯片来说也是如此。据统计,2020年的IC设计从业者约20万人,但是企业对人才需求量已经远远超过这个数目,导致在今年几乎每家半导体设计公司都在抱怨急需的设计验证人员难招。

芯片人才短缺一方面在于传统人才培养模式的不足,在这方面我们很高兴地看到国家已经布局,而且开展了一系列的EDA的产学研结合项目;另一方面人才短缺很大程度是由于国外EDA工具的垄断性和封闭性造成的,这种保守和封闭性让国内普通的开发者很难广泛接触,更谈不上二次开发。

车规芯片是一个复杂的软硬件系统。车载芯片互联从传统简单的传感器通过CAN,MOSE,FlexRay总线互联,逐渐转变成复杂的车用以太网(Automotive Ethernet)互联;传输的数据也从以往的调试诊断信息,提升到音视频娱乐信息(Infotainment),重要任务(Mission Critical)数据信息。随着数据量不断增大,数据内容和延迟确定性愈加重要,车规芯片内部的软件也因此愈加复杂。

车规芯片也是一个芯片领域比较特殊的种类,尤其是它对功能安全有严格的要求。车规芯片的功能安全完整性等级(ASIL)划分要求芯片在设计过程中有一系列的严苛检测和覆盖率报告。传统的芯片设计验证方法学很难有效地应付功能安全领域复杂的需求,这个挑战也正在促使设计方法的变革。先进的设计理念可以让效率大幅提升,加速设计周期,提高芯片安全等级。

要摆脱目前车规芯片困境,包括对国外半导体厂商、EDA工具的依赖,国内芯片人才短缺、设计理念落后等制约,就必须强调EDA理念,工具,和方法学变革。

为此,我们对加速车规芯片设计提出三点建议:

EDA理念变革

大部分传统的EDA工具不向公众开放中间层接口,普通用户无法二次开发,长期以来导致产品生态封闭,用户群体狭窄。芯华章强调利用EDA 2.0技术和理念,采用芯片设计平台服务(EDaaS(Electronic Design as a Service))模式:工具有机嵌入云原生服务,同时提供全方位开放的接口,并广泛地适配到设计验证各项的流程中。工具接口开放化,工具本身平台化,由此可以让芯片设计和验证更加自动化智能化;同时EDA 2.0也能够让更多人通过EDaaS参与到芯片设计中,并快速高效地完成工作;依托EDA 2.0技术是解决芯片人才瓶颈最有效的方式之一,我们希望在将来看到有更多的嵌入式工程师,系统工程师,甚至软件工程师都可以利用EDA 2.0技术,高效地参与芯片设计研发。

EDA工具变革

EDA工具为功能安全提供数据支撑,尤其是ISO26262认证所需的定量分析:失效模式影响与诊断分析 (Failure Mode Effect and Diagnostic Analysis,简称FMEDA)。在设计车规芯片时,FMEDA常用的手段就是对芯片进行有意的故障注入(intentional fault injection),然后再分析错误注入引起的功能故障概率(失效率),以此评定车规芯片的安全完整性等级。

因此,EDA工具需要能够产生各种故障模型(fault model)的测试激励。由于芯片中需要注入的错误数量巨大,种类繁多,传统仿真工具在做大规模测试时往往性能低下,耗费内存巨大,而且仿真时间冗长。这是因为传统仿真工具引擎是专注功能验证,它对于故障注入来说,内存和CPU开销都是巨大的。

因此,故障注入需要EDA公司设计一种特殊的仿真器引擎,从而提高故障注入仿真效率;此外,芯片故障注入测试需要仿真器能够处理更多的故障,且尽可能多地并发执行。由于通常芯片内部部分逻辑具有规则性和对称性,通过形式化方式能够发现一些规则,从而大规模减少不必要的注入的数量。一旦测试用例的数量减少了,仿真所需的总时间就可以减小了,这也可以从另一方面提升仿真器的效率。

