半导体产品生命周期管理

设计成本越来越高、产品越来越复杂、平均售价越来越低以及永无休止的创新步伐，这一切都给半导体行业中的公司带来巨大的压力。行业中令人畏惧的设计难题、不断加快的产品生命周期以及复杂的供应链，这一切都无疑会打乱企业在推出产品、开发预算和质量目标方面的计划。

为了帮助了解行业面临的难题和适用的解决方案，Kalypso 考察了超过 25 家的优秀全球半导体公司的产品创新、设计和投产流程。Kalypso 的研究和分析发现：

在新产品开发和产品生命周期管理流程方面有很大的改进余地。半导体厂商的管理层对现状不满。

半导体公司在将产品生命周期管理 (PLM) 用作解决方案方面步调缓慢。阻碍采用该方案的壁垒包括：1) 对 PLM 解决方案套件认识不足，2) 对 PLM 的价值主张了解有限，3) 缺乏“标准的”半导体 PLM 模式。

由于不存在单一的标准模式，因此半导体公司有多种适用的 PLM 解决方案。PLM 内涵丰富，可提供战略、设计、数据管理、软件开发和供应链等方面的功能。

越早采用 PLM，所获得的优势就越大。PLM 有助于提供前后一致的产品信息，制定更好的流程规则，提高执行效率。

较早采用 PLM 可获得以下优势：缩短进入市场和批量投产的时间；降低设计成本，提高重复利用率；改进芯片的质量、设计和工艺性；提高产品设计、开发和工艺更改单信息的协作、管理和交流的效率；其他战略性优势。

半导体公司必须着重于改进产品开发过程，通过 PLM 策略和解决方案来优化创新、设计和工艺流程。半导体公司需要从大处着想，从小处着手，迅速行动，逐步建立解决方案。

半导体行业在快速发展，

但产品开发流程却未与时俱进

设计成本越来越高、产品越来越复杂、平均售价越来越低以及永无休止的创新步伐，这一切都给半导体行业中的公司带来巨大的压力。竞争激烈一如既往，公司在继续探索替代技术的过程中，随着一个工艺节点向下一个工艺节点的转换，新的利益点就会开始出现。

电路密度已经是三年前的 10 倍。1 设计已经发展到了高度复杂的架构，其中包括纳米级单芯片系统。因此，设计错误，尤其是开发周期后期的设计错误，其代价可能是灾难性的。

如今，如果到最终设计定案 (tape-out) 时才发现设计上的缺陷，则意味着要报废一个价值 100 万美元的 90 纳米掩模组。在 65 纳米级别，掩模组的成本要上升至 200 万美元。2 一个新的芯片或芯片组的开发成本动辄要花费几千万美元。

行业中令人畏惧的设计难题、不断加快的产品生命周期以及复杂的供应链，这一切都无疑会打乱企业在推出产品、开发预算和产品目标方面的计划。

1 Nanometer Devices Rev Race，EE Times，2005 年。

2 Hit or Myth，Electronic Business Network，2004 年。

半导体公司对创新和突破性技术的追求可谓不计血本，但它们需要严肃对待其产品的开发流程和执行方式。

如图 1 中所示，半导体公司需要考虑如何有预见性地管理新产品开发 (NPD) 流程的各个运动部分，提高战略性、有效性，从而最终提高创新能力。

幸运的是，使用产品生命周期管理 (PLM) 解决方案可以改进这些运动部分的管理流程规则和效率。PLM 可帮助半导体公司管理遍布全球的团队、整个扩展供应链以及整个产品生产周期中的关键产品信息。

随着半导体行业的持续发展和竞争的不断加剧，半导体公司需要有强大的执行能力适应引入新产品的紧迫时间周期。公司能够得到的回报不仅是能够创新，而且可以在协作开发环境中有效地执行。

要在这样一种快速发展、“高风险高回报”的环境中拥有真正的竞争力并发展壮大，半导体公司应积极采用 PLM。实现一个综合解决方案不仅需要技术，还要有战略性的思想和业务流程。
半导体公司在寻求可赢利的增长，但缺乏目标

根据行业基准，各种规模的制造商都着重于制定针对新收入机会的产品策略，并结合成本控制来获得可赢利的增长。3 半导体公司并不是唯一注重这个方面的企业，但是进入市场的时间和快速获取利润对于它们有着更重要的战略价值。

对于许多半导体公司来说，在一个日益复杂的产品开发环境和设计环境中获得可赢利增长是一个巨大的挑战。Kalypso 的研究表明，各种规模的半导体公司在 2006 年都没有达到这个产品开发目标。4 其中包括年销售额从 1 亿美元到 5 亿美元以上的那些半导体公司。

