工程师问卷侧重工程师在研发过程中对技术、工艺和设计工具的选择,遇到的难点以及个人职业发展等问题。该调查面向中国大陆地区的IC设计公司工程师,通过电子邮件和网上问卷形式进行。本文将调查的亮点内容分享给读者。

电子行业媒体集团ASPENCORE旗下专业电子和半导体行业媒体《电子工程专辑》分析师团队于 2021年12月底至2022年4月7日进行了中国IC设计公司调查活动,这已是该活动的第21个年头。

本次调查依旧对中国IC设计公司的管理层和工程师分开设计了问卷。工程师问卷侧重工程师在研发过程中对技术、工艺和设计工具的选择,遇到的难点以及个人职业发展等问题。该调查面向中国大陆地区的IC设计公司工程师,通过电子邮件和网上问卷形式进行。本文将调查的亮点内容分享给读者。

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IP核与EDA工具的选择

如果打开一颗芯片,我们能看到版图上很多个IP组成了整个电路。这些集成电路IP核在芯片设计中看得到摸得着,也能够完成一定功能,更重要的是可以通过授权不同客户实现复用。如果做一个比喻,那IP就是组成芯片设计的“乐高”模块。

那么IC设计工程师在选择这些IP模块时,主要的考量是什么呢?根据我们的调查,23%的工程师最看重过去在该IP上的成功案例,这样可以避免一些未知风险。其次最在意的是测试芯片报告(17%)和对最新工艺节点的支持(16%),看重这两点的原因是IP需要满足各种晶圆厂的工艺生产要求,如果不能做到兼容,Fabless在更换代工合作伙伴时就需要根据Foundry的半导体工艺设计套件(PDK/FDK)重新完成设计和硅验证。

IC设计工程师可以选择的IP供应商越来越多,在我们调查列出的20多家IP核供应商中,从IP使用量的角度来看,Arm依然是最受欢迎的IP供应商,其次是Cadence、晶心科技、芯原微、MIPS和新思科技等。值得注意的是,最受欢迎的前十家IP厂商中,有4家中国大陆;另外RISC-V内核的关注度这两年一直在涨,也与中国推进芯片产业自主可控有关,排名前几位的晶心科技、芯原微、阿里平头哥都是RISC-V架构的主要推动者。

EDA软件是芯片设计环节的重中之重,没有好的EDA工具,芯片设计、制造以及封装等环节均无法进行。当前我国EDA行业参与者分为两大阵营:国际龙头EDA厂商和国内EDA厂商,并且形成了三级梯队竞争局面。第一梯队就是Synopsys、Cadence、Siemens EDA三大国际厂商,第二梯队为以华大九天、概伦电子、国微集团等为代表的本土EDA领先厂商,第三梯队为国内规模较小的本土EDA厂商,这类厂商主要以EDA点工具为主。

在我们的调查中,中国IC设计公司的工程师采用最多的是Cadence家的EDA工具,而采用最多的国产EDA工具提供商是华大九天,也是第二梯队的领头羊。虽然当前我国EDA市场整体由Synopsys、Cadence、Siemens EDA这三大巨头垄断,但随着国产厂商的不断崛起,再通过并购整合将点工具连接成完整的全流程工具,未来可期。

IP和EDA虽然位于芯片产业链上游,但重要性贯穿了设计、制造、封测整条产业链。例如IP供应商为晶圆厂提供基础IP,帮助完善基础IP库后晶圆厂才能快速提高工艺能力,吸引更多芯片设计企业;芯片设计公司要设计芯片,也需要晶圆厂提供开发数据包PDK,其中包含对EDA软件的授权验证,如果没有这项授权验证就无法使用PDK工具包。所以除了产品质量过硬外,IC设计公司在选择IP和EDA合伙伴时,还会特别在意一些其他特质。

