IC產(chǎn)業(yè)及其特點

　　集成電路產(chǎn)業(yè)，屬于典型高科技高風險勞動密集型產(chǎn)業(yè)。雖然入門門檻相對較高，但是某些產(chǎn)品也容易被復制，比如LDO這些，造成同質(zhì)化競爭相對嚴重。又因為整個產(chǎn)業(yè)投資巨大同時產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)較多生產(chǎn)周期長，對企業(yè)的發(fā)展和生存都有很大的生存壓力。

　　國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展困境

　　中庸，是目前國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)的普遍情況。高不成低不就的這種尷尬是因為國內(nèi)沒有這樣的土壤培植新型技術以及創(chuàng)新，主要有以下方面的制約

　　1、產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展的初級階段，基本都是引進的生產(chǎn)線，缺乏國內(nèi)自主研發(fā)的生產(chǎn)線，先進工藝制程被國外產(chǎn)線所限制（比超高頻，超大功率等等，新工藝制程等）；

　　2、以反向研發(fā)/半正向為主流，產(chǎn)業(yè)主要集中在中低端的產(chǎn)品線上，比如簡單的PMIC，微邏輯，或者近期的高集成的成熟的ARM芯片，但后者屬于拿來主義，使用公版套就基本可以完成，考驗的往往是資金實力，而不是創(chuàng)新能力；

　　3、規(guī)模小，資金/人才缺乏，產(chǎn)業(yè)鏈不完善，造成軟硬件嚴重脫離，能結(jié)合得比較好的集成電路公司基本都忙于系統(tǒng)移植，但又陷入了不斷給軟件補丁和/Designin的兩難中；

　　4、缺乏創(chuàng)新意識，往往跟隨一段時間就被市場淘汰；缺乏技術前瞻性，俗話說就是抄作業(yè)都不會抄，只有抄學霸的作業(yè)才會有提高，否則跟錯方向結(jié)果就是越努力越被動。比如如果當年我們跟著北方老大哥走，現(xiàn)在我們的技術能突破？比如華為合作的都是世界級的學霸，比如谷歌/微軟/徠卡/帝瓦雷這些。

　　5、國內(nèi)的重商環(huán)境導致大部分企業(yè)為了生存為主，所以不擅于市場培養(yǎng)，也沒有市場規(guī)劃，往往一窩蜂上，最后形成“窩里斗”，造成大量行業(yè)資源的浪費，比如半導體發(fā)展初期江蘇一帶的廠家都在生產(chǎn)類似的東西最后比價格；

　　6、重視規(guī)模而忽略差異化產(chǎn)品：無論是原廠還是封裝廠，都對差異化的小量產(chǎn)品“不屑一顧”，往往造成小公司起步難、運作難、推廣難，因此很多有創(chuàng)意小公司被扼殺在搖籃里面；

　　7、“淺嘗輒止”，不肯深入研究一個產(chǎn)業(yè)，成為國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的根基不牢固，發(fā)展后勁不足，被淘汰幾率大的最大的潛在因素；

　　8、國家扶持僅僅停留在部分產(chǎn)業(yè)，而IC整個產(chǎn)業(yè)的起步需要全方位的扶持，比如嵌入式操作系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)，并非某個個人/公司所能完成，必須提升到國家層面才能完成；

　　目前世界的IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及可能的趨勢

　　日前ARM公司CEO高調(diào)表態(tài)，支持山寨，就是IC產(chǎn)業(yè)以后的發(fā)展以及趨勢的預計：山寨化，就是集成電路發(fā)展的一大趨勢。

　　繼多年前TI宣布關閉OMAP處理器部門，說明了國外日益激烈的處理器市場的爭斗。集成電路高度整合成了今后的必然的發(fā)展趨勢。從目前的智能設備來看，高通的芯片基本在高端的電話的市場已經(jīng)占有很高的市場占比，連部分三星高端手機都是用了高通的芯片，華為因為自研麒麟也奮起直追，但是還是離高通自研架構(gòu)有一代的代差。可見其優(yōu)勢之大以及技術門檻之高。因此，高度整合，是集成電路產(chǎn)業(yè)的第二大發(fā)展趨勢。

　　高性能低功耗，在目前的手持日益增多的情況下，成為必然，而兩者使一個矛盾體，是否可以兼顧，成為未來IC發(fā)展的又一“不定因素”。

　　無線互聯(lián)，讓使用習慣成為市場的主導，比如無線聯(lián)機，無線充電等等……

　　全數(shù)字化，模擬隨著技術的發(fā)展已經(jīng)慢慢開始要把接力棒交給數(shù)字系統(tǒng)了。從收音芯片的小型化，到其他無線系統(tǒng)，功率放大器件、電源管理器件，都已經(jīng)替代了很大一部分模擬的芯片。

