在ICCAD 2023上,多家国内EDA企业接受了《电子工程专辑》等媒体的采访,就国产EDA行业难点、技术突破、商业模式、生态建设等方面进行了深入交流,来自芯片设计公司和EDA云服务商的嘉宾也从自身角度阐述了对国产EDA的看法,最后大家还对2024年EDA行业市场进行了展望。

中国集成电路设计业已经经历了将近三十年的发展,从开始的个位数企业,寥寥数千万元销售收入成长为今天拥有3000多家企业,销售收入超过5000亿元的企业群体,在全球占有重要的一席之地。

“如果说,中国集成电路设计产业的发展之前更多还是跟随和模仿其它先进国家和地区,今天我们已经清醒地认识到面对中国这个庞大的市场和当前的国内外形势,简单地跟随已经不行了,必须要走出一条自己的道路。”在第29届中国集成电路设计业2023年会暨广州集成电路产业创新发展高峰论坛(ICCAD)上,中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军教授说到。

如果说之前的产业全球化,中国更多地是被动的跟随,那么今年以来出现的“逆全球化”趋势,就需要中国主动出击实现集成电路产业的“再全球化”。魏少军教授认为,要想实现这一点,就必须让中国的产品走在国际前列。这也意味着设计业的任务和使命将与之前完全不同,这既是挑战,更是机遇。

中国是一个世界工厂,为全世界生产产品,因此大多数情况下产品规格是人家定义的,设计要求也是别人给的,我们只是根据别人的设计开发产品,导致一直以来守着中国这个大市场,集成电路产业却不能发展得很好。但如果用好这个独一无二的庞大市场,就可以以应用带动产品创新,打造中国的产品标准和产品体系。

EDA(电子设计自动化)位于集成电路产业最上游,作为半导体设计和制造之间的关键桥梁,贯穿了芯片设计、制造、封装的全链条,在近年来也受到各界的关注和期待。但如今的国产EDA无论从工艺节点覆盖、市场规模、研发投入还是从业人员数量上,跟全球头部EDA企业相比还很弱小,占优势的是企业数量——目前国内与IC设计相关的大大小小EDA企业约有90家左右,占据全球过半数量。值得庆幸的是在近几年的学术论坛、会议上,中国发表的EDA学术文章数量已经超过美国,获得的成果越来越多,群体也越来越活跃,在技术储备和人才储备上展现了蓬勃的生命力。

近年来,半导体行业国产替代进行得如火如荼,但冷静地看待国产替代,应该是一个严肃的课题。其带来的机遇,应该是促使企业抓住机遇更上一层楼,而不是低价格、低水平产业抢占市场的代名词。对于国产EDA工具也是一样,通过过去几年的发展,本土EDA企业都达成了一个共识,那就是我国EDA的发展不能够完全模仿国外EDA发展的历史进程,更应该去充分利用后发的优势,考虑到新的特殊工艺节点以及新的设计架构。在新需求下驱动EDA工具的创新突破,走推陈出新的差异化道路,来推动全流程EDA工具链的建设,最终摆脱国外对EDA技术的限制。

在ICCAD 2023上,多家国内EDA企业接受了《电子工程专辑》等媒体的采访,就国产EDA行业难点、技术突破、商业模式、生态建设等方面进行了深入交流,来自芯片设计公司和EDA云服务商的嘉宾也从自身角度阐述了对国产EDA的看法,最后大家还对2024年EDA行业市场进行了展望。

行业难点

当前国产EDA行业首先要解决的任务是把工具做全,如果没有全流程,就谈不上要支持国产芯片产业;第二要做好先进技术和工艺的支撑,不仅仅要紧跟“三大家”补短板,更重要的是锻造好自己的长板。虽然过去几年国产EDA产业在这些方面有着非常好的进展,但深圳国微芯科技有限公司执行总裁兼首席技术官 白耿博士 认为,整个行业发展依然面临几大行业壁垒:

首先是技术壁垒。国外巨头EDA公司通过过去数十年的发展,已经建立起一个比较完备的全流程EDA工具链和专利护城河,国际标准也是围绕这些厂家的EDA工具而定制,对我国EDA行业发展形成了一定的技术壁垒。

