大家好，我们专门做了一个集成电路系列的直播内容，为什么这么做呢？大家都知道，皓宁云核资本我们这两年主要关注的是国家战略新兴起的产业。在这些卡脖子的关键领域，政府也在某一些程度的通过“制”集合国家一切资源进行攻坚，提高我们产业的安全性，以及国际竞争力，所谓“政府找方向，市场搞创新”。
其实，我们今天看到的美国、日本和韩国的半导体产业得以加快速度进行发展，不能离开政策的精准推动。
1976年，日本通产省牵头的超大规模集成电路（VLSI）项目推动日本半导体产业高质量发展，组织了富士通、日立、东芝、三菱等五家大公司，联合攻关光刻技术等难题，政府投入大量资金。项目取得显著成果。1978年至1981年，日本的16K随机存取存储器（RAM）已占到世界份额的40%；到1982年底，日本的第一代超大规模集成电路的64K RAM已经占到国际市场的66%；1986年，日本半导体产值大幅超越美国，在全球半导体产业中所占的份额超过了一半。
类似的，1975年，韩国政府推出扶持半导体产业的六年计划，旨在实现电子配件及半导体生产的本土化，摆脱对跨国公司投资的依赖。此前，韩国半导体产业多为美日厂商投资的组装基地，这项计划推动了韩国的半导体自主发展，为后续产业崛起奠定了基础。此后韩国政府还通过多种扶持政策，助力企业在动态随机存取存储器（DRAM）等领域取得突破，进一步助力企业快速掌握先进的技术。正是韩国政府的全力支持下，韩国才出现了三星、SK等一系列半导体企业。
美国就更不用说了，美国芯片产业历史上有诸多重大政策。20世纪50年代至60年代，美国政府通过大规模投资科研项目，推动半导体技术在军事和航天领域的研发应用，为产业高质量发展奠定基础。1965年，英特尔创始人提出“摩尔定律”，成为半导体行业的指导原则，推动行业快速的提升。2022年8月9日，拜登签署《2022年芯片和科学法案》，提供约527亿美元资金支持、240亿美元投资税抵免，鼓励企业在美研发制造芯片，并在后续提供约2000亿美元科研经费，用以重塑美国在全球半导体制造领域核心地位，同时遏制中国半导体产业高质量发展。2024年11月26日，美国政府为英特尔拨款约79亿美元用于建设新的芯片工厂，还为台积电、德州仪器和美光科技等公司可以提供了相应资金支持。
最近，美国贸易代表办公室说，将对中国半导体行业政策展开301调查，“从汽车到医疗设施，无所不包”。在此之前，美国对中国的301调查包括钢铁、铝、太阳能电池、电动汽车等等，最近美国发现，自己半导体供应链中，2/3的美国产品都有中国制造的基础芯片，于是又把301调查延申到了半导体，调查的重点是基础半导体。同时还在研究中国的半导体产业政策是否“加剧了美国贸易的负担或限制”。美国企业占据全球芯片市场近一半的市场占有率，在一些高精尖领域，还有垄断地位，政府通过政策和资金的支持都是很重要的。所以，我也经常跟一些企业的创始人说，找准方向，选择好政府支持的产业方向是很重要的。
随着中国芯片制造及相关产业的加快速度进行发展，本土产业链正在慢慢地完善，为中国的初创芯片设计企业提供了国内晶圆制造支持，加上产业资金和政策的托举，以及人才的回流，中国的芯片设计企业数量快速增加。
我国集成电路产业链2023年产业出售的收益达1.2万亿元，2024年前三季度出售的收益同比增长约18%，产量同比增长约26%。行业结构一直在优化，设计环节销售额占比达44.56%，成为比重最大的环节。
集成电路产业链大致上可以分为芯片设计、芯片制造、封装测试三个环节。其中，芯片设计是关键，芯片制造最难突破，芯片封测国内已发展到全球先进水平。
