EDA（Electronic Design Automation）已經成為了集成電路產業(yè)中重要的一環(huán),，而目前全球EDA市場主要是被國際巨頭所壟斷,。尤其是在貿易局勢多變的情況下，EDA也被視為是我國集成電路產業(yè)發(fā)展過程當中的一個“卡脖子”環(huán)節(jié),。
但從我國EDA產業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀上看,，我國EDA市場還存在著產品覆蓋不全、技術積累薄弱,、人才缺口巨大等問題,。為了改善這種現(xiàn)狀，在2020集成電路EDA設計精英挑戰(zhàn)賽的同期,，南京集成電路設計服務產業(yè)創(chuàng)新中心有限公司（ 簡稱：EDA創(chuàng)新中心 ）舉辦了“開源EDA助力產學融合論壇”,。
EDA創(chuàng)新中心行政副總經理李琳表示：“集成電路是高科技領域產品及應用的核心技術之一，EDA則是我國集成電路產業(yè)中仍顯薄弱的一環(huán),。而開源作為一種創(chuàng)新的模式已經在軟硬件方面取得了巨大的成功,，如何將開源的成功復制到EDA領域，發(fā)掘出開源EDA的價值,，也成為了業(yè)界的新課題,。”
▲EDA創(chuàng)新中心行政副總經理李琳
開源EDA的必要性
從全球EDA產業(yè)發(fā)展的情況來看,，上個世紀九十年代,，美國在支持超大規(guī)模集成電路發(fā)展的過程中，推動了一系列EDA工具的發(fā)展,，奠定了其在全球EDA領域中的優(yōu)勢地位——據(jù)相關統(tǒng)計資料顯示,，目前，除了三大EDA巨頭是美國企業(yè),，全球中小型EDA企業(yè)中的60%也是在美國建立,。
多年來，這些美國企業(yè)主導著全球EDA市場,。如今,，EDA已經發(fā)展成為了集成電路的核心支柱產業(yè)，而我國在EDA領域還與世界先進水平具有一定的差距,，因此,，國外廠商的發(fā)展經歷和技術發(fā)展方向也能為本土廠商提供思路。
▲DARPA通過IDEA/POSH兩個開源項目的實施,，使得可供使用的開源EDA數(shù)量增加了近一倍
東南大學國家專用集成電路系統(tǒng)工程技術中心教研室主任楊軍博士指出,，發(fā)展國產EDA的目的在于要對集成電路產業(yè)起到支撐的作用。從另外一方面看,，集成電路發(fā)展的最大動力是創(chuàng)新,，EDA則是創(chuàng)新的載體之一，所以,，本土EDA的發(fā)展不僅要補短板,，還需要創(chuàng)新來驅動這個產業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
▲東南大學國家專用集成電路系統(tǒng)工程技術中心教研室主任 楊軍博士
開源則是EDA實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的方向之一,。從過去市場的經驗中看,，以Linux和安卓為代表的開源軟件在商業(yè)上獲得了巨大的成功，此外,，還有一些開源軟件已經逐漸成為主流工具之一,，這說明了開源軟件的價值已經被市場所認可。
開源在成本和靈活性上的優(yōu)勢,，也同樣吸引了很多集成電路企業(yè)的注意,。尤其是在芯片設計越來越復雜的今天，芯片設計對EDA的要求與依賴也越來越高,，這也就意味著,，相關廠商要為更先進的EDA工具而負擔更高額的成本。因而,，EDA也開始向開源方向發(fā)展,。
從另一個角度來看，開源硬件被越來越多地應用到集成電路領域中,，以實現(xiàn)芯片設計重用和設計加速,，并開始逐步落實。北京大學高能效計算與應用中心執(zhí)行主任羅國杰博士曾在其發(fā)表的一篇文章中指出,，開源EDA工具在開源硬件的設計中扮演著非常重要的角色,。若沒有開源EDA工具，開源硬件依然需要借助商業(yè)EDA軟件進行后續(xù)設計,，而這些商業(yè)軟件很有可能無法高能效地完成開源硬件的后續(xù)開發(fā),。
▲北京大學高能效計算與應用中心執(zhí)行主任 羅國杰博士
因此，開發(fā)開源EDA不僅能夠推動國產EDA產業(yè)的創(chuàng)新,，在商業(yè)價值方面還有著很大的發(fā)展空間,。
開源EDA的發(fā)展難點
雖然開源是EDA的一個創(chuàng)新方向，但開源EDA的發(fā)展依舊面臨很多挑戰(zhàn)。
