造芯難，隨著各產業的發展，研發不同場景下的芯片更難。

不久前，OPPO 芯片設計子公司哲庫關停，兩名高管在最后一次會議上幾度哽咽，宣布因為全球經濟和手機行業不樂觀，公司的營收遠遠達不到預期，芯片的巨大投資讓公司無法負擔，最終 3000多人原地解散。這一消息迅速席卷全網，也給半導體行業帶來一抹悲涼的色彩。

事實上，近幾年來，隨著國際競爭環境的演變，以及半導體行業的長周期性，芯片行業面臨著多維度的挑戰。日前，CSDN 從開發者、工程師維度進行了深度的調研，最新發布了《2023 中國芯片開發者調查報告》，分享開發者認知中的芯片行業現狀，揭曉***研發的重點難題，希望借此能夠為半導體行業的從業者、企業、學術研究帶來一些思考。

芯片人才缺失嚴重，軟硬協調能力培養需重視

一直以來，芯片從設計到制造從未有過坦途。這背后需要大量的知識積累和開發經驗，但在國內這方面的人才儲備仍然相對較少，這使得芯片研究和開發的進程受到了限制。

數據顯示，開發者對芯片的了解程度存在較大差異。僅有 6% 的開發者能夠深入理解技術，較深入應用。多數處于了解概念階段，占比近五成。

開發者對芯片的了解情況

究其背后，要開發芯片，相關從業者需要掌握一系列技術，包括但不限于：

邏輯設計：了解數字電路設計和邏輯門電路。你需要熟悉硬件描述語言（HDL）如 Verilog、VHDL，以及邏輯設計工具 EDA（Electronic Design Automation）等。

物理設計：涉及芯片的物理布局和布線。

模擬設計：熟悉模擬電路設計和模擬集成電路（IC）設計技術。這包括了解模擬電路元件、電路模擬工具如 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis），以及模擬電路布局和布線。

射頻（RF）設計：了解射頻電路設計和射頻傳輸原理。這涉及高頻電路、微波電路、天線設計等。

數字信號處理（DSP）：了解數字信號處理理論和技術，用于設計處理音頻、圖像、視頻等數字信號的芯片。

時鐘和時序設計：掌握時鐘電路設計和時序分析，以確保芯片內各個模塊的時序一致性和正確性。

混合信號設計：熟悉模擬和數字電路的集成設計，以便開發混合信號芯片，如數據轉換器（ADC 和 DAC）或傳感器接口。

半導體工藝技術：了解半導體制造工藝和工藝流程，包括光刻、薄膜沉積、離子注入、蝕刻等。這對于了解芯片制造過程和對芯片性能的影響非常重要。

芯片驗證：了解芯片驗證技術，包括功能驗證、時序驗證、功耗驗證和物理驗證。這包括使用仿真工具、驗證語言（如 SystemVerilog）和硬件驗證語言（如 UVM）。

芯片封裝和測試：了解芯片封裝和測試技術，包括封裝類型選擇、引腳布局、封裝材料和測試方法。

以上只是芯片開發中的一些關鍵技術，也屬于冰山一角。因此，芯片開發人員需要不斷學習來提高自身的技術水平和競爭力。數據顯示，芯片相關從業者有超過半數的人，每天至少學習 1 小時以上。

開發者在芯片開發技術上學習時長

對于芯片開發這個復雜的任務，隨著物聯網、5G 網絡、人工智能等領域的快速發展，對高性能芯片的需求越來越大，而這種需求又遠遠超過了現有的芯片工程師數量。55.98% 的開發者表示，他們團隊當前最急需的是芯片架構工程師。其次是集成電路 IC 設計/應用工程師、半導體技術工程師。

行業急缺的芯片工程師

對此，中國科學院計算技術研究所副所長包云崗點評道，芯片設計人才嚴重短缺，軟硬件協同能力培養需重視。在調研的開發者中，只有 6% 的開發者能夠深入理解芯片技術，也就是芯片設計人員僅占軟件開發人員的 1/16 左右（6% vs. 94%）。用軟件行業來對比，2021 年軟件相關產品營業額約為 36000 億（軟件產品收入 26583 億元+嵌入式系統軟件收入 9376 億元），芯片設計行業產值約為軟件開發行業產值的 1/7。這些統計數據口徑并不一致，但也一定程度上能反映出芯片設計人員的嚴重短缺。

小團隊作戰，AI成為芯片應用的重要場景之一

放眼當前國內芯片市場入局的公司規模，呈現出一定的分散趨勢。40.42%的公司人數小于 10人，這些公司可能是由獨立的芯片設計師或者小團隊組成，可能主要專注于某個細分領域的應用開發。

芯片公司的開發人員規模

數據顯示，當前的芯片公司的芯片主要服務于物聯網以及通信系統及設備。其中，物聯網占比最大且遠高于其他產品/服務，占比 31.07%，其次為通信系統及設備，占比 20.63%。

芯片公司提供的產品/服務領域

人工智能蓬勃發展，越來越多的專用芯片設計用于人工智能領域，它們的特點是針對特定的計算任務進行了高度優化。數據顯示，在國內的芯片公司中，有 38.46%的芯片是搭載人工智能技術的，能為人工智能應用提供更加高效的計算能力。

