市場變化的風暴正打壓半導體行業，撼動現有的商業模式。長期以來，半導體產品一直傾向於向少數PC和網絡公司銷售，如果要塑造技術發展的道路，芯片製造商現在必須在更廣泛、更苛刻的生態系統中工作。他們必須爲更多樣化的用途創造更多芯片，並應對芯片設計日益增加的複雜性和成本。

波士頓諮詢（BCG）的一份最新報告顯示，經過多年的兩位數增長後，半導體行業2016年至2020年的複合年增長率（CAGR）預計僅爲3％至4％。

爲了在這個艱難的新環境中取得成功，芯片製造商不僅要繼續設計出優秀的產品，還要重新設計他們製作產品的方式。他們再也無法承受按照傳統模式來實現增長——提高原始計算能力或連接速度，增加內存或創建新功能，這樣的“死衚衕”只會讓他們最終付出代價。他們必須開發正確的東西——能夠爲最終用戶提供最大價值和特定體驗的芯片。而且，他們需要比以往更高效、更經濟地開發這些產品。

半導體公司如何做到這一點？通過採用高度精細、基於價值的方法進行產品設計、工程和項目組合管理。BCG發現，這種方法對一些公司來說具有變革性，將研發效率提高了至少20％。因爲當公司決定是進入新市場還是爲新細分市場發佈新芯片時，這些收益可以產生重大影響，因此它們可以對整體收入產生直接影響——實際上，效率的提升可以轉化爲TSR或市值的增長（高達15％至20％）。

芯片製造商採用基於價值的方法，不僅對下游應用者有利，對自己未來發展的影響也會很明顯。

傳統方法和思路已經過時

傳統上，半導體公司只是從技術的角度來研究新產品或新工藝節點的開發。他們會問，“有什麼可能？”然後就去創造它。當市場增長和技術創新都經歷了巨大而迅速的飛躍時，這是正確的方法。但它通常沒有考慮最終用戶最看重什麼，以及如何通過半導體產品解決他們的偏好。它也沒有優化產品組合，以確保爲能夠形成最佳市場組合的產品提供最佳的功能組合。芯片製造商也不必特別主動或積極地創建更快、更便宜的設計週期。這樣一來，許多人尚未採用可以顯著加快開發速度並促進跨產品共享IP的流程。

但今天的市場已經發生了翻天覆地的變化。三股力量正在影響和改變半導體公司的工作環境。而且，它們使芯片製造商比以往任何時候都更加重視用戶認爲有價值的功能，最有效地分配資源，以及優化開發週期。這三種力量是：

物聯網（IoT）的興起。市場上出現了一系列聯網的，通常是低成本的設備。這些產品與車載導航單元、“智能”恆溫器和手錶以及無人機一樣豐富多樣。實際上，專家估計到2020年，物聯網將包含大約200億個連接設備。有一點已經很清楚：半導體公司需要比以往更頻繁地推出更多的定製芯片，以滿足更多設備和OEM的需求。曾經擁有12種產品的芯片製造商，現在可能擁有120種產品。與PC和網絡芯片不同，這些產品往往不會被以數萬或數億的價值或高利潤銷售。

增加創新成本。半導體行業比任何其他行業都更加專注於研發。在2015年的美國，研發支出約佔收入的18％。但研發和銷售的增長率或許更具說服力和具有啓發性。在過去的二十年中，美國半導體公司的研發支出以6.5％的複合年增長率增長，而銷售額僅增長了2.3％。這給研發生產力帶來了壓力，而創新成本的增加會加劇這種壓力。隨着每個連續工藝節點的出現，開發先進設計（如智能手機片上系統（SoC））的成本呈指數級增長。 2006年，65納米（nm）節點級別的新產品的主流設計成本約爲4,000萬美元。到2014年，在14納米節點級別，成本已經膨脹到1.75億美元左右，並且隨着10nm和7nm節點的預期到達，它將會漲得更高。（見圖1）

