2023年行业展望：直面危机，坚守创新

作者: 凌 琳， 西门子 EDA 全球副总裁兼中国区总经理

2022年，通胀上升，外部摩擦、终端市场需求疲软，加上反复的疫情，种种不确定性将全球半导体市场推入了一个调整周期。面向2023年，众家知名分析机构给出的预测都带有一丝悲观底色，然而，作为一个周期性行业，作为各产业之基础，半导体调整本是常态，转折即是起势也是蓄势，我们看到摩尔定律与后摩尔技术都在2022年取得了重要进展，持续的创新将为我们建立应对变化的能力和韧性。2023 年，我们认为有以下几个行业趋势值得关注：

趋势1 - 更多的系统公司开始垂直整合并设计 IC

十年前，系统公司约占用百分之一的 IC 代工产能，如今，这一占比已经超过了 20%。越来越多的系统公司开始着手开发自己的 IC。原因何在？ 

首先，系统价值在很大程度上体现在半导体层面，系统公司渴望更多的价值增长，必然会更倾向于设计自己的 IC。 

其次，系统价值能够通过自研 IC获得更好的差异化。今天的电子系统已经十分智能，而如何应用这些嵌入式智能以及通过优化器件来实现这种智能，是实现产品差异化的关键所在。以苹果公司为例，多年前苹果决定率先采用 64 位计算，这让他们不仅拥有了 64 位额外地址空间，还获得了效率更高、功耗更低的存储器访问能力，使其设备比竞争对手的产品运行速度更快、续航时间更长。

现在很多公司都在运用人工智能和机器学习（AI /ML）技术提高系统的差异化程度，越来越多的 AI 被整合到边缘设备当中，同时，一些领先公司还通过构建自行优化的 AI 加速器以实现更高的差异化，让自身优势更加凸显。

趋势 2 - 电子、机械和软件在综合数字孪生中的融合

无论是对于自动驾驶、5G，还是“从芯片到城市”的应用，提前知晓系统在真实输入和输出环境中的表现都将带来更高的灵活性。在自动驾驶方面，IC 行业面临着两大障碍，一个是功耗，另一个是确定系统在复杂的真实环境中需要处理多少计算。这些挑战带来了对数字孪生的高度需求，这些数字孪生能够仿真机电系统在真实环境中的运行情况。在完全自主的环境中，由软件指挥的电子机械系统要在一个更大的系统网络中运行，这就要求它先在虚拟世界中经过详尽测试，确保过关后才能在现实中进行测试并部署。

趋势 3 - 3D IC 逐渐成为主流，chiplets进一步崛起 

3D IC 设计目前已经对行业展现出了足够强的说服力：在 IC 层面，它使芯片公司能够开发更小的裸片，同时还能提高每个晶圆的良好裸片产量；在系统层面，3D IC 使各家公司能够进一步小型化，并降低 BOM 成本。同时，3D IC 使设计团队能够放置或堆叠不同类型的 IC——SoC、模拟 IC 和存储器 IC，以实现比传统 PCB 甚至 SoC 配置更高的系统性能和功能。 

3D IC 需要采用系统架构思维，不仅要在多个基底之间进行系统级规划，还需要使用一个集成的解决方案来执行 IC、封装和 PCB 级设计、分析和测试，这些要在设计阶段的每个级别（IC、中介层、封装和 PCB）中进行，还要从整体层面进行。理想情况下，3D IC 需要一个解决方案来考虑机械应力以及供应链，并统一跟踪和管理所有这些数据。因此能够提供综合性的3D IC 解决方案，包括 IC、中介层、PCB 设计封装、分析/测试以及机械、供应链等在内的合作伙伴将更具优势。 

随着 3D IC 日益成为主流，面向“chiplet”的新行业标准也呼之欲出。在 2022 年，UCIe 等标准机构宣布成立，其目的是建立一个生态系统，以期将小芯片的即插即用能力变成现实。如此一来，各个 EDA 公司就需要积极参与这些工作，以确保 IC 工具套件有助于开发符合标准并可插接的chiplet，还要确保更大的 3D IC 解决方案也能够做到这一点。  更快地为chiplet 制定正式标准，使其成为一个蓬勃发展的新行业，才能引领新一波由 3D IC 集成驱动的新系统创新。

趋势 4 - AI /ML 将得到更广泛的应用

无论是开发新品，还是实现更小的修复，AI/ML技术无疑都是实现创新的“快速通道”。AI已经在今天多个行业场景下得到应用，例如，利用 AI /ML修复工具存在的缺陷，这些缺陷本质上与特定代工工艺规则并没有太多关联。我们可以预计，AI /ML在2023年将继续得以广泛应用，并成为EDA 工具中的一个常规组成部分。EDA 行业一直对 AI /ML 寄予厚望，它不仅要能够更好地执行快速分析、更快地探索设计可能性，还要成为一个能够实际支持设计开发的工具，而这也是各家 EDA 厂商都在努力的方向。

面对市场波动与供应需求的结构性分化，有战略眼光的企业一方面在磨练自己的“内力”，一方面向更长的产业周期推进产能布局。坚守创新之本，紧跟最新技术，将是我们直面新挑战，新机会，新市场的最佳方法。