國產(chǎn)EDA:善用技術(shù)創(chuàng )新,走差異化發(fā)展道路

隨著(zhù)異構計算、人工智能、大數據、云計算、區塊鏈等新興技術(shù)不斷迸發(fā)創(chuàng )新活力，帶動(dòng)了以半導體產(chǎn)業(yè)為代表的數字技術(shù)強勢崛起。作為產(chǎn)業(yè)的底層關(guān)鍵技術(shù)，EDA 自始至終連接和貫穿著(zhù)芯片與科技應用的發(fā)展，也獲得了更加廣闊的發(fā)展機遇。

1   EDA新形勢和國產(chǎn)EDA新機遇

在后摩爾定律時(shí)代，制程工藝逼近極限，為了達成系統、應用對芯片的要求，將促使大家從系統設計角度出發(fā)，通過(guò)系統、架構的創(chuàng )新，以應用導向驅動(dòng)芯片設計，實(shí)現對系統能力的提升，降低對先進(jìn)工藝的依賴(lài)。這其中，通過(guò)借助先進(jìn)的數字前端EDA 工具，可以加速芯片設計中的算法創(chuàng )新和架構創(chuàng )新，從而賦能系統級應用創(chuàng )新，某種程度上可以彌補芯片制程工藝落后帶來(lái)的影響，擺脫對傳統工藝的依賴(lài)和限制，降低芯片供應鏈的風(fēng)險。

系統集成和異構計算也將推動(dòng)EDA 工具進(jìn)行新的變革。從應用系統出發(fā)，芯片的定義、設計和驗證也必須考慮多顆芯片之間的協(xié)同，并有效處理子系統之間的連接和分工。比如Chiplet 就包含了很多EDA 相關(guān)的新技術(shù)，其中跟制造相關(guān)的包括封裝里面功耗分析、散熱分析等；在驗證技術(shù)和工具方面，實(shí)際上已經(jīng)成為Chiplet 發(fā)展的瓶頸。因為Chiplet 目前還以單一公司完成全系統為主，但未來(lái)多廠(chǎng)商合作的新型Chiplet 模式會(huì )把傳統SoC 流程打破，這就要求在IP 建模、互連架構分析、系統功能驗證、功耗驗證等方面提出新的模式，而不僅僅是解決了制造問(wèn)題就能實(shí)現全新的Chiplet 產(chǎn)業(yè)結構。

這種通過(guò)異構、多芯粒、多模塊系統集成的方式，也體現了從系統設計角度出發(fā)去定義和設計芯片的理念。半導體設計產(chǎn)業(yè)開(kāi)始不僅是通過(guò)工藝的提升，而是更多考慮系統、架構、軟硬件協(xié)同等，從系統應用來(lái)導向、從應用來(lái)導向去驅動(dòng)芯片設計，讓用戶(hù)得到更好的體驗。

與此同時(shí)，系統級公司入場(chǎng)對EDA 工具和方法學(xué)帶來(lái)全新挑戰，因為傳統芯片設計思路與系統級軟硬件是兩個(gè)分開(kāi)的環(huán)節，各自有自己的語(yǔ)言和技術(shù)體系，需要跨領(lǐng)域的架構工程師團隊緊密合作，基于多種工具平臺分解需求和向下映射。EDA 工具作為貫穿從芯片到系統的技術(shù)，必須讓系統工程師和軟件工程師都能參與到芯片設計中來(lái)，來(lái)解決設計難、人才少、設計周期長(cháng)、設計成本高企的問(wèn)題，用智能化的工具和服務(wù)化的平臺縮短從芯片需求到系統應用創(chuàng )新的周期，降低復雜芯片的設計和驗證難度，賦能電子系統創(chuàng )新。

另一方面，受益于新興產(chǎn)業(yè)需求增長(cháng)、科創(chuàng )板等政策支持因素、以及國內國際雙循環(huán)的提出，中國半導體產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展進(jìn)入了迅速成長(cháng)期。比如越來(lái)越多的本土IC設計公司，希望能有國產(chǎn)方案支持他們，以確保供應鏈安全；也會(huì )一定程度開(kāi)放數據，幫助持續打磨、迭代產(chǎn)品，創(chuàng )造了有利的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。類(lèi)似芯華章這樣的國產(chǎn)新銳企業(yè)，能夠更快速、便捷響應本地用戶(hù)需求，也能提供更貼近本地市場(chǎng)需求的客制化服務(wù)。

目前海外巨頭的產(chǎn)品其實(shí)也存在一些短板，比如工具的相對碎片化，巨頭們的許多工具是通過(guò)收購得到的，所以在融合度上存在局限；以及自EDA 軟件誕生的過(guò)去30 年間，技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求已產(chǎn)生了極大的變化，傳統的EDA 工具基于以往的數據結構和計算結構，在多年的發(fā)展中有著(zhù)很重的技術(shù)包袱，很難適配新的軟硬件框架，在融合前沿技術(shù)的優(yōu)化效果方面非常有限。

因此，國內EDA 廠(chǎng)商有很多機會(huì )打破國際巨頭公司的壟斷格局。我們認為，中國EDA 公司要走出自己的成功道路，有三個(gè)關(guān)鍵，廣積糧、高筑墻、緩稱(chēng)王，也對應著(zhù)芯華章“高起點(diǎn)”、“厚積累”、“求創(chuàng )新”的發(fā)展戰略。我們可以用最新的架構去做產(chǎn)品，不受兼容和移植之縛；核心技術(shù)人才的知識累積，是高科技行業(yè)成功的基礎；依樣畫(huà)葫蘆很難實(shí)現超越，必須在累積的基礎上不斷探索創(chuàng )新。