请考虑以下有关半导体行业的研究发现：

只有 45% 的产品发布日期达到了预期目标

在所有半导体设计中，有超过 60% 的设计至少需要重做一次

只有 59% 的半导体设计能够投产

3 PLM Battles Global Design Complexity，Managing Automation，2006 年。

4 Kalypso Semiconductor Analysis，2006 年。
 Ibid。

超过 40% 的开发项目超出了预算

不到 60% 的半导体项目在其产品成本预算内完成

验证期间确定的问题中，有 83% 与设计相关

此外，Fabless Semiconductor Association 在 2006 年的调查显示，半导体公司最关心的是掩模成本高涨、设计复杂性增加、知识产权成本和可用性以及 EDA 工具不足等方面的问题。下面的图 2 显示了大约 150 名接受调查者在被问及“当您准备从一个工艺节点向下一个工艺节点转换时，需要克服的最大难题是什么？”时的回答。

半导体公司的主要业务难题

改进的机会

很显然，改进的机会是存在的。Kalypso 的分析表明，管理层对现状并不满意。7

在谈及半导体 NPD 和产品生命周期管理流程时，管理层通常会表示：

“速度是公司的法宝。质量问题退居其次，体现在运营中。”

“在开发中改变产品设计要求，就像是在高速公路上以 90 英里的时速行驶时改装汽车。”

“随着掩模成本的提高，我们承受不起过多的反工，我们的芯片设计一次性成功率为零。”

“我们必须在内部和外部进行协作…要与知识产权提供商、工厂、供应商以及其他重要的相关方合作。”

6 Fabless Semiconductor Association，行业调查结果，2006 年。Kalypso Semiconductor Analysis，2006 年。

“成功完成芯片设计需要付出超人的努力。”

“我们从事的芯片几乎没有什么市场潜力，这是在浪费时间和精力。可将资源用到其他地方去。”

“忽视知识产权的安全性会带来损失。不能将通过 FTP 传输文件视为最佳解决方案。”

“我们需要在许多关键的产品细节和变更上进行协作。应该采取比电子邮件或 Exel 文件更好的办法来保持同步。”
 

“我们的系统很多，很难跟踪信息的内容和所在的位置。”

“我们经常需要就我们的最新设计询问工厂。”

“由于缺少产品系列定义和分支管理流程，设计和 IP 的重复利用率受到
限制。”

除了以上评论外，受访者还强调了降低与开发流程、原型以及产品引入相关的成本。管理层还提及，需要改进与成本、质量、测试和组装相关的 NPD 指标，使其更有实际意义。

受访者都表示，他们未必有恰当的流程、工具或实现手段来解决这些问题。不过，虽然许多受访者都能谈到上面提到的困难，但总体上，多数受访者都不知道可供他们使用的解决方案。

适用于半导体行业的 PLM

迄今为止，扩大 PLM 行业普及的一个障碍是缺乏适用于半导体的标准软件产品套件。虽然无法提供单个标准模式，但 PLM 软件供应商在最近几个月里，在针对专门解决半导体价值链中的公司面临的问题的解决方案方面，取得了很大的进步。

综合的解决方案内容包括可支持战略、设计、数据管理、软件开发和供应链流程的功能和技术基础设施。下一页的图 3 详细说明了半导体 PLM 综合解决方案的各个组件。

战略能力有助于实现针对产品开发流程和投产计划以及产品系列管理的计划管理。更高级的解决方案可帮助制定产品和技术的路线图，并支持创意管理和创意构思流程。

设计能力在 PLM 解决方案中始于对客户基本需求的确定，然后延伸到对特定产品要求的分解。有了设计能力，用户可以将客户在系统中的要求与功能和设计团队关联起来，并提供在整个开发流程中关联关系和变更的记录。通过设计协作，分布在各个地区和部门的团队可以通过数字方式在各个 EDA/CAD 平台间协同工作。通过知识产权管理，可以重复利用和保护购买和发明的技术。

半导体PLM综合解决方案的组件

数据管理能力通常是有效的 PLM 系统的基础。该功能可用于在与产品相关的所有信息间建立逻辑关联，并管理该信息随时间发生的变化。这可以在客户、员工、合作伙伴和供应商组成的全球价值链中，提供一致的信息数据。这些数据包括与关键流程和任务相关的要求、技术规格、设计定义、生产计划、测试报告、补充计划和质量检测等。

在涉及软件能力时，源代码管理是 PLM 综合解决方案中不可或缺但经常被忽略的组件。许多公司发现，在其 PLM 解决方案中整合缺陷跟踪和问题管理，可以提高解决在测试或生产过程中发现的设计问题的效率。

最后，开发流程还必须具备供应链能力，这也是综合解决方案的重要组件。PLM 几乎应始终被视为一个多企业系统，对半导体行业来说更是如此。外包工厂运营以及测试和组装功能意味着设计企业不仅需要有安全的新产品投产协作方式，而且需要采用一种有效的方式及时传达对现有产品规格的更改。