芯片搭載人工智能技術的比例

C/C++ 和 Verilog 是開發者最為常用的編程語言

在芯片開發工具層面，芯片開發人員在開發語言的選擇上多樣性較高，其中最常用的兩種語言分別是 C/C++ 和 Verilog。C/C++ 是一種常見的通用程序設計語言，可用于高級的應用程序和底層系統編程，數據顯示，近五成的開發者在使用它們進行編寫代碼；而 Verilog 則是一種硬件描述語言，主要用于數字電路的建模和仿真，使用的開發者占比 12.94%。

芯片開發中常用的開發語言

芯片開發中使用的 EDA 工具多種多樣，且芯片開發人員常用的 EDA 工具呈現出多樣性和分散性。

數據顯示，使用最廣泛的工具是 Protel，占 26.11%；其次是 AlTIum Designer，占 18.10%；開發人員可以根據自己的需求、意愿和實踐經驗，選擇最適合自己的工具來進行芯片設計、仿真和測試。

開發者常用的EDA工具

***開發的挑戰：設計、低功耗和專利

在現代技術中，芯片作為基礎設施之一，芯片參數也是開發者們最為關注的話題。首先是算力，它衡量芯片處理速度的指標，67.06% 的開發者表示他們關心芯片算力參數；其次是功耗，它也是衡量芯片的重要指標之一，42.63% 的開發者也比較關心。

開發者關心的芯片參數

***在開發中面臨很多挑戰和難題，以下是一些主要的方面：

設計能力：芯片設計是復雜而艱巨的工作，需要高超的技術和精湛的設計能力。39.91% 的開發者表示，當前以國內的設計能力，很難去降低芯片設計成本。其次便是低功耗設計，35.36% 的開發者表示要實現低功耗也非常困難。

專利保護：芯片制造涉及到大量的專利技術，國內芯片開發中，需要進行專利規避。

***開發過程中最難的問題

在芯片設計上，開發者最擔憂的是 EDA 設計工具，現代芯片的復雜度非常高，一個芯片可能包含數十億個晶體管和數百萬條線路，因此設計過程中需要更優秀的工具來幫助工程師處理如此巨大的設計空間。

***設計過程中最難的問題

芯片制造與軟件開發流程不同，不能像軟件開發那進行小步快跑的迭代，整個制造過程的成本也比較高。

56.62% 的開發者認為在芯片制造中，容易出現產品應用市場與設想出現偏差，從而導致研發投入、生產成本等方面的浪費。其次是在芯片開發過程中，某些設計規格無法實現，半數的開發者都對此表示擔心。

芯片制造過程中的難點

一個好的芯片產品不僅需要硬件的卓越性能和穩定性，還需要配套完善的軟件棧和周到的支持和服務。只有這樣，才能真正贏得開發者和消費者的青睞和信賴。而這些軟件棧中，開發者最關心的是芯片對操作系統的支持情況，其次是芯片的版本和兼容性。

開發者對芯片軟件棧感興趣的內容

包云崗認為，超過 41% 的開發者最關心的是芯片對操作系統的支持情況。由此可見，優秀的芯片設計人才不僅僅懂芯片架構，也需要懂操作系統等軟件棧知識。然而，這類人才在國內更是稀缺，因為很多集成電路學院并不開設操作系統等軟件課程。要解決人才急缺問題，當前人才培養理念與方案需要改變，需要更重視軟硬件協同能力的培養。

開源芯片的未來

隨著開源芯片技術的日益成熟，其市場份額也將逐漸增加，開源芯片平臺如 RISC-V 等已經被廣泛應用于各種應用場合。它作為一項新興技術，其未來的發展前景非常廣闊，76.77% 的開發者都看好開源芯片的發展，有望實現規模應用，將會在未來的幾年中迎來爆發式增長。

開發者對開源芯片發展趨勢的看法

整體而言，包云崗總結道，新興領域芯片需求快速增長，開源芯片未來可期。

一方面，報告中顯示當前芯片主要服務于物聯網（31%）以及通信系統及設備（21%）。在調研的企業中，研發的芯片中有 38% 搭載人工智能技術，這也反映了當前人工智能領域的蓬勃發展。兩項數據結合，可以大致反映出很多物聯網場景也有人工智能需求。

另一方面，在被調研的芯片公司中，40% 的公司人數小于 10 人，26%的公司人數為 10-100 人。結合 2022 年 12 月魏少軍教授在 ICCAD 會上的關于中國芯片設計產業總體發展情況的報告數據顯示，全國甚至有 2700 余家（占84%）芯片設計公司人數不足 100。

總之，國內絕大多數芯片設計企業人員規模并不大，他們主要專注于某個細分領域的芯片開發。這些企業的存在是因為物聯網等新興領域帶來的芯片碎片化需求，而以 RISC-V 為代表的開源芯片允許企業更方便地定制芯片，是應對碎片化需求的有效方式，也有助于實現企業非常關心的降低芯片設計成本的需求。

以上便是《2023 中國芯片開發者調查報告》的內容。之后我們將上線完整的電子版報告內容，覆蓋開發者現狀、開源、數據庫、AIOT、操作系統、云計算、芯片七大維度，敬請期待。