芯片设计就是依据电路功能和性能的要求，在芯片这个层面上设计集成电路的结构、版图等。从流程上看，首先是规格制定，明确芯片的功能、性能、功耗等关键指标。接着进行电路设计，包括逻辑设计和电路模拟等，以验证设计的正确性。接着是版图设计，将电路元件的物理布局和连线确定下来。最后还要经过各种验证和测试环节，确保设计的芯片能够符合预期并稳定工作。芯片设计领域处于集成电路产业上游，芯片设计从模式来看，大致上可以分为Fabless（无晶圆厂半导体公司）和IDM（垂直整合制造）。Fabless是只做芯片设计的企业；IDM是集芯片设计、制造、封测一体的企业。
最开始的大部分芯片企业都是IDM，随着芯片制造技术的提升，有能力的承担巨额投资的企业慢慢的变少，很多IDM企业纷纷剥离其制造业务，专注于芯片设计。再往后，随着集成电路行业分工进一步细化，产业链形成IP、设计、晶圆、封装的上下游体系。从IDM模式与Fabless模式的对比来看：Fabless由于专注于设计，投资额较小，适合创业者进入，但也会面临难以找到代工厂的问题。IDM模式属于重资产模式，投资额大，由于只服务自家产品，如果自家场面市场需求面临变化，会出现产能利用率不足的问题。IDM具有资源整合的优势，由于不有必要进行硅验证，IDM企业从芯片设计到芯片制造需要的时间比较短，而Fabless由于与Foundry的工艺流程难以及时对接，产品上市时间较慢。
从研发投入角度来看，根据Semiengingeering的统计数据，28nm节点上开发芯片只要0.51亿美元投入，16nm节点需要1亿美元，7nm节点需要2.97亿美元，到了5nm节点，开发芯片的费用将达到5.42亿美元。
芯片设计产业链一个完整的流程是从客户提出需求开始，到最终形成版图交付给晶圆厂进行芯片制造。从结构上，芯片可大致分为数字芯片、模拟芯片以及数模混合芯片。芯片设计流程主要可大致分为半定制芯片设计流程与全定制芯片设计流程。半定制的设计流程一般用来设计数字芯片，全定制设计流程通常用于设计模拟芯片和数模混合芯片。全定制芯片设计包括了电路图输入、电路仿真、版图设计、版图验证、寄生参数提取、后仿真、流片等。而半定制芯片设计则可大致分为芯片前端设计（逻辑设计）和后端设计（物理设计）两个部分。
芯片前端设计主要包含几个关键部分。首先是架构设计，要依据芯片用途和性能要求确定整体架构，包括选择处理器核心类型，规划功能模块（如存储、通信接口、运算单元等）的布局与连接，还要权衡架构对性能、功耗和面积的影响。其次是功能设计与规格制定，将芯片功能细化为多个模块，为每个模块和芯片整体制定详细规格，涵盖功能要求、性能指标和接口规范。再者是算法设计与优化，选择适配芯片功能的算法，并为硬件实现来优化。然后是使用硬件描述语言进行逻辑设计，如用VHDL将设计转化为逻辑描述，采用层次化方法编写代码。最后是逻辑验证，包括功能仿真和形式验证，功能仿真是模拟逻辑行为检查是不是符合功能规格，形式验证则基于数学方法发现隐藏逻辑错误。
在芯片设计中，前端设计完成后，综合工具将抽象的逻辑设计转换为门级网表。这一文件包含逻辑门及连接关系，是前端设计成果的体现。后端设计则以门级网表为输入，根据其中的信息进行布局布线，将逻辑电路在物理版图上实现，起到承上启下的衔接作用。
芯片后端设计涵盖多个关键方面。一是布局规划，依据芯片功能、性能及工艺技术要求，合理的安排各模块在晶圆上的位置，确保各模块间有效协作，优化芯片整体性能与面积。二是布局，将逻辑单元按设计的基本要求精确放置于物理版图，考虑信号传输与布局合理性，减少信号干扰与延迟。三是布线，通过布线将各逻辑单元连接起来，保障信号准确传输。布线需遵循严格的电气规则与工艺标准，同时兼顾线宽、间距等因素，确保信号质量与可靠性。四是物理验证，对设计做全面检查，包括设计规则、电气规则以及版图与原理图一致性检查等，确保芯片符合制造工艺技术要求。五是电源管理，规划电源网络，保障芯片稳定供电，降低功耗。后端设计对芯片性能、成本与可靠性至关重要，需精心设计与优化。
芯片后端设计完成后，会将设计文件（包括版图、网表等）整理成特定格式。通过电子数据传输或存储介质，发送给晶圆代工厂。代工厂收到文件后，依据工艺标准和技术方面的要求进行生产准备，如对晶圆进行光刻、蚀刻等操作，将芯片设计转化为实际物理产品。