　　國內(nèi)的優(yōu)勢

　　·對比發(fā)達國家，雖然人口紅利的又是正在慢慢失去，但是短時間內(nèi)還是金字塔經(jīng)濟模式，人員成本相對發(fā)達國家相對低廉且人員的服從性較高，較好管理；

　　·產(chǎn)業(yè)鏈相對完善，雖然存在加工廠家忽視小公司需求的現(xiàn)象，但是配套產(chǎn)業(yè)鏈非常成熟；

　　·中國制造工廠的地位短時間內(nèi)不可動搖，因此電子產(chǎn)品生產(chǎn)需求明確，成品的加工成產(chǎn)成為引導IC產(chǎn)品設計方向的風向標；

　　·一個最重要的優(yōu)勢：和發(fā)達國家比，他們的人才培養(yǎng)機制是把人培養(yǎng)成螺絲釘，可以深挖，但難以廣泛結(jié)合，而國內(nèi)的人才一般沒有很好的研發(fā)環(huán)境深挖，但卻可以做到面面俱到，也就是很多方面都比較熟悉，因此更適合“拿來主義”的思想。把國外深挖的成果拿來整合，這是國內(nèi)天然的優(yōu)勢。

　　成功案例

　　瑞芯微，軟件起家，走的路線是外發(fā)設計的路線，但是由于抓住了產(chǎn)業(yè)核心：軟件，因此能夠比較穩(wěn)健的發(fā)展；

　　珠海全志，整合能力很好，產(chǎn)品面市時間短，因此在平板電腦的方案占了不小的市場分額；

　　適合中國發(fā)展的道路

　　為啥20年前的CPU比現(xiàn)在手機CPU慢這么多，但是現(xiàn)在手機啟動的速度卻不比以前的電腦啟動速度快？記得以前蘋果II用5.25寸軟盤啟動的速度也不過1分鐘，現(xiàn)在的手機開機1分鐘也是輕松能做到的。

　　真正迎合用戶的，一定是“深度用戶”思維。可惜深度用戶可能熬不過寒冬，就被餓死了。蘋果3的崛起就是因為SteveJobs是一個苛刻的產(chǎn)品經(jīng)理。從用戶出發(fā)vs從商業(yè)利益出發(fā)，導致的結(jié)果完全不一樣。

　　某技術的成功，一定不是技術多牛，而是商業(yè)路線的成功。因此，為了商業(yè)利益，大家都圍繞現(xiàn)成的東西無所不用其極。因為一個字：快。因此微軟不斷的patch，蘋果不斷的patch，

　　安卓也不斷的patch，各種framwork滿天飛。實在沒法patch就下一個版本。而為了兼容，又不得不妥協(xié)，導致了每個產(chǎn)品都有其“獨特”的詬病。連谷歌的網(wǎng)絡啟動的設備都胎死腹中了。

　　整合和拿來主義，是最適合國內(nèi)集成電路發(fā)展的一條道路。如果發(fā)展得好，完全有機會可以和WINTEL的體系抗衡，這并非癡人說夢。縱觀微軟的發(fā)展歷史，其操作系統(tǒng)平均2年推出一代新的操作系統(tǒng)，核心部分每次都被重寫，而導致其核心部分卻越來越龐大，效率因為其兼容性而越來越低。因為前一代的發(fā)展跟不上后面客戶的要求，而因為公司內(nèi)部體制（部分已發(fā)行代碼限制更改）的問題，導致只能推倒重來的必然后果。無論windows如何宣傳其內(nèi)核的精簡，很容易超過20M的內(nèi)核大小，遠不如Linux的輕松做到10M以內(nèi)。當然Linux也因為其系統(tǒng)沒有很好的統(tǒng)一規(guī)劃而有種種其他的問題。不過，利永遠大于弊。運行于Linux內(nèi)核之上的Android系統(tǒng)的市場占有率就是不需要解釋的最好證明。

　　微軟針對不同的硬件平臺開發(fā)通用閉源軟件，打造了一個軟件王國，而Linux用自己開放的懷抱，用開源打動了萬千廠家，展現(xiàn)了一個現(xiàn)實版的“太陽和風”的故事。當然這個故事能持續(xù)多久，尚待歷史的驗證。

　　iOS已經(jīng)超過13代內(nèi)核了，對比安卓，iOS僅針對自己的定制平臺開發(fā)軟件，因此兼容性以及效率都相當高。不過矛盾是一個有機結(jié)合體，優(yōu)點的背面一定是缺點。iOS一一己之力挑戰(zhàn)全球的智慧，難免無法長期保持優(yōu)勢，另外喬布斯留下的后勁已經(jīng)慢慢不足，很可能最后會被擠落神壇（當然瘦死的駱駝比馬大）。