縮短上市時間。創新不再提供長期和有利可圖的競爭前置時間。例如，擁有先進技術的無線芯片製造商在競爭對手推出類似產品之前，曾經享有兩到三年的市場溢價。但隨着創新速度的下降和強大的競爭對手的出現，關鍵技術的上市時間縮短至不到六個月。

用價值的眼光看市場

以價值爲基礎的方法不僅有助於半導體公司應對當今市場的挑戰，而且還能幫助其茁壯成長。它使芯片製造商能夠更明智地分配資金，更有效地構建產品，並最終更成功地與其他製造商競爭。

這一切的核心基於一點——公司可以而且應該非常密切地檢查產品。他們應該在非常詳細的層面上分析價值創造和成本，仔細檢查SoC中的不同組件或IP模塊（如內存控制器，嵌入式處理器，接口和軟件）。但他們也應該關注個人特徵以及他們可以執行的各個級別。這種分析允許公司以極其精細的方式計算ROI，並在設計產品時使用該知識確定正確的組件，以及功能和性能級別的優先級。

這種方法的一個主要好處是，公司可以爲其服務的每個子行業量身定製其業務模型。這是一個關鍵點，因爲在其各個領域中，半導體行業一直在培養由小部分贏家（或兩個）佔據的市場。

然而，切換到價值爲視角的思路不僅僅意味着產品投注就走上了正道。它還意味着儘可能高效地使用資源，使每一美元和每一秒都計算在內。 （見圖表2）

以下標準構成了該方法的三個關鍵支柱：

採用基於價值的設計：構建正確的東西。確定客戶最看重的產品、體驗、功能和性能水平。然後使用這種洞察力在設計選擇之間做出正確的權衡，併爲定價決策提供信息。

優先考慮價值投資：投資於合適的投資組合。瞭解每個SoC組件的真實成本，從核心和圖形處理單元（GPU）到第三方IP，以及不同功能的可能性能水平的成本。將其與組件或性能級別創建的值相關聯，以做出更好的投資決策，確定是構建還是購買，並找出如何最大限度地重用IP。

優化開發週期：正確構建。採用新興的最佳實踐和簡化的流程，例如以跨越式方式工作的交錯設計團隊，以及硬件開發的迭代方法，以更高效和經濟高效地構建SoC。

到目前爲止，公司只採用了基於價值的方法的某些部分，但他們已經取得了積極的成果。通過確定消費者對不同組件的價值，並利用這種洞察力爲開發、定價和營銷提供信息，PC部門的一個客戶每年在收入、稅收、折舊和攤銷前的增量收入中產生了1億美元。

掌握基於價值的方法的完整模型，將是一個巨大的挑戰和差異化。能夠做到這一切的公司會發現——他們不僅創建了合適的芯片，而且還建立了顯著的競爭優勢。

讓我們更詳細地看一下三個關鍵支柱以及使它們發揮作用的步驟。

基於價值的設計

對於芯片製造商而言，做出正確產品投注的關鍵是找到他們已經擁有或可能開發的技術資產與客戶的特定需求之間的最佳結合點。要做到這一點，他們必須對兩者都有一個細緻的理解。

半導體公司知道他們的能力所限，但他們通常不太瞭解客戶和最終用戶對他們的價值。例如，芯片製造商知道人們想要智能手機，但是他們不知道是什麼驅動了購買智能手機的決定：最終用戶最看重的是哪些組件或功能？他們是否願意爲提高績效水平付費？當他們購買600美元的手機而不是400美元的手機時，是什麼促使他們花費額外的錢？

缺乏細粒度的洞察力意味着努力和資源往往被誤導，投放到錯誤的方向。例如，當最終用戶真正想要的是一個出色的圖形引擎時，公司可能會在開發最先進的CPU方面投入大量資金。這些都會使問題複雜化，而且這些偏好可能因地點和客戶羣而異。

爲了弄清楚觸發銷售的因素，芯片製造商必須將產品分解爲所有單個產品，並確定最終用戶對每個產品的價值。必須對芯片上的水平和垂直組件進行此分解。 （見圖表3）

在水平層面上是各個組件：核心、GPU、總線、內存、加速器等。這些部件中的每一個佔據芯片上的空間，並且該空間與產品的成本之間存在直接關聯。例如，如果公司可以用較小的CPU替換原有CPU，那麼其製造成本將會下降。也許更重要的是，替換爲更高ROI的組件騰出了空間，甚至可以添加另一個USB端口。如果客戶和最終用戶重視額外的端口而不是處理能力的提升，那麼這是一個值得做出的權衡。

