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半导体产品开发面临的挑战与应对建议

2020-12-17 09:18
张汉新Hanson
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前言自2015年以来,国内半导体行业快速发展,业务规模快速增长。与此同时,多个行业朋友与我交流他们在产品开发中遇到的种种困惑:是否需要把产品开发管理提上公司的议事日程?基于多年来在产品管理领域的咨询与实践,以及对国内半导体产业的观察,我们认为对于业务规模超过5亿,或者研发人员规模超过150人的FABLESS,时机已经成熟!

一、为什么半导体要高度重视产品开发管理

高强度研发投入的必然要求

1)远高于其他行业的研发投入强度:基于IC INSIGHT的报告,半导体行业的研发投入一直维持高位,过去多年一直是研发投入强度最大的行业,2017年为13.4%,仅次于医药和生物科技,是其他行业研发投入强度的2~3倍!

2)近4倍于国内平均研发投入强度:基于美国SIA的报告,中国半导体的研发投入强度虽不及美国,欧洲和日本,但8.4%的行业研发投入强度相对于中国2.2%的整体研发投入水平,已经是相当给力了。

3) 国内行业龙头高度重视研发投入:基于对国内半导体上市公司2018年的统计,平均研发投入强度为17.2%,其中国科微、富瀚微、汇顶科技等相对更高,超过20%。

研发投入有效转换为经营业绩,必须借助管理这个杠杆

KPMG对全球71家半导体公众公司2010~2015年的调研表明,单纯的研发投入增加并不一定直接带来经营业绩的必然改善(如营收增长、营业利润率等),那些在此期间维持研发投入强度或者适当降低研发投入强度,善于借助业务流程和工具进行改善的企业,取得了比快速增加研发投入的同行更高的经营业绩。

因此,从国际来看,超高强度的研发投入必然带来对投资收益的高度关注,从行业横向比较来看,半导体行业的产品开发管理实践是最丰富的,精益化要求也是最高的!

鉴于国内半导体企业的体量相对较小,在考虑增加研发投入规模和投入强度的同时,更要关注研发投入的效益和效率!

企业规模越来越大,高质量发展的内在需求

近10年来,中国集成电路产业快速增长,CAGR达到20%。2019年,在贸易环境发生动荡的背景下,产业链各个环节均维持了较快增长,其中设计业的增长率最高(16.31%)。截止去年,全国共有1780家设计企业,其中营收过亿有238家,进入前十的门槛提升到48亿,行业规模占比提升到50%;员工规模持续壮大,超过500人的有51家,占设计企业的2.86%。基于对国内半导体上市公司2018年的统计:平均研发人员达到423人,其中汇顶科技、士兰微超过了1000人;研发工程师的人均产出为329万,其中卓胜微、兆易创新、博通集成超过了500万,相对于国际半导体FABLESS Leader近1M USD的人均产出,仍有较大的提升空间。

随着业务规模和研发人员规模的持续增长,必然对企业管理提升了更高的要求,鉴于企业研发投入的超高强度,对产品开发的有效管理自然是企业管理关注的焦点。

避免“一代拳王”陷阱,可持续发展的必要保障

半导体行业的“一代拳王”很多,往往凭借创始人/领军人物对技术的洞察和专长,抓住了一个机会,就成功了。联发科董事长蔡明介曾指出,一家刚起步的芯片公司,如果能够顺利推出一款新品,满足市场需求,那就很容易后发先至,一下子就成为市场中的“拳王”。但是,因为成功太快、太容易,这些芯片公司很容易就被新一代“拳王”推下宝座。

如何能把握技术发展的趋势,洞察市场和客户需求,持续推出有市场竞争力的产品,避免“一代拳王”的陷阱,是半导体企业可持续发展的必修课。

二、业界关于FABLESS的几个认知误区

关于业界对半导体产品开发的认知误区,参照半导体产品开发的五大认知误区。

三、半导体产品开发面临的主要挑战

开发投入越来越高,技术更新换代快半导体行业的发展受摩尔定律支配,这个定律也许是摩尔茅台喝多了之后的狂语,但事实证明近50年来,还大体靠谱,在未来一段时间内仍将有效。