仿真器只是EDA工具变革的一个典型的例子。其他的工具,如形式验证,也可以针对功能安全做很多增强和优化,包括自动探测安全路径、自动检测关键路径上的可应用的错误模型:包含固定开路故障(stuck at fault),瞬态故障(transient fault),迁移故障(transition fault),桥接故障(bridge fault)等。这些技术将大大提升车规芯片的验证效率。

设计方法学变革

车规芯片不同于消费电子芯片之处,在于安全性和可靠性特殊要求。车规芯片在设计之初要做很周密的架构探索,这些前期工作的目的就是为了首先确保安全性,其次达到ISO26262 认证的要求。车规芯片为了要保证在严苛环境下设计的安全性,常常会使用一些特殊的逻辑功能:比如在数据流中的采用硬件CRC校验,在片内SRAM和Flash memory中采用单比特奇偶(parity)校验,数据读取ECC校验,以及芯片电源电压检测;在控制密集型逻辑上采用冗余逻辑,如多个CPU同时处理单一任务,输出结果比对,双看门狗(watchdogs)系统,时钟电路备份机制等。要设计这些安全措施相关的逻辑单元,就需要在设计初期验证它的必要性,可靠性,和完整性。

根据实际经验,我们推荐在设计之初尽早引入芯片功能的虚拟模型。这种基于虚拟模型的开发能够让设计师和架构师尽早分析优化系统,探索不同构架在安全性能上的优势。一方面设计工程师,在没有SoC真实环境的条件下,可以用这些模型验证对复杂设计做前期分析,做出功耗性能面积最优的判断;另一方面,验证工程师利用虚拟模型可以尽早开发白盒测试环境,也可以提前进行复杂系统的软硬件协同测试,甚至可以将模型编译在通用控制器里,放在ECU系统中进行实际现场测试。

虚拟模型拥有诸多优势,但它的前提就是需要工程师广泛意识到它的重要性,并在设计验证中积极探索利用好它,同时EDA厂商也应该积极和各种芯片IP厂商合作,开发更多丰富灵活的虚拟模型,并构建利于产业积极发展的生态圈。验证测试左移(shift-left)是当前复杂芯片设计领域的倡导的趋势,而在车规芯片上,我们认为虚拟模型是一个验证测试左移完美的助力点。

总结

在过去的20年里我们深深地意识到技术发展给芯片行业带来的变革,但同时我们也越来越迫切的需要更强的技术创新,来满足我们日益发展的芯片行业需求,解决我们面临的各种挑战。我们深信依托EDA 2.0带来的EDA工具变革,可以解决人才技术瓶颈问题;改进工具能够更好地提高设计验证效率;广泛使用虚拟模型将会提高架构探索质量、提升车规芯片安全性。我们希望和各个行业的同仁积极探索交流,共同发展进步,为我们国家芯片,包括车规芯片的发展,做出贡献!

6.华中科技大学吕志鹏团队摘获EDA国际算法竞赛冠军;

芯榜网消息,在11月4日结束的EDA(电子设计自动化)领域的国际会议ICCAD 2021(计算机辅助设计国际会议)上,华中科技大学计算机学院吕志鹏教授团队获得了CAD Contest布局布线算法竞赛的第一名,今年是该团队首次参加ICCAD竞赛,团队成员还包括苏宙行博士、研究生罗灿辉、梁镜湖和谢振轩,平均年龄仅24岁。

来源: 华中科技大学微信公众号

EDA是电子设计的基石产业,是芯片设计的根基。ICCAD会议始于1980年,是EDA领域历史最悠久的顶级学术会议之一,其中CAD Contest算法竞赛作为会议的标志性事件,长期以来受到国际学术界与工业界的广泛关注。每届竞赛的赛题均来自 Cadence、Synopsys、Mentor Graphics、Nvidia、IBM等全球著名EDA或半导体公司的真实业务场景,涵盖集成电路设计、制造与测试等环节中的核心算法难题,如逻辑综合、布局布线、等价验证、时序分析等。本届CAD Contest算法竞赛共有来自12个国家/地区的137支队伍参与,包括众多国内外知名高校与研究机构,如加州大学伯克利分校、东京大学、台湾大学、香港中文大学、复旦大学等。

