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[导读]近几年受华为卡脖子事件影响,我国大力发展集成电路。集成电路是我国实现科技兴国,发展尖端领域的重要组成部分。也是我国各行各业实现智能化,数字化的基础。

近几年受华为卡脖子事件影响,我国大力发展集成电路。集成电路是我国实现科技兴国,发展尖端领域的重要组成部分。也是我国各行各业实现智能化,数字化的基础。我国国民经济“九五”计划至“十四五”规划,都在集中力量支持集成电路的发展。

国家政策的影响和国内自研芯片的迫切需求,我国集成电路进入了一个高速发展的“快车道”,各个行业的资本纷纷涉足,许多新的芯片公司接连成立,oppo,小米等龙头企业紧跟华为脚步,也开始走自研芯片的道路。这也导致我国集成电路行业急需大量专业型人才,高薪挖人的情况也屡见不鲜。

自上而下,也逐渐影响到了一些大学生就业的选择,甚至高中生志愿的填报。毕竟一个有广阔发展前景的行业、一份入行就有着高薪的岗位、一份体面待遇优渥,而且很少加班的工作,对年轻人来说,是有着极大吸引力的。这也是很多大学生在毕业季考虑芯片设计岗位的原因。

对于半导体行业来说,继2021年“缺芯”之后,“降价”又成为了2022年二季度的焦点。

总体来看,A股申万半导体行业2022年上半年合计营业总收入同比增长20.8%,相比上年同期43.6%的增速有所放缓,但在近四年中仍属于较高水平;扣非后归母净利润同比增长37.6%,增长幅度相对2020年和2021年上半年都有收窄,一定程度也和去年同期的基数较高有关。

子板块中,景气度不尽相同,相关公司业绩分化也较为严重。其中,以北方华创(002371.SZ)、中微公司(688012.SH)代表的半导体设备板块景气度最高,2022年上半年营收和扣非后净利润增速分别高达58.1%和192.7%。但以明微电子(688699.SH)、富满微(300671.SZ)为代表的模拟设计芯片行业成为了营收和利润下滑的重灾区,2022上半年营收和净利润分别同比下滑3.36%和29.4%。

芯片设计板块毛利率下滑居首

毛利率方面,以中微半导(688380.SH)为代表的数字芯片设计、以富满微为代表的模拟芯片设计出现了毛利率下滑,暗示降价有可能发生在这两个环节,其中又以模拟芯片设计毛利率下降最为严重。

数据显示,模拟芯片设计板块毛利率中位数由2021年二季度的49.5%下降至2022年二季度的41.6%,半导体封测板块毛利率中位数则由2021年二季度的35.3%下降至2022年二季度的22.7%。

从2022年第二季度毛利率同比下降前十名的公司来看,模拟芯片中的LED驱动芯片成为重灾区,明微电子、富满微、晶丰明源(688368.SH)和必易微(688045.SH)毛利率分别同比下降33.3、27.2、24.5和12.7个百分点。

原因与前期涨价过高有关。以明微电子为例,2022年上半年营收3.98亿元,同比下滑35.59%;扣非后净利润为6802万元,同比下滑76.55%。公司业绩在二季度单季度出现了崩塌式下滑,收入和净利润分别同比下滑66.69%和99.01%。

芯片设计这个行当,从大的方面讲,主要分模拟和数字两大块,而每大块又分前端和后端,我想大部分同学对这个肯定是非常清楚的,下面就数字电路聊聊芯片设计的一些事情,就是芯片设计有哪些活要做,这并不是全面完整的系统介绍,只是个人的了解和总结, 希望抛砖引玉,也许不全面,不正确,欢迎大家指正和补充。

说到数字芯片,不能不说FPGA,这种是可编程的数字电路,用法原理也不说了,数字电路设计的目标就是把这些功能做成我们自己专用的ASIC/SoC,这样无论面积、成本或者安全性等都能有保证。

从流程上讲,数字芯片设计的大致步骤就是系统与功能定义、RTL实现验证、 综合及可测试性设计、ATPG仿真、时序分析到自动布局布线(APR),直至交付fab的GDS网表。

这个流程是可以反复迭代的,对于不同类型芯片,如纯数ASIC或混合电路(mix-signal)及系统级芯片(SoC),每一步的方法和具体实施流程上可能又有所差异。下面就这些基本流程分步谈一些主要问题。

系统设计主要涉及到功能定义及架构设计、总线架构的配置、模块设计、数据流的分配、时钟的设计等问题。总线包括模块之间,模块与MCU核之间,外部主机和芯片之间通信,或者测试需要等等一系列因素。时钟涉及到数据流的规划、通信接口或内部MCU的时钟约定、工艺条件、功耗等因素。模块需要明确接口和定义。

EDA工具的中文意思是电子设计自动化,被誉为是芯片之母,一款芯片的从无到有,EDA工具扮演了重要的角色,可以说是一款芯片的起源。

那么一款芯片是怎样被设计出来的呢?可以说,这个过程非常的复杂,这里所谓的复杂,一方面是指设计过程繁琐,另一方面是指技术实现繁琐。

不过没关系,这并不妨碍我们通过通俗易通的描述,来了解芯片设计的过程,设计一款芯片的第一步,是确定需求。

这应该并不难理解,不仅是芯片,我们要设计任何一款产品,首先要做的是确定这款产品要满足的市场需求是什么,也就是确定目标。

对于芯片来说,例如手机SOC芯片,也就是片上系统芯片(片上系统芯片即在一颗芯片上实现整个计算系统),为了保证软件运行流畅,CPU要采用什么架构、多高的频率、多大的缓存等等,为了满足视觉需求,例如游戏,GPU要采用什么架构、多少核心、多高的频率等等。

没错,芯片设计的开始,其实并不是马上就要用到EDA工具,事实上,在目标确定后,也并不是马上就会用到EDA,它的出现还要往后推移一段时间。

在了解了用户需求以及确定了芯片的各种规格后,下一步自然就是要开始进入实现的过程,这个过程第一步,是编程。

没错,在芯片设计上,编程依然非常重要,但与我们所熟知的程序员的编程工作,还是有着本质上的差异。

芯片设计工程师,需要对芯片的电子电路非常熟悉,这需要扎实的半导体技术功底,而程序员只需要把设计软件玩转就可以了。

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