上图显示的是不同工艺节点的研发成本对比。目前,TSMC的2nm工艺的研制正式启动,可以预见,新工艺节点的研发成本必将大幅攀升;同时,半导体人才的短缺和人力成本的持续攀升,也必将进一步抬高研发成本。此外,随着VUCA不确定性越来越明显,技术淘汰变快,巨额研发投入的资本回收周期将会变短。

产品复杂度增加,个性化趋势增强

从上图可以看出,随着工艺节点的推进,晶体管的数量成倍、甚至指数级的增加。骁龙845采用的是10nm制程,有55亿个晶体管;麒麟980采用7nm制程,有69亿个晶体管;而苹果的iphone 11的A13采用7nm EUV工艺,有85亿个晶体管。这些巨额的研发投入,都瞄向了一个共同的市场——手机!苹果、华为可以通过每年上亿的销售规模来分摊研发成本,本质上是“单品种,超大批量”的商业模式。随着5G,AIOT,智能汽车的发展,应用的个性化、碎片化越来越强,如何以较低的成本满足多样化、场景化、个性化的需求,即商业模式将转变为:“多品种,小批量,个性化”。

TTM延期严重,错失市场机会

对于高科技产品而言,TTM至关重要,抢先上市,首先上市(FCS)意味着品牌溢价和市场影响力,在收割高利润窗口期的同时,还能享受客户对产品功能不足、质量较低、以及各种不便的忍耐和宽容,甚至追捧!基于对半导体行业产品开发绩效的统计来看,20%行业领先者的TTM只有20%行业落后者的1/3~1/2,同时以更快的周期达成盈亏平衡。从对国际半导体公司的调研来看,导致TTM延期的主要因素有三个:工程更改,ECO周期和虚拟验证。

基于我们对国内半导体企业的初步了解,项目延期普遍存在,超过50%的项目都会延期,而且延期都在3个月以上。延期不仅意味着开发成本的增加,更意味着市场机会的损失和利润的侵蚀!

立项随意性强,上市成功率低

全球半导体协会(GSA)2020年的报告指出,9%的研发投入与市场需求不匹配,32%的研发投入与市场需求的匹配是有疑问的,比如产品不能量产、销量不如预期等等,只有58%的研发投入与市场需求是大体匹配的,同时,这个报告也说明,研发投入的有效性较往年有所下降。 对于国内的半导体企业而言,研发产出的有效性可能比这个还要低一些。

国内半导体企业的产品立项往往是精英拍板,依赖的是自己多年的技术经验,对行业的洞察,某种时候还带有一定的情结,这个情结包括技术情结、偏执情结等。这就导致虽说企业开发了不少产品,但畅销的产品很少,如果考虑到半导体项目开发的高投入,FABLESS最宝贵的资产是研发人员,这无疑给企业管理提出了新的思考!

跨职能的打通不够,项目管理缺乏重视

正因为半导体的技术门槛高,所以跨职能的沟通和打通才显得尤为重要,特别是要让非研发职能听得懂、配合好!否则,T/O后,将是各种问题爆发的高峰期,比如频繁的ECO更改、各类出乎意料的测试问题等等。在一些FABLESS,非研发职能在T/O前几乎不参与项目,也不知道项目的进展状态和计划,通常是被动等待,或者临时通知。另外,一些FABLESS谈到的项目管理,实际上是开发的工程管理,而不是普遍意义上的产品项目管理,这种情况下,项目的QCD目标如能如期达成,有点中奖的意思在里面。

出于多种原因,国内半导体上市企业的工程师人均产出为国外FABLESS同行的一半。考虑到国外同行研发投入的强度、规模和效益,可以说:重视产品开发管理,提升研发投资的效益,已迫在眉睫!

