集成电路:逆向设计之路 - IT的边上 - 韩晓萍

(这条文章已经被阅读了 43 次) 时间:2001-06-11 11:46:29 来源:韩晓萍 (韩晓萍) 原创-IT

编者按:集成电路是中国IT产业的软肋。巨大的市场需求与国内供应能力的严重不足形成巨大的反差。从2000年下半年起,集成电路的制造在中国以从未有过的规模和速度开始了新的发展,北京、上海、深圳等地都加紧建设新的集成电路生产线,估计未来两三年内,会新增6至8条生产线。应当说,这是件好事,但是,业内人士也同时提出,如果在设计领域没有革命性的突破,单纯制造能力的改进并不会改变中国集成电路受制于人的局面。因此,发展自己的设计能力,成了当务之急。但是,起点很低的中国设计师们很难凭空创新,学习和模仿就总是成为第一步,在此过程中,分析技术、逆向设计技术的重要性日益彰显。

中科联创:逆向设计之路

韩晓萍

酷暑之季,在一间阔大而潮湿的房间内,100多个集成电路设计工程师趴在地上,低着头、弓着腰,在一张张布满了密密麻麻线路和元器件的放大的照片上描绘着让人头晕眼花的一根根线路和一个个元器件,他们试图把数十万张放大1500倍后的彩色照片拼接起来、在
1600平方米之巨的照片上描绘出由数百万根只有一毫米粗的连线和几十万元件组成的芯片上的电路原理图。这样的工作他们已经进行了一周多,但是,还有数万甚至数百万张照片在等待着他们去描画,这可真是世界上最枯燥的工作!让人同情的是,从集成电路大规模应用的那一天起,全世界就有无数的集成电路工程师做过和做着这样令人绝望而痛苦的工作。
但就在这同一时间,在北京燕山大酒店摆放着漂亮的电视机、电脑和空调的房间里,中山公用事业集团有限公司董事、副总经理严祥军一边喝着冷饮一边笑眯眯地说:“我们投资的项目不但可以把他们从这样的痛苦中解救出来,更可以给他们身属的公司带来巨大的经济效益。当然,首先是给我们自己带来可观的投资回报。”
严祥军说的项目就是集成电路分析技术,这项由中科院自动化所研发的技术三次获得国家级的科研成果奖,并由中山公用事业集团有限公司投资1937万元,组建了北京中科联创科技有限公司,现已进入产品后期整理阶段,预计在投产的今年年内就可获得过千万元人民币的产值。

IT的痛
集成电路是中国IT产业的软肋。
据不完全统计,1999年,我国集成电路市场需求总量达到170亿块、540亿美元,而国内所能提供的集成电路不到20%,大部分需要依靠进口。中国已经成为世界电子信息产品的主要生产国,对集成电路的需求增长惊人;而与信息技术和信息产业紧密相关的通信运营业的高速发展,对集成电路的需求也提供了巨大的市场;其他需求也呈逐年增长趋势。但是,与这种巨大的需求形成极大反差的则是国内供应能力的严重不足。
据预计,2005年我国的集成电路市场需求量为450亿块、1500亿元人民币;到2010年市场总额则将超过4000亿元人民币。据美国半导体协会预测,到2012年,世界集成电路的产值将达到1万亿美元,它将支持6万亿至8万亿美元的电子设备产值和30万亿美元的信息服务业产值。如此大规模的市场里,中国的企业能分得几杯羹,目前很难做出乐观的估计。可是,没有坚强有力的“芯”,中国的IT巨人又如何承受得起自身血液的健康循环?
于是,发展中国的集成电路,成了中国政府产业政策的主导方向,也成了众多想在市场上大展身手的企业的行为指南。2000年6月,国务院下发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,引导、鼓励资金、技术和人才等资源投向集成电路产业;与此同时,各路相关企业也都纷纷斥资进军集成电路领域,北京、上海、深圳等地都加紧建设新的集成电路生产线,估计未来两三年内,会新增6至8条生产线。
集成电路的制造以此前从未有过的规模和速度开始了新的发展,应当说,这是件好事,但是,业内人士也同时提出,如果在设计领域没有革命性的突破,单纯制造能力的改进并不会改变中国集成电路受制于人的局面。因此,发展自己的设计能力,成了当务之急。但是,起点很低的中国设计师们很难凭空创新,学习和模仿就总是成为第一步,在此过程中,分析技术的重要性就彰显出来。

