《電子技術(shù)應(yīng)用》
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國產(chǎn)EDA現(xiàn)狀及未來

2020-11-12
來源:EETOP
關(guān)鍵詞: EDA 中國芯片產(chǎn)業(yè)

  日前,以“計算萬物·湘約未來”——計算產(chǎn)業(yè)新動能為主題的2020年世界計算機大會在長沙開幕。算力改變世界,、算力驅(qū)動未來,、計算力就是生產(chǎn)力。計算機產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟戰(zhàn)略性,、基礎(chǔ)性,、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),,成為推動人工智能,、大數(shù)據(jù),、5G、互聯(lián)網(wǎng)+,、虛擬現(xiàn)實,、超高清視頻等為代表的新一代信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵力量,計算機產(chǎn)業(yè)正成為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的“新動能”,。

  國產(chǎn)EDA新兵芯華章科技創(chuàng)始人,、董事長兼CEO王禮賓先生應(yīng)邀在2020年世界計算機大會發(fā)表“數(shù)字經(jīng)濟雙循環(huán),EDA技術(shù)突破正當(dāng)時”的主題演講,。在演講中,,王禮賓先生重磅預(yù)告芯華章即將推出國內(nèi)首個支持國產(chǎn)計算機架構(gòu)的動態(tài)仿真技術(shù),屬于驗證EDA的核心領(lǐng)域之一,。

  一,、何為EDA

  1、EDA是數(shù)字經(jīng)濟時代的關(guān)鍵系統(tǒng),,也是鏈接數(shù)字世界和物理世界的橋梁,。

  隨著科技的不斷推進,人類文明開始全新的發(fā)展階段,,以5G通信和人工智能等新興技術(shù)為支撐,、以新基建為落腳點的新篇章已經(jīng)掀開序幕。

  2020年3月,,中共中央政治局常務(wù)委員會召開會議,,提出加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度。新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(簡稱:新基建)主要包括5G基站建設(shè),、特高壓,、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁,、大數(shù)據(jù)中心,、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)七大領(lǐng)域,,涉及諸多產(chǎn)業(yè)鏈,,是以新發(fā)展理念為引領(lǐng),以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動,,以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),,面向高質(zhì)量發(fā)展需要,提供數(shù)字轉(zhuǎn)型,、智能升級,、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系,。

  新基建是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ),而新基建的發(fā)展過程中,,集成電路作為新基建的基礎(chǔ),,對新基建的作用將日益凸顯。新基建主要包含的信息基礎(chǔ)設(shè)施,、融合基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施,,都離不開集成電路的基礎(chǔ)支撐作用。沒有集成電路,,就沒有現(xiàn)代信息技術(shù),,也就無法實現(xiàn)融合。EDA作為根技術(shù),,將通過集成電路賦能新基建,,推進中國引領(lǐng)第四次工業(yè)革命,也就是數(shù)字革命,。

  2,、EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的命脈。

  EDA作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的命脈,,自始至終連接和貫穿著芯片制造和科技應(yīng)用的發(fā)展,;芯片設(shè)計、晶圓制造,、封裝測試,,直至電子產(chǎn)品的設(shè)計,每個環(huán)節(jié)都離不開EDA工具,。其實EDA市場是一個比較小的市場,,2019年EDA/IP全球產(chǎn)值約110億美元,然而就是這小小的110億美元,,卻撬動了約5千億美元的半導(dǎo)體市場甚至是約1.6萬億的電子產(chǎn)品市場,。

  3、EDA技術(shù)成就芯片集成度提高,。

  1970年代屬于CAD時代,,也是是EDA的雛形時期,設(shè)計人員依靠手工完成電路圖的輸入,、布局和布線,,隨著可編程邏輯技術(shù)的出現(xiàn),開發(fā)人員常識將整個設(shè)計工程自動化,,不再僅僅滿足于完成光刻演模版的出圖;1980年代EDA走向商業(yè)化,,由于可編輯邏輯器件的成熟,,硬件描述語言VHDL和Verilog產(chǎn)生了,,為EDA的商業(yè)化打下來非常好的基礎(chǔ);1990年代系統(tǒng)設(shè)計階段,,隨著硬件語言的標(biāo)準(zhǔn)化和集成電路設(shè)計方法的不斷發(fā)展,,推動了EDA設(shè)計工具的普及和發(fā)展,該時期的EDA技術(shù)特征是高級語言描述,、系統(tǒng)級仿真和綜合技術(shù),;2000年代后EDA進入快速發(fā)展階段,在仿真驗證和設(shè)計兩個層面支持標(biāo)準(zhǔn)硬件語言的EDA軟件工具功能更加強大,,更大規(guī)模的可編程邏輯器件不斷推出,,系統(tǒng)級、行為級硬件描述語言趨于更加高效和簡單,。