深圳国微芯科技有限公司执行总裁/首席技术官 白耿博士

第二是资本壁垒。国外EDA企业的整体研发投入已经达到六、七十亿元的规模,任何一家进入这个行业的国产EDA公司想要实现追赶,都面临着巨额的初期资本投入。

第三是人才壁垒。相比于国外3、4万的EDA人才储备,国内人才数量远远不够。

第四是生态壁垒。EDA的发展必须与上下游紧密相连,特别是后端和制造端的EDA工具,国外几大EDA公司与国际Foundry巨头合作多年,研究各类先进工艺节点,与比利时IMEC这类研究单位也有深度战略绑定合作关系,这些条件都是目前大多数国产EDA公司不具备的。白耿说到,“尽管国内EDA企业在某些点工具开发方面取得了突破,但大多数仍局限于设计前端,缺乏与工艺厂更高度相关、更复杂的设计后端和制造端工具

思尔芯 S2C 副总裁 陈英仁 认为,不管是人才、资金还是产业协同,都是当前国产EDA行业面临的挑战,整个产业需要政府配套政策扶持,资本助力,也需要进行更多的人才培养。“所以目前国产EDA的现状就是,既要在持续创新上对标‘三大’,连点成线,又要‘弯道超车’;在政府政策之外的资本需要更快地实现获利回报,但我们在做产学合作时需要花钱。这些绝不是一蹴而就的事,需要时间去破局。”

技术突破——新赛道、新需求

如今在摩尔定律面临终结,但仍有第四代半导体材料、6G、高可靠性汽车电子等很多新技术在不断对EDA工具提出新需求,推动EDA技术不断发展。目前全球范围内比较重要的三个科技创新改革契机,分别是RISC—V、Chiplet和AI,如果以此为切入点另创EDA新赛道,将给整个产业链提供更多的价值。

RISC—V的崛起与国内需求息息相关,例如处理器自主可控的需求,以及国内芯片产业正在积极布局的物联网应用。“RISC-V非常适合用在一些特定应用领域上,造成它在国内的进展相对较快。而RISC—V的用途还不只局限在物联网,如果要做到自主可控,接下来可能要布局到一系列高性能应用上。”据陈英仁观察, RISC—V如今在物联网上的大量应用,对这个架构而言既是好处也是坏处,其开源特性可能也更容易导致碎片化问题,“这就需要新的EDA解决方案。”

思尔芯 S2C 副总裁 陈英仁

由于在先进工艺上的限制,Chiplet对国内科技创新也非常重要,它可以跳过工艺限制,对性能、功耗和成本进行取舍。目前Chiplet在标准统一性、灵活性和异构设计上的搭配上还需要进行很多探索,“这也牵扯到新的EDA工具链如何结合上下游来达成新的商业模式,这对于国产EDA来说是非常好的切入点。”陈英仁说到。

在过去一年,生成式AI带来的各种新应用已经给整个芯片设计业和EDA带来了新的机遇。不过AI技术在成长中的范例和设计复杂度,也对EDA工具提出了巨大挑战。由于AI加速引擎不基于传统的CPU架构,新框架需要考虑如何跟软件结合,新应用也催生了新算法,再去驱动软件定义硬件整体架构,也需要EDA去做一些新探索。

“思尔芯提供的一系列解决方案包括‘芯神匠’架构设计、‘芯神驰’软件仿真、‘芯神鼎’硬件仿真、‘芯神瞳’原型验证以及‘芯神云’云服务,这一系列工具可以搭配在一起,来提供早期的虚拟建模和仿真需求。为上述新兴领域的探索创新提供很大的方便性。”陈英仁说到,无论RISC—V、AI还是Chiplet,都非常关注准确性和算力,“任何一个新兴技术的主导者在面临科技创新需求时,都会考虑怎样结合不同的仪器厂商、IP厂商甚至后端制造,来提供更有效的方案。思尔芯的解决方案可以实现对新兴技术在虚、实验证两方面的整体架构探索。”

具体到RISC—V架构的应用上,大量不同版本的RISC—V IP需要做配置后,才能符合不同客户的需求,这就需要一个可以跑软件、跑分的性能评估硬件载体。思尔芯目前正与多方RISC—V原厂配合做微架构的调整优化工具,尤其是在硬件仿真的需求上,提前规划出规范性测试标准能够有效缓解RISC—V接下来可能会面的临碎片化问题,这也是国产EDA未来一个重要的应用场景。

技术突破——前端

设计门槛是EDA行业绕不开的话题,芯易荟的FARMStudio™是一款以C语言描述,基于RISC-V基础指令集的专用处理器生成工具。针对密集计算和复杂数据处理的应用场景,赋能工程师自由探索计算架构,优化PPA,快速收敛至最佳设计。该工具可广泛应用于定制针对视觉、AI、通信、音频、DPU、工业控制等领域的处理器解决方案,助力芯片设计公司高效自研IP。内嵌面向丰富应用场景的DSA设计范式,便于客户快速集成、优化和验证DSA处理器,突破传统IP能效上限,并以更低的成本适应算法与产品的持续迭代。

