『壹』 華為手機還能賣多久
作者|李曙光
編輯|胡劉繼
9月15日是「薛定諤的iPhone12」發布前夜,也是華為晶元被斷供首日。
這兩個話題都上了熱搜。於是,便出現了一種很奇妙的分層:有人滿懷期待,iPhone12今夜到底會不會發布;有人扼腕痛惜,華為是否已到窮途末路,大罵再也不買蘋果。
只是無論如何選擇,有些事情已然無可迴避。華為的晶元困局,目前無解。
自15日起,美國對於華為的禁令將全面生效。在全球范圍內,任何使用美國技術的廠商,將不能擅自與華為進行交易、合作。
華為的晶元設計公司海思,將無法獲得台積電的代工。這意味著在美國禁令松動或國產晶圓代工技術取得重大突破之前,華為高端晶元需求僅能來自庫存。
這場圍獵華為的 游戲 ,自此正式進入白熱化。在華為危機背後,中國半導體產業的深層問題錯節盤根,難以僅靠修剪表面枝葉解決。
目前,各方對華為晶元的儲備數量口徑不一。
《日本經濟新聞》在5月刊文稱,「華為已確保了最多夠用1.5至2年的半導體庫存,以維持主力業務通信設備及伺服器使用的半導體供給。」
但這僅是通信業務方面,以美國廠商賽靈思和英特爾的高端產品為主,對應的是華為通信業務的需求。
在手機晶元儲備上,來自產業鏈端的消息是,台積電供給華為的下一代 5nm 製程麒麟晶元,約為 800 萬片。
通信行業資深獨立分析師黃海峰則認為:「麒麟9000備貨量應約1000萬片,可以支撐半年左右。」
據接近華為的人士對市界表示:「華為手機晶元儲備量,至少可滿足至華為明年上半年的需求。」
華為在2020年上半年手機出貨量已超過三星,位列全球第一。上代旗艦手機Mate30系列上市僅4個月,全球銷量超過1200萬台。因此,即便按照1000萬片手機晶元儲備算,也僅夠華為的一時之需。
2017年「中興事件」事件之後,美國對華為共計進行了多達10次的制裁升級。
在華為之前,從未有一家公司被美方這樣持久、不間斷地打壓制裁。
為什麼是華為?大部分公眾心裡知曉一些答案,但可能並不明晰。
信息技術(ICT,Information and Communication Technology)催生了第三次工業革命。 美國是第三次工業革命的主導國和發起國,在ICT產業鏈的各個環節都占據核心優勢。
學界普遍認為,21世紀在人工智慧的主導下,將步入智能 社會 。智能 社會 由三個戰略核心組成:一、晶元/半導體,即信息智能 社會 的心臟,負責信息的計算處理;二、軟體/操作系統,即信息智能 社會 的大腦,負責信息的規劃決策、資源的調度;三、通信,即信息智能 社會 的神經纖維和神經末梢,負責信息的傳輸與接收。
作為主導未來 社會 的核心,ICT產業是各國競賽的必爭之地,事關第四次工業革命主導權。
中國在通信和手機等智能終端領域取得了一些市場和技術優勢,但是在晶元/半導體上,依舊難以撼動美國的地位。在軟體/操作系統上則更為薄弱,在技術、成本、市場等方面暫未找到突破口。
華為雖然在操作系統上目前沒有太大建樹,但卻是中國企業中唯一一家能橫跨通信、智能設備(手機、電腦)、半導體/晶元三個領域,撕開美國 科技 鐵幕的企業。
這是華為招致美國猛烈打壓的根本原因。
點點星光遭遇狂風,華為能否最終擺脫困境?最現實的問題是,華為的晶元儲備能夠用多久?
多位業內人士對市界表達了不同的意見,悲觀者與樂觀者皆有之。 一個普遍共識是,短期華為擺脫晶元壓力最好解決辦法是:美國能夠在晶元政策禁令上有所松動,讓華為外購高通、聯發科、三星廠商的高端晶元,否則華為將會在很長一段時間內元氣大傷。
Wit Display首席分析師林芝對市界表示:目前華為晶元之困暫時無解。華為無法逃脫美國半導體產業鏈「魔爪」,短時間內自建晶圓代工廠不太可能實現。晶元被斷供之後,華為更可能從三星、聯發科、高通等非中國大陸廠商采購晶元。但現在美國針對聯發科、SEMI向華為供貨的申請或者呼籲沒有給出明確的指示,所有的晶元廠商9月15日之後都不敢給華為供貨,華為暫時只能靠備貨晶元維持,為重新獲得供貨爭取時間。
高通、聯發科和台積電等多家晶元產業鏈巨頭,在美國5月15日的禁令之後,已經向美國政府申請,能夠在9月15日後繼續供貨華為。
但目前尚未有任何一家公司公開表示得到積極回復。
華為研究專家、《華為國際化》作者周錫冰對市界表達了華為問題的樂觀態度。他認為: 美國的政治環境有所不同,只要平衡好各方利益,在美國任何事情都是可以談的。 高通、通用電氣等大公司都在試圖影響美國政府,高通在美國總統競選中,提供大量的競選資金。此前中興禁令的撤銷,這些力量起到了重要作用。再加上美國11月大選的變局,華為在美國政府中尋找到突破口的機會較大。關鍵是如何平衡好各方利益。
TikTok近期好轉的跡象其實印證了這種觀點的可能性。
5月15日,美國技術禁令發出後,聯發科曾被認為是華為繞開晶元禁令的理想合作者。
但隨後在8月17日,美國商務部發布對華為的修訂版禁令,試圖「阻斷」華為外購晶元方案。禁令新增了數條細則,限制了實體清單中的華為作為「買方」「中間收貨人」「最終收貨人」或「最終用戶」參與相關交易,若要交易必須獲得許可。
一位聯發科內部人士告訴市界:「目前正在商談中,很有可能最後能夠為華為供貨。」
而上述接近華為人士亦表示,目前華為也在和三星積極接觸、商談。
博弈仍然在繼續。沒有任何一方此時亮出全部底牌,給這個敏感又牽一發動全身的問題蓋棺定論。
另一個普遍共識是,華為晶元問題被掣肘,除了表面上的競爭和博弈,也應引起中國半導體產業形態,乃至基礎科研人員的反思。
中國半導體產業競爭力薄弱
「禍固多藏於隱微,而發於人之所忽。」今日之果,源於昨日之因。
幾十年來,勞動密集型產業是中國大陸致富的途徑,而半導體需要動輒幾十億的前期投入,而且要10年甚至更久才能見效,鮮有中國企業有這等財力或經驗能進行這種理性投資。
過往在全球化大勢進程中,直接買晶元一直是中國企業更經濟劃算的做法。
當局勢突變,大家方才意識到,在高 科技 領域中國企業依舊有很長的路要走。
海思的麒麟晶元近年來依靠和華為手機的配合,在市場上逐漸打開了局面,但還是要清楚地意識到:海思的成功也僅僅是在半導體產業鏈中的IC設計環節,依靠華為手機,占據了11.7%(據市調機構Counterpoint Research發布的2019年全年數據)的市場佔有率。
在整個半導體產業鏈環節中,除海思之外,中國的聲音非常微弱。
完整的晶元設計可以分為設計、製造與封裝測試三個環節。
但僅僅是設計環節,都是一個龐然的產業鏈。
海思、聯發科、高通都是晶元設計公司。 進行晶元設計之前首先需要「架構」,PC 端一般有英特爾的X86架構。移動端主流都是ARM公司的「ARM架構」。全世界超過95%的智能手機和平板電腦都採用ARM架構,移動市場幾乎被其壟斷。
由於涉及到繁雜的專利問題和技術壁壘,中國目前幾乎沒有專門的手機晶元架構設計公司。華為的巴龍 5000 通信基帶晶元採用的是華為自研的架構,不受 ARM 架構授權的影響,但是屬於通信網路晶元。
即便有了架構,華為在進行設計前,還必須使用「EDA 軟體工具」。EDA晶元設計軟體亦是一個技術壁壘頗高的產業,並且由美國主導。
目前國內EDA企業成規模的僅有華大九天、概倫電子、芯願景等公司,市場佔有率微乎其微。
美國三大廠商Synopsys(新思 科技 )、Cadence(楷登電子)以及Mentor Graphics(明導 科技 ,2016年被西門子收購)則占據了80%以上的市場。
EDA工具鏈條較長,需要和晶圓代工廠密切配合,但國產先進製程代工也較為落後。 中芯國際目前能夠量產商用的是14nm工藝,這個製程水平是5年前的蘋果A9處理器水平。
因此,國產EDA企業在落後的路上進行追趕時,不僅跑得慢,跑道也更彎曲。
即便解決了架構和軟體,在海思無法觸及的晶元生產、封裝過程中,依舊由諸多美國技術主導。
華為遭受美國制裁後,中芯國際一直態度謹慎,8月10日,投資者公開詢問中芯國際,在美國禁令緩沖期後,還能否繼續生產華為海思14nm晶元?中芯國際回應:其面向海內外多元化客戶,須尊重經營地法律,合法合規經營。
不少人在網上對於中芯國際的保守態度進行抨擊,事實是,比起只會在鍵盤上打字的網友,中芯國際更清楚自己的處境。
如果美國完全苛刻地行使長臂管轄權,中芯國際理論上在9月15日之後也無法為華為代工。
中芯國際使用的晶元生產設備,離不開從美國企業應用材料(AMAT)和泛林(LAM)的進口。
而最為大眾熟知的光刻機霸主荷蘭ASML公司,其實是美國一手扶持起來的廠商。
在整個晶元大廈的建造中,知名如海思,也不過是其中小小一環的參與者,而不是主導者。
作為現代 社會 最核心的技術大腦,晶元生產的產業鏈非常長。每一個環節都需要投入巨額的資金,沒有任何一個公司能夠包圓這些過程,否則在資金、人才技術方面的壓力不可想像。即便是美國,也僅僅在設備、材料、設計、軟體工具等領域占據主導地位。
但這就夠了,這種優勢加上操作系統的壟斷,使美國成為地球最強 科技 強國。 中國目前在這個鏈條中的任何一環都不具備優勢,都被掐著脖子。
任正非在2016年有一段令人深思的發言: 「隨著通信行業逼近香農定理、摩爾定律的極限,華為正在本行業攻入無人區,過去跟著人跑的『機會主義』高速度將逐漸減緩。」
這句話指出了兩個中國 科技 產業的現實:第一,過去我們有很多高速發展和「彎道超車」,一定程度上建立在跟著人家跑、在模仿中創新、在人口紅利中擷取利潤的基礎上。
第二,現在的中國 科技 產業的命題,要從商業模式的創新,過渡到技術的創新,以及從工程數學、物理演算法層面的創新,過渡到重大基礎理論的創新。
困境的破局之道恐怕藏在教育、 科技 、創新環境等軟實力之中。
殘酷的是,已有技術優勢的發達國家,早已提前努力封堵被追上的可能性。
《瓦森納協定》最近逐漸成為公眾討論的熱詞。《瓦森納協定》全稱為《關於常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納安排》,是1996年成立的一個旨在控制常規武器和高新技術貿易的國際性組織。
簡單說就是, 世界上的33個主要發達國家聯合起來,不把自己的先進技術出口給發展中國家,以長期壟斷在發展中的優勢地位。
日本就是《瓦森納協定》協定的成員國,所以中日兩國極少在重大技術領域合作;歐盟也是如此。
在《瓦森納協定》下,晶元製造領域很多最先進的設備,中國是不能直接進口來的。
比如光刻機,全球半導體前15大設備供應商,全部都受到瓦森納協定限制。出口給中國的設備一般要按照「N-2」的原則審批,就是要比最先進的技術晚兩代。再加上審批中拖延個一年半載,實際上落後更多。
在《瓦森納協定》下,中芯國際只能和比利時微電子研究中心(IMEC)合作。IMEC先從ASML應用材料買設備,用完5年後符合瓦森納協議要求,再高價轉賣給中芯國際。
這就導致中芯國際的設備永遠落後國際先進水平5年。 技術之外,這或是中芯國際的量產製程停留在5年前的14nm水平的最大原因。
中國在上世紀80年代發起過半導體三大戰役:1986年的「531戰略」、1990年的「908工程」和1995年的「909工程」,以期能在高新技術領域追上發達國家的腳步。
在種種困難之下,中國企業沒有堅持到最後,而逐漸形成了「造不如買」的思想。在短期效益的驅動下,企業大肆購買國外成熟技術產品和生產線,自主研發淪為下乘。