　　筆者認為，國內(nèi)目前最適合IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向應該深度整合OS和異構(gòu)硬件，簡稱OSonchip。把操作系統(tǒng)的部分工作或者大部分工作讓硬件完成（其實是專門的硬件進行任務調(diào)度），大幅提高硬件軟件結(jié)合的效率，那么比單純提高多少頻率，多少核管用得多，畢竟現(xiàn)在軟硬件的發(fā)展趨勢都是“Framework”，開發(fā)速度快之余造成了資源的浪費，而臺灣的很多廠家都違反原理進行硬件設計，因此臺灣的不少產(chǎn)品的面積比用“模塊”（也就是硬核）來得小。這也是產(chǎn)品發(fā)展的一個必經(jīng)之路。Framework-》定制。但這個發(fā)展的方向并非任何公司能獨立完成的，需要有一個聯(lián)盟，大家意識到這個問題所在，然后整合一批非常優(yōu)秀的有志之士，共同完成。

　　ASM的效率比C高，C比C++高，C++比JAVA高，軟件每增加一個環(huán)節(jié)，就會增加一部分的消耗。好比IC布線，自動布線永遠沒有人工布線效率高，但是現(xiàn)代的電路，動不動就幾億甚至過百億的晶體管，人工完成的工作量好比天方夜譚。但是硬件處理軟件的部分工作，這就是一個相對比較容易解決的問題，即解決了工作量問題，也解決了資源的問題。如果效率的提高帶來系統(tǒng)的精簡就好比用3平方毫米的芯片面積去換取外部128M閃存甚至來得更便宜。整體解決方案的優(yōu)勢，比單片成本更敏感。

　　我們的機會在哪里？

　　西方科學的先進性在于量化。從日常用品到芯片，方方面面都有數(shù)據(jù)量化的痕跡。近代科學，的確是西方發(fā)達國家給奠定了基礎。不過中國有句老話，30年河東30年河西。西方的科學制定的整個科學架構(gòu)也因為時代的變革而瀕臨岌岌可危的邊緣，原因是如果有新的技術挑戰(zhàn)他們幾十年前前打造的世界秩序。這就是為何老美傾全力打擊我們?nèi)A為的原因。

　　另外，任何事物都有好的一面也必然有壞的一面。畫地為牢，也是西方體系的一惡，何為畫地為牢？向下兼容就是其一。因此各種硬件軟件設計的時候都得優(yōu)先考慮向下兼容，甚至微軟為了一個游戲的內(nèi)存泄漏的bug去更改其內(nèi)核代碼規(guī)避閃退。

　　職業(yè)經(jīng)理人，是西方科技公司發(fā)展的一大絆腳石，同時，那些等級森嚴的公司規(guī)矩也是西方社會的一惡。不求有功但求無過是大部分職業(yè)經(jīng)理人的心態(tài)，因此規(guī)規(guī)矩矩，缺乏創(chuàng)新就是他們的一個常態(tài)。筆者曾經(jīng)請教過一個美國IBM出來的投資人，為啥現(xiàn)在牙膏廠/微軟那些都沒有什么讓人耳目一新的產(chǎn)品？答曰：因為創(chuàng)始人不干了，職業(yè)經(jīng)理人上了啊。

　　不破不立，破而后立！

　　路在腳下，如何實現(xiàn)？國產(chǎn)OS和芯片彎道超車的思路

　　硬件EDA工具最大的工作量，就是LAYOUT，幾億幾十億晶體管的layout，人工是無法完成的。（誰都知道，人工走線遠比自動布線效果好）

　　軟件上面，CPU做得最多的就是MEMCPY（也就是內(nèi)存的數(shù)據(jù)搬運）。大量運算的，都是針對性DSP的事情，而實時性要求很高的又不是通用CPU能完成的，FPGA更合適。下圖是針對某一個常用的安卓的APK進行反編譯統(tǒng)計指令使用頻度的一個表格。mov+ldr+str已經(jīng)40%左右的指令使用頻度了*。這里面還不包含MMU的數(shù)據(jù)搬運量。

　　*反編譯和數(shù)據(jù)統(tǒng)計由DongYinfromPsychologySchool，F(xiàn)acultyofLifeScience，UniversityofBristol完成。

　　軟硬件結(jié)合方面，工作量最多大的就是代碼的編譯以及優(yōu)化，誰都知道，越遠離機器思維的語言人類越容易掌握，但是運行效率卻越慢。軟件人員基本都知道，ASM效率最高。