芯易荟(上海)芯片科技有限公司董事长,首席技术官 汪人瑞 一直从事EDA行业,并专注EDA工具的源头方法论。谈到为什么要做这样一款工具,他表示,上一代的设计方法通常用HDL来做设计,“我个人的兴趣一直是探讨怎样帮助行业增加设计效率,然后用工具实现,所以设计是我们公司的重点,也是我们创新的动力。”

芯易荟(上海)芯片科技有限公司董事长,首席技术官 汪人瑞

汪人瑞认为,设计的源头是系统、软件,芯易荟的做法是从源头切入做工具。在常见的设计方法中,需要跨越系统、算法、软件,最后才跳到硬件,“而从软件跳到硬件是这二十年来设计方法学中最大的鸿沟,在一般的公司里讲设计方法时,软件工程师和硬件工程师往往是泾渭分明。我们这次从C语言开始逐步细化做的软件,就是要把这个鸿沟填掉。”

不过,这种软硬协同的设计优化“左移”方法并不适用于所有的电路设计,由于软件的基础是图灵机,所以必须围绕着处理器来做,再从处理器跳跃到硬件。如何把设计方法延伸到硬件,又能让软件理解?这就要谈到处理器的概念,汪人瑞表示,如今定制处理器已经成为行业趋势,形形色色的XPU分别代表着某一个方向,“X代表定式,PU代表是处理器,这个定义是软件可以做的,也是我们做这个工具的初衷。”

芯易荟(上海)芯片科技有限公司首席执行官 汪达钧 表示,FARMStudio™可以适用于密集计算和复杂数据处理的的不同应用场景,但是视觉、AI、通信、音频、DPU、工业控制等每个应用场景都有一些特殊算法要求。本次ICCAD芯易荟也带来几个工控、DSP定点和浮点的应用DEMO,都是基于客户实际应用要求做的XPU内核,称为“DSP32”。“在计算效率上比业界现在行业大厂一些FIR、FFT要高很多,作为工具供应商,能否让客户的产品单位面积算力达到最高、功耗最低,也是衡量我们工具有没有达到目标的铁律。”

芯易荟(上海)芯片科技有限公司首席执行官 汪达

“一个运算架构的好坏,通常用利用率来衡量。如果一个架构能够使得芯片在数据搬运的同时做数据计算,不用互相等待,就能把整个芯片的PPA提高。而芯片上的不同架构对应不同的计算,每种结构都有自身的瓶颈,要突破瓶颈就需要对设计空间做更多探索,而不是凭经验这里放一块功能,那里放一块功能。”汪人瑞 表示,如果有设计方法可以在短时间把构想实现,再通过仿真验证,就能快速探讨多种不同架构,并从中找到最为平衡一种的来实现预期效果。

技术突破——后端

如今国内的EDA初创企业,大多专注前端EDA工具的开发,国微芯则主要专注后端和制造端EDA工具的开发,其特点是专注电路的物理实现,关注可制造性、良率等。由于涉及到更多物理细节,要求的精度和复杂度更高,所以对工艺的依赖性很强,需要大量先进算法和技术,来不断提升流片前版图验证和校正速度等多方面问题。同时,整个后端和制造端EDA工具之间要求有一定的紧密集成度,才能够确保数据的可移植性和协同工作。

本次ICCAD国微芯发布了“芯天成”系列多款新品,包括物理验证平台核心DRC工具-芯天成设计规则检查工具EsseDRC、物理验证平台版图集成工具EsseDBScope升级版本(新增IP Merge功能)、可靠性平台芯天成可靠性时序分析工具EsseChipRA、形式验证平台的芯天成连接性检查工具EsseCC,晶圆制造OPC平台的基于模型的版图修正工具EsseMBOPC以及基于模型的验证工具EsseVerify。详细介绍点击查看

其中,设计规则检查工具EsseDRC是国微芯重点研发的工具之一,研发过程更加注重底层逻辑。白耿特别提到,当前先进工艺芯片版图越来越大、工艺越变越复杂,读取版图的时间效率比较低,与此同时OPC涉及到大量脚本编程,与物理验证之间语言不通,给前端工程师在编写脚本时带来了很大困难。

基于此,国微芯自主研发了通用数据底座smDB,作为“芯天成”平台的底层共性技术,保证了平台上所有工具用的规则描述语言统一,通过新编程规则在源代码级别对共用模块进行定义,保证了OPC、DFM等工具之间软件架构、表现形式的一致性。另外这款共用底座支持行业标准版图格式,应用内存映像技术,带来了高效的内存利用率,可实现各工具之间的无缝衔接,同时,版图加载能力也得到大幅度提升,解决了重复研发投入和维护的难题。