但晶元產業鏈的特徵是前期需要投入巨大的時間和金錢成本,以換取最後的超高收益。國產晶元在發展的過程中,著實少了一些耐心。
2006年1月17日,「漢芯丑聞」爆發。
上海交通大學微電子學院院長陳進教授發明的「漢芯一號」,被爆僅是從摩托羅拉公司購入56800晶元,再找工人打磨掉MOTO的字樣,打上「漢芯一號」,由此誕生了一款國產「世界領先」的晶元。
後來事情逐漸敗露,大量媒體介入調查,「漢芯」真相公之於眾。陳進在研發過程中,騙取了高達11億元的科研資金。
此後,中國的晶元項目和公司,天然被公眾蒙上一層質疑的眼光。
華為事件引發的中國晶元的尷尬,是無法從表面根治的問題,是一個系統性的產業問題,或許更是一個從基礎教育、科研態度就埋下的問題。
浙江傳媒學院互聯網與 社會 研究院院長方興東表示:唯有從基礎研究出發,加快補上核心技術的短板,培育自己的產業生態,並且進一步在全球市場形成與美國體系的競爭能力,美國政客才無法將高 科技 「政治化」和「武器化」,全球高 科技 才能回歸公平競爭的正常秩序。
華為研究專家周錫冰則表示:觀察華為幾十年,最佩服的是任正非,中國現在缺少像任正非這樣高瞻遠矚的人。
海思是厚積薄發的典範,但是也花了華為二十年,前後千億資金的投入,才在晶元設計一環有所成。可以想像,中國若要在半導體全產業鏈突圍,該需要多少人才、資金、時間。
翻看論壇時會發現,「功成名就」的師兄師姐,總喜歡勸師弟師妹想開點:基礎學科研究長久不見天日,跑去搞金融、互聯網,買個茅台的股票分分鍾翻倍,財富自由。
大樹一年生當柴,三年五年生當桌椅,十年百年才有可能生成棟梁。
有時候,養深積厚的笨方法,才是養成堅厚壁壘的方式。
這次,或無直接捷徑可走,亦難尋「彎道超車」的機會。
『貳』 美日韓在晶元領域的霸權是如何一步步確立的
2020年8月7日,華為余承東公開表示海思麒麟高端晶元已經「絕版」,中國最強的晶元設計公司,就在我們眼皮子底下被鎖死了未來。
華為海思推出第一款麒麟(Kirin)晶元是在2009年,雖然當時反響一般,但奏響了麒麟騰飛的樂章,隨後每一年都有不小的進步:麒麟925帶領Mate7打入高端陣營;麒麟955助力華為P9銷量過千萬……自己研發的晶元,成為華為手機甩開國內友商的最大武器。
然而到了2020年8月7日,麒麟系列的高端晶元卻被迫提前退休,余承東表示麒麟系列中最先進的Kirin 990和Kirin 1000系列,在9月15日之後將無法生產,華為Mate40將成為麒麟高端晶元的絕唱。絕版的原因很簡單:受到美國禁令影響,台積電將不再為華為代工。
台積電並非沒有抗爭。全球高製程工藝一線難求,台積電話語權其實很強,而且幾周前剛剛超過英特爾成為世界第一大半導體公司。所以面對美國禁令,台積電也曾斡旋過,但只要美國提起一個公司的名字,就能讓台積電高管們嚇出冷汗。這個公司就是: 福建晉華。
福建晉華成立於2016年,目標是在存儲晶元領域實現突破。福建晉華是IDM一體化工藝,即設計、製造、封裝都要做,一旦產品落地,對大陸整個半導體工藝的都會有所帶動和提升。晉華一期投資款高達370億元,還和台灣第二大代工廠台聯電進行了技術合作。
研發人員日夜奮戰,成立一年多後,晉華就打造出了一座12寸的生產線,並准備投產,不料卻迎來了 資本主義的鐵拳。
2017年12月,美國鎂光 科技 即刻以竊取知識產權為由開始狙擊晉華,晉華也不甘示弱,雙方在中國福州和美國加州互相起訴。就當局勢焦灼之時,早就虎視眈眈的特朗普政府在2018年10月29日發起了閃電戰: 將福建晉華列入實體名單,嚴禁美國企業進行合作。
禁令發出後,和晉華合作的美國應用材料公司(Applied Materials)的研發支持人員當天就打包撤離,另外兩家美商科磊和泛林也迅速召回了前來合作的工程師。更嚴重的是,由於設備中含有美國原件,歐洲的阿斯麥、日本東京電子也暫停了對晉華的設備供應。
晉華員工回憶外資撤退場景時,總結說:「這些人根本給我們時間道別。」
福建晉華官網上的生產進度,停留在了2018年試投片日,遲遲沒有更新,而產品頁則直接顯示「頁面在建設」中。去年5月10日,英國《金融時報》稱,晉華已經開始尋求出租或者出售自己的工廠。僅僅一個回合,擔當中國存儲突破的種子選手,就被打倒在了起跑線上。
「實體名單」就像是一份死刑通知書,可以瞬間讓企業墜入地獄。美國制裁的決心、打擊的力度,令同樣採用美國核心零部件和核心技術支撐的台積電不寒而慄。同樣,本來興致勃勃要來搶台積電蛋糕的三星沒了下文;中芯也含蓄地表示,可能不能為「某些客戶」代工。
為什麼這些公司不願意去觸碰美國「逆鱗」?半導體領域,美國真的就獨霸天下嗎?其實並不然。
雖然美國半導體行業產值大約佔全世界的47%,體量上處於絕對優勢;但韓國、歐洲、日本、中國台灣、中國大陸等其他「豪強」也各有擅長,與美國的差距並不是無法越過的鴻溝。
比如, 韓國 在產值1500億美金的存儲晶元領域,占據壓倒性優勢,雙強(三星、海力士)占據65%市場;
歐洲 在模擬晶元領域有三駕馬車(英飛凌、意法半導體、恩智浦),從80年代起就從未跌出全球二十強。
日本 不但有獨步天下的圖像識別晶元,以信越日立為首的幾家公司,更是牢牢扼住了全世界半導體的上游材料。
中國台灣在千億美元級別的晶元代工領域,更勝美國一籌,台積電和聯電占據60%的規模,以日月光為首的封測代工也能搶下50%的市場;
中國大陸依託龐大的下游市場,近年晶元設計領域發展迅速,不但誕生了世界前十的晶元設計巨頭華為海思,整體晶元設計規模也位居世界第二。
這些企業從賬面實力來看,甚至可以讓晶元行業「去美國化」,合力搞出一部沒有美國晶元的手機。 但美國515禁令一下,各路豪強卻莫敢不從。
一超多強的局面似乎就像「紙老虎」,在美國霸權之下,眾半導體商分封而治可能才是目前的「真相」。大家忌憚的,其實是美國手握的兩把利劍:晶元設備和設計工具 。 這兩把劍又和日本的材料一起,組成了威力極強的美日半導體霸權三張牌: 設備、工具和材料。
那麼,美日手中握的這三把劍究竟可怕在何處?是如何能挾制各路 科技 巨頭豪強?了解這些答案,才能了解華為們的突圍之路。
一、設備:晶元製造的外置大腦
設備商對於一般行業而言,就是個賣鏟子的,交錢拿貨基本就完事兒了;但 半導體設備商卻不同,不僅提供設備賣鏟子,還要全程服務賣腦子,可謂是晶元製造商的外置大腦 。
晶元製造成本高昂,只有將良品率控制在90%上下,才不會虧本。但要知道,晶元製造,工序一千起步,這就導致,哪怕每一步合格率都有99%,最終良率都會在0.9*0.9的多次累積下,趨近於0。因此,要想不虧本, 每個步驟的合格率就得控制在99.99%乃至99.999%以上。
要達到這個狀況,就對設備的復雜度提出了超高要求。 就目前最先進的EUV光刻機來說,單台設備里超過十萬個零件、4萬個螺栓,以及3000多條線路。僅僅軟管加起來,就有兩公里長。這么一台龐大的設備,重量足足有180噸,單次發貨需要動用40個貨櫃、20輛卡車以及3架貨機才能運完。
而更為重要的是,即使設備買回來,也遠不是像電視冰箱一樣,放好、插電就能開動這么簡單。一般來說,一台高精度光刻機的調試組裝,需要一年時間。而零件的組裝、參數的設置、模塊的調試,甚至螺絲的松緊、外部氣溫都會影響生產效果。哪怕一里外的一輛地鐵經過,都能導致多數設備集體失靈。
這也是所有精密儀器的「通病」。比如,十年前,北京大學12個高精度實驗室里價值4億元的儀器突然失靈,而原因居然是位於地下13.5米深的北京4號線經過了北大東門產生了1Hz~10Hz的震動,為此北大高精度實驗室不得不集體搬家。
因此, 半導體製造設備每開動一段時間,就必須聯系專門原廠服務人員上門調校。 荷蘭光刻機巨頭ASML阿斯麥曾有一個客戶,要更換光器件;由於當時阿斯麥的工程師無法出國,便邀請客戶優秀員工到公司學習,用了近2個月,才僅僅掌握了單個零部件更換的技能。
因此,阿斯麥、應用材料等半導體巨頭,不只是把設備賣掉就結束了,更是在中國建立了2000人左右的龐大支持團隊。其中應用材料的第二大收入就是服務,營收佔比超過25%,而且穩定增長,旱澇保收。
而設備廠的可怕之處正在於, 不但通過「一代設備,一代工藝,一代產品」決定了製造廠的工藝製程,更是通過售後服務將製造廠牢牢的拿捏在手中 。 隨著工藝越來越越高精尖,設備商的話語權也正在進一步提升。
設備商的強勢,可以從利潤上明確的反映出來。過去5年,晶元製造廠的頭部效應越來越明顯,但上游設備商的凈利潤率反而大幅提升:泛林利潤率從12%提升到22%,應用材料從14%上升到18%。代工廠想要客大欺店,那是根本不存在。
也正因如此,在長達六十年的時間里,美國一直都在以各種手段,來保證自己在設備領域的絕對主導地位。
根據2019年全球頂級半導體設備廠商排名,全球前五大半導體設備商占據了全球58%行業營收。 其中,美國獨佔三席;其餘兩席,一席是日本的東京電子,另一席荷蘭的阿斯麥,恰巧,這兩家又都是美國一手扶持起來的。
具體來說,應用材料(AMAT)和泛林(LAM)、科磊(KLA),是根正苗紅的美國企業。
其中,泛林在刻蝕機的市場佔有率高達50%以上。應用材料則不僅在刻蝕機領域與泛林平分秋色,在離子注入、化學拋光等等細分設備環節也都占據半壁江山,甚至高達70%。科磊則在半導體前道檢測設備領域占據了50%以上的市場,並在鍍膜測量設備的市佔率達到了98%。
而光刻機巨頭阿斯麥,看似是一家荷蘭企業,其實有一顆美國心。 早在2000年前後,光刻機市場還停留在DUV(深紫外)光刻階段,日本尼康才是真正的霸主,但到了EUV(極紫外)階段,尼康卻在美國的一手主導下被淘汰出局。
原因很簡單,EUV技術難度登峰造極: 從傳統DUV跨越到EUV,意味著光源從193nm劇烈縮短到13.5nm。這需要將20KW的激光,以每秒5萬次的頻率來轟擊20微米的錫滴,將液態錫汽化成為等離子體。這相當於在颶風里以每秒五萬次的頻率,讓乒乓球打中一隻蒼蠅兩次。
當年,全球最先進的EUV研發機構是英特爾與美國能源部帶頭組建的EUV LLC聯盟, 這里有摩托羅拉、AMD、IBM,以及能源部下屬三大國家實驗室,可謂是集美國科研精華於一身。 可以說,只有進入EUVLLC聯盟,才能獲得一張EUV的門票。
美國彼時正將日本半導體視為大敵,自然拒絕了日本尼康的入會請求,而阿斯麥則保證55%零部件會從美國供應商處采購,並接受定期審查。這才入了美國的局,從後起之秀變成了「帝花之秀」。
美國不僅對阿斯麥開了門,還送了禮:允許阿斯麥先後收購了美國掩罩技術龍頭Silicon Valley Group、美國光刻檢測與解決方案玩家Brion、美國紫外光源龍頭Cymer等公司。 阿斯麥技術心、研發身,都打上了星條旗烙印。那還不是任憑美國使喚。
而早年的東京電子,只是美國半導體始祖仙童半導體(Fairchild)的設備代理商,後來又與美國Thermco公司合資生產半導體設備,直到1988年才變成日本獨資,但東京電子身上也已經流著美國公司的血。
因此,在2019年六月,面對第一輪美國禁令,東京電子就表示:「那些被禁止與應用材料和泛林做生意的中國客戶,我們也不會跟他們有業務往來」,義正詞嚴表明了和美系設備商共進退。
至此,美國靠著多年的「時間積累」和超高精密度「工藝技術」,在設備領域形成了牢牢的主動權。而時間和技術,都不是後進者可以一蹴而就的。
二、EDA(設計軟體):生態網路效應下的「幌金繩」