  二,、全球EDA現(xiàn)狀

  從全球EDA產(chǎn)業(yè)格局來看,2019年全球EDA/IP市場約110億美元,。在EDA領(lǐng)域,,新思科技、楷登電子,、明導(dǎo)三大美國公司擁有完整的,、有總體優(yōu)勢的全流程產(chǎn)品,在部分領(lǐng)域擁有絕對的優(yōu)勢,,各家營收超過10億美元,,合計約占全球70%的市場,約占中國市場的90%,;美國ANSYS,、PDFSOLUTIONS、SILVACO和中國華大九天擁有特定領(lǐng)域全流程根據(jù),,在局部領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先,,合計約占全球15%的市場;另外還有超過50家的小型EDA公司是做點工具的,。

  三,、國產(chǎn)EDA突破勢在必行

  1、EDA是中國芯片產(chǎn)業(yè)鏈最薄弱的環(huán)節(jié)

  我國從1980年代中后期開始,,就投入到EDA產(chǎn)業(yè)的研發(fā)當(dāng)中,。當(dāng)時我國包括集成電路在內(nèi)的高科技領(lǐng)域都受困于“巴統(tǒng)”的禁運,國外EDA無法進中國,,集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展倍受掣肘,。為了更好發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè),我國在1986年動員了全國17家單位,、200多位專家齊聚北京,,研發(fā)我國自有的集成電路計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)“熊貓系統(tǒng)”,,在1992年首套熊貓系統(tǒng)問世,是我國第一個大型ICCAD系統(tǒng),,也是國家意志的體現(xiàn)和集體智慧的結(jié)晶,。1994年“巴統(tǒng)”取消對中國禁運,1994年至2008年,,國家對國產(chǎn)EDA的支持非常有限,,中國EDA產(chǎn)業(yè)陷入發(fā)展低谷,發(fā)展曲折而緩慢,。

  2,、國產(chǎn)EDA迎來春天

  2020年,EDA更是廣受資本的青睞,,華大九天,、國微思爾芯、概倫電子,、芯華章都紛紛發(fā)布融資信息,。

  2020年7月,華大九天獲得元禾璞華的投資,,而在2018年更是獲得大基金,、,中國電子,、蘇州疌泉致芯,、深創(chuàng)投、中小企業(yè)發(fā)展基金的億元投資,;2020年9月,,廣立微獲得崇福投資、中金浦成的投資,;2020年9月,,國微思爾芯獲得大基金、芯鑫租賃,、浦東科創(chuàng)等的億元投資,;2020年4月概倫電子獲得興橙資本、英特爾投資等的億元級投資,;2020年10月芯華章獲得云暉資本等的億元投資,。

  3、國產(chǎn)EDA現(xiàn)狀

  發(fā)展至今,,華大九天,、國微集團、芯華章、廣立微,、概倫電子,、芯和半導(dǎo)體等國產(chǎn)EDA開始展露頭角,。

  華大九天是目前我國規(guī)模最大,、技術(shù)最強的EDA企業(yè),在EDA方面有四大解決方案:一是模擬IC設(shè)計全流程EDA平臺,,是全球第一個采用GPU加速技術(shù)實現(xiàn)SPICE電路仿真的,,而且目前還是全球唯一的。二是數(shù)字Soc設(shè)計優(yōu)化EDA系統(tǒng),。三是晶圓制造專用工具和服務(wù),。四是平板顯示設(shè)計EDA系統(tǒng)。

  國微集團在EDA領(lǐng)域中以傳統(tǒng)的FPGA原型方案為主,,也正在布局實現(xiàn)支持主流工藝,、與主流工具兼容的數(shù)字電路全流程EDA平臺。2019年11月20日,,國微集團發(fā)布了全球第一款單核最大容量FPGA原型驗證平臺,;目前,國產(chǎn)第一臺大型企業(yè)級硬件仿真器正在研發(fā)中,,計劃于2020年下半年正式量產(chǎn),。而在后端實現(xiàn)方面,國微集團正在建設(shè)以布線為中心的統(tǒng)一的層次化數(shù)據(jù)模型,。其中包含業(yè)界最好的布線技術(shù),、PowerFirstTM技術(shù)、對高容量及iHO的全層次化技術(shù)以及靈活高效的Tcl和C語言的應(yīng)用程序接口(API),。