芯片设计领域的竞争格局来看，美国企业在芯片设计领域占据主导地位，如英伟达在2023年营收超高通成为全世界第一，其AI芯片在市场上具有压倒性优势；英特尔、AMD在CPU领域，高通在手机芯片领域技术和市场占有率领先。韩国专注存储，三星、SK海力士在存储芯片领域优势显著，掌握核心存储技术，且在产业链上实现垂直整合，随着AI发展，韩国企业也在积极研发HBM等高带宽内存芯片。日本企业在芯片设计、制造和光刻机生产等多领域均有参与；台湾地区的联发科、Novatek和Realtek等企业在智能手机、平面显示屏幕驱动IC等领域有一定市场份额。
国内竞争格局上，国产替代趋势明显，但整体上与国际巨头仍存在差距，行业集中度有待提升，前十大设计企业门槛虽有所回升但整体销售额有下降趋势，且偏重于中低端市场，在高端芯片领域仍面临技术壁垒。国内参与者众多，像ASIC 芯片设计相关的灿芯半导体、寒武纪、全志科技；其他芯片设计领域的国科微、纳芯微、博通集成、东软载波、紫光国微、兆易创新、景嘉微等，各有专长。
芯片产业链上游依赖性极强的是EDA（Electronic Design Automation）设计软件。芯片设计的所有的环节均需要用到EDA工具，EDA行业现在已形成了新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence）和西门子EDA（Siemens EDA，前身为Mentor Graphics）三足鼎立之势。我国EDA行业的参与者与国际三巨头还存在比较大差距，是半导体典型的“卡脖子”环节，国内目前从事该行业的内部厂商主要有华大九天、广立微、概伦电子、芯华章等。
芯片IP也是芯片设计中的一个卡脖子领域。芯片IP（知识产权）是预先设计好的集成电路模块。它就像一个个“积木”，包含处理器内核、通信接口等功能单元。芯片设计企业利用IP能快速搭建复杂芯片，减少研发时间和成本。比如ARM处理器IP，大范围的使用在移动电子设备芯片，提升设计效率。国际巨头包括ARM、新思科技、楷登电子、Imagination等。国内正在追赶的企业有芯原股份、力旺电子、寒武纪等。
根据统计数据，2024年1月-10月中国芯片设计已披露投资事件共201起，融资金额约377亿元，相比大多数别的行业，还是非常乐观的，然而相较于 2021年几近腰斩。2024年中国芯片设计方面的勇于探索商业模式的公司融资情况整体呈现冰火两重天的态势。一方面，部分有技术实力和未来市场发展的潜力的公司仍能获得资本青睐，一些热门细分赛道如车规级芯片、SoC芯片等也较为活跃。但另一方面，整体融资环境趋紧，多数勇于探索商业模式的公司面临融资困难。这种情况下，投资人更加谨慎，对勇于探索商业模式的公司的技术实力、量产能力、生态规划等要求更高，一些缺乏核心竞争力或尚未盈利的公司融资难度加大，甚至会出现资金紧张、股东起诉等问题。
这里我想再特别谈一下对于象帝先此公司的看法，也希望一些芯片设计的勇于探索商业模式的公司可以有所思考。象帝先的董事长唐志敏是中国芯片领域罕见的战略级科学家，曾在多家国产芯片项目当中担任负责人，所以技术的领先性毋庸置疑，也是这样的开局，让此公司一路的融资和技术发展非常顺利。2020年9月成立，公司很快获得了天使融资，2022年完成A轮融资，当年基于Imagination的IP核授权，流片并发布了“天钧一号”GPU，2023年9月，了发布“天钧二号”，主打低功耗和超高的性价比，虽然产品的性能也不算太出色，但凭借这两款产品，2023年完成了3轮融资，估值超过150亿元。