如果說設備是針對晶元生產的一把封喉劍,那麼 EDA無疑是晶元設計環節的「幌金繩」,雖不致命但可以令「孫悟空」束手束腳、無處施展。
EDA這根「幌金繩」分三段: 首先,它是晶元設計師的「PS軟體+素材庫」, 可以讓晶元設計從幾十年前圖紙上畫線的體力活,變成了軟體里「素材排列組合+敲敲代碼」的腦力活。而且,現在僅指甲蓋大小晶元,也有幾十億個晶體管,這種工程量,離開了EDA簡直是天方夜譚。
20年前的英特爾奔騰處理器的線路圖一角,目前晶體管密度已經上升超過1000倍
其次,EDA的奧秘,在於其豐富的IP庫。 即將經常使用的功能,標准化為可以直接調用的模塊,而無需設計公司再重新設計。如果說晶元設計是廚師做菜的話,軟體就是廚具,IP就是料包。
而事實上,EDA巨頭公司,往往是得益於其IP的獨占。比如Cadence(楷登電子)擁有大量模擬電路IP,而其也是模擬及混合信號電路設計的王者;而Synopsys(新思 科技 )的IP庫更偏向DC綜合、PT時序分析,因而新思在數字晶元領域獨占鰲頭。
而在全球前三的IP企業中,EDA公司就佔了兩個,合計市場份額高達24.1%。在Synopsys的歷年營收中,IP授權是僅次於EDA授權的第二業務。
EDA還有一項重要的功能是模擬 ,即幫設計好的晶元查漏補缺。畢竟一次流片(試產)的成本就高達數百萬美金,頂得上一個小設計公司大半年的利潤。業內廣為流傳一句話: 設計不模擬,流片兩行淚。
加州大學教授有一個統計測算,2011年一片SoC的設計費用大概為4000萬美元,而 如果沒有EDA,設計費用則會飆升至77億美元,增加了近200倍。
因此,EDA被譽為半導體里的最高杠桿,雖然全球產值不過一百多億美元,但卻可以影響全球五千多億集成電路市場、幾萬億電子產業的發展。
EDA如此高效好用,那我國自主化狀況如何呢?很可惜,比操作系統還尷尬 。
我國最大的EDA廠商華大九天在全球的份額差不多是1%,而美國三大廠商Synopsys(新思 科技 )、Cadence(楷登電子)以及Mentor Graphics(明導 科技 ,2016年被西門子收購)則占據了80%以上的市場。
這也就導致了雖然我國晶元設計位居世界第二,但美國一聲令下,晶元設計就會面臨「工具危機」,巧婦難為無米之炊。不過,既然軟體已經交過錢了, 用舊版本難道不行嗎?
很可惜,並不能。
因為這背後有一張EDA商、IP商、代工廠們互相嵌合的生態網。EDA是不斷更新的。新的版本對應更新的IP庫和PDK文件。而PDK即工藝設計包,則又包含了晶元工藝中的電流、電壓、材料、流程等參數,是代工廠生產時的必備數據。 新EDA、新IP、新工藝,互相促進、互為一體。
因此,用舊版的軟體就會處處「脫節」:做設計時無法獲得最新的設計IP庫,找代工廠時又無法和工藝需要最新的EDA、PDK進行匹配。長此以往,技術越來越落後,合作夥伴也越來越少。不過既然EDA不過是0101的代碼,從破解小組里找幾個高手不就好了嗎?
很遺憾,也幾乎不可能。
每個EDA軟體出廠時都會內嵌一個Flexlm加密軟體, 把EDA和安裝的設備進行一一鎖定 ,包括主機號、設備硬碟、網卡、使用日期等信息。而Flexlm的密鑰長度達239位,暴力破解的難度非常大。如果用英特爾高性能的CPU來破解的話,需要4000左右的核年(core-year),也就是說 用40核的CPU,需要100年 。
當然,也可以採用分布式的方式,繼續增加CPU數量減少時間。然而,即使破解成功了,來到了全新的IP庫門前時,也會被EDA廠商通過「修改時間、文件大小、確認IP來源」等方式,再次進行驗證,然後被拒絕。油然而生一股挖了百年地下隧道、卻撞到石頭上的酸爽。
破解並不有效,也不敞亮,還和我國知識產權保護的態度相違背。因此,依然還是要靠華大九天等公司自研崛起。那麼, 這條出路有多寬呢? 其實單純寫出一套軟體,難度並不大。關鍵還是要有海量豐富的IP、PDK,以及產業上下游的支持配合。單點突破未必有效,需要軍團全面突圍,而這並非一朝一夕之功。
三、材料:工匠精神最後的堡壘
2019年,日韓鬧了矛盾,雙方都很剛,但日本斷供了韓國幾款半導體材料後,沒多久韓國三星掌門人李在鎔就飛往日本懇請鬆口了,後來他更是跑到比利時、中國台灣,試圖繞道購買或者收點存貨過日。
按理說,韓國也是半導體強國,三星在設計、製造領域更是主要玩家,但面對區區幾億美金的材料,卻被鬧得狼狽不堪。
材料真的有這么難嗎?講真,半導體原始材料是非常豐富的,比如矽片用的就是滿地球的沙子。但要實現半導體的「材料自由」,卻並不容易,必須打通任督二脈: 「純度」、「配方」 。
純度是一個無止境之路。我國已經實現自產的光伏矽片,一般純度是6-8個9,即99.999999%,但半導體的矽片純度卻是11個9,而且還在不斷提高。小數點後多3到5位,就意味著雜質含量相差了1000到10萬倍。
這個差距有多大呢? 假設,光伏矽片里包含的雜質,相當於一桶沙子灑在了操場上;那麼半導體矽片的要求則是在兩個足球場大的面積里,只能容下一粒沙子。
那麼, 為什麼必須將雜質含量降到這么低呢? 因為原子的大小隻有1/10納米,哪怕僅有幾個原子大小的雜質出現在矽片上,也會徹底堵塞一條電路通道,導致晶元局部失靈。如果雜質含量更高的話,甚至會和硅原子混在一起,直接改變矽片的原子排列結構,讓矽片的導電效率完全改變。
經過刻蝕後的硅表面和錫顆粒,如同明月在金字塔後升起
要達到如此純度,需要科學和工藝的完美結合。
一方面,需要大量基礎科學儀器來輔助。比如在材料生產過程中,設備自身就會有金屬原子滲透影響純度,因此需要不斷改良。而要確認純度,也是高難度。就像特種氣體,就需要專門的儀器來檢測10億分之一(PPB級)的雜質含量水平。實現這個難度,就不僅需要半導體企業,還需要奧林巴斯等光學企業出馬助力。
另一方面,從實驗室到工廠車間也需要工藝積累。材料製造,不僅對生產設備要求高,就連工廠里的地墊、拖把,也都是高級別特供。而且,生產車間溫度、濕度的不同,也會影響材料純度,就不得不反復嘗試後得出標准。
而高純度只是第一步,復合材料(比如光刻膠)的配置更是難以跨越的鴻溝。如果說 「純度」是個藝術科學的話,那麼「配方」就是玄學科學 。
其實,無論提純、還是配置,基本的理論原理、工藝技術都不是難事兒。但如何選材、配比,從而實現極致的效果,卻需要高度依賴經驗法則,即業內常說的 「know-how」 。
同樣的材料,不同的配比就會有不同的效果;就像我們用紅黃藍三色去搭配,不同的配比就能得到不同的顏色。而即使用同樣的配方、採用同樣的工藝, 在不同的濕度、溫度甚至光照下,也會有不同,甚至相差很遠的效果。
這些影響材料效果的參數,無法通過精密計算獲得,只能是實驗室、車間里一次次調配、實驗、觀察、記錄、改良。有時候,為了得到10%的效果改良,可能需要花費幾年。然而,這提升的10%,雖然搶占的只是幾百億規模的市場,但卻影響著萬億半導體行業。
因此, 無論是提純,還是配方,其實需要的都是超長的耐心待機、極致專注。 這不禁令人會想到日本的壽司之神,一輩子只做壽司,而一個學徒僅擰毛巾就要練五年。雖然在生活中,這種執著看起來有些迂腐可笑,但事實上,材料領域做得最好的,正是日本企業。
據SEMI推測,2019年日本企業在全球半導體材料市場,所佔份額達到66%。19種主要材料中,日本有14種市佔率超過50%。而在占據產值2/3的四大最核心的材料:矽片、光刻膠、電子特氣和掩膜膠等領域,日本有三項都占據了70%的份額。最新一代EUV光刻膠領域,日本的3家企業申請了行業80%以上的專利。
日本在材料產能上占據優勢後,又用服務將客戶捆綁得死死的 。
許多半導體材料都有極強的腐蝕性和毒性,曾有一位特種氣體的供應商描述,一旦氣體泄漏,只需一瓶,就可以把整個廈門市人口消滅。因此,晶元製造商只能把材料的運輸、保存、檢測等環節,都交給材料的「娘家」材料商。
而另一方面,材料雖小、威力卻大。半導體製造中幾萬美金的材料不達標,就能讓耗資數十億美金生產線的產品大半報廢,因此製造商們只會選擇經過認證的、長期合作的供應商。新進玩家,幾乎沒有上桌的機會。
而對於材料公司而言,下游用得越多,得到的反饋就越多,就有更多的案例支持、更多的驗證機會來提升工藝、改善配比,從而進一步拉大和追趕者的差距。對於後進者而言,商業處境用一句話來形容就是:一步趕不上、步步都白忙。
日本能取得這個成就,其實離不開日本「經營之聖」稻盛和夫在上世紀80年代給日本規劃的方向:歐美先進國家不願再轉讓技術的條件下,日本人除了將自己固有的「改良改善特質」發揚光大之外,別無出路;各類企業都要在各自的專業領域內做徹底,把技術做到極致,在本專業內不亞於世界上任何國家的任何企業。
這種匠人精神,令日本在規模不大的材料領域,頂住美國、成為領主。
四、何處突圍
我們在做產業研究的時候,有個強烈的感受, 中國似乎在美國的打壓中,陷入一個被無限向上追溯的絕境:
發現晶元被卡脖子後,我們在晶元設計領域有了崛起的華為海思,但隨後就發現:還需要代工領域突破;當中芯國際攻堅晶元代工製造時,卻又發現:需要設備環節突破;當中微公司、北方華創在逆襲設備、有所收獲時,卻又發現:設備核心零部件又仰人鼻息;當零部件也有所進展時,又發現:晶元材料還是被卡脖子。
而當我們繼續一步步向前溯源、「圖窮匕見」時,才發現一切都回到了任正非此前無數次強調的 基礎科學 。
回顧來看,如果沒有1703年建立的現代二進制,那麼兩百年後的機器語言就無從談起;如果沒有1874年布勞恩發現物理上的整流效應,那麼就沒有大半個世紀後晶體管的發明和應用;而等離子物理、氣體化學,更是刻蝕機等關鍵設備的必備基礎。
而在美國大學中,有7所位列全球物理學科排名前十,有6所位列全球數學學科排名前十,有5所位列全球材料學科排名前十。 基礎科學強大的統治力,成為美國半導體公司汲取力量的源泉。
在強勢的基礎學科背後,卻又是1957年就已經埋下伏筆的美國基礎學科支持體系—— 對大學基礎學科進行財政支持;通過超級 科技 項目帶領應用落地。
當年美蘇爭霸,蘇聯的全球第一顆人造衛星升空刺激了美國執政者,這也成為美國 科技 發展的重要轉折點:
一方面,為了保持「美國領先」,政府開始直接對研究機構發錢。美國國家科學基金會(NSF)給大學的基礎研究經費從1955年的700萬美金,飆升到1968年的2億美金。在2018年,NSF用於基礎研究的經費,更是高達42億美金。這長達50年的基礎研究經費里, 美國聯邦政府出了一半 。
尤其值得一提的是,NSF每年為數以千計的基礎學科研究生提供獎學金,這其中誕生了 42位 諾貝爾獎得主。
另一方面, 美國啟動了超級工程來落地研發成果。 1958年,NASA成立,挑戰人類 科技 極限的阿波羅登月和太空梭工程也就此啟動。
在研究需要250萬個零件的太空梭過程中(作為對比,光刻機零件大約是10萬個,一輛 汽車 只有1萬多個零件),大量尖端技術找到用武之地;而這些當時「冷門」的尖端技術,又在條件成熟時,相繼轉化為殺手級民用品(比如從太空梭零件中誕生的人造心臟、紅外照相機)。
太空梭的技術外溢,並不是孤例。 醫院核磁共振設備中採用的超導磁鐵,也正是在美國粒子加速器「Tevatron」的研發中應用誕生。美國的超級 科技 工程,成為基礎學科成果的試驗田、練兵場和民用轉化泉。