设计,从分析开始

集成电路分析技术又称集成电路逆向设计技术,它的核心就是通过图像处理、模式识别、人工智能等方法以及计算机辅助技术,从现有集成电路产品中获取其中蕴含的产品设计思想、技术原理以及制造工艺,帮助集成电路设计商、制造商和电子产品制造商方便地获得他人的集成电路产品的设计和实现诀窍,使自己站在他人的肩膀上进行创新。从集成电路问世那天起,这项技术就成为所有与集成电路相关的生产者们所必需的技术手段。对中国这样的集成电路弱国来说,这项技术的意义就更显重要。
我国在集成电路分析技术方面一直在进行积极的探索,目前国内做集成电路分析研究而为业界所重的有华大集成电路设计中心、上海复旦微电子研究所和国家ASIC设计工程技术研究中心。其中,国家ASIC设计工程技术研究中心从1985年开始这项研究,于1986年开发了集成电路版图自动识别系统ICRES 1.0,完成了单层金属布线集成电路的版图分析实验。该系统也因此于1986年获得中国科学院科技进步一等奖。1990年,这个系统经过研发升级为集成电路分析系统ICRES2.0,可以进行双层金属布线集成电路逻辑原理图的自动分析、提取实验,于1992年获得中国科学院科技进步一等奖;其后推出的改进版在1993年又一次获得国家科技进步二等奖。至此,这项技术已经在集成电路分层问题、用模式识别办法自动化识别集成电路的工业化应用以及提高准确率等方面取得了重大突破。
这项技术受到各地集成电路设计商、生产商和电子产品生产商的重视,不少企业将其应用到了自己的日常工作中,有一家外资企业通过此项技术获得了5个亿的收益,但是,这项技术却始终未能受到更大范围的推广,直到该项技术的拥有者们与广东中山公用事业集团有限公司的投资者相遇。

特殊获利者

就在国家专用集成电路设计工程技术研究中心主任、中科院自动化所博士王东琳和他的课题组一点点地推进项目之时,远在广东的中山公用事业集团有限公司也在考虑他们向集成电路产业的投资之路。中山公用事业集团有限公司是一家注册资金10亿元人民币的国有独资企业,主营自来水、道路、桥梁、市场物业、污水处理等城市公用事业的投资、建设和经营管理,并向金融产业和高新技术产业拓展。
1998年,时任中山公用事业集团有限公司总经理顾问的张兵向集团主管投资的副总经理严祥军汇报了自己在美国留学时期就已获悉的集成电路分析技术。1999年上半年,严祥军邀请这一项目的负责人——王东琳赴中山约谈。初次接触这一项目的严祥军对这一技术到底有多大的市场心存疑虑,王东琳用出版业的生态系统图对严祥军进行了第一次的技术普及课,他告诉严祥军,把集成电路工业界的生态环境与图书出版界的生态环境作一个对比,就能清楚地说明这一问题。
集成电路设计师群体相当于作者群体,他们的产品是集成电路的设计文件,这些文件是真正的智慧产权之所在,是环境中的较大获利者。集成电路设计公司相当于出版商,他们拥有集成电路设计文件的全部或部分版权,他们(与出版商行为一样)拥有销售该集成电路产品的权利,是环境中的最大获利者。集成电路制造商相当于印刷商,他们接受集成电路设计公司的订单,根据集成电路设计技术文件制造最终的集成电路产品。他们是环境中的最小获利者。集成电路分析公司相当于专门的参考书(包括内部参考书——指为直接仿制目的服务的集成电路分析结果)出版商。他们专门为集成电路设计公司和集成电路设计师群体以及集成电路制造商(例如,特殊的制造工艺分析)服务。他们是环境中的特殊获利者。整机制造商和其他集成电路消费者相当于读者群,他们购买集成电路产品。严祥军如果投资,就会变成那个最重要的特殊获利者。