在垂直層面也是如此，其中包括軟件層和鏈接硬件和軟件的固件。對於客戶或最終用戶的任何給定偏好——比如，改進的電池壽命優化軟件，可能比更高的處理速度或更清晰的圖形對性能產生更大的影響，並且還可以提高客戶滿意度。因此，淡化對CPU或GPU硬件的開發，以及將研發資源彙集到用於優化待機模式電池用途的軟件，可以提高價值和投資回報率。

當然，公司仍然必須確定對客戶和最終用戶重要的內容，以及不同的性能水平、功能和體驗如何影響他們對產品整體價值的看法。稱爲聯合分析的統計技術在在這點上可以很好地發揮作用。（參閱圖4）例如，公司使用這種技術，可以確定消費者編輯高清視頻所需的時間減少25％、50％和100％時分別產生的相對價值。

對用戶偏好和價值的仔細檢查，使芯片製造商能夠在工程和營銷之間取得適當的平衡。公司可以看到其研發資源和IP如何最好地用於創建差異化產品。由於這些產品專門改善了客戶和最終用戶最重視的體驗，因此芯片製造商甚至可以爲關鍵的差異化因素增加高價值。

基於價值的設計還使公司更清楚地瞭解產品如何匹配和適應具體的產品組合。瞭解最終用戶對某個特定功能或性能水平的強烈關注非常重要，但芯片製造商可能會發現——用戶非常重視各種功能和性能水平。我們的想法是要專注於那些可以納入與主要客戶和市場特別相關的產品。可以這樣想——您確定了最終用戶認爲重要的兩種功能。一個與單個產品相關，那麼您可以向有限市場類別的少數小客戶銷售。另一個與四個產品相關，那麼您可以向四個不斷增長的市場中的主要設備製造商銷售這些產品。現在，您就可以更好地瞭解要關注的功能和產品了。

優先爲價值做投資

確定能創造最大價值的功能和性能水平，是進行更好的產品投注的關鍵第一步。但要真正優化投資並明智地在各組成部分之間分配研發資金，公司還必須以非常詳細的方式瞭解成本。例如，能夠在功能或性能水平上跟蹤價值和成本的公司會看到它何時在一個方面中過度投資而在另一個方面中投資不足。但追蹤這樣的成本並不容易;它需要一定程度地去分析複雜性，這在業內並不常見。基於項目的測算——在非常精細的層面上實施——在這裏可以非常有效，並且不需要進行太多的改變來實施。

在粒度級別來評估構建或購買決策也很重要。這是因爲最大化創新投資回報率不僅僅是關注正確的能力和績效水平。它還涉及知道何時使用第三方IP以及何時在內部開發。關鍵是要確定哪些IP可以真正幫助公司實現差異化。例如，將第三方資產用於更多商品化的IP，可能比從頭開始構建它們更有意義。同樣，代工廠可以爲芯片設計公司提供某些基礎IP和標準單元。使用代工廠的IP通常可以降低研發投資，並縮短提高生產所需的時間。

實際上，我們發現在內部開發的資產的所有考慮中，重複利用知識產權是非常有用的。原因很簡單：IP開發佔新產品成本的很大一部分；因此，循環利用IP意味着降低成本。

這一點尤其重要，因爲IP可能會在多個方面重複使用。例如，子系統塊（例如核和高速緩存）可以用於組件的不同版本。因此，基本級別的CPU可能包含四個內核，而“專業”版本可能包含八個內核，而“精簡”版本只有兩個（實際上，芯片製造商創建了兩個額外的CPU而無需重新設計內核）。同時，組件本身——例如CPU、GPU及數字信號處理器，可以在不同的芯片組中重複使用。