回顾2022年,国微芯推出的芯天成特征化提取工具Essechar已经在国内多家工艺厂进行了测试验证,今年新推出的芯天成可靠性时序分析工具EsseChipRA,能够覆盖芯片设计时序签核检查、车规芯片老化情况估算、标准单元工艺波动影响、辅助布局布线时序约束等需求,确保芯片设计的功能正确性和稳定性。这个工具对可靠性要求很高的车规芯片、大数据中心芯片非常重要。

商业模式上的创新与融合

国微芯产品布局分为两大板块,一个是EDA工具的开发,包括晶体管仿真平台、特征化平台、DFT平台、形式验证平台等设计端工具,以及物理验证平台、OPC平台、可靠性平台和成品率等制造端工具。二是芯片设计服务和IP设计,公司愿景是打造出一个国产EDA、IP和设计服务一体化的商业模式。

目前针对Foundry厂流片之前用到的物理验证和OPC工具级解决方案,国微芯的工具都建立在统一的物理数据底座smDB底座之上,OPC工具和物理验证工具都共享统一的规则描述语言。“同时在不同工具中,也能够复用一些源代码级别的功能模块,这都是我们在这个平台上所重视的底层共性技术。”白耿说到。

据介绍,国微芯也提供后端DFT设计服务,与国内多家高端FPGA、CPU、DSP芯片设计厂家合作,提供给客户世界先进水平的测试覆盖率。

“去年我们推出了三款形式验证平台工具,今年在这个基础上又加了两款工具,和竞品相比速度上有一定优势。”白耿透露近期会推出另一款检查软仿覆盖率工具会按计划,除了支持三大EDA公司最流行的软仿EDA工具以外,还支持思尔芯推出的国产软仿工具。

据悉,国微芯目前已发布的EDA工具已经达到19款,2024年会在EDA辅助IP设计、EDA辅助AI赋能以及云生态等方面进行更多的投入和部署。目前公司已与国内两家工业云、商业云进行合作,将EDA工具上云测试,充分利用云上无线的计算资源,让用户享受到EDA工具加速的能力。

思尔芯正在打造数字全流程工具链,发力重点在数字前端,与国微芯也有密切的合作。陈英仁表示,过去公司在数字前端部分以原型验证为主,过去一年也陆续加入了一些新产品,包括硬件仿真、软件仿真以及数字电路调试软件。深耕行业20多年,思尔芯目前已经拥有600多家客户,覆盖全方位验证方案,“我们期待在一些应用方面与行业伙伴结盟做成平台,更好地推广新方案。”

举例来说,在RISC-V、Chiplet和AI三个案例上,迎接新的技术挑战同时,如果能够把握新机会,才能给国产EDA创造新出路和新模式,为客户创造更大价值,实现共赢。“这需要国产EDA有更多的预见性布局和前瞻性探索,但在经费有限的情况下怎样才能做到创新?”陈英仁认为,要善用目前已有的一些产品做应用上的创新,在软硬件仿真、后端工具上更密切地做交互,将不同工具产品搭起来做成系统层面的工程。

不仅新的赛道对国产EDA提出了新的需求,如何解决传统EDA产品没有满足到的用户需求,同样给国产EDA提供了打入用户供应链的“新机会”。

芯华章首席技术官 傅勇

芯华章提供了这方面的成功案例。“我们是第一个提出来在原型验证和硬件仿真两种工具,在速度和Debug能力之间进行取舍的。” 芯华章首席技术官 傅勇讲到,“20多年前,我是第一批将硬件仿真工具引入国内的。20几年下来,硬件仿真和原型验证工具各有胜场,但在某些领域又都有局限性。这么多年了,我们认为是时候将两种成熟的方法学进行某种融合,从而让客户有更多灵活选择,降低使用成本。”

相比传统的原型验证工具,芯华章P2E基于统一的硬件、软件工具,高效集成原型验证和硬件仿真双模式,能有效支持上百颗FPGA的超大型硬件验证系统,也可支持高达数十亿门设计容量,在某用户超大规模SoC商用部署中,实测项目实现高达10M的仿真速率。

全流程的意义

上海合见工业软件集团联席总裁 徐昀 指出,本土EDA软件发展的挑战性非常大,行业也是在不断呼吁全链条、全流程的工具平台,尤其是在和国际厂商产品的竞争过程中,只有点工具的国产EDA平台,很容易被国际大厂阻挡在生态之外。