根据我们调查,中国Fabless企业在选择EDA及IP合作伙伴时,最看重可靠的EDA工具及IP质量(26%);其次注重合作伙伴的研发能力,要看其技术在行业内的领先程度(20%);并列第二的是响应及时且能力优秀的支持服务团队(20%)。一句话概括就是:要有硬实力,软服务也要到位。在中国IC设计公司数量越来越多的大环境下,能够充分贴近本地客户服务,成为了国产厂商的优势之一。

产品类别对应的工艺选择

当前业界对先进工艺和成熟工艺的划分,大致是将14nm及以下称作先进工艺,0.35μm-28nm称作成熟工艺。而IC按功能和结构的不同,可分为模拟IC、数字IC和数模混合IC,不同类型的芯片对工艺的要求程度也不一样。其中模拟芯片生命周期长,产品迭代速度较慢,下游应用广泛,IC 设计更依赖于资深工程师的经验,而对工艺要求不高;数字芯片一般用于逻辑运算,追求高性能,设计难点在于芯片规模大,晶体管集成度高,要求的工艺也更复杂,所以采用先进工艺能带来更好的PPA(Performance,Power,Area)综合表现。

我们对研发不同产品类别的中国IC设计工程师调查结果显示,模拟芯片采用较多的工艺是55nm(15.91%)、90nm(14.34%)和0.11μm(13.64%),采用28nm工艺的也不少,这正好是近两年产能最缺的工艺节点。

数字芯片工艺的选择上,超过40%的受调查工程师选的是10nm/7nm,这部分工艺大陆晶圆代工厂暂时还无法提供。从台积电2021年Q4财报看出,其5nm+7nm先进工艺占营收达到50%,可以看出即便流片费用昂贵,中国数字IC设计公司对先进工艺还是会“大胆选择”,背后也有资本力量对新创公司的加持——要知道在2020年的调查中,选择16/14nm以下先进工艺的还仅占23%。

芯片中同时含有模拟电路和数字电路,称为模数混合芯片。这类芯片通常模拟电路是核心,数字电路用来控制模拟电路实现特定的算法,典型代表有ADC、DAC、PLL等。由于现在普遍追求芯片性能,纯模拟芯片已经很少,要做片上修调需要用到数字逻辑电路和DAC等,就形成了模数混合。

模数混合电路工艺上来说,模拟电路里面的晶体管、阻容和电感需要额外的Mask layer和工艺步骤,其他工艺步骤和数字电路相同。所以在调查中,工程师选择的最先进工艺等级介于模拟和数字芯片之间,以28nm最多(32.98%),其次是40nm(18.09%),16nm、55nm也占较大比例。

产品定义的方向和难点

不同的IC设计公司,在做不同类型芯片产品前,对于产品定义的重心不太一样。例如大型公司在流程方面较成熟,开发项目一般也较大,内部分工明确,注重把控设计风险及总体成本的降低;而小公司在设计成本、周期和性能方面会权衡得更细致,注重某个细节的打磨以形成独特优势。

在我们的调查中,受调查工程师在设计之初普遍关注的重心是降低设计成本(25%)、缩短设计周期(19%)以及低功耗设计(18%)。可见无论公司规模大小,专注大型数字芯片或“小而美”的模拟产品,IC设计公司在产品定义之初的重心都较为一致。

定义之后就进入研发阶段,这个过程中工程师认为最难的部分是什么呢?从调查来看,排第一的是IP可用性及验证(21%),这也对应了上面一条针对IP选择的调查,工程师们普遍看重IP在过去成功的案例,有了参考案例,这一块就省去不少事;其次是验证与仿真(20%),由于试产流片费用非常昂贵,能否在这一环节找出所有潜在问题并修正,给了工程师不小的压力;第三是流片与测试(17%),这一环节可能说不上最难,但肯定是一款新品从设计到实体最令人紧张的时刻。