事實上,通過基礎研究掌握源頭 科技 ,隨後一步步外溢建立產業霸權,這條路徑並不只是美國的專利,也應該是各個產業強國的選擇,更是面對美國打壓時一條真正可行的道路。王侯將相,寧有種乎。 避免無窮盡的「國產替代向上突破」的陷阱,實現和「基礎研究向下溢出」的大會師。
事實上,我們面臨的困難、打壓,日本也經歷過。
上世紀八十年代後期,美國對日本半導體產業發起突襲:政治封殺、商業打壓、關稅壓迫無所不用其極,尤其是培養了「新小弟」韓國來擠壓日本半導體產業。沒幾年,日本就從全球第一半導體強國寶座上跌落了。日本半導體引以為傲的三大楷模,松下、東芝、富士通的半導體部門先後被出售。
面對美國的壓制,日本選擇 進軍高精尖材料,用時間換空間、用匠心換信心。
1989年,韓國發力補貼存儲晶元,而日本通產省制定了投資160億日元的「硅類高分子材料研究開發基本計劃」,重點補貼信越化學為首的有機硅企業。
1995年,韓國發動第二輪存儲價格戰前夕,而日本東京應化(TOK)則實現了 KrF光刻膠商業化,打破了美國IBM長達10餘年的壟斷,並在隨後第五年,其產品工藝成為行業標准,全球領先。
2005年,三星坐上存儲晶元老大的位置,而日本凸版印刷株式會社以710億日元收購了美國杜邦公司的光掩膜業務,成為光罩龍頭。
在韓國全力擴張產能,和其他半導體下游廠搏殺的日子裡,日本一步步走到了材料霸主的寶座前。從看似掌握著無解優勢的美國人手裡,硬生生搶下了一把霸權劍。
但日本的成功僅僅是因為換了一個上游戰場嗎?顯然不是。在過去30年,三大自然科學領域, 日本共計收獲了16個諾貝爾獎,其中有6個都屬於是化學領域 ,而這些才是日本崛起的堅實地基。
我國的基礎研究怎麼樣呢?2018年,我國基礎研究費用,在全年總研發支出中僅佔5%,而這還是10年來佔比最高的一年。而同期美國基礎研究佔比則是17%,日本是12%。 在國內各個學校論壇上,勸師弟師妹們從基礎學科轉向金融計算機等應用學科的帖子,層出不窮。
所以有人笑稱,陸家嘴學集成電路的,比張江還多。
今年7月份,更是爆出了中科院某所90多人集體離職的迷思。誠然,每個人都有擇業的自由,但需要警示的,是大家做出選擇的理由。基礎學科研究的長周期、弱轉化、低收入,令研究員們在日益上漲的房價、動則數百億利潤造假套現面前,相形見絀。
任正非曾經感嘆道:國家發展工業,過去的方針是砸錢,但錢砸下去不起作用。我們國家修橋、修路、修房子……已經習慣了只要砸錢就行。但是晶元砸錢不行,得砸數學家、物理學家、化學家……
64年前,蘇聯率先發射的一顆衛星讓美國驚醒。美國人一邊加碼「短期對抗」,一邊醞釀「長期創新」,從而開啟了多個領域的突破、領先;而今,一張張禁令也讓我們驚醒,我國不少產業只是表面上的大,急需要的是骨子裡的強。
這些危機之痛,總是令人後悔不已。過去幾十年,落後就要挨打的現實一次次提醒著我們, 要實現基礎技術能力的創新和突破,才能贏取下一個時代。
『叄』 2021電氣版cadwen10安裝不出注冊機閃退
EDA作為集成電路產業的「掌上明珠」,是集成電路產業鏈中的重要一環,代表了當今集成電路設計的最新發展方向,成為當今的超大規模集成電路設計必不可少的工具。
無論是移動設備、雲數據中心、5G通信、無人駕駛、航空航天、醫學設備還是工業機器人,無不需要使用高性能的晶元。由於晶元設計環節繁多精細且復雜,人工設計無法做到面面俱到,故需要更加自動化更加智能的晶元設計工具即EDA,以對晶元進行輔助設計。
EDA提供包括設計、模擬、分析驗證等一系列晶元設計工具,通過硬體描述語言,EDA工具可以自動實現對電路邏輯的編譯、化簡、分割、布局、布線等流程。大大減少了晶元設計所需的時間和人力,進一步提升晶元的性能,同時大幅縮短了晶元迭代的周期,促進晶元行業的快速發展。
針對編譯、化簡、分割、布局、布線等流程的演算法設計與優化也成了EDA工具設計的重中之重。EDA工具的進步可以推動整個集成電路的創新和發展,但EDA產業對人才的依賴性比較大。EDA比賽是企業發掘新生力量的良好平台,包括CADAthlon、CAD Contest、ISPD Contest、TAU Contest、IWLS Programming Contest等世界頂級EDA大賽,大都是由產業界命題,貼近產業界的實際應用,讓參賽者了解EDA工具及其發展趨勢,以吸引更多的研究生進入到EDA領域。
為了讓大家對全球頂級EDA競賽有所了解,芯思想研究院(ChipInsights)對全球主要EDA競賽的情況進行了梳理,分享如下。
一、CADathlon@ICCAD
CADathlon Programming Contest@ICCAD被稱為EDA領域的「奧林匹克運動會」,始於2002年,是一項具有挑戰性的編程競賽。
CADathlon Programming Contest@ICCAD要求是全日制在校讀博士學位的CAD專業研究生參加,要求代表隊兩人一組,並在9小時內解決6個與EDA相關的難題。大賽為符合條件的參賽選手提供部分或全部費用。
CADathlon Programming Contest@ICCAD重點關注計算機輔助設計(CAD),尤其是電子設計自動化(EDA)前沿的實際問題。比賽強調CAD應用程序的演算法技術知識、解決問題和編程技巧以及團隊合作。CADathlon Programming Contest@ICCAD為學術界和工業界提供具有挑戰性的問題和對冉冉升起的EDA新星的獨特視角,有助於吸引頂尖研究生進入EDA領域。
CADathlon Programming Contest@ICCAD面向集成電路相關領域的全日制研究生,要求參賽隊伍運用自己的編碼和分析技巧來解決集成電路與系統中電子設計自動化,涉及電路設計與分析(Circuit Design and Analysis Physical Design)、物理設計和設計可製造性(Physical Design & Design for Manufacturability)、邏輯與高級綜合(Logic and High-Level Synthesis)、系統設計與分析(System Design and Analysis)、功能驗證和測試(Functional Verification)、新興技術(Bio-EDA、安全、人工智慧等)在EDA上的應用等多個方面的內容,需要參賽隊伍綜合運用EDA、計算機體系結構、及機器學習等各方面的知識解決問題。上述問題在以前的科學論文中有所描述。
獎項情況
由於部分年份的資料有缺失,統計存在不完整性,但整體分析還是有參考性。
CADathlon從舉辦以來,獎項主要由密歇根大學、伊利諾伊大學芝加哥分校、麻省理工學院、加利福尼亞大學伯克利分校、加利福尼亞大學洛杉磯分校、巴西南方大河聯邦大學、西班牙加泰羅尼亞理工大學、台灣大學、台灣交通大學等九所高校分享。
按地區來分,中國台灣是獲得第一名最多的地區,共計9.5個第一名;緊隨其後的是美國,共計8個第一名。
按高校來分,台灣大學自2007年參賽以來,在張耀文教授和黃鍾揚教授的帶領下,共獲得7.5個第一名(有一年和海外高校聯合組隊),成為CADathlon比賽獲得第一名最多的高校;密歇根大學和加利福尼亞大學各獲得三次,並列排名第二。
中國大陸參賽和獲獎情況
2018年,北京大學高能效計算與應用中心的博士研究生魏學超和張文泰獲得第一名,這是中國大陸在CADathlon比賽中的首個第一名,同時也是中國大陸在CADathlon唯一的一個獎項。
二、Contest@ISPD
國際物理設計研討會(International Symposium on Physical Design,ISPD)主要是交流思想和促進VLSI系統物理設計研究。ISPD將展示全球最先進的研究,涉及與ASIC和FPGA相關的傳統物理設計主題以及該領域的新興技術。
Contest@ISPD作為ISPD研討會的一部分,是全球三大頂尖國際物理設計學術競賽之一,由全球研究計算機科學的權威學會ACM(Association for Computing Machinery)所舉辦。
Contest@ISPD競賽於2005年首次舉辦,每年12月份由業界一流公司(IBM、Intel、Xilinx等)公布學術競賽題目,3月份提交研發成果和軟體系統,由業界公司負責提供測試電路,並測試參賽隊伍所提交的軟體系統,最後於3月底或4月初在年度ACM ISPD會議上公布競賽結果。
獎項情況
從2005年至2021年,Contest@ISPD共計頒發21個第一名。
按地區來分,美國獲得10個第一名,中國台灣獲得5個第一名,中國香港和巴西各獲得2個第一名,德國和加拿大各獲得1個第一名。
按高校來分,密歇根大學在Igor L. Markov教授帶領下獲得4.5個第一名,台灣交通大學獲得3個第一名,加利福尼亞大學獲得2.5第一名。
中國大陸參賽和獲獎情況
中國大陸自2010年首次參加Contest@ISPD,首支隊伍來自清華大學;直到2019年,中國大陸才收獲首個獎項,福州大學和台灣清華大學聯合組隊獲得第三名;2020年,西安電子科技大學和鴻芯微納聯隊獲得第二名,是Contest@ISPD舉辦競賽以來,中國大陸高校獲得的最好成績;2021年華中科技大學獲得第三名。
中國大陸高校在Contest@ISPD比賽中還未曾獲得第一名,希望多多加油。
三、TAU Contest
數字電路時序分析競賽「TAU Contest」始於2011年,是由國際計算機協會ACM所舉辦的專業賽事。每年10月由命題廠商公布競賽題目,次年2月提交模型和代碼程序。該賽題一般由IBM、Cadence、Synopsys、TMSC等國際頂尖公司參與命題,並通過標准測試電路來評選參賽隊伍所提交代碼程序,最後由「國際數字集成電路與系統的時序分析與綜合研討會(ACM International Workshop on Timing Issues in the Specification andSynthesis of Digital Systems)」公布競賽結果。
時序分析是貫穿整個數字電路設計流程的重要問題。近年競賽題目皆為當今產學界研究時序分析的重要議題,吸引了包括:清華大學、北京大學、東南大學、台灣清華大學、台灣交通大學、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校、德克薩斯大學奧斯汀分校、德克薩斯農工大學、等國內外頂尖高校和團隊的參與,多年來已成為電子設計自動化領域(EDA)的知名競賽。
從2011年至2021年共有來自8個國家和地區的30所高校和研究機構參賽。
獎項情況
TAU Contest總計頒發11個第一名。
按地區來分,中國台灣獲得4個第一名,美國獲得3個第一名,希臘獲得2個第一名,中國大陸和印度各獲得1個第一名。
按高校來分,台灣交通大學在江蕙如教授的帶領下共獲得4個第一名(其中有兩年與台灣大學聯合組隊);伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校獲得3個第一名。
中國大陸參賽和獲獎情況
中國大陸只參加過6屆比賽,分別是清華大學(2011年、2012年、2013年)、北京大學(2014年)、東南大學(2020年、2021年)。
2011年在首屆全球TAU Contest中,清華大學團隊獲得首個第一名,是中國大陸在各大EDA競賽中獲得首個第一名;2012年,該團隊繼續參賽,可惜落後於伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校團隊,只獲得第二名。