  甫于2020年3月成立的芯華章,,作為一個EDA產(chǎn)業(yè)的后起之秀,抓住國產(chǎn)驗證EDA這一短板,,產(chǎn)品將覆蓋全驗證流程,,主要包括硬件仿真器以及FPGA的原型驗證、形式驗證,、智能驗證,、以及邏輯仿真。芯華章在成立短短半年時間,,吸引了多位世界級EDA研發(fā)的泰斗級人物加入,,以其團隊近20年的深厚研發(fā)實力和服務(wù)于行業(yè)市場30年的洞察力,從今年9月起陸續(xù)推出開源的數(shù)字仿真器EpicSim和和開源的形式驗證工具“靈驗”(EpicFV),,其中EpicSim達到了iVerilog兩倍的性能提升,,而“靈驗”的分布式計算/并行計算,更能有效加速驗證收斂,加上計劃年內(nèi)推出的高性能多功能接口子板,,已然具備開發(fā)完整全流程驗證平臺扎實的技術(shù)實力,,值得業(yè)界期待。開源此舉,,能夠在提高芯片設(shè)計驗證效率的同時,,釋放EDA技術(shù)創(chuàng)新活力。在2020年11月3日舉辦的世界計算機大會上,,芯華章宣布即將推出首個支持國產(chǎn)計算機架構(gòu)的動態(tài)仿真技術(shù),,不僅兼容現(xiàn)有國際和國內(nèi)的計算機架構(gòu),更能面向未來,,有助于支持新一代的多核與異構(gòu)等計算機架構(gòu),,是建設(shè)中國自主研發(fā)集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)之路上的一個里程碑,將積極促進技術(shù)和產(chǎn)業(yè)內(nèi)外雙循環(huán),。

  廣立微提供基于測試芯片的軟,、硬件系統(tǒng)產(chǎn)品以及整體解決方案,一方面為晶圓代工廠的新工藝制程研發(fā)提供整合性的技術(shù)服務(wù),,包括從早期設(shè)計,、中后期量產(chǎn)時的可尋址測試結(jié)構(gòu),直到 yield ramp階段基于產(chǎn)品版圖的測試芯片,;另一方面為設(shè)計公司提供定制化的測試芯片工具和服務(wù),,幫助提高IC設(shè)計的可制造性、性能,、成品率并縮短產(chǎn)品上市時間,。廣立微的良率解決方案已成功應(yīng)用于180nm~5nm工藝技術(shù)節(jié)點,其高效可靠的智能化測試芯片系統(tǒng)和一站式提高良品率,、工藝穩(wěn)定性技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)得到了國際一線客戶的認同與肯定,。

  四、國產(chǎn)EDA的未來

  中國集成電路的發(fā)展需要集舉國之力完善產(chǎn)業(yè)鏈上下多個環(huán)節(jié),,其中EDA作為產(chǎn)業(yè)鏈最上游的核心工業(yè)軟件,,需要支撐數(shù)字經(jīng)濟時代下的多個科技應(yīng)用領(lǐng)域。而EDA的發(fā)展需具備以下幾項關(guān)鍵要素:

  第一,,創(chuàng)新性,。EDA與當(dāng)今的軟件算法、硬件結(jié)構(gòu)以及機器學(xué)習(xí),、云計算等新一代技術(shù)的融合,,會幫助EDA公司大大提高研發(fā)質(zhì)量,融合新一代技術(shù)推出的EDA產(chǎn)品更可以大大縮短芯片研發(fā)周期,,推動產(chǎn)品快速上市,。

  第二,人才。集成電路是一個相當(dāng)龐大且精深的產(chǎn)業(yè)鏈,,涉及從設(shè)計到制造的多個環(huán)節(jié),,交叉學(xué)科無數(shù),EDA的開發(fā)不僅需要傳統(tǒng)計算機科學(xué)的基礎(chǔ)知識,,如算法,、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理等,,更需要EDA領(lǐng)域的一些特定知識,。國產(chǎn)EDA的發(fā)展需要延攬國際尖端人才,,并透過產(chǎn)學(xué)研深入合作共同培育屬于自己的的人才梯隊,。

  第三,市場需求,。EDA技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)息息相關(guān),,需要與生態(tài)合作伙伴密切合作,共同創(chuàng)新,。團隊的國際視野和對市場前沿需求的豐富經(jīng)驗?zāi)軌蚣铀俅呋a(chǎn)品的成熟度,。

  中國EDA已迎來最好的時代,華大九天,、國微集團,、芯華章、廣立微,、概倫電子,、芯和半導(dǎo)體等多家國產(chǎn)EDA公司已整裝待發(fā),期待能以厚積薄發(fā)的技術(shù)實力快速完善中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈,,支持5G,、人工智能、云計算等多項未來科技的發(fā)展,。



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