艰难抉择

作为一个专门向高新技术投资的人,严祥军对这个比喻和王东琳本人留下了深刻的印象,一个技术专家能将自己的技术和这项技术在整个产业链中的作用分析得如此清楚,并对其应用到企业的作用能如此清晰地加以分析,这一点深深地打动了严祥军。于是,中山公用事业集团有限公司开始了投资调研。
研讨过程中,争议很大。虽然大家都承认集成电路的重要性,都清楚如果集成电路发展不起来,中国就不可能有真正自主知识产权的IT产业,但是真正谈及投资,持反对意见的人就开始居多起来,不少人认为投资这个项目风险太大,原因是中国的集成电路业发展很弱,根本不具备优势,投资于此,可能公司还没诞生就已经被吃掉了,即使公司组建成功也根本没有能力去参与竞争。每一个被咨询的人,从专家到投资人,都劝中山公用事业集团有限公司不要碰这个东西,认为国内根本没有这个能力去做这样的事。对集成电路,当时整个投资界都有着很强的畏难情绪。
严祥军用了很长时间去看产业生态图,考虑要不要投资,终于,他确认,只要中国在发展,集成电路就会发展,投资集成电路就一定有前途,作为设计工具的这个项目也一定有前途,需要考虑的只是时间问题。严祥军算了一笔帐:国内做集成电路分析研究而为业界所重的只有华大集成电路设计中心、上海复旦微电子研究所和王东琳带领的这个课题组,王东琳和他的课题组三次获得国家科研成果奖,技术上肯定是可靠的,这是第一个可以投资的理由;第二,从20世纪80年代起王东琳和他的课题组就一直替一些国外的厂商分析芯片,那时,他们没有把它当作一门生意来做,仅仅是当作一个横向课题来做,但即使这样也没有亏损过,说明有市场基础。由此可以判断,只要在后期研发上加大投入,完全可以拉开与别人的差距,而后期研发投资是个软投资,最大的支出就是人员费用,哪怕有100个员工,一年也不过几百万直接支出成本,中山公用事业集团有限公司完全能承受一两年的支出成本,即使失败都是可承受的。而从现金流量上考虑,承受3、4年都没有问题。经过慎思详虑,最后,严祥军拍板决定:投资。
1999年8月,中山公用事业集团有限公司和中科院自动化所签订了合作协议,双方共同组建北京中科联创科技有限公司,中山公用事业集团有限公司投资1937万元人民币,占65%的股份,中科院自动化所技术入股,股份为35%。双方约定,在未来一定时间内各自出让一定股份给项目研发骨干和高层管理人员。2000年11月,公司正式注册成立,最初发现这个项目的中山公用事业集团总经理顾问张兵出任联创公司董事、总经理,技术专家王东琳出任副董事长兼技术总监。预计2001年下半年,联创的ICRES 3.0系统的封装工作就可以完成并推向市场,等待回报成了严祥军们唯一需要做的事。

收获在望

严祥军介绍,世界上常用的正向设计软件基本配置的市场价是200多万美元一套,中科联创的产品不要说卖不到那么高的价格,即使比它低一半,卖100万美元,在国内市场上也不会有多少用户公司肯出如此巨额的价格购买这样一套软件。但这样的软件在市场上又是极度稀缺的,卖得低又不值,所以中科联创确定的市场策略是一方面做分析服务市场、一方面向市场提供软件。具体做法就是逐步把北京变成高技术创新的研发中心,然后分地区分行业提供服务和软件,也可以与其他公司合作,中科联创出技术,对方出资金,形成分析中心,进一步拓展市场。
目前主动前来洽谈的有北京、上海、武汉、广州、深圳、成都等地的公司,如果谈成,中科联创当然就可得到现金收益。而服务业务,也已经开始有产出。国内某著名芯片应用商已经前来谈合作,如果成功,一年就有数千万的收入。目前,中科联创还与北京邮电大学就通讯类芯片的分析和设计达成了合作意向。而作为这项业务最大的潜在用户的军方也有数千万元人民币的订单。这一切针对当初的2000万人民币的投入而言是多么成功的投资!严祥军自豪地说:“就一次投资来说,我们完全可以说自己成功了,至于说有多成功,我还需要时间想象,因为这个市场的巨大空间有多大怎么说都不算小。”

逆向正前方

严祥军所说并非夸张,逆向分析技术的市场需求极为广阔,通讯业、电子游戏业、家电业都需要,所以,国际上各大集成电路设计商、集成电路制造商、电子产品制造商都极为看重这项技术,一些国际知名公司都进行这方面的投资和研发。不过,很多大公司的此项工作都是对内服务,并不向外公开,而一些独立公司的产品和生产国内暂时无缘得享。军工、航天方面的需求就更大。中国的芯片设计和生产与国外有差距,而且国内有些产品实际上也不需要国际最新的高技术,逆向分析技术就更受欢迎。
根据有关方面对集成电路制造业生产线成本的统计,从20世纪70年代到现在这项投入一直是呈指数地增长,并且将来还会继续增加。如此巨大的投资,从何处觅资金一直是各方担心的事,政府通过财政拨款解决部分资金是渠道之一,但从长远来看,未来必须要靠市场来维持。投资此项技术,对那些渴望在高新技术领域大展身手的投资商来说,可能是当前最好的渠道。