上海合见工业软件集团联席总裁 徐昀

合见工软对全流程的发力首先切入的是数字验证全流程,在对该领域全流程工具进行了全面覆盖后,还同时发力了数字实现领域,在今年推出了合见工软首款DFT工具——商用级、高效测试向量自动生成工具UniVista Tespert ATPG。

徐昀表示,国产EDA的关键技术痛点集中在数字芯片领域。数字芯片的主要作用是对于数字信号进行逻辑运算,在整个半导体芯片市场规模中占比为84.48%,毫无疑问,涉及到人工智能、超算、服务器芯片、5G网络的大算力芯片均为数字芯片。数字芯片的高价值度、研发投入度和对整个数字经济的带动提升作用,和EDA工具的高技术壁垒和严苛需求是相辅相成,互为驱动的。整体来看,国力的比拼最终是算力的比拼。而国际上对中国数字芯片企业的一些限制,需要有更先进的EDA平台工具来改善。

徐昀同时表示,国产EDA的商业模式不单纯是点工具的替代,而是应该围绕着能否给客户带来价值。如果当今全球半导体产业链将走向两个生态,那么势必会对EDA工具提出不同的要求。三大国际EDA企业的发展方向是针对全球不断演进的先进工艺,“国产EDA则会面对不同的挑战,即在成熟工艺节点上做文章。在这种前提下,如何帮助国产芯片企业解决一部分问题,是国产EDA要考虑的一个问题,也是真正的需求所在。”

“全流程建设的另一方面,就是需要EDA各个关键环节的协同优化。”徐昀在采访中说道,“跨组织的协同优化太难达到了。整体来讲,我觉得现在国产EDA应该说还在春秋战国时代,最后肯定还是要走向统一,无论是从技术上还是生态上实现,这样才能形成真正的竞争力,在国际上也能占领一席之地。其实中国的芯片设计产业已经有相当的份额,占据大概全球市场三分之一以上,绝对应该有机会能够培养一个真正能够在国际上竞争的EDA平台型公司。”

来自客户的顾虑

然而在面对国产EDA工具时,很多设计企业仍存在一定的顾虑。这是因为每一款EDA工具从推出到成熟,都需要用户和工具供应商花大量的时间试用、打磨并实现迭代。如今很多设计企业采用的国际厂商EDA产品大部分时经过了大量实际用例测试和打磨的,但大部分国产EDA工具在面世之初,是没有这个机会和时间与客户去慢慢迭代的,客户会有担心国产工具的质量问题、公司活下去。

徐昀说到,“如果花时间和国产EDA公司打磨产品后,这家EDA公司却没能撑到最后,那就浪费了大量精力。”这样的顾虑很现实,因为EDA行业是需要长期投入的行业,也是为什么国产EDA公司都在强调自己的资金雄厚。

“直至几年前, 国内对国产EDA的市场不是很重视。 随着国际政治和贸易环境的发展, 国内设计公司对国产工具兴趣不断增长。对鸿芯微纳技术和产品的问询和评估兴趣逐渐变多,有些形成了商务需求。 近几年,情况改变不少。”鸿芯微纳首席技术官,联合创始人 王宇成 说到。

鸿芯微纳首席技术官联合创始人 王宇成博士

但不少客户仍存在顾虑,王宇成也深有感触。新的EDA工具开拓市场, 从来就是充满了困难和阻力。 对于国内新生的EDA产品, 大多数设计公司仍然处在早期探索阶段。 评估工具是很复杂的过程, 决定采购直至推广使用更是充满了挑战。国外供应商也持续在研发上大量投入,而不是止步不前。 国产EDA的成功, 仅仅迈开了一小步。

国外foundry的演进路线是随着各个时期产品的需求而形成的。 “国内互联网、 汽车、移动等电子产品和技术演进跟美欧很不一样, 有理由相信工艺和EDA技术的演进也会带上中国特色。作为立足本土的EDA公司, 鸿芯微纳相信我们比国外同行更能敏捷快速开发出更适用国内设计客户需求的, 有竞争力和差异化的产品和技术。” 王宇成说到。

对于当前层出不穷的新EDA公司和新工具,用户存在顾虑也是正常现象。身处工程部门的芯行纪科技有限公司资深技术副总裁 邵振 需要直接和客户对接处理各种各样的问题,但他将处理客户顾虑问题这件事,理解为机会和结果。