四、改善半导体产品开发必须重视的关键环节深刻理解产品的特点和业务模式

半导体涉及的细分市场和应用领域较多,包括集成电路和O-S-D。改善开发管理,首先要了解产品的特点、行业的特点和业务模式,产品价值的战略控制点有哪些,比如产品是客户定制,还是自己先做出产品,再推广;是通用型的,还是专用型的;产品是wafer,还是基于wafer的解决方案,开发主线是什么,有几条,主要特性和关注点是什么;面向的客户是谁,客户的客户是谁,在整个价值链/生态链中,你处于什么位置等等,这些都是必须要回答的问题,有些可能是常识,但往往在工作中忽视的正好是常识。

重视市场分析,规范项目立项

一款芯片能开发出来,已经不容易了!但从市场结果看,超过50%的产品销量低于预期较多,这难免多少让团队有点沮丧(说明:面向VC的产品开发除外)。什么样的产品才能畅销?客户的需求是什么?什么样的产品才能体现差异化的竞争力?特别是在5G/AIOT的趋势下,应用的碎片化越来越多,如何避免Over Engineering,以最少的资源满足更多的应用和需求,这个问题显得更加重要。可以参照如下的7步法开展市场分析和产品定义,并从客户的视角制定产品竞争力的评价模型和评价要素,规范项目立项的针对性,提升可行性和合理性。这种方法也许不能确保每个立项的产品都会畅销,但至少可以避免主观性的、疏忽性、执念性的过失,提高产品的成功率!

敏捷的组合管理

在VUCA时代下,如何快速响应并捕捉市场机会,及时调整产品和项目的优先级,动态分配资源,特别是研发资源,将资源及时调整到最能为公司带来tangible市场价值的项目上,最大化投资效益,是所有半导体公司,特别是成长型半导体公司最为头疼的话题。研发资源是有限的,Talent更是急缺的,但每个项目都缺资源,要说哪个项目一定能成,还真没把握,这是大家面临的现状。除此之外,还要把组合的视角延伸到公司之外,比如通过并购、联合开发、联盟等方式,弥补自身能力和资源的不足。

强有力的项目管理

FABLESS的创始人和主要领导,技术精英居多。其中不少领导技术情结浓厚,只要认为这事技术上我能搞定,那都不是个事!因此随意性较强,个性化色彩较浓!相对而言,市场意识,商业意识相对弱一些,不大注重计划和策划,反正这事技术含量没那么高。因此,需要强有力的项目管理,目标导向,将技术优势和产品特色及时转化为商业成果和经济效益。

五、对半导体产品开发管理提升的几点建议

对于国内半导体企业而言,当前正处于业务高速增长,团队规模快速扩大,管理的复杂度迅速提升,从量变到质变的关键期。中长期而言:可以参照国际半导体同行或类似行业企业的管理实践,结合自身的业务特点,逐步构建覆盖产品全生命周期的业务经营体系(PMOS),参见产品管理业务运营体系(PMOS)介绍。

近期而言:特别是对于营收超过5亿元的国内半导体同行,可以先从三个方面入手进行改善。规范立项,强化项目管理:高质量的项目执行是价值承载的主体,参照半导体的行业实践,围绕项目管理,从产品立项、跨职能团队、决策与评审、结构化的开发流程、成熟度等多个方面,优化产品开发管理模式,树立端到端的意识,把市场导向落到实处。

优化研发资源的分配方式:强化PE职能,加快PE团队建设,促进研发资源分工的专业化,避免设计人员从生管到死,把好钢用到刀刃上,避免资源的过渡分散和兼职过多。

引入敏捷的组合管理机制:在项目中融合财务和经营的视角,及时根据市场动态和产品的市场潜力,调整项目的优先级和资源的分配方式,把优势资源集中到最能为公司打粮食的项目上来。

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