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)計自己的先進芯片、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 年定制和標準化節(jié)奏，并在沒有相關(guān)規(guī)模經(jīng)濟的情況下延長了創(chuàng)新期。（半導體求職）
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)濟學。芯片被設(shè)計為更大系統(tǒng)的一部分，系統(tǒng)公司與芯片公司內(nèi)部使用的經(jīng)濟性非常不同。成本可以在數(shù)千臺服務器或數(shù)百萬輛汽車上分攤，而且設(shè)計是如此定制，以至于它們對其他公司幾乎沒有價值或沒有價值。
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)的細節(jié)保密。
“
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)計和驗證業(yè)務帶入內(nèi)部的不同階段，同時利用代工廠和 OSAT 提供的規(guī)模經(jīng)濟。
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以前，行業(yè)巨頭試圖控制他們的整個供應鏈。在大型機時代，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、制造和銷售 IC 成為可能的時代的遺跡。
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的道路，從而使舊的范式在很大程度上已經(jīng)過時。
Synopsys的 EDA Group總經(jīng)理 Shankar Krishnamoorthy 說：“整個工作負載特定計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。” 你可以擴展，你可以把你的計算和真正敏感的部分放在最新的節(jié)點上，但是你可以從許多不同的節(jié)點組裝小芯片。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)建在一個單獨的封裝中，現(xiàn)在向那個方向發(fā)展的速度非常快。”
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測的時候這樣做的。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需要逐個小芯片應用或修改。
Codasip 首席營銷官 Rupert Baines 表示：“隨著對定制設(shè)計解決方案的持續(xù)需求，以克服半導體微縮的限制， Makimoto的浪潮已經(jīng)結(jié)束。” “鐘擺擺動持續(xù)了六年，這也是半導體縮放工作可以預見的時期。換句話說，半導體設(shè)計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雜性。”
軟件和硬件之間的平衡也在發(fā)生變化。“軟件仍然是必不可少的，但軟件不再提供足夠的改進可能性，而要求的計算性能通常無法通過傳統(tǒng)的通用處理器內(nèi)核實現(xiàn)，”Baines 說。“相反，公司正在改變硬件以提高軟件運行效率，并設(shè)計自己的處理器內(nèi)核以實現(xiàn)其設(shè)計目標。”
Synopsys 的 Krishnamoorthy 同意了。“提供系統(tǒng)級性能的最強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。或者您可以將復雜性進一步降低。跨領(lǐng)域的協(xié)同優(yōu)化確實是大多數(shù)人的目標，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。“如果 Makimoto's Wave 仍然成立，我們應該已經(jīng)處于標準解決方案的時期，但這種情況不會發(fā)生，”Baines 說。“相反，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 時的垂直集成。這始于蘋果為 iPhone 設(shè)計芯片，但現(xiàn)在我們看到更多公司這樣做。”
“
專用性、供應和保密性
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，因為他們有特定的與電源相關(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)化或保護其設(shè)備的應用程序或工作負載特定功能。
“在大多數(shù)情況下，'為什么'在不同的應用程序集之間存在很強的相關(guān)性，”Jones說。“在數(shù)據(jù)使用和需求不斷增長的時代，摩爾定律的放緩繼續(xù)推動計算和存儲資源在應用程序之間的分布。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用程序和工作負載而構(gòu)建。內(nèi)部設(shè)備使公司能夠優(yōu)化解決方案以實現(xiàn)最高性能和效率，同時保護推動差異化的高價值知識資產(chǎn)。”
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)計需要更多芯片的產(chǎn)品，同時應對持續(xù)的芯片短缺問題。“如果他們在內(nèi)部進行設(shè)計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簽，而且還可以確保自備供應。”
同時，這些系統(tǒng)公司還依靠經(jīng)過驗證的內(nèi)存和 I/O 接口 IP 解決方案來縮短設(shè)計周期并滿足關(guān)鍵的上市時間目標。或者換句話說，一種解決方案并不適合所有應用程序，但其中一些部分可以在許多應用程序中重復使用。隨著需求激增，這反過來又導致供應鏈失衡，這一問題在當今汽車供應鏈中尤為明顯。
“最終導致芯片短缺，” Ansys產(chǎn)品營銷總監(jiān) Marc Swinnen 說。“當他們爭先恐后地追趕時，他們發(fā)現(xiàn)確實控制其芯片的特斯拉正在領(lǐng)先。每個人都擔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)濟性可能使汽車 OEM 將芯片設(shè)計工作主要集中在應用量最大的硬件上。
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)計中考慮了對他們來說很重要的功能。”
“
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。“汽車制造商可以使用統(tǒng)一的軟件平臺來集成不同重點的不同芯片模塊，例如安全性、高性能計算或 DNN，從而也可以運行來自不同制造商的應用程序，”他說。“如果這個軟件平臺既與硬件無關(guān)，又與應用軟件無關(guān)，那么給定的芯片可以運行來自特定供應商的軟件，但任何其他軟件也可以在其上運行。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)計各個方面相關(guān)的服務的客戶組合發(fā)生了變化。例如，Rambus 表示，由于垂直集成商進入客戶群，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體供應鏈，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)部半導體開發(fā)的趨勢是真實的。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 應用程序。定制 EDA 為定制芯片提供了優(yōu)勢。”
Cadence Digital & Signoff Group 產(chǎn)品管理和業(yè)務開發(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)，他認為這是對定制 ASIC 的重命名。“他們正在制造自己的芯片或定制自己的芯片，因為他們希望將這些卡復制到機器中，并將 10,000 臺機器放入數(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。垂直集成商同時做這四件事，其他成功的公司也在效仿。”
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名為“ IDM 2.0 ”的代工戰(zhàn)略，其中包括擴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。首席執(zhí)行官 Pat Gelsinger本月早些時候表示，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。“我們可能會看到更多這樣的交叉連接，這取決于對某種工藝、技術(shù)和產(chǎn)能的需求。”（半導體求職網(wǎng)）
“
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。“增加數(shù)據(jù)計算、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)化和保護其差異化算法和功能，更多異構(gòu)模型以及特定于工作負載的計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準化的新階段嗎？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代。” “到目前為止，還不清楚那會是什么。”