“我们需要机会,不管是入门的机会还是证明产品的机会,国产EDA目前都需要。” 邵振说到,“耐心也需要,尤其对于EDA布局布线这类超级复杂的软件。就算客户给了机会,但这类工具被证明的过程短则一两个月,长则以年计。”信任是在合作之门被打开后后慢慢建立起来的,是一个循序向上的过程,客户给的机会,会随着产品验证结果提升而增多。 

芯行纪科技有限公司资深技术副总裁 邵振

邵振表示,芯行纪这样专注布局布线工具的企业,最看重的结果是做Tape-Out,但在这之前需要用实际数据敲开用户的门,给一个证明自己的机会。“直到做到Tape-Out这一步才能说明你的产品真正落地了,否则一切讲PPT数据的都是纸上谈兵。”芯片设计的流程本身很复杂,要从刚开始设计,一直做到回片验证,对于国产EDA企业来说需要扛得住压力,靠结果说话。 

从高校年轻人开始,建设新生态

过去几年,国产EDA基本完成了从0到1的补链过程,接下来怎样更好地建立有中国特色的全流程EDA工具链?或者建立一个国产EDA的生态?白耿认为,可以学习一下美国EDA生态的建设历程。

“美国EDA的整体生态就像一座房子,地基是Foundry,我们认为国产EDA在生态建设阶段,必须紧紧与Foundry厂绑定战略合作关系。生态的屋顶是政府,以美国政府为例,过去40年持续用1200个项目把几十亿美金持续投入EDA。生态的两根支柱一是EDA企业,一是高校,最典型的例子就是美国著名的斯坦福大学、伯克利大学、卡内基梅隆大学、麻省理工等。”白耿说到,EDA企业和高校的关系,可以概括为:企业向高校提供EDA产品和资金支持,高校向EDA企业反馈研究成果和人才供给。

除了效仿这样的EDA生态建设模式,白耿也认为中国也要有自己的特色。美国EDA生态建设过程中创新驱动主体是高校,很多概念都是从一众名校中诞生的;而目前中国国内的战略发展方向,是要求企业自己作为创新驱动的主体,所以在建设中国EDA生态上,中国企业要更有担当。

“企业在做好自己产品的同时,还需要政府持续的资源注入,真正培养出有担当的龙头EDA企业。这样的企业必须主动与国内IC设计公司和Foundry厂建立深度战略合作关系,主动从合作方寻找到这样实际需求来驱动EDA工具的开发和全流程工具链的建设。”同时白耿表示,在这些需求中,EDA企业要主动探索前沿性、共性的EDA技术,并且主动将这些技术方向通过产学研平台输入到高校的合作伙伴,为高校提供EDA前沿的基础研究方向。例如,鼓励高校用开源的EDA方式进行创新驱动,同时将高校研究出来的EDA成果进行产业化落地,完成“产学研用”闭环。

芯易荟同样关注高校群体的生态,制定了一系列的大学培训计划,甚至客户在使用工具之前还会到芯易荟公司参加培训。“我们会把工具放在一个评估环境里,让客户使用后看看能够得到什么样的结果。” 汪达钧说到,这种试用不单在客户层面,也会在学校层面推出,从各个角度、维度来培养用户对国产EDA工具的理解。

处理器生态同样重要,大致可分为两类,一类是控制型的通用处理器,行业里最通用的是x86和Arm的A系列(高端系列),用来跑通用操作系统和软件平台;另一类是定制处理器,只针对某一个类应用,虽然都是同样的指令集,但是里面实现的微架构很不一样,因为要对PPA进行高度优化,可以接受一定的局限性。芯易荟选择RISC-V作为方法论基础,也是基于行业的开源架构生态趋势逐渐兴盛,提供给客户的价值也是在RISC-V上延伸出来的专用指令。“RISC-V 对我们而言是一个基础,但不是最终的目的。” 汪人瑞说到,芯易荟的FARMStudio™是一个处理器生成工具,用户制定什么指令集它都可以用,包括非RISC-V指令集。

从设计语言生态上来说,硬件语言并不是图灵机,而是有限状态机。“怎样从图灵机下沉到有限状态机,是传统硬件设计微架构师在做的事。”谈到业界在用的Chipsel语言,汪人瑞表示这仍是一个硬件语言,需要使用者在把他想用的图灵机转换过来再用Chipsel来表示,虽然对传统Verilog有一定的提升,但还是基于硬件逻辑。“而C是一个软件,使用者不需要知道这条指令在流水线里怎样走,这就是我们选择C的原因。”