　　AI以及機器學習的崛起，實際上并沒有深度融入到EDA工具和CPU架構(gòu)的優(yōu)化中去，因為EDA工具的公司集中在美國那幾個，他們沒有必要推倒自己重來。CPU架構(gòu)因為上述的兼容性問題，也沒有公司愿意這樣干。工具/架構(gòu)的迭代，是可以引爆整個行業(yè)的。

　　如果中國這幾年不抓緊機會利用人口紅利的末班車（主要指35+的人才）創(chuàng)造一個全新的體系，可能以后就沒機會了。OS+CPU這真的也只能在發(fā)展中國家完成，因為依賴跨行業(yè)人才多，特別是現(xiàn)在40+的骨干，且也沒有美國等霸主存在的那些左右互搏/否定自己的問題。

　　CPU架構(gòu)應該用更先進的，個人認為AI可以完成CPU架構(gòu)的革新（還是馮諾/哈佛結(jié)構(gòu)？）——因為從阿爾法狗訓練迭代過程中兩臺AI電腦聊天都可以創(chuàng)造一個新的語言，就可以征明人類大腦的結(jié)構(gòu)限制了人類的想象力，AI完全沒有這個問題，因為AI精力無限、思維沒有很大約束、記憶力無限、沒有情緒。。。。。。而且AI迭代花費的僅僅是時間遠比硬件迭代花費的時間少得多得多！

　　CPU應該引入更多的OS硬件管理。硬件處理調(diào)度遠比ALU完成要快。比如深度整合IPL和任務調(diào)度。

　　異構(gòu)CPU的設計，整合CPU+DSP+FPGA才能最大限度的發(fā)揮CPU的優(yōu)勢（CPU公司收購FPGA/DSP公司不無道理，Intel收購Altera，AMD收購ATi，他們也許都在憋一個大招，也正是Intel圍繞操作系統(tǒng)做了很多硬件優(yōu)化，導致Intel的x86同樣頻率下，性能是arm的10倍）

　　更先進的ABI/編譯/移植工具。可以通過重編碼executable代碼轉(zhuǎn)換完成跨平臺移植和不同硬件兼容的問題（預編譯的虛擬機）。

　　更先進的AILAYOUT工具，是產(chǎn)業(yè)迭代能夠通過AI完成。

　　當代的系統(tǒng)，已經(jīng)不能單純圍繞CPU+OS做單一討論了。只有OSonchip+AI才能做到未來的最優(yōu)。可能的實現(xiàn)步驟如下

　　軟件方面：

　　構(gòu)造一個基礎的運算模型，提供目前最常用的100個軟件給模型進行運算統(tǒng)計，同時建立可以迭代的AI模型。具體實現(xiàn)方式需要參考AlphaGO的模式進行，最后的CPU架構(gòu)不限于以前人類指定的那些結(jié)構(gòu)，而是由計算的結(jié)果以及人類充分理解并認可之后確定。

　　編譯系統(tǒng)的訓練難度較大和時間較長，需要深度結(jié)合CPU的模型進行訓練和優(yōu)化，需人類參與優(yōu)化，具體的優(yōu)化就是找不同的學霸書寫同樣的代碼的實現(xiàn)方式并結(jié)合AI優(yōu)化，最后結(jié)合CPU硬件實現(xiàn)迭代出效率最高的編譯系統(tǒng)。比如亂序執(zhí)行是在編譯器完成好還是CPU完成好，這些都交由以統(tǒng)計學為基礎的AI來決定。

　　通過GUI進行規(guī)范的代碼設計，不單單是GUI的menuconfig，同時也生成標準的代碼模板，讓程序員專注邏輯設計而不是浪費時間學習系統(tǒng)的代碼框架和規(guī)矩。讓程序?qū)崿F(xiàn)更加方便。這樣比較容易產(chǎn)生規(guī)矩以及效率高的Framework和功能模塊。

　　軟件向下兼容的問題，可以通過軟件的而優(yōu)化而在編譯器/仿真器/模擬器直接完成，而完全不需要什么微碼這些概念。

　　硬件方面：

　　整合目前業(yè)界認可的最好的系統(tǒng)進行反向以供學習，構(gòu)造硬件優(yōu)化的基礎模型。根據(jù)這些基礎模型構(gòu)建AI訓練模型并不斷自我迭代優(yōu)化。

　　根據(jù)硬件的規(guī)范以及人工走線的學習，訓練出更好的走線的規(guī)則。從而讓走線面積更加小，芯片/電路板有效利用率更高

　　更加深入的優(yōu)化甚至可以在工藝何實現(xiàn)層面進行，比深度優(yōu)化工藝和placement等。