從2013年到2019年中國大陸一直與該獎項無緣,主要是因為中國大陸在時序分析方面研究的人員少,導致參賽也少。
2020年開始,東南大學ASIC中心團隊連續兩年進入前三,獲得提名獎。
四、CAD Contest@ICCAD
CAD Contest@ICCAD(國際計算機輔助設計會議)演算法競賽作為EDA領域的年度盛事,是EDA領域影響范圍最廣、影響力最大的國際學術競賽,一直受到國際學術界與工業界的廣泛關注。
CAD Contest@ICCAD演算法競賽前身為中國台灣1999年開始的省內CAD比賽,CAD比賽每年都吸引數百名台灣各大學院校相關科系師生參與,為台灣的EDA領域和半導體行業培養了大量人才。目前中國台灣還保留有CAD比賽省內賽。
從2012年起,CAD比賽得到了IEEE CEDA和ACM的支持,成為了國際化賽事,升級為CAD Contest@ICCAD,由IEEE CEDA、ACM SIGDA和工業界Cadence、Synopsys等共同贊助。
CAD Contest@ICCAD每年舉行一次,針對當前集成電路設計自動化所面臨的亟需解決的問題,每年有三道不同的賽題,賽題均來自Cadence、Synopsys、Siemens EDA、Nvidia、IBM等全球著名EDA或半導體公司的真實業務場景,期望對目前集成電路工業界遇到的最困難的設計問題研發出更好的解決辦法,競賽的結果可以直接轉化為工業界的解決方案,對集成電路計算機輔助設計領域的發展有很大的促進作用。
CAD Contest@ICCAD於每年2月公布競賽題目,5月報名截止,參賽團隊需在6月和6月分別提交「alpha test」和「beta test」版本,並於8月提交最終研發成果和競賽軟體系統。之後,所提交的軟體系統由工業界公司負責測試,並在每年11 月召開的ICCAD會議上公布最終競賽結果。
賽題針對集成電路設計、製造與測試等環節中的核心演算法難題,如邏輯綜合、布局布線、等價驗證、時序分析等,覆蓋了EDA前端(front-end)和後端(back-end),同時出題公司會提供工業級數據進行測試。參賽者可以參加一道或多道題目。經過數月的激烈競爭,最終獎項會在ICCAD會議上揭曉和頒布。
自2012年CAD Contest@ICCAD首次舉辦以來,平均每年有來自10+個國家和地區的100+支隊伍參賽,帶動了學術界和工業界的緊密合作。在競賽結束後,它所提供的實際問題和工業數據也為EDA研究提供了方向。CAD Contest@ICCAD促進了富有成效的產學合作,並在頂級會議和期刊上發表了數百篇論文。CAD Contest@ICCAD無疑促進了EDA研究並不斷增強其影響力。
參賽的高校包括斯坦福大學、麻省理工學院、東京大學、德州大學奧斯汀分校、猶他大學、香港中文大學、清華大學、復旦大學、福州大學、華中科技大學、台灣大學等。
截止2021年,共有來自26個國家和地區約1200支隊伍參賽。其中中國大陸、中國香港、中國台灣、美國等四個國家和地區自2012年連續10年有隊伍參賽;自2013年開始,俄羅斯、巴西連續9年有隊伍參賽。近三年來更是吸引了馬來西亞、越南、印度尼西亞、尼泊爾、孟加拉國等多個南亞國家組隊參賽。組隊參賽的國家和地區由2012年的7個增加至約20個,隊伍由2012年的56支增加至約200支。
獎項情況
由於獎項並列和空缺的原因,2012年至2021年10年間,共產生了31個第一名(其中2013年的Problem B產生了兩個第一名)、30個第二名(2013年有空缺,2019年有並列)、28個第三名(2019年和2021年有空缺),前三名合計89個,中國大陸、中國香港、中國台灣等華人圈前三名總數75個,約占前三名總數的84%。
按地區來分,美國獲得3個第一名,巴西獲得2個第一名,俄羅斯和伊朗各獲得1個第一名;中國大陸、中國香港、中國台灣共計獲得24個第一名,其中中國大陸獲得4個第一名,中國香港獲得11個第一名,中國台灣獲得9個第一名,合計占第一名總數31個的78%。
按學校分,香港中文大學在黃定發教授、楊鳳如教授和余備教授的帶領下,共計獲得11個第一名,成績遙遙領先於全球其他頂級高校;福州大學、台灣中正大學、台灣大學各有3個第一名,華中科技大學、台灣清華大學、台灣交通大學、台灣中央大學、美國加州大學伯克利分校、美國密歇根大學、美國卡內基梅隆大學、俄羅斯莫斯科羅蒙諾索夫國立大學、巴西聖卡塔琳娜聯邦大學、巴西南大河聯邦大學、伊朗沙希德巴霍納爾克爾曼大學各1次。
中國大陸參賽和獲獎情況
中國大陸的4個第一名分別是福州大學和華中科技大學取得,其中福州大學在2017年、2018年、2019年連續三年奪得第一名,華中科技大學2021年首次參賽就獲得第一名。
2017年,福州大學團隊首次獲得第一名,這也是該賽事有史以來中國大陸首次獲得第一名。本次福州大學參加的ICCAD競賽題目Multi-deck Standard Cell Legalization是由明導公司(Mentor Graphics,現Siemens EDA)與美國美高森美公司(Micosemi)共同出題。此問題是當前集成電路先進製程下集成電路設計自動化所面臨的難題之一,福州大學團隊將題目要求的所有例子全部解出,並且每組測試數據都得到最好的結果,體現出團隊所設計的演算法的巨大優勢。
2018年,福州大學團隊第二次獲得第一名。本次福州大學參加的ICCAD競賽題目Timing-aware fill insertion是由美國新思科技(Synopsys)出題。此問題是當前集成電路先進製程下集成電路設計自動化和製造所面臨的難題之一,旨在為每個金屬層填充適當的金屬填料,使得填充的結果滿足所有的設計規則(包括最小間距、最大填充長度等)和密度約束且關鍵線網的總電容和運行時間等目標盡可能小。
2019年,福州大學團隊第三次獲得第一名。這是福州大學團隊三年來在該賽事上取得的第三個冠軍。本次福州大學參加的ICCAD競賽題目System-level FPGA routing with timing division multiplexing technique是由美國新思科技(Synopsys)出題。此問題是系統級FPGA布線問題的時間復用技術所帶來的延時問題,旨在為FPGA中每個網路布線使其滿足連通性,並為每個連接信號分配傳輸速率使同連接線上的分配滿足傳輸約束且使系統的最大延時和運行時間目標盡可能小。
2021年,華中科技大學團隊獲得第一名。本次比賽是該團隊首次參加該項賽事。華中科技大學參加的ICCAD競賽題目Routing with Cell Movement Advanced由美國新思科技(Synopsys)台灣分公司出題。其中,布局過程需將一系列電路單元放置於給定的長方體空間中;而布線過程則需將屬於同一個網的單元引腳用導線連接起來。參賽演算法需要在考慮空間容量、電壓區、最小布線層、金屬層布線方向等眾多真實約束的情況下,確定每個單元在晶元內的位置,並同時為每個網規劃無短路、無斷路的信號傳輸路徑,使得導線的加權總長度最短。該賽題充分體現了此次競賽對EDA產業界的重要現實意義。團隊所設計的啟發式優化演算法,在冗餘導線檢測、布線環路消除、並行化鄰域評估加速、布局調整最優移動區域識別等多項關鍵技術上實現了突破。
其他獎項包括:復旦大學獲得1次第二名和2次第三名;西安電子科技大學獲得1次第三名。
五、Programming Contest@IWLS
Programming Contest@IWLS始於2017年,是由IEEE/ACM International Workshop on Logic & Synthesis(IWLS)舉辦的程序研發競賽,以邏輯綜合(Logic Synthesis)和工具研發為競賽主題。
每年的競賽由業界一流公司(Synopsys、Xilinx、Google等)公布競賽題目,期望透過邏輯綜合緩解電路設計方面的挑戰。
獎項情況
按地區來分,中國台灣獲得2個第一名(2018年、2019年),美國獲得1.5個第一名(2020年和日本高校合作,2021年),巴西獲得1個第一名(2017年),日本獲得0.5個第一名(2020年和美國高校合作)。
按高校來分,台灣大學團隊獲得2個第一名(2018年、2019年)及兩個第二名(2017年、2021年)的成績,居全球高校第一。
中國大陸參賽和獲獎情況
2019年,上海交通大學密歇根學院的孟暢獲得第二名的成績,這是中國大陸高校在該賽事中取得的最好成績。
六、競賽對產業的影響
相關競賽成果有的進行了產業化,對於EDA產業產生了促進作用。
伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校團隊在2015年首次提出時序分析引擎OpenTimer,2019年推出第二代OpenTimer。
台灣大學團隊提出的mixed-size placement工具NTUplace連續兩代進行了產業化,2008年NTUplace3技轉思源科技(SpringSoft)成為Custom Digital Placer(Laker)的核心引擎;2015年NTUplace4技轉至達科技(Maxeda)。
福州大學團隊在CAD Contest@ICCAD大賽中提出的6T&6T PPNN單元布局方法已轉讓給華大九天,並已集成到華大九天的新一批產教融合解決方案工具中。
七、華人在大賽中的整體表現
根據芯思想研究院梳理的各大競賽獲獎數據,打眼一看,滿篇都是華人的名字。
CADAthlon、CAD Contest、ISPD Contest、TAU Contest、IWLS Programming Contest等各大EDA競賽共計頒發了91個第一名,其中全部由華人組成的團隊獲得59個,佔比65%;共計頒發了82個第二名,其中全部由華人組成的團隊獲得62個,佔比76%;共計頒發了61個第三名,其中全部由華人組成的團隊獲得45個,佔比74%;合計前三234個,華人團隊166個,合計佔比71%。
從地區來看,在CADAthlon、CAD Contest、ISPD Contest、TAU Contest、IWLS Programming Contest等各大賽事中,中國台灣共獲得28.5個第一名,位居全球第一;前三獎項累計獲得96個,位居全球第一。中國香港在各大賽事中共獲得13個第一名,位居全球第二;前三獎項累計獲得30個,位居全球第二。中國大陸在各大賽事中共獲得6個第一名,位居全球第四;前三獎項累計獲得15個,位居全球第四。
從高校來看,台灣大學在各大賽事中均獲得過第一名,獨立獲得13個第一名,和台灣交通大學合作獲得2個第一名,和洛桑聯邦理工學院合作獲得1個第一名,總計獲得14.5個第一名,前三獎項累計獲得50.5個。香港中文大學在CADAthlon、CAD Contest、ISPD Contest賽事中均獲得過獎項,總計獨立獲得13次第一名,其中在CAD Contest@ICCAD競賽中獲得11個第一名,遙遙領先全球其他高校;在Contest@ISPD競賽中獲得2個第一名,前三獎項累計獲得30個。台灣交通大學總計獲得8個第一名,前三獎項累計獲得17.5個;台灣清華大學總計獲得2個第一名,前三獎項累計獲得15.5個。