本届竞赛的布局布线问题作为EDA芯片后端物理设计中最重要的环节,直接影响芯片的功耗、面积、时延等各项性能指标。其中,布局过程需将一系列电路单元放置于给定的长方体空间中;而布线过程则需将属于同一个网的单元引脚用导线连接起来。参赛算法需要在考虑空间容量、电压区、最小布线层、金属层布线方向等众多真实约束的情况下,确定每个单元在芯片内的位置,并同时为每个网规划无短路、无断路的信号传输路径,使得导线的加权总长度最短。

根据公布的竞赛结果,吕志鹏团队所设计的启发式优化算法在所有测试算例上均达到了竞赛中的最优结果,在冗余导线检测、布线环路消除、并行化邻域评估加速、布局调整最优移动区域识别等多项关键技术上实现了突破。

导师吕志鹏关注芯片领域不到三年,在此之前,他主攻算法研究,2018年,他带领实验室里一群计算机专业出身、毫无任何芯片背景的“热心群众”,跳进了芯片主战场。年轻团队首次参赛即夺冠,背后是实验室团队40余年的积累。据悉,吕志鹏教授所在实验室成立40余年来,一直聚焦于NP难问题的求解算法与工业应用研究,曾多次获得国际算法竞赛全球前三名。

吕志鹏教授在接受媒体采访时表示,芯片设计非常复杂,链条很长,形成了一整个生态,需要上下游配合。EDA是很关键的一环,但它也需要和其他环节深度配合。“这不是一天两天能搞定的事情,是一场持久战。”(校对/七七)


7.工信部批复组建4家国家制造业创新中心,涉及5G中高频器件、玻璃新材料等;

芯榜网消息,近日,工信部批复组建国家5G中高频器件创新中心、国家玻璃新材料创新中心、国家高端智能化家用电器创新中心、国家智能语音创新中心等4家国家制造业创新中心。

工信部网站显示,国家5G中高频器件创新中心依托深圳市汇芯通信技术有限公司组建,主要股东包括通信核心器件、材料、天线、终端等领域的行业骨干力量。创新中心将围绕5G中高频器件领域重大需求,聚焦新型半导体材料及工艺、5G中高频核心器件、面向射频前端的硅基毫米波集成芯片等三大研发方向,支撑我国5G中高频器件产业创新发展。

国家玻璃新材料创新中心依托玻璃新材料创新中心(安徽)有限公司组建,主要股东包括中建材蚌埠设计院、中科院上海光机所、惠科股份、武汉理工大产业集团等行业骨干单位。创新中心将重点围绕信息显示玻璃、新能源玻璃、节能环保玻璃、特种玻璃等方向,开展关键共性技术攻关、测试验证、中试孵化及行业公共服务等创新能力建设,助推我国玻璃新材料产业创新发展。

国家智能语音创新中心依托合肥智能语音创新发展有限公司组建,主要股东为科大讯飞、寒武纪、优刻得、中科类脑等行业骨干力量。创新中心将围绕多语种语音识别、语音合成、语义理解和专用人工智能语音芯片等研发方向,构建集共性技术研发、测试验证、中试孵化和成果转移转化于一体的创新平台,提升我国智能语音行业技术水平和产品竞争力。

国家高端智能化家用电器创新中心依托青岛国创智能家电研究院有限公司组建,主要股东单位为海尔、美的、海信、方太、中国家用电器研究院等行业骨干力量。创新中心将聚焦家用电器高端化、智能化、场景化的发展方向,重点在本体技术、智能技术、安全技术、场景技术等领域突破一批关键共性技术,提升我国高端智能化家电行业技术创新水平和产品竞争力。(校对/若冰)

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