个人职业发展

随着国家大力发展芯片行业,其重要性开始被越来越多人认可,芯片人才的缺口开始显现。不少家庭都希望孩子将来从事集成电路相关行业,那么目前这个行业内的工程师大学时都学的什么专业呢?从我们的调查结果来看,就读电子信息工程专业的最多,其次是计算机科学与技术、集成电路设计与集成系统和微电子科学与工程等。

其中集成电路设计与集成系统虽然在2003年后陆续出现在一些高校的专业设置中,但在2012年才正式出现在《普通高等学校本科专业目录》中。此前集成电路专业属于电子科学与技术下属二级学科,2021年1月,国务院学位委员会、教育部正式将“集成电路科学与工程”设置为一级学科。 

大学专业比例

工作年限上,本次受调查者主要集中在10年以上较资深的工程师,1-10年经验的也占相当比例。从目前整个行业对人才的需求来看,工作年限10年以上的最为缺乏,在新创公司层出不穷的今天,一个经验丰富、能独立带项目的“老工程师”是大家都想要的。

工作年限

有需求就有竞争,在人才竞争方面最直接的体现就是挖角。对于新创公司来说,培养一个资深工程师需要10年或更长时间,但是挖一个人过来就简单的多。在我们的调查中,2021年有25%的受调查工程师跳槽了,最主要的原因第一条是“原公司薪资过低或未涨薪”,其次是“原公司发展空间有限”、“不适应公司企业文化及管理方式”、“新公司高薪挖人”等。

IC设计工程师的薪资待遇随着“人才战”水涨船高,对于广大从业者来说是一件好事,待遇提高也有利于吸引更多人才进入半导体行业。不过频繁跳槽对于一些初级工程师来说不利于经验积累,也会形成公司技术传承的断层。

如今不少新创公司在拿到融资后,第一件事就是去挖人,除了百万年薪挖高端人才,甚至对应届毕业生也开出40W+ 的年薪。这么做的目的很明显,就是短时间内在众多竞争对手中突围,从对手那边挖人才,既增强了自己,也削弱了对手,成为头部公司才能继续融资或IPO上市。

在我们的受调查工程师中,2021年普遍获得了涨薪,幅度大部分集中在5-10%之间。这个涨幅比例显然不如跳槽带来的涨幅大,芯片行业整体处于缺人状态,尤其是芯片设计行业,据Wind数据统计发现,85只A股半导体产业概念股中,以应付职工薪酬中“工资、奖金、津贴和补贴本期减少额”计算,2021年有64家公司员工平均薪酬同比增长。其中,44家公司平均薪酬上涨超1万元,8家平均薪资涨幅超5万元。寒武纪平均薪酬上涨12.16万元,北京君正平均薪资上涨10.46万元,兆易创新、中微公司上涨超7万元。以上薪酬还不包括职工福利费、社会保险费、住房公积金、股权激励等。

一般来说,普通岗位跳槽后的薪资涨幅在10-20%左右,若有非常合适的岗位、进入新团队后能针对性解决问题,薪资涨幅会在50%以上甚至翻倍。公司内部的薪资涨幅一旦跑不赢行业平均水平,等来的恐怕就是人才流失,因为几乎所有芯片设计公司都在对研发人员进行扩招,还以股权激励等方式吸引人才。而对于整个芯片行业来说,得人才者得天下,谁能揽获精兵强将并拧成一股绳,做出好产品,谁就占据了主动,在中国IC行业未来的整合大潮中占据先机。

2022年8月16-17日,全球领先的专业电子机构媒体AspenCore将在南京国际博览中心举办2022国际集成电路展览会暨研讨会(IIC 2022),同期举办的EDA/IP与IC设计论坛将有多家EDA及IP厂商带来现场分享,聚焦3DIC、先进工艺、系统建模、架构设计与原型验证等热点话题。同时我们发现一站式IP与SoC设计服务正成为不少IC设计服务公司的发力点,【一键报名】现场与行业资深人士交流与互动!点击这里了解大会详情。

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