八、獲獎隊員的去向(部分)
CADathlon@ICCAD 2007第一名獲獎者台灣大學的陳東傑(Tung-Chieh Chen)畢業後加入思源科技;2015年和張耀文教授依託NTUplace4架構聯合創辦Maxeda至達科技,擔任CEO;
Contest@ISPD2009第一名獲獎者台灣交通大學的Wen-Hao Liu(2013年博士畢業)現任職於Cadence;
TAU Contest 2011第一名獲獎者清華大學的楊建磊2014年畢業後到美國匹茲堡大學智能進化實驗室從事博士後研究,2016年任教於北京航空航天大學;
CAD Contest@ICCAD 2012、2013、2014第一名獲獎者香港中文大學的魏星(Xing Wei,2014年博士畢業)、刁屹(Yi Diao,2015年博士畢業)、林德基(Tak-Kei Lam,2013年博士畢業)和吳有亮教授於2014年聯合創立了EDA公司奇捷科技(Easy-Logic),推出的自動處理Functional ECO問題的EDA工具EasyECO可以在Premask、Postmask等多個階段進行邏輯修正操作,並且已經支持7納米的先進工藝;
CAD Contest@ICCAD 2012第二名獲得者德克薩斯大學奧斯汀分校的余備(Bei Yu)現任教於香港中文大學;近年其團隊在國際EDA大賽中勢頭很猛;
CAD Contest@ICCAD 2013第一名獲獎者香港中文大學的Jian Kuang(2016年博士畢業)畢業後加入Facebook;
CAD Contest@ICCAD 2013第一名獲獎者香港中文大學的Wing-Kai Chow(2018年博士畢業)畢業後加入Cadence;
CAD Contest@ICCAD 2013第一名獲獎者香港中文大學的賀旭(Xu He)畢業後任教於湖南大學信息科學與工程學院;
TAU Contest 2014第一名獲獎者伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的黃琮蔚(Tsung-Wei Huang)畢業後任教於猶他大學電氣與計算機工程系;
CAD Contest@ICCAD 2015第一名獲獎者香港中文大學的陳耿傑(Gengjie Chen,2019年博士畢業)畢業後加入鴻芯微納,2020年10月加入華為;
TAU Contest 2015第一名獲獎者台灣交通大學的Pei-Yu Lee先後就職於至達科技、新思科技,現任職於Cadence;
CAD Contest@ICCAD 2016第一名獲獎者香港中文大學的貝澤華(Chak-Wa Pui,2019年博士畢業)畢業後加入Cadence;2021年3月加入華為諾亞方舟實驗室;
CAD Contest@ICCAD 2016第一名獲獎者香港中文大學的塗沛珊(Peishan Tu)畢業後留校;
CAD Contest@ICCAD 2017第一名獲獎者福州大學的朱自然(Ziran Zhu)畢業後任教於東南大學ASIC中心;
Contest@ISPD 2017第一名獲獎者德克薩斯大學奧斯汀分校的林亦波(Yibo Lin,2018年博士畢業)畢業後任教於北京大學信息科學技術學院;
CAD Contest@ICCAD 2018第一名獲獎者香港中文大學的陳勁松(Jingsong Chen,2021年博士畢業)畢業後加入華為;
九、中國大陸高校的EDA研究
從各大賽事的參賽隊伍也可以大致看出,中國大陸高校對EDA的研究方向。由於1994年至2008年,中國大陸在EDA領域有差不多十五年的低迷期。很多高校失去了EDA的研究條件和生存環境,使得很多項目搞不下去,老師開始轉型,導致高校從事EDA研究的人員越來越少。
中國大陸有北京大學、清華大學、福州大學、華中科技大學、復旦大學、東南大學、上海交通大學、西安電子科技大學等八所高校在各大EDA競賽中獲得獎項,其中僅有北京大學、清華大學、福州大學、華中科技大學等四所高校在各大競賽中獲得過第一名。
目前,中國大陸設有EDA相關研究方向的高校主要有:
清華大學是國內較早從事EDA研究的高校,洪先龍教授和邊計年教授做物理實現和邏輯綜合,兩位老先生的學生大部分去了三大EDA公司。清華大學當前的研究方向包括邏輯綜合、布局布線、電源網路等,2010年初期三次參加TAU Contest競賽,目前主要以CAD Contest@ICCAD和Contest@ISPD競賽為主。
北京大學研究方向包括布局布線、FPGA設計自動化的可重構演算法。多次出現在CADathlon@ICCAD、Contest@ISPD和TAU賽場。
復旦大學當前的研究方向包括物理實現、參數提取、邏輯綜合、可製造性設計等方向。復旦大學已經多次出現在CAD Contest@ICCAD賽場。
福州大學早期EDA研究始於范更華教授和朱文興教授,當前的研究方向主要是物理實現。福州大學團隊曾連續三年在CAD Contest@ICCAD奪冠。
東南大學目前研究方向是亞閾值和近閾值相關的時序分析,2020年和2021年連續兩年參加TAU Contest競賽,均進入前三。2020年和國微集團成立EDA聯合實驗室,瞄準EDA共性技術研發。
西安電子科技大學在國內較早開始從事成品率分析演算法的研究,並且一直在寬禁帶半導體的器件建模、可靠性分析等領域有深入的研究和突出的成果,為國內相關EDA工具的研究培養了大量人才。在2019年和囯微建立EDA研究院之後,開始進入布局布線和原型驗證領域。2020年首次在國際EDA賽場亮相,就取得Contest@ISPD第二名和CAD Contest@ICCAD第三名的成績。
上海交通大學研發出我國首套系列化「射頻集成電路EDA商用軟體工具」,功能涵蓋射頻電路電磁和多物理特性建模模擬、自動化綜合設計、多性能多功能協同設計等;近幾年從國外引進新人,開始研發高層次邏輯綜合。
十、結語
拿到國際EDA競賽的第一名,更多的是體現了對晶元產業科研投入和人才培養的的提升,還不能等同於國產EDA技術的突破,畢竟這些競賽就是由新思科技(Synopsys)、楷登電子(Cadence)、Siemens EDA(原Mentor)等EDA巨頭提出的問題,問題的解決更加完善三巨頭的產品。
目前中國大陸EDA比賽也逐漸增多,比如中國電子學會主辦、ICisC運營的「集成電路EDA設計精英挑戰賽」,工信部人才交流中心主辦的「全國大學生集成電路創新創業大賽」的華大九天賽道,中國學位與研究生教育學會、中國科協青少年科技中心聯合主辦的中國研究生創「芯」大賽也增設EDA演算法賽題,以及工信部等五部委主辦的全國工業和信息化技術技能大賽集成電路EDA開發應用賽項也在2021年開賽,這些大賽都將促進中國大陸EDA產業的發展。
筆者認為,為了加強和國際EDA賽事的銜接,也為了有更多隊伍參與國際大賽,中國大陸可以參照國際EDA賽事的賽制,以國際賽事的賽題為基礎,增加中國大陸EDA公司的賽題,組織各大國際賽事的國內挑戰賽,以鼓勵高校學生熱積極參與競賽。
我們更期待的是像華大九天等公司未來也能成為ICCAD競賽的出題者,或者更進一步中國大陸主辦的EDA會議和競賽也能進入到國際頂級行列。
致謝
本文在寫作過程得到東南大學國家ASIC工程中心楊軍老師、朱自然老師、閆浩老師,西南交通大學信息科學與技術學院邸志雄老師,上海交通大學錢煒慷老師,以及香港中文大學余備老師團隊的幫助,在此一並致謝。
學習IC設計好課,就在創芯大講堂
『肆』 西安科技大學高新學院的簡介誰有,這個學院怎麼樣啊,想報考,誰可以給簡單介紹一下另外這個
先給你說說學校吧,位於南郊大學城,322,和游九 ,4-14 公交都能到,學校近幾年的就業率在西安其他三本學校里算是最高的了,學校人數1萬5千多,獨立學院里最多。校園環境優美,公寓呢有八人間和六人間,四人間的,根據自己的情況選,兩個食堂,學校每年各類的文娛活動很多嗎,這也是一所大學學風和綜合的體現吧,有幫助的話,加分哦親。
西安科技大學高新學院是經教育部批准,由西安科技大學主辦的全日制普通本科獨立學院。
西安科技大學是一所歷史底蘊厚重、綜合實力強、辦學水平高的中央和地方共建高校;在全國高校本科教學水平評估中榮膺「優秀」等級。學校現有51個本科專業、52個碩士學科點、9個博士學科點、2個博士後科研流動站,4個一級學科博士點,20個二級學科博士點,17個一級學科碩士點,67個二級學科碩士點,17個工程碩士培養領域,1個MBA培養中心。學校擁有安全技術及工程國家重點學科,10個省部級重點學科,17個國家級、省級特色專業建設點,5個省級實驗教學示範中心,3個省部級重點實驗室,1個國家礦山救援西安研究中心,1個教育部工程研究中心和4個陝西省「13115」工程研究中心。「十一五」以來,學校承擔各類科研項目1874項,其中國家科技支撐計劃、「973」、「863」、國家自然科學基金以及國家社科基金等國家級項目60項;科研經費總額4.87億元;獲各級科技成果獎208項,其中國家科技進步獎2項、省部級科技成果獎66項;獲國家專利97項。科技產業總產值3.3億元。學校現有教職工1800餘人,其中專任教師1000餘人,教授、副教授400餘人,雙聘院士8人。全日制在校博、碩士研究生及本科學生2萬餘人。
西安科技大學高新學院是經教育部批准,由西安科技大學主辦的全日制普通本科獨立學院。學院位於西安市南郊大學城,佔地面積800餘畝,南眺巍巍終南,北臨香積古寺,風景秀麗,環境優美。學院繼承了西安科技大學五十餘年厚重的歷史文化積淀,充分發揮了西安科技大學的優質教育教學資源,同時加強實踐教學,突出「產學研」相結合的辦學特色。學院從西安科技大學現有的本科專業中精選出部分特色優勢專業作為重點建設和發展的專業。學院圍繞相關學科群設置了四個二級學院,開設本、專科專業23個,在校學生萬餘人,「千畝校園、萬名學子」的格局已基本形成,是「西安市重點建設項目」、「西安市園林化單位」。被評為「陝西最佳獨立學院」、 「 中青在線排名上升速度最快的獨立學院」、 「二十一世紀中國教育改革創新示範院校」、「十二五教育發展創新單位」 、「 陝西省校園文化建設創新單位」。被《華商報》、《西安晚報》等媒體以「獨具發展潛力獨立學院」連續報道。2009年開始,學院部分專業已納入二本招生,是陝西省首批納入二本招生的獨立學院。
學院師資與科研 學院擁有一支創新有為、團結進取的領導班子。班子成員主要由西安科技大學委派的領導幹部擔任。學院現有專任教師500餘名,其中副教授以上職稱占教師人數40%,碩士以上學歷教師占教師總數80%,形成了一支以西安科技大學優秀教師和學校專職教師為骨幹,企業「雙師型」教師為輔助的高素質教師隊伍。學院近年來承擔了多項國家級教改課題、省級教改項目和校級教改項目,實現了陝西省獨立學院國家級教改項目立項零的突破。學院承擔了多項各級各類科研項目,「基於嵌入式技術礦山綜合接入設備」被列為西安市重大科技成果產業化推廣項目,「高校後勤數字化管理系統」被列為西安市發改委節能減排重點支持項目,「乙太網/多路E1晶元及其應用系統」被列為西安市科技局創新信息技術專項資金項目,「高校水電資源管理信息化系統」被列為西安市工信委信息產業發展扶持專項項目,「太陽能組件狀態檢測系統實現與產業化」 被列為陝西省太陽能光伏和半導體照明產業發展專項資金項目,「太陽能智能監測工程實驗室」被列為西安市重點工程實驗室,等等,一批優秀科研成果迅速地轉化為生產力,獲國家專利100餘項,實現了科技產業總產值1.2億元。
