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跨界大解说人类科技树至高点芯片的五次伟大变革带来哪些启示( 二 )


在这十年中 ， 基本上每一个芯片厂商都需要进行芯片相关的所有设计与制造 。 但随着芯片的发展 ， 功能和涉及的工艺、材料越来越多 ， 设计的过程耗时越来越长 ， 很多生产力较低的厂商的芯片在还未正式推出前就已经成了「过期产品」 。
1970 年 ， 芯片的很多元器件开始逐渐标准化 ， 这给了很多中小厂商专注进行芯片的整合与制造的机会 ， 通过直接使用标准化的元器件 ， 加快芯片的生产迭代速度 。
这一阶段 ， 垂直整合制造公司（IDM） 企业在芯片市场中充当主要角色 ， 集成电路设计（IC）则是作为附属部门而存在 。
但这也导致了一个问题 ， 就是 IDM 类企业过于重视研发成本的控制 ， 从而牺牲了在芯片制作过程中的创新能力 。
第二次变革：产品标准化 ， 行业明确分工
第二次变革是在 1980 年代 。 为了改善系统的速度和简化程序 ， 专用集成电路（ASIC）技术应运而生 ， 工程师可以不必了解晶体管线路设计的细节部分 ， 直接利用逻辑门设计门阵列（CPLD）、可编程逻辑器件（FPGA）、标准单元、全定制电路等 ， 这让芯片的设计与制作进一步的标准化 。
但在整个芯片电路上仍有很多独立的 IC 电路设计 ， 难以满足整机客户对系统成本、可靠性等要求 。 同时客户则要求不断增加 IC 的集成度、减小芯片面积、降本增效 ， 从而增强产品的竞争力 ， 得到更多的市场份额和更丰厚的利润 。
设计观念上的改变使得专业设计的 Fabless 公司出现 ， 并由专业晶圆代工厂 Foundry 填补 Fabless 公司需要的产能 ， 也就是所谓的 Foundry+Fabless 运营模式 。
第三次变革：市场步幅加快 ， 行业能力升级
第三次变革在 1990 年中后期 ， 随着 Fabless 公司的不断推进 ， 芯片上集成的晶体管数量已经达到了千万量级 ， 工艺制程也发展到了 180nm ， 这让芯片的能力和应用场景得到了极大的增强 。
同时 ， 单片系统（SoC）的出现 ， 显著的提高了 ASIC 的设计能力 。 SoC 设计方法学应运而生 ， 其包含三个内容：
1. 系统设计方法
2. IP 核的设计和使用
3. 深亚微米集成电路设计
随着 SoC 设计方法学的普遍采用 ， 芯片设计公司购买第三方公司的 IP ， 组合成 SoC ， 整个过程就跟拼积木一样 ， 芯片的规模呈指数级增长 ， 从百万门级发展到今天的数十亿门级 。
并且 ， 高度复杂的系统功能和愈来愈快速的产品进入市场时间（Time to Market）要求 ， 不允许芯片设计者公司一切从零开始 ， 必须借鉴和使用已经成熟的设计为自己的产品开发服务 ， 这也决定了 SoC 的设计必须采用与传统单片集成电路设计不同的方法 。
集成电路产业发展至此阶段 ， 专业分工已经初步形成 ， 随着SIP设计、EDA工具、芯片设计、晶圆制造、封装、测试等环节逐步成熟 ， 在各个专业环节涌现出一大批优秀的公司 。
第四次变革：芯片行业的合纵与连横
随着芯片行业形态的成熟 ， 现在已经进入了集群虚拟垂直整合（Clustered Virtual Vertical Integration ， CVVI）模式发展阶段 ， 集群、虚拟垂直、整合是该阶段的精髓 。
具体来说 ， 就是让专精于不同领域的公司 ， 彼此以结盟或战略伙伴关系互补 ， 以达到快速布局的战略目的 ， 进而达到有效的垂直整合 。
在芯片这个领域 ， 为了缩短芯片设计周期 ， 产业链各公司必须彼此沟通合作 ， 透过厂商间的链接和 IP 整合 ， 跟上客户的需求和市场的变动 ， 让彼此的效益可以发挥到最大 ， 实现最佳竞争优势 。
而随着「异质集成」、「Chiplet」成为集成电路产业未来发展趋势时 ， 新的商业模式必将出现 。 现在 ， 单打独斗的模式已经势微 ， 集群、虚拟垂直、整合已经是大势所趋 。
第五次变革：下一个十年 - AI 芯片发展
2017 年 4 月 ， Google 公布了一篇即将在 ISCA2017 上发表的论文：“In-Datacenter Performance Analysis of a Tensor Processing Unit” ， 公开了其做 AI 芯片的细节；2017 年 5 月 ， GTC2017 大会 ， Nvidia CEO 黄仁勋也发布了 Volta 架构 GPU 。


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