EDA的使用习惯要从年轻一代开始培养。傅勇表示,芯华章目前也参与到很多产学研工作中,在很早期就用自家仿真工具与国内高校开展合作,例如在本科或研究生的毕业设计中采用、熟悉国产工具。傅勇认为,国产EDA工具完全可以先在大学里实现国产替代,并且“作为一家公司,只是把工具免费给学校去用还不够,既然是你的产品就要提供完整的支持服务,否则口碑在年轻人这就丢了。”

来自原厂和云服务商的声音

作为EDA工具最直接的用户,芯片设计公司又如何看待国产EDA呢?炬芯科技董事长兼CEO 周正宇博士 很坦诚地说,大部分情况下,设计公司会说没有时间去试用一款全新的工具,“但更多的设计企业,就算送给他用也可能不会轻易使用。因为对于设计消费电子芯片的企业,哪怕只做一代产品,错过误过了三个月的窗口期,结局可能就是被淘汰。”

矩芯科技董事长兼CEO 周正宇博士

试用,错了怎么办?不用,未来会不会没工具用?天平的两端如何平衡,这代表了大部分本土芯片设计公司的心态。在周正宇看来,本土的芯片公司在意的不是EDA工具的价格,而是需要成熟可靠的工具,因为在尝试的过程中一旦出错,公司就会陷入被动。“可能和其他原因相比,这反而是我们在决定是否采用新的EDA工具时最大的困扰。但同时在外部环境压力下,炬芯也未雨绸缪,不断地在调整切换到国产工具方面的策略,当环境和工具都相对成熟的时候,两者就有可能有机地结合。”

在EDA工具选择越来越多、对研发环境要求越来越高的当下,平台化的解决方案也成了连接EDA企业与设计公司之间的纽带。上海速石科技是一家为行业用户提供一站式解决方案的公司,通过对EDA应用的并行化改造与云原生优化,基于自研的调度器Fsched及行业最佳实践流程,为用户提供以业务为导向的IT自动化,实现对企业本地及云端复杂环境的统一协同管理,全面赋能芯片研发与设计,加速芯片设计进程。

上海速石信息科技有限公司高级技术总监 张大成 表示,国产EDA工具的发展需要产业链的共同努力。“速石的平台能够为各大主流EDA工具提供平台化的支持,这当然也包括国产EDA工具。对于芯片设计公司来说, 我们的平台和调度器是自研的,也能提供针对国产EDA的优化和适配,更符合公司在实际研发中的需求,我们能够帮助企业在国产化的路上走得更远更轻松。”

上海速石信息科技有限公司高级技术总监 张大成

今年8月,速石科技与芯华章宣布合作,双方从国内芯片企业的实际需求出发,联合推出基于国产EDA工具的一站式芯片设计研发平台,为国内的芯片设计行业提供了高效敏捷的解决方案和技术服务。在建立EDA生态体系层面,速石科技还与如芯启源、IC PARK、微纳研究院等优质企业、机构宣布合作,为丰富国产EDA产业链提供了新的思路。

行业展望

过去几年国际半导体行业形式风云变幻,EDA成为了兵家必争之地。在过去3年间,约有80多个融投资案例是围绕着国产EDA企业进行的,国内整体EDA从业人员从两三千人增加到七千人,数量提升非常显著。各级政府也非常支持国产 EDA的企业,过去几年有超过80项重大专项支持国产EDA产业的发展,中国EDA市场的复合增长率达到15%左右,远超世界EDA市场的9%。

经过几年的发展,如今国产EDA市场占有率从已经6.24%增长到11.48%,以北大、清华、华科、东南大学为首的高校纷纷建立集成电路学院,越来越多的教授和同学加入多EDA行业,为我国EDA人才储备打下良好基础。白耿表示,“国微芯将通过突破后端及制造端EDA技术难题,加速构建全流程EDA工具链,并强调与IC设计公司和Foundry厂的合作,通过客户的测试验证,逐步提升和完善工具功能,以满足市场需求”。

陈英仁则对IP、封装厂商抛出了橄榄枝,呼吁无论在AI软硬件开发,还是做Chiplet架构设计探索时,思尔芯都将通力合作,提供虚实结合的验证服务,为国产IC设计赋能。“如今我们面临先进工艺的限制,又需要解决PPA问题,Chiplet可以把不同的工艺设计结合在一起,是一个很好的突破口。EDA厂商做产品需要与封装厂模型、UCIe IP充分结合,构建完整解决方案。”