學生培養 注重理論與實踐相結合、共性與個性相結合,培育多形式、個性化的育人環境,為學生個性化發展和學生綜合素質的提高創造條件。學院建有現代化的實驗中心,擁有各類基礎和專業實驗室五十餘個,電氣實習車間、金工實習車間、3D數控精雕實習車間等多個實習車間,還與世界著名企業Mentor Graphic、Cypress、中國航天微電子研究所等單位建立了校內聯合實驗室。學院學生在各類科技創新活動和文體活動中屢創佳績:2008、2009連續兩年參加陝西省大學生電子大賽分獲二、三等獎;2009、2010年在全國大學生數學建模競賽中分別取得了一等獎和三個隊榮獲陝西賽區二等獎的佳績,在陝西省獨立學院中名列前茅。學院注重校園文化建設,竭力提高學生綜合素質,學生跆拳道隊在陝西省第二屆大學生跆拳道社團交流大賽上,取得一金七銅、團體第一名的優異成績,並榮獲「精神文明運動隊」稱號;學院周怡涵同學在第三屆西部小姐總決賽上,摘取「最具人氣小姐」和「最佳才智小姐」兩項桂冠。
辦學特色 學院充分利用合作各方在能源、建築、機電、文化創意等行業的產業優勢,突出以科技引領的、「產學研」相結合的辦學特色,加強實踐教學,因材施教,以科研、產業帶動就業,為學生提供了一個廣闊的實習、就業和創業平台。學院與華為、中興、賽格、陝西能源化工集團、廣廈集團等國內大型知名企業建立了300多個實習實訓基地。學院鼓勵由青年教師帶隊,學生參與,共同創新、創業,先後創立了「銀河科技信息技術有限公司」、「恆業建築科技發展有限公司」、「巧的木國際(香港)有限公司」「科大高新投資集團公司」、「航天意德高科技產業有限公司」、「西科節能公司」等創新型企業。在工業現場自動化控制、新型建築工程、文化創意產業、節能減排工程、太陽能光伏與LED照明產業等高端新興產業領域形成廣泛影響。通過 「創新、創業、創未來」 等系列實踐活動,不僅使創新、創業在校內蔚然成風,還使學生的綜合素質和能力得到強化鍛煉,為學生的未來發展奠定了良好的基礎。
國際交流 學院注重國際交流合作,已與美國勞倫斯技術大學、美國新墨西哥州立大學、美國北阿拉巴馬州立大學、美國科羅拉多理工大學等十餘所大學及英國哈德斯菲爾德大學、澳大利亞紐卡斯爾大學、菲律賓聖卡洛斯大學等多所院校合作,開展「1+2+1、2+2」雙學歷人才培養計劃、「3+1+1、3+2」本碩連讀及本升碩、專升碩等多個合作項目。學生畢業後可同時獲得我方和(或)外方大學的學歷文憑。至今,已有100餘名學生通過交流項目出國深造。隨著學院國際交流項目的進一步開拓, 2011年開始,學院獨立開設中美雙學位國際班(財務管理專業),與國際接軌,引進全英語教材和師資,進行雙語教學,專門培養中美雙學位國際化復合型人才。此外,學院還開展了大學生暑期赴美帶薪實習項目,為學生提供獲得國外寶貴實踐工作經驗的機會。
學院目標 展望未來,學院將繼續發揚「創新、高效、卓越」的高新精神,以社會經濟發展需求為導向,緊抓國家戰略新興產業發展機遇,加大人才培養力度,不斷深化教學改革,提高教育質量,強化素質教育,努力把學院建成專業特色明顯、社會服務功能強,以「創意、創新、科技」為引領的產學研密切相結合的一流創新型大學。
學院取得的部分辦學成績
陝西最佳獨立學院
陝西省首批納入二本招生的獨立學院
綠化園林校園
陝西省校園文化建設創新單位
中國教育改革創新示範院校
西安市數字化校園建設示範單位
二十一世紀中國教育改革創新示範院校
中青在線排名上升最快獨立學院
我院產學研基地建設項目連續三年列入「西安市重點建設項目」
2009年我院國家級教學改革項目立項,實現獨立學院零的突破
2010屆畢業生實現97%的高質量就業
院長丁正生教授獲「陝西省教學名師」稱號
院長丁正生教授獲「2010中國教育改革傑出貢獻人物」稱號
常務副院長孫龍傑教授榮獲「『十二五』教育發展領軍人物」榮譽稱號
常務副院長孫龍傑教授榮獲 「全國獨立學院優秀工作者」稱號
常務副院長孫龍傑博士出任陝西省創業促進會導師委員會主席。
常務副院長孫龍傑獲「陝西十大傑出經濟人物」稱號
我院教師於鑫獲得創新發明大賽三等獎
科研成果「基於嵌入式技術的礦山綜合接入設備(C-box)」被列入西安市重大科技成果轉化項目,並獲得了西安市政府百萬元資金資助。
「校園後勤數字化節能項目」列為西安市發改委節能減排重點推廣項目。
在第十七屆楊凌農高會上,我院攜手長安區政府,簽訂「秦嶺萬畝花卉」博覽園項目。
陝西省社科院「創意產業研究基地「落戶我院
美國Mentor(明導)公司在我院建立價值500萬美元的「EDA系統頂級實驗室」
「全國工業和信息化人才培養綜合服務平台認定測評中心「落戶我院
陝西省工信廳捐贈太陽能光伏電站,促進我院光伏產業研究及人才培養
2008年獲陝西省大學生電子大賽三等獎
我院學生折磊、武寶偉榮獲「2008陝西省大學生基礎力學競賽」優勝獎
2009年獲陝西省大學生電子大賽二等獎、三等獎
2009年,榮獲全國大學生數學建模競賽一等獎、陝西省電子設計競賽中榮獲二等獎等
2010年我院參加全國大學生數模競賽,取得了三個隊榮獲陝西賽區二等獎的佳績
學生創業團隊「科大高新IT事業部」盈利逾百萬元
我院周怡涵同學在第三屆西部小姐總決賽中進入前十佳,並獲得「最具人氣小姐」和「才智小姐」兩項殊榮
「基於嵌入式技術的礦山綜合接入設備(C-box)」被列入西安市重大科技成果轉化項目
「高校後勤數字化管理系統」被列為西安市發改委節能減排重點支持項目
「乙太網/多路E1晶元及其應用系統被列為西安市科技局創新信息技術專項資金項目
「高校水電資源管理信息化系統」被列為西安市工信委信息產業發展扶持專項項目
「太陽能組件狀態檢測系統實現與產業化被列為陝西省太陽能光伏和半導體照明產業發展專項資金項目
「太陽能智能監測工程實驗室」被列為西安市重點工程實驗室
獲國家專利100餘項,實現科技產業總產值1.2億元
西安科技大學高新學院四個二級學院簡介
能源學院
能源學院開設采礦工程、測繪工程、能源工程及自動化3個本科專業和煤礦開采技術、工程測量與監理2個專科專業。其中能源工程及自動化專業為陝西省二本招生專業。
西安科技大學采礦工程系源於 1938 年由北洋大學工學院、北平大學工學院、東北大學工學院和私立焦作工學院組建的國立西北工學院礦冶系(後更名為采礦系)。1958 年西安科技大學的前身——西安礦業學院從西安交通大學分離出來獨立辦學,並隸屬於原煤炭工業部,成為西部地區唯一的一所礦業工程類五年制本科高等院校。歷經七十餘年,西安科技大學在能源領域一直是我國采礦工程、礦山安全技術高等教育和科學研究的重要基地,已形成學科特色鮮明、專業結構合理、師資力量雄厚、實驗設備優越的教學與科研體系。現擁有1個國家重點學科,2個國家級特色專業,1個國家級教學團隊,1個國家級人才培養模式創新實驗區,1個國家級安全生產培訓機構,1個教育部創新團隊,1個教育部重點實驗室,1個教育部西部礦山煤礦安全工程研究中心,2個陝西省重點學科,2個陝西省特色專業,2個陝西省名牌專業,1個省級教學團隊,2個省部級重點實驗室,擁有礦業工程、岩層控制理論與技術、礦山煤岩動力災害控制理論與技術、開采理論與技術、安全技術及工程、供熱、供燃氣、通風及空調工程等42個碩士學位授權點,采礦工程、礦物加工工程、安全技術及工程、礦山機電工程、礦山環境工程、礦業信息工程等9個博士學位授權點。師資方面有教授18人,博士生導師12人,副教授及高級工程師9人。榮獲國家級科技進步獎5項,省部級科技進步獎29項,承擔國家級科研項目13項,承擔國際合作項目4項,承擔省部級項目36項。
能源學院秉承西安科技大學在煤炭工業領域的優質教育教學資源,精選特色專業,加強校企合作,加強科技成果在行業的應用與推廣。在節能工程及自動化專業方向領域,學院設有節能工程研究所,以及承擔節能技術推廣的校產企業西安西科節能技術服務有限公司。「高校後勤數字化管理系統」被列為西安市發改委節能減排重點支持項目,「高校水電資源管理信息化系統」被列為西安市工信委信息產業發展扶持專項項目,「LED照明示範工程」被列為西安市科技局專項基金支持項目。西科節能公司已獲得國家發改委首批合同能源服務企業認證、西安市高新技術企業認證,享受國家合同能源服務財政補貼、稅收優惠等政策。在陝西省常務副省長婁勤儉的主持見證下,西科節能公司於2011年初與國信證券簽署了上市輔導協議,上市工作現已全面展開。在采礦工程及自動化專業方向領域,學院設有礦山自動化技術研究所、西科高新安全技術研究院。「基於嵌入式技術的礦山綜合接入設備」被列為西安市重大科技成果產業化推廣項目,「數字化礦山系統」已在中煤集團公司得到推廣應用。安全技術研究院由著名礦山安全專家、博士生導師常心坦教授主持,李學文等十餘名博士參與課題研究,「煤礦瓦斯預測分析系統」、「礦井通風分析系統」等已廣泛應用於陝西黃陵煤業集團公司、新疆焦煤集團公司、神華寧煤集團公司等大型煤業集團
建築與土木工程學院
建築與土木工程學院開設建築學、土木工程、工程管理、建築環境與設備工程4個本科專業,建築工程管理專科專業。
西安科技大學建築與土木工程學科是在1958年建校時設立的礦井建設專業的基礎上發展演化而來。目前擁有生態節能建築、岩土工程加固理論與技術、岩土邊坡穩定與防護工程、結構抗震設計與控制理論研究、建設工程項目管理等13個碩士學位授權點,岩土加固理論與技術、岩土工程風險評價與管理、岩土工程特殊施工技術與方法、結構抗震設計與控制理論研究、岩石動態力學特性與爆破技術等12個博士學位授權點。師資方面有教授23人,副教授16人。實驗室建設方面,岩土工程實驗教學示範中心為陝西省實驗教學示範中心,另有共建的教育部西部煤礦開采及災害防治重點實驗室和陝西省岩層控制重點實驗室。近年來,完成和承擔大量國家及省、部級各類縱橫向科研項目,形成了比較鮮明的學科特色,取得了一大批有影響的研究成果。有3門省級精品課程,1個省級人才培養模式創新實驗區,1個省級教學團隊,1名省級教學名師,1門省級優秀教材,承擔4項國家級教改項目,獲得5項省級優秀教學成果獎。
建築與土木工程學院結合自身專業特點,密切加強同房地產業界的聯系,與西安立豐集團、西安鐵峰房地產有限公司、陝西秦晉實業投資有限公司、 陝西天豐投資(集團)有限公司等知名房地產企業合作,建立了具有實戰意義的校企實習基地近百家,並且聘請多名房地產業界精英和建築領域專家為我院客座教授,定期開展關於房地產領域發展趨勢的研討。學院成立了恆業建築科技發展有限公司等校產企業,鼓勵學生全方位參與到房地產業的各個環節,按照房地產開發、運營的步驟,將設計、施工、裝飾裝修、營銷運營等具體環節學生的培養完全落到實處,通過實踐來培養學生的綜合能力與素質。在建築施工方面,使學生參與到恆業建築公司承接的各類建設項目中,包括學院的校園建設,06、07、08級許多學生參與了建設實習,獲得了學生的一致認可;在房地產營銷與策劃方面,學院以「靜馨苑」小區開發作為實訓樓盤,組織營銷策劃團隊,具體進行房地產運營與實務的實踐探索;在建築設計、結構設計方面,學院與中建上海設計院、上海同致設計事務所等資深設計公司積極合作成立西安事務所,將我院相關專業的實習實訓與市場企業緊密結合;在建築節能、新型建築領域的探索方面,我院太陽能光伏與LED照明研究所、校產企業西安西科技術節能有限公司、陝西西科美芯科技集團公司等在建築節能、新型牆體材料研究方面,擁有雄厚的科研創新實力,西科節能公司和美芯科技公司是國家發改委首批節能服務公司備案企業,也是為數不多的具備承擔大型節能項目資格的企業,現已承擔了多家院校和十幾家知名企業的節能項目。
