从ISSCC论文看半导体行业的走势

国际固态半导体电路会议(ISSCC)被人称为“集成电路界的奥林匹克”,在会议上发表的论文都是全球来自学术界以及工业界质量最高的创新性工作。

与其他学术会议论文主要来自学术界不同,ISSCC上有许多论文来自于半导体工业界的公司,包括Intel,三星等等。从一个角度来看,在半导体领域,工业界的研发仍然对于产业的技术沿革有着重要作用。从另一个角度来看,ISSCC上来自公司的论文也可以体现出这些公司对于研发的重视程度。

从业界发表的论文来看,也可以分成两类。第一类来自公司的产品部门,论文的内容往往是新一代产品的技术介绍与性能数据发布,主要目的是做广告。这类论文与公司的代表是Intel和IBM发表的处理器论文(已经成了ISSCC处理器session每年的保留节目),以及三星、SK-海力士和TSMC每年发表的存储器相关论文。第二类论文来自于公司的研究部门,公司研究部门的任务是探索新技术,而这些论文描述的技术未必会用到真正的产品中,可以说这些论文才能真正体现出公司对于投资探索新技术的态度。根据这几年的观察,我们可以看到的是,半导体公司对于此类研究的投资支出有逐年减少的趋势,而一个直接的体现就是此类公司论文的数量也在减少。

ISSCC历年发表论文数

我们不妨看看Broadcom和Marvell。这两家公司之前是以乐于投入前沿研究而闻名,之前每年ISSCC都会贡献不少高质量的文章,而一些有志于继续做研究的人也往往在博士毕业后选择去这两家公司的研究部门工作。例如,之前Broadcom与UCLA渊源极深,由Abidi教授的学生Hooman Darabi为首组建的射频研究小组吸引到了Ahmad Mirzaei,David Murphy等牛人,做出了无源混频器/滤波器、多路噪声消除接收机等诸多漂亮的工作,是ISSCC的常客,也获得过ISSCC的最佳论文奖。2015年Broadcom在ISSCC共发表7篇论文,其中Hooman Darabi组发表两篇论文;2016年Broadcom在ISSCC发表5篇论文,其中Hooman Darabi组占一篇。而在Broadcom和Avago合并完成改组后,Hock Tan对于前沿研究的态度冷淡,这个组发表的论文数也急剧减少。2017年Broadcom在ISSCC独立发表3篇论文,另有一篇与Ulm大学的合作论文,Hooman Darabi组没有论文发表;而到了2018年,Broadcom在ISSCC独立发表2篇论文,另有两篇分别和密歇根大学与Nvidia合作发表的论文,Hooman Darabi组还是没有发表论文。

再来看看Marvell。Marvell研究组的高峰可以说是几年前Xiang Gao(sub-sampling PLL的作者)在博士毕业后选择加入Marvell,那几年每年Marvell都有多篇论文在ISSCC发表,Xiang Gao也在ISSCC的会议组织中频繁露面。2015年Marvell在ISSCC发表两篇论文,包括一篇时任CEO做的开场keynote报告,以及一篇Xiang Gao为作者的论文;2016年Marvell在ISSCC发表三篇论文,包括一篇Xiang Gao的论文。然而,随着Marvell高层震动以及大裁员,从事研究的工程师都纷纷主动或被动地离开了Marvell(2016年甚至发生过Marvell发表论文的报告人在ISSCC前被裁员,导致他被迫来ISSCC作报告的同时还要找工作这样的尴尬事情),Xiang Gao也离开了Marvell加入了Credo,这几年Marvell发表的论文数量也在大大减少,2018年Marvell甚至没有任何论文在ISSCC发表。


为什么业界对于前沿研究投入变少


那么,为什么半导体业界对于研究的投入变少呢?归根到底,还是因为目前半导体业界的主流应用已经过了高速发展的阶段,而进入了成熟期。


当一个高科技行业尚不成熟,还处于高速发展时期时,研究往往会带来意想不到的巨大收益,重要的研究成果甚至能深刻地改变行业格局。举例来说,本世纪初是射频CMOS研究的黄金时期,Abidi等人发现可以用高集成度而低成本的CMOS工艺来代替传统实现射频电路的III-V族工艺,从而将原来以分立元件电路为主的射频系统改造成了如今的单芯片高集成度方案,进一步降低了手机成本并大大扩大了手机以及通讯芯片市场。在那个时候,半导体公司每投入一块钱做研发,其回报可能远远超过一块钱,因此半导体研究是当时每个公司都非常热衷的事情,而半导体行业的初创公司也如雨后春笋般冒出,成了资本追逐的对象。这非常像目前的人工智能领域,人工智能在今天一方面展现出了巨大的潜力,另一方面离成熟还很远,因此Google、Facebook、Microsoft、阿里、百度、腾讯等巨头纷纷重金投入研发以期获得很高的回报,而业界整体对于新的探索型研究也是非常热衷,甚至有些论文在刚刚送审尚未被顶级会议或期刊正式接收时,就已经有许多媒体开始跟进报道,这对于今天的半导体业界来说是没法想象的。