如魏少军教授所言,本土半导体产业应该脱离替代,在产品宽度和广度上比国外的产品做得更好,这样客户才愿意尝试。以EDA工具为例,如果本土厂商能用真正的设计方法达到到IC设计成本的降低和设计功能的增加,才能称之为真正的创新。汪人瑞认为,芯片行业未来的大趋势是架构的异构多核化,而芯易荟的EDA工具正是针对优化异构处理器节点来做的,将有效解决异构多核衍生出来的融合场景问题。

汪达钧补充到,整个芯片行业经过过去三十年的演变,逐渐形成了硬件工程师、软件工程师以及各类专职工程师的分工,但从近十年开始,越来越多的硬件半导体公司里的软件和硬件工程师已经在开始在一点点merge together(融合),“芯易荟的工具正是看到了真正解决问题的途径,致力于通过工具实现芯片中从算法到算力的实现,帮助这部分软件工程师解决问题。我们将专注于创新,专注于技术的沉淀,解决一个世纪的难题。”

现在中国有八十多家EDA公司,大部分为新创企业且在前道、后道分工上的分布不均匀。对于这些EDA公司来说,如何去选择自己的技术路线,并且避免同质化竞争,邵振 认为是一个有挑战的问题,“从整个半导体行业来看,EDA是一块最难啃的硬骨头,所以每家企业有自己的路线选择很正常。但展望未来,一定会出现此消彼长、并购并且将点工具串联起来的过程。”

至于怎样做出自己的差异化,邵振 认为EDA公司之间的竞争如果完全是同质化竞争,就是硬碰硬,“怎样用差异化体现自己的优势,拿到自己的市场份额,需要一家EDA公司里的决策层以及各职能部门所有人共同努力,不能有短板。只要把握住战略性差异的机会,脚踏实地,就会带来较大的机会。”

徐昀表示,国内像合见工软这样的EDA企业,很多是由国外回来国际级顶级专家创立的,本身是怀抱梦想、下定决心做出好的国产EDA产品来媲美现有的世界顶级产品。“我们并不是做简单的国产替代,而是要在新路径上做创新,找到行业突破方向,解决中国集成电路设计或制造业未来发展中可能会遇到的问题,做下一代的产品。”

2023年大家都感受到了一些“寒意”,但是傅勇认为这并不是一件坏事,而是一种理性的回归,“这种理性回归的过程中,会让我们这个行业走得更健康,对此我坚信不疑,相信国产EDA一定会发展得更茁壮!”

责编:Luffy
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在半导体设计中,优化是量子计算最有前途的一项应用。量子计算机擅长解决复杂的优化问题,这在半导体设计阶段极为重要。由于芯片设计涉及大量的变量和约束因素,而传统计算机难以对芯片布局、功耗和性能实现优化,量子计算机则可以同时研究多种潜在的解决方案,从而实现更快、更高效的芯片设计。
虽然人工智能和机器学习的应用越来越广泛,但在繁杂的电子设计中,能够帮助工程师实现什么类型的决策呢?工程师又将如何看待在设计中让人工智能进行这些决策呢?本文所揭示的一个设计趋势是,绝大多数的工程师们都信任人工智能,认为它们会在建模设计、元器件选型、加快新产品上市方面发挥越来越大的作用。
对于普通消费者,人工智能、机器学习、数字孪生、元宇宙这类科技名词简直让人目不暇给,其实这些都预示数字化大潮的来临。然而,如果没有好的大芯片,恐怕一切都是空谈。本文提出大芯片的设计之路,就是从架构到FPGA,再移植到ASIC。但这并非是平坦路,转换过程中存在各式各样的挑战。各团队必须清晰理解意图,牢记设计初衷。
目前中国合作伙伴基于Arm架构芯片的总出货量已累计超过300亿颗,Arm在中国有近400家技术授权客户和超过400万名开发者,其所构建的Arm全面计算解决方案(Total Compute Solutions)、Arm Neoverse™平台、Arm Corstone™、SOAFEE等解决方案,为合作伙伴加快产品上市进程,并实现差异化提供了坚实的基础。
当前,随着大中华区8英寸晶圆代工产能的提升,以及消费需求减弱、无晶圆厂行业增长放缓,全球的半导体行业都在受到影响。由于整个无晶圆行业要求代工厂降价,预计晶圆代工企业的盈利能力将进一步下滑,甚至有人预测2024年的销售额将下降。有业内人士预测,晶圆代工行业的复苏要等到2024年下半年。
本文介绍了标准电路保护器件的局限性,以及如何利用电子保险丝改进设计。
TrendForce集邦咨询表示,第三季NAND Flash市场变化主要转折点为三星(Samsung)积极减产的决策。此前买方认为终端需求能见度仍低,担忧市场旺季不旺,因此保持低库存、缓提货的采购策略。
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