機電信息學院
機電信息學院開設自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器、微電子學(太陽能光伏方向、嵌入式系統方向)、計算機科學與技術、機械設計製造及其自動化6個本科專業,電氣自動化技術、機電一體化技術2個專科專業。其中自動化專業為陝西省二本招生專業。西安科技大學自動化專業是國家級特色專業、陝西省名牌專業、陝西省特色專業。
西安科技大學在機電工程、信息技術領域的歷史源於1958年前西安交通大學的礦山機電專業。目前設有機械工程、通信與信息工程、電氣與控制工程、計算機科學與技術四個二級學院,擁有機械設計及理論、機械製造及其自動化、電力電子與電力傳動、控制理論與控制工程、檢測技術與自動化裝置、電力系統及其自動化、信息與通信工程、通信與信息系統、計算機軟體與理論、計算機應用技術、嵌入式系統等27個碩士學位授權點,及智能檢測與控制、計算機輔助工程分析、生產過程智能監控技術研究等8個博士學位授權點。師資方面有教授89人,副教授72人,博導8人。近年來榮獲省部級教學成果獎8項,省部級科研獎18項,獲得國家專利24項,共承擔省部級科研項目56項,橫向課題126項。
機電信息學院緊跟國家「戰略性新興產業」規劃,圍繞西安科技大學機電、信息領域優勢學科,結合自身產業化優勢,建立了電路實驗室、數電實驗室、模電實驗室、感測器實驗室、電機實驗室、單片機實驗室、照明節電實驗平台、後勤水電數據採集實驗平台、太陽能發電與LED照明管理實驗平台、遠程數據採集/傳輸實驗平台、建築結構應力及環境參數感測網路實驗平台、採暖節能技術實驗平台、PLC和變頻調速技術實驗室、微電子設計實驗室、嵌入式技術實驗室、數據網路研究室等。在太陽能光伏專業方向領域,學院設有太陽能光伏應用研究所,「太陽能組件狀態檢測系統實現與產業化」 被列為陝西省太陽能光伏和半導體照明產業發展專項資金項目,「太陽能智能監測工程實驗室」被列為西安市重點工程實驗室,研究所受西安高新區管委會委託編制了《西安高新區電力裝備、光伏及LED產業十二五規劃》。在嵌入式系統專業方向領域,學院設有嵌入式系統應用研究所,「乙太網/多路E1晶元及其應用系統」被列為西安市科技局創新信息技術專項資金項目。校產企業航天意德高科技產業公司,以移動通訊網路優化、3G數據應用為主要科技開發項目,是我院產學研結合辦學理念下的典型企業,學院師生共同參與開發,年產值逾兩千萬元。物聯網技術是新一代信息技術的重要組成部分,未來將廣泛運用於各行各業,校產企業陝西西科美芯科技集團公司物聯網事業部,以物聯網技術的應用與推廣為主要科技開發項目,公司科研成果目前已在礦山開采、水資源管理等行業得到廣泛應用。06級機電類專業學生組建了「科大高新IT事業部」創業團隊,完成了多項計算機網路服務、安防監控、網站建設等工程項目,在實踐中提升了自己的技術應用能力,並取得了盈利逾百萬元的優良業績。
人文與管理學院
人文與管理學院開設財務管理、旅遊管理、英語、藝術設計與工業設計5個本科專業,及財務管理專業(國際班)。
西安科技大學在管理、外語、藝術等學科領域方面,擁有管理科學與工程、財務管理、旅遊企業管理、快速成型與模具製造、工效學與人因工程等12個碩士學位授權點,資源經濟與管理、技術與經濟管理、風險管理、安全經濟與管理等4個博士學位授予點。師資方面有教授、副教授37人。近年來,開展了大量的科學研究工作,獲陝西省優秀教學成果一等獎2項,陝西省教育廳人文社會科學優秀成果三等獎4項;公開發表論文360篇,其中EI、ISTP檢索12篇;縱向項目、橫向項目200餘項,其中國家自然科學基金一項,省部級科研項目8項。
人文與管理學院設有ERP沙盤模擬實驗室和手工會計實訓室,3D精雕數字藝術實驗室、裝飾設計室、木藝實驗室、漆藝實驗室、陶藝實驗室、數字藝術專業設計室、出圖室等多個實驗室,用以培養學生的動手能力和實踐創新能力。同時,與多家知名企業建立了一百多個長期產學研合作的實習實訓基地,以促進學院的實踐教學和就業。在人文和產業相結合的實踐方面,學院緊抓國家戰略新興產業——文化創意產業的發展機遇,與陝西省社會科學院聯合成立了陝西省文化創意產業研究基地,同時與陝西省政協成立了陝西省專家企業家聯合會,匯聚了文化與管理領域的各界名人,促進文化創意產業的研究與發展。學院老師帶領學生共同參與創業,成立了校產企業巧的木香港(國際)有限公司,專注於家居、家飾的高端禮品、奢侈品的設計開發,與美國著名大學展開聯合設計,並於2009年以高端奢侈品牌入駐著名奢侈品商城世紀金花各商場,「Cleverwood」品牌以其「典雅、尊貴、時尚」的風格,吸引著社會的目光,同時也為學院藝術系師生提供了一個展示才華的平台。學院與西安電子科技大學出版社合作成立了西安電子科技大學出版社高新分社,開創了省內出版社與獨立學院合作的先河,學院藉此契機在出版與新聞傳媒產業揚帆起航。納斯達克上市企業採納品牌營銷顧問有限公司與我院攜手共同創立西安採納管理顧問有限公司,為西部企業的發展插上騰飛的翅膀,同時為我院學生提供了在世界知名企業學習和鍛煉的機會。學院與美國知名大學聯合成立了財務管理專業國際班,為學生開辟了一條經濟、安全的留學途徑,使學生能夠學習到美國最前沿的投資、融資、經營管理、財務管理知識和經驗,畢業後可在世界知名企業、各外貿、涉外企事業單位或銀行、證券等金融行業高質量就業。
『伍』 同樣是高科技公司,為什麼華為會被制裁,而阿里騰訊不會
從2018年開始,美國政府開始對華為公司進行制裁,各種政策不斷出台,從2018年1月9日華為失去了AT&T的手機訂單開始,2018年5月2日,美國國防部禁止在美軍基地銷售華為和中興手機, 2018年12月6日, 加拿大應美國當局要求逮捕了華為公司首席財務官孟晚舟女士至今仍然受到監控。 2019年9月,制裁開始全面升級,各種文件和制裁政策相繼出台,眼看著華為公司在美國的商業被一步步制裁到回退。
最終,在2020年5月15日,美國將華為公司列入「實體清單」,在涉及晶元技術上,如果廠商想要與華為合作,就必須得到美國商務部的許可,即使是這個廠商在美國以外的地方也不行,如中國台灣的台積電公司。這樣就能夠禁止全世界任何一個使用了美國技術的公司與華為進行商業合作,這一禁令在9月生效,也就是說在此之後,全世界上沒有一個公司能夠給華為代工晶元加工 。華為的海思晶元設計在經過十幾年的發展後已經成為繼博通、高通、Nvidia和聯發科後的第五大晶元設計公司,華為公司設計的麒麟系列手機晶元在性能和功耗上與競品高通的驍龍系列手機晶元旗鼓相當,廣泛應用在華為與榮耀系列手機上, 除了手機的麒麟系列晶元,外海思還有鯤鵬、巴龍、凌霄、天罡等晶元。 在受到制裁之前,華為的手機業務在國內的市場上穩居第一,並且華為還廣泛地開拓了歐洲的市場,在歐洲的高端手機市場上僅次於蘋果和三星。
回到華為的晶元,為什麼華為有麒麟系列手機晶元了,為什麼會怕美國的制裁,華為在國內賣手機就行了,不出國行不行?答案是不能,原因是晶元的生產設計的步驟繁多,主要包括:晶元的設計、生產、封裝和測試4個步驟,華為僅僅是負責晶元製造的第一個步驟:設計,不負責生產晶元。 不僅僅是華為,蘋果公司的A系列手機晶元和聯發科的手機晶元都是如此,三星的能力更強,能夠實現晶元的設計和生產,但是仍然不能實現晶元製造的全部過程,目前能夠完全自主設計、生產、封裝和測試全部過程的廠商僅僅剩下英特爾公司了,至今英特爾還在擠牙膏式的更新自己晶元。
設計、生產、封裝和測試這4個步驟中無一倖免地全都都涉及到了美國的專利技術,首先是晶元地設計,目前來說,即使手機SOC型號五花八門,但是所有的手機晶元都是基於英國的ARM公司設計的架構 。2011年,ARM公司正式發布了V8架構,華為在受到制裁之前已經拿到了V8架構的永久授權,可以在制裁之後繼續使用此架構進行手機晶元的設計。在今年3月31日,ARM公司正式向晶元設計廠商發布最新的V9架構, 該公司表示,ARMV9將用於未來3000億顆ARM晶元中,與V8架構相比,V9實現了30%以上的性能提升, 在安全方面也有巨大的提升,使用該架構的處理器可以用於5G移動通信、移動計算,PC,伺服器,HPC高性能計算, 汽車 和AI等場景。
好在ARM公司宣稱自己是一家英國公司,不受到美國制裁的影響,華為公司在架構發布收仍然拿到了V9架構的授權。但是僅僅有架構的授權還是不能設計晶元,目前的手機晶元中包含了100多億根晶體管,如麒麟9000中就有153億根,這些晶體管要全部安置在面積僅為100平方毫米的硅基上,用人工畫圖的方式是完全不可能的,必須使用計算機軟體輔助設計, 目前世界上較好的輔助設計軟體主要有3家:新思 科技 、明導國際和楷登電子,上述三家均為美國公司,在收到制裁文件後,這三家均表示終止與華為的合作 。國內的輔助設計軟體公司目前有華大九天公司,能夠給予華為幫助。在生產步驟,目前台積電公司是全世界上最強的晶元生產廠商,同行的三星在製程和良品率都比不上台積電,英特爾公司只生產自己的X86晶元,不可能給華為代工。
在數字基建方面,之前美國一直是全世界的霸主,每年向全世界收取了不可勝數的專利費用,在2G、3G時代,我國一直使用國外諸如諾基亞、思科等的通信設備,在4G方面我們已經能夠和國外廠商齊頭並進了,在5G時代, 華為擁有的5G專利數量達到了3147項, 是世界上5G專利最多的公司了。
換句話說就是我們掌握了5G的標准指定的話語權,我們可以向其他國家出口通信設備,我們能夠收取專利費,這對於美國來說是不可接受的,因此,美國必將從這里開始制裁我們的 科技 企業。
回到阿里和騰訊等公司,騰訊公司在文娛和社交軟體方面有著不可撼動的地位, 游戲 、綜藝和實時通信軟體都是其主要業務, 2020年,騰訊營收4820.64億元,利潤1227.42億元,利潤率25.4% ;而阿里擁有最大的電商平台,每年的雙十一活動都在不斷地刷新著之前的記錄。
為什麼這類公司的市值這么大卻不會被制裁?因為類似的公司只是在硬體廠商的基礎上發展自己的技術,他們所實現的功能全部都是在硬體完整的基礎上實現,離開了諸多硬體,任何花里胡哨的功能只會是空想,如常用的社交軟體,我們需要與家人或者朋友聊天,首先需要一台電腦或者一部手機,這一設備是最基礎的需求,處理器、通信基帶和攝像頭等重要的零部件它們全都不生產。整個 科技 行業就像是金字塔,硬體廠商相當於是金字塔的底座,而像BTA等企業就像是金字塔塔尖,塔尖可以做到很高很尖,但這一前提必須是底座足夠穩固,美國想要制裁中國的 科技 行業,自然是從底座開始,當底座開始搖晃時,上層也會跟著倒塌,我們要知道,今天我不打你不是因為不敢,而是我還不想打你。但是我們也不能就此失去信心,在國家的大力扶持下,我國的晶元產業更是取得了優異的進步,如中芯國際攻克了14nm的工藝,華大九天的輔助設計軟體在某些方面超越了國外的軟體,我們需要做的就是能夠扶持向華為這類公司,讓全產業鏈能夠協同發展,哪怕海思的晶元最後走不下去,也不能阻止我們奮勇向前的步伐。