由于一个 PLM 综合解决中的每个组件都牵涉到各个方面，因此，几乎不可能一次性全部实现这些组件。

多数公司都发现，实施 PLM 的最佳途径是根据商业化的平台定义确定战略，然后创建一个路线图，随时间逐步增加新的功能。”

半导体行业接受 PLM 的步调缓慢

迄今为止，半导体行业中采用 PLM 的比例相对较为有限。其他独立行业，如航空和国防、汽车和高科技设备等，接受 PLM 解决方案的速度都要快得多。这是为什么呢？

其中的一个原因应归咎于 PLM 固有的跨职能部门的性质，因为这可能导致在组织中的部署位置和部署方式方面的混乱。管理层“常常感到困惑，不知道由谁来领导 PLM 工作比较理想。”此外，在 Kalypso 的访谈中，半导体公司的管理层在 PLM 对供应链的意义方面，理解有些片面。8

根据 Kalypso 的访谈，阻碍半导体行业接受 PLM 的因素包括：9
 

对 PLM 认识不足

对 PLM 的价值主张和组织中的位置缺乏全面了解

赞助方和内部资源；缺少强有力的领导

PLM 流程/系统改进会延缓行业的动态转变

缺乏“标准的”半导体 PLM 模式

对自有定制解决方案的习惯性偏爱

用户对以前的企业 PLM 解决方案的认可度低

要创建价值，PLM 需要有健全的流程、良好的用户认可度和企业普及率。这自然需要在整个职能部门和设计合作伙伴中变更业务流程和工作方式。而事实上，这种变化并不容易做到。

半导体公司可通过 PLM 改进流程

尽管普及率很低，但如今的 PLM 确实可为半导体公司带来诸多好处。目前的 PLM 解决方案可以帮助半导体公司高效管理所有有关创新性

8 Kalypso Semiconductor Analysis，2006 年。

9 Ibid。

芯片设计和开发流程的信息，从最初的概念开始，直到产品生命期结束。

通过提供一致的真实数据协作记录，PLM 解决方案将由客户、员工、合作伙伴和供应商组成的全球价值中与产品相关的数据关联到一起。如图 4 所示，一个整合的半导体 PLM 解决方案可能包括功能需求、设计定义、硬件和软件规格、成本数据、生产计划、客户交流、补充计划以及测试和报告等。

PLM提供一致的信息数据协作记录

一体化 PLM 可将开发周期中与关键流程和任务相关的产品信息关联到一起，显示潜在的问题领域，从而可在开发流程的早期加以解决。半导体 PLM 可以带来的主要优势包括：

加快进入市场和批量投产的时间

降低成本（包括重复利用设计）

提高芯片质量、设计水平和工艺性

提高客户需求和技术要求管理流程的效率

改进内部和外部团队间的产品设计、开发和工程更改单信息的协作、控制和交流

在产品开发流程早期输入多方信息以加强设计，避免重复工作

如今，PLM 的早期采用者都已实现了这些优势。随着 PLM 系统的不断增值，较早采用 PLM 将获得领先一步的竞争优势。改进对产品开发和产品生命周期管理流程的执行是 PLM 的目标。

对于生命周期时间短、竞争激烈并且价格敏感的半导体公司来说，这一点尤其重要。领先的企业必须着重于改进产品开发过程，通过 PLM 策略和解决方案来优化创新、设计和工艺流程。

我们建议以解决单个高影响力的业务问题为中心，制定长期的 PLM 战略和初始路线图，然后将其用作建立综合解决方案的基础。

半导体公司应从大处着想，从小处着手，迅速行动，逐步实现。

关于 Kalypso

Kalypso 是一家咨询公司，为全球最具创新性的公司提供服务。该公司旨在帮助客户实现创新的要求。服务内容包括创新的各个方面，其中包括产品的战略、开发、引入、商业化、生命周期管理，以及 PLM 的选择和实施等。除了拥有行业、技术和运营方面的深入知识外，Kalypso 还提供灵活的协作方式实现前所未有的客户满意度。如欲了解更多信息，请访问 www.kalypso.com。

关于本项研究

2006 年 1 月到 10 月间，Kalypso 考察了超过 25 家优秀的全球半导体公司的产品创新、设计和开发流程。调查样本中包括了年销售额从 1 亿美元到 50 亿美元以上的半导体公司。

Kalypso 围绕行业特定的 NPD 问题进行了深入的访谈。研究侧重于半导体行业中的业务问题、挑战、机会和阻碍，以扩大 PLM 技术在该行业的普及率。

受访者档案

职务

研究样本包括拥有以下职务的被调查者：高级管理人员 (8%)，主管或经理 (20%)，其他人员 (2%)。

工作职能

研究样本包括来自以下职能领域的被调查者：工艺 (52%)，工厂 (30%)，设计 (13%)，封装 (3%)，物流/供应链 (2%)。

关于Agile软件公司

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