而半导体业界在应用已经接近成熟的今天,探索型研究的回报越来越少,在这方面的投入基本是亏本的。因此,业界的重点在于扎扎实实把产品做好,研发的目的也是为了让下一代产品尽快上市且性能具有竞争力。这类研发是有明确的路线规划的,而不会像之前一样鼓励自由探索。应该说半导体业界已经从之前带有几分浪漫色彩的具有许多可能性的行业变成了今天刀刀见血必须步步为营的白刃战行业,与之对应的是最成功的领导人类型从原来注重研发的和蔼长者型(如Broadcom前领导人Henry Samueli)变成了今天一切以产品为中心的干练强人型(如Broadcom现领导人Hock Tan)。



另一个值得注意的趋势:中国

除了业界发表论文的趋势之外,另一个值得关注的是中国地区在ISSCC发表的论文。在两岸三地中(大陆地区以及港澳台),台湾地区的半导体行业起步最早,因此也是最早进入ISSCC大量发表论文的地区之一,每年都有稳定的十数篇论文发表,包括来自于业界(联发科,TSMC)以及来自于学界(台湾大学,台湾交大,台湾清华大学等)的高质量论文。香港地区的半导体行业发展较弱,但是有香港科技大学以及香港中文大学两家电子工程系很强的大学能吸引海外高质量学者任教,因此每年也都有一些论文发表。


与之相对,澳门地区和中国大陆近几年在ISSCC的表现则是中国大陆整体半导体行业再经过艰苦奋斗后起飞的标志。澳门地区能发表论文的机构只有澳门大学一家,但是其国家重点模拟与混合信号电路实验室在马许愿教授的领导下,通过十数年的自力更生,建立起了以澳门本土和来自于大陆研究人员为主的高质量研究组,2017年在ISSCC发表了6篇论文,2018年更是有7篇论文入选,其数量可谓惊人,丝毫不输给IMEC等顶级半导体研究机构。这也证明了经过对内踏踏实实工作并培养青年人才,对外加强交流并看准全球半导体研究的潮流,中国的半导体业完全不会输给其他国家与地区。

同样的,ISSCC来自大陆学界的论文数量近几年也是增长势头喜人。从十年前实现ISSCC大陆地区零的突破开始,每年大陆地区高校基本都有一到两篇论文发表,而到了2018年的ISSCC论文收录情况,则是有7篇有大陆高校参与的论文,另有一篇来自亚德诺上海/北京公司的论文收录。这一切都离不开中国半导体人十年来兢兢业业的工作,把中国的半导体行业建设起来吸引了更多人加入了半导体研究的工作,另一方面也与国家大力支持人才引进,使中国半导体学界与全球加速接轨有关。展望未来,中国半导体学界的进一步发展还是需要政府的大力支持。例如,在台湾,有CIC这样的政府支持的计划,该计划以投标的形式进行,各大高校的研究组各自撰写芯片设计计划,而这些计划由专业的委员会汇总并审阅,从中选出高质量的研究计划并提供廉价流片的机会。这样,台湾的高校有每年都会有许多次流片机会,因此能做出高质量的半导体研究。在中国如果能有类似的资助计划我们相信会有更多好的研究结果出现。

另一个有趣的观察是中国大陆地区的华为海思等企业已经有了挑战全球巨头的实力,但是并没有在ISSCC积极发表论文。这又是为什么呢?作者在这里猜测一下,主要有两点因素。首先,中国大陆地区的半导体公司毕竟还没有做到Intel这样的垄断地位,因此实力还不足以把ISSCC作为自己的一个广告平台。另外,与Broadcom等从科研起步的公司不同,中国的半导体公司从一开始的目的就是追赶海外巨头,因此重点从来就在产品而不是新科技上面,也因此没有浓厚的论文发表气氛。因此,在Broadcom等不够重视产品的公司遭遇转型之痛时,中国的半导体公司能够迎头赶上,以过硬的产品取胜。希望中国半导体企业能更进一步,在自己的领域最终走到Intel这样的绝对领先地位,届时ISSCC也将成为中国半导体企业的秀场。

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