特別的，隨著(zhù)芯片工藝節點(diǎn)的不斷演進(jìn)，復雜度不斷提升，如何提高驗證效率，降低EDA 工具使用門(mén)檻，一直是行業(yè)關(guān)注的重要發(fā)展方向。針對行業(yè)痛點(diǎn)，芯華章以終為始，創(chuàng )見(jiàn)性地提出了面向未來(lái)的EDA 2.0 概念。EDA 2.0 的核心內容就是在開(kāi)放和標準化的前提下，將過(guò)去的設計經(jīng)驗和數據吸收到全流程EDA 工具及模型中，帶動(dòng)EDA 向智能化發(fā)展，形成從系統需求到芯片設計、驗證的自動(dòng)化流程。

2   聚焦芯片驗證

一個(gè)芯片研發(fā)項目當中，驗證工作量通常占據過(guò)半，并且決定了芯片的成敗與質(zhì)量。以7 nm 的GPU SOC為例，接近7 成的投入是在數字前端設計。芯片驗證工具開(kāi)發(fā)難度大，覆蓋面廣，卻決定了芯片的成敗與質(zhì)量。中國自研EDA 公司目前僅擁有部分點(diǎn)工具，數字驗證領(lǐng)域仍是空白。芯華章瞄準國內技術(shù)空白，市場(chǎng)容量最大，芯片設計成本占比最高的數字集成電路前端設計與驗證領(lǐng)域，致力于填補中國EDA 驗證空白。目前，芯華章已取得專(zhuān)利授權25 件，打造出具備平臺化、智能化、云化底層構架的解決方案，成功發(fā)布5 款具備自主知識產(chǎn)權的數字驗證EDA 產(chǎn)品。

這些產(chǎn)品都已達到對應領(lǐng)域的主流商業(yè)水平，甚至在部分性能指標上已達到或超過(guò)國際先進(jìn)水平，是我們從0 到1 打造的，基于全新統一的底層框架，應用新的驗證方法學(xué)，并且具備自主知識產(chǎn)權的EDA工具。比如，傳統的仿真器只能在Intel 的X86 服務(wù)器上運行，但芯華章的仿真器就能無(wú)縫移植到不同的處理器上，還有很多類(lèi)似的創(chuàng )新都在芯華章的產(chǎn)品中得以體現。芯華章發(fā)布的數字調試產(chǎn)品昭曉Fusion Debug，采用完全自研的高性能數字波形格式，與主流商業(yè)波形格式相比，讀寫(xiě)速度快至3 倍。

除了具體的產(chǎn)品性能優(yōu)勢，芯華章的差異化競爭優(yōu)勢體現在以下三個(gè)方面：

2.1 產(chǎn)業(yè)對驗證方法學(xué)提出更高的要求。隨著(zhù)芯片工藝節點(diǎn)的不斷演進(jìn)，復雜度不斷提升，隨之而來(lái)的是芯片設計成本的巨大提升。所有芯片設計公司，包括新進(jìn)的系統公司，都希望通過(guò)更充分的驗證，降低投片風(fēng)險與流片成本。大家不滿(mǎn)足于只是生產(chǎn)“合格、可用”的芯片，而是希望結合應用場(chǎng)景，滿(mǎn)足最終的電子系統需求，真正賦能產(chǎn)品的用戶(hù)體驗，因此對集成電路設計產(chǎn)業(yè)提出更高的要求，迫切需要建立起能夠覆蓋從芯片級別到最終系統級別的驗證方法學(xué)，提升芯片及電子系統的性能表現。

2.2 老師傅輕裝上陣，更高的起點(diǎn)，發(fā)揮空間更大。高科技行業(yè)，最重要的還是知識的積累。芯華章對比傳統國際EDA 公司的一大優(yōu)勢在于我們的核心研發(fā)團隊在行業(yè)里多年研發(fā)經(jīng)驗的積累，我們非常了解成功的路徑以及哪里會(huì )有坑，因此能夠將EDA 和前沿技術(shù)深度融合，以新一代EDA 產(chǎn)品換道超車(chē)。比如芯華章基于全新的底層架構進(jìn)行自主研發(fā)的智V 驗證平臺，具備協(xié)同、易用、高效三大優(yōu)勢，能讓工具帶來(lái)1+1>2 的驗證效益，有效地解決產(chǎn)業(yè)正面臨的兼容性挑戰，以及數據碎片化導致的驗證效率挑戰。

2.3 貼近本地客戶(hù)需求快速迭代創(chuàng )新。我們作為中國本土的EDA 供應商，其中一個(gè)優(yōu)勢是和客戶(hù)距離很近，能夠更好地以客戶(hù)為導向、以終為始來(lái)考慮，指導我們的研發(fā)和生態(tài)搭建，更及時(shí)地貼近市場(chǎng)需求進(jìn)行快速迭代與創(chuàng )新。我們的理念就是與客戶(hù)協(xié)同作戰，通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新賦能客戶(hù)，而客戶(hù)的成長(cháng)也會(huì )為芯華章的發(fā)展帶來(lái)更大機遇。得益于成熟、扎實(shí)的一線(xiàn)團隊所積累的深厚服務(wù)經(jīng)驗，芯華章很快建立了同客戶(hù)的深厚互信。截至目前，芯華章基本建立了完整的數字驗證全流程服務(wù)，并得到中科院半導體所、燧原科技、芯來(lái)、鯤云等數十家一眾業(yè)內知名企業(yè)實(shí)際項目采用。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年9月期）