但是，象帝先的产品不仅性能无法和同期国产产品抗衡，与国际市场上的对手也有差距，最大的问题是，缺少“硬件+软件”的综合生态。国产GPU的成功要素涵盖了IP、设计、制造、销售等多个环节，这些环节相互关联、环环相扣。在设计环节，最先面临的是IP授权与设计工具的问题。例如帝先、摩尔线程等企业，获取Imagination的IP授权后，采用海外公司的设计工具，要考虑到断供的风险。设计之后便是制造环节，即使产品的设计指标出色，能不能成功流片，且以高良率量产，都是问题。仅流片这一环节，一般单次费用就高达上亿元，一次流片失败，相当于这次的投入打了水漂，如果创业团队融资能力不一定是非常强，很难承受。再有就是，想让企业采购国产GPU，代码兼容性、设备稳定性都导致一些企业切换国产GPU的总拥有成本太高。
所以，国产芯片公司，尤其是芯片自主设计的，能做好光靠技术是远远不足的。从结果来看，国产GPU独角兽壁仞科技、摩尔线程都准备上市了，象帝先却被传出解散的消息，是否能顺利继续融资，目前还是个问号。芯片设计相关的公司，两极分化是现状，不过，无论如何，芯片设计方向仍然有很优秀的公司，A股的上市公司，以及勇于探索商业模式的公司的投资机会，还是非常推荐大家关注的。
接下来我们谈一谈豆包产业链硬件的关键芯片，SoC芯片。从设计角度看，SoC芯片难度颇高。首先是高度复杂的集成性，SoC 要将处理器、存储、通信接口等众多功能模块集成在一块芯片上。这些模块的技术标准不同，像处理器的指令集架构和通信接口的协议标准各异，整合时要确保它们无缝协作。其次是性能功耗平衡。既要通过提高时钟频率等方式提升性能，又会遭遇信号完整性和散热问题；同时要兼顾低功耗，这涉及电路层和架构层的设计，如采用低功耗单元和动态功耗管理机制。再者是验证复杂，功能验证范围广，要保证各模块单独及交互功能正确。最后是可制造性，要考虑制造工艺兼容性，包括物理特性和限制，还得注意提升制造良率，避免因设计缺陷产生次品。
SoC芯片有几方面的显著优势。首先，小型化优势：SoC 芯片的高度集成使得电子设备可以在一定程度上完成小型化。比如，早期的手机需要多个芯片来实现不同功能，体积较大，而现在的智能手机 SoC 将众多功能集成，使得手机能做到更轻薄。第二，能够更好的降低功耗：由于各个功能模块在同一芯片上，可以更好地进行电源管理和优化。例如，在设备处于待机状态时，可以统一控制各个模块进入低功耗模式，从而延长电池续航时间。第三，可提升性能和稳定能力：通过优化内部的通信和数据传输路径，减少了芯片间的信号延迟，提高了系统的工作速度和稳定能力。并且，集成化的设计能够大大减少外部干扰，增强系统的抗干扰的能力。所以，SoC 芯片的应用场景就十分普遍了，从消费电子、工业控制、汽车电子都有广泛的应用空间。
在当下AI端侧硬件加速爆发背景下，SoC芯片有望在AI眼镜、AI耳机、AI玩具等三大赛道率先加速渗透。瑞芯微、晶晨股份、中科蓝讯、炬芯科技等厂商都可提供AI眼镜SoC芯片方案；AI耳机以恒玄科技为代表；AI玩具方面能关注润欣科技、瑞芯微等。
目前，全球多家知名芯片制造商都在积极布局端侧SoC芯片市场，如高通、华为、苹果、联发科等，都加速推出适配AI大模型的移动芯片平台。
在国内，众多企业在不同消费领域进行布局。除了上述公司，全志科技专注于智能视觉、智能家居、智能安防等领域；乐鑫科技致力于 AIoT SoC 芯片；星宸科技主攻视频安防SoC；富瀚微在高清网络摄像机SoC芯片以及双目广角IP Camera SoC 芯片方面成绩斐然；翱捷科技有多款ASR 系列的SoC芯片产品；博通集成专注于蓝牙音频SoC；云天励飞则在边缘AI SoC芯片领域有所建树。当下全球端侧AI应用呈现出繁荣景象，随着端侧AI渗透率逐步的提升，包括SoC（含 nor）、存储（存算一体）等各环节的重要性和价值量都在提升。
（视频素材来自央视）原标题：快看视频｜贸易压力重创美股，特朗普关税让步，但称和股市无关栏目主编：杨立群 文字编辑：杨立群 来源：作者：解放日报 裘雯涵
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