重複利用IP可以節省大量成本。在一家公司，將新IP納入產品所需的工作量是重複使用IP所需的15倍。即使重新使用部分必要的IP也大大減少了所需的工作量。然而，公司通常不會以一致或有效的方式重新使用IP。根據經驗，公司將在大約50％到90％的時間內重複使用IP。

那麼芯片製造商如何促進IP的重複利用呢？模塊化設計——可根據需要換出組件和子組件，並定義標準化接口和通信總線 - 是關鍵的推動因素。（參閱圖5）它可以幫助公司更輕鬆地整合現有的IP和第三方IP，縮短SoC開發時間，降低設計和測試成本。更重要的是，模塊化設計還提高了製造商創建定製SoC的能力，使他們能夠簡單地挑選最合適的模塊。

這些都是很大的優勢，但模塊化設計也存在一些缺點。 SoC性能通常比完全優化的設計低1％至5％。並且由於實施了標準化的SoC佈局，使製造商能夠根據需要上下擴展組件和性能，因此組件的定位可能不是最佳的，從而增加了硅片的成本。但總的來說，模塊化的好處遠大於成本。

其他實踐也可以幫助優化IP重新利用。組件設計應由中央產品團隊驅動，而不僅僅是SoC團隊，以避免任何一個設計的過度定製。中央IP存儲庫可以使團隊很容易找到可用的IP，而詳細的文檔可以使他們更容易將相關的IP集成到他們的設計中。此外，精心管理的IP版本和嚴格的版本控制可以促進兼容性。

優化發展週期

基於價值的方法的最後一個關鍵是儘可能快速有效地構建產品。在我們與半導體公司的合作中，我們發現遵守以下原則可能特別有用：

並行設計軟件和硬件。在開發SoC時，半導體制造商傳統上首先關注設計硬件。只有當這個過程順利進行時，他們纔會開始研究軟件。通常，這會留下硬件準備就緒的時間間隔，但軟件仍在進行中。如果將軟件開發集成到前期路線圖和設計過程中，則可以更快地將產品送到代工廠，從而可以從一開始就同時開發硬件和軟件。這需要強大的硅片預仿真能力，這正成爲半導體設計的重要組成部分。還要注意，更快的上市時間並不是獲得的唯一好處。軟件發佈週期得到簡化，版本質量也得到了提高。

使用越級設計團隊。設計團隊的安排，也可以加快創新和產品推出的步伐。例如，兩個團隊可以以跨越式的方式工作，而不是讓一個團隊開發連續的核心或IP塊。因此，雖然第一個團隊仍然在爲N世代工作，但第二個團隊開始研究第N + 1代。然後當第一個團隊完成時，它從第N + 2代開始（第二個團隊仍然在N + 1上），依此類推。爲了有效地做到這一點，公司需要開發IP塊路線圖，並儘可能多地標準化和重用流程和工具。

採用迭代方法進行硬件開發。在此模型中，組件團隊在開發期間的多個點向SoC集成團隊提供設計，而不是在最後一次。在每個點上，集成團隊分析並測試組件並提供反饋，設計人員將這些反饋納入下一次迭代。此過程將持續到達到所有目標和標準。迭代開發意味着更快的時間進入代工廠進行生產，並縮短產品上市時間。

由於對智能和互聯設備看似無法滿足的需求，市場爲半導體公司帶來了新的機遇。但抓住這些機會，需要以新的和基本上不熟悉的方式思考研發生產力和投資組合管理。市場細分、價格下降和競爭加劇意味着建立優質產品已經不夠了。今天的芯片製造商需要以正確的方式和正確的成本構建正確的產品，而且整個過程是不斷變化的。

基於價值的方法可幫助芯片製造商掌握其客戶和最終用戶最爲重要的功能和性能水平。它使他們能夠全面瞭解產品如何在其產品組合中融合在一起，並確保最有效地分配研發和營銷資源。這種轉變並不簡單;它需要使公司的文化、激勵結構、流程、工具和治理適應新的範式。但好處很明顯——在一個通常沒有第三勢力（甚至有時甚至是第二勢力）的行業中，以價值爲出發點可以幫助芯片製造商獲得最大勝利。