中科院計算所助理研究員解壁偉博士在本次論壇中指出了開源EDA發(fā)展的三大難點,，其一是開源EDA工具質量相比商業(yè)工具還存在著很大差距,，這也使得用戶數(shù)量非常有限；其二,，Contributor同時需要具備計算機,、數(shù)學和電子方面的知識，但這類人才的基數(shù)較少,，導致了開源EDA的貢獻者數(shù)量有限,；其三，由于開源EDA框架結構不清晰,，導致了代碼不統(tǒng)一且復用率低,，工具與算法綁定，設計新算法通常需要大量重寫,，使得開源EDA的推廣和大規(guī)模使用受到了阻礙,。
▲中科院計算所助理研究員 解壁偉博士
在EDA領域當中，F(xiàn)PGA EDA在開源方向上已經取得了一些進展,。據(jù)安路科技軟件Fellow劉建華博士介紹,，由Jason Anderson教授領導開發(fā)的LegUp Computing是一款FPGA高層次綜合工具，可以使硬件設計人員可以使用C對FPGA器件進行編程,，以提高生產率并簡化驗證,；在邏輯映射方面，伯克利實驗室所推出的ABC也被多家FPGA企業(yè)采用,；另外,，由Vaughn Betz教授領導研發(fā)的FPGA布局布線工具VPR也受到了企業(yè)的歡迎。
▲安路科技軟件Fellow 劉建華博士
作為支持國產開源FPGA EDA發(fā)展的企業(yè)之一,，安路科技的劉建華博士指出了開源FPGA EDA的發(fā)展難點,。他表示：“開源EDA工具社區(qū)通常以學校和極客為主，他們具有豐富的創(chuàng)造力但也存在著缺少工程經驗和資金支持等問題,；而純商業(yè)的大型企業(yè)缺乏鼓勵外部創(chuàng)新的動力,，一旦內部技術達到先進水平，就轉向專注于內部改進,，而忽視對開源的貢獻,；另外，在商業(yè)工具已經具有競爭力的領域,，開源EDA工具難以維持高質量,。這都成為了開源FPGA EDA的瓶頸?！?/p>
如何助力開源EDA的繁榮
為了突破開源EDA的發(fā)展瓶頸,，我國在近兩年中也涌現(xiàn)了一批致力于此的企業(yè),。在2019年6月成立的EDA創(chuàng)新中心便是其中之一。據(jù)其官網(wǎng)介紹顯示,，開源EDA平臺,、EDA產業(yè)標準、EDA云平臺服務以及先導性技術研究是公司聚焦的四個板塊,。
針對開源EDA平臺方面,，EDA創(chuàng)新中心研發(fā)副總經理陳剛博士表示：“開源EDA對基礎組件的需求在于點工具各自獨立，需要統(tǒng)一的底層平臺,，整合成套的工具鏈。實際上,，開源組件是一個開放的科研平臺,、教育平臺，也是一個開放的創(chuàng)新平臺,?！?/p>
▲EDA創(chuàng)新中心研發(fā)副總經理 陳剛博士
為此，EDA創(chuàng)新中心研發(fā)了一款OpenEDA.com開源平臺,。今年11月,，該開源平臺正式上線， 該平臺首個項目——開源EDA基礎構件OpenEDI也于同期正式發(fā)布,。根據(jù)陳剛博士介紹,，OpenEDI的建設思路是從數(shù)據(jù)庫入手，聚焦通用,、有共性的組件（包括parsers,、通用算法以及通用計算架構），再交付到產業(yè)當中應用于具體工具產品,。
據(jù)悉,，OpenEDI將圍繞著超大規(guī)模集成電路設計、制造,、封裝測試等領域所需EDA技術進行開發(fā)與發(fā)展,，旨在促進EDA領域的開源開放協(xié)同創(chuàng)新，構建EDA的技術鏈,、創(chuàng)新鏈和生態(tài)鏈,，推動EDA開源軟件技術和產業(yè)發(fā)展。
從學術角度上看,，羅國杰博士認為,，打造開源EDA算法平臺是發(fā)展開源EDA的突破口之一?！伴_源支撐EDA算法開發(fā),，使其成為芯片設計者可掌握的技能”,，他指出：“通過層次化和功能重用能夠解決軟件復雜度的問題?！?/p>
從流程上,，EDA大致可分為應用層、接口層,、數(shù)據(jù)層,、算法層和求解器層。通過拆解,，框架開發(fā)者可專注于增強EDA算法的性能,，EDA算法開發(fā)者專注于算法設計而不需要過多地考慮性能，而芯片設計者則可以根據(jù)自己的需求來實現(xiàn)快速定制,。在這其中,，開源EDA組件就有機會賦能，實現(xiàn)AI驅動的自動設計流程,。
順應EDA智能化發(fā)展趨勢,，與AI人工智能學院互相合作，不僅是行業(yè)趨勢,，這也是行業(yè)專家所提倡的,。
這也意味著，開源EDA的發(fā)展離不開人才,，因此,，培養(yǎng)EDA人才也成為了業(yè)界專家關注的重點。楊軍博士指出,，集成電路一級學科的建立,，如果就此促成EDA二級學科的建立，將會為培養(yǎng)EDA人才提供了機會,。在這個過程中,，師資力量和課程的設置則是需要考慮的重點。此外,，校企合作培養(yǎng),，產、學,、研精準協(xié)同也在其中發(fā)揮著重要的作用,。楊軍博士表示：“EDA英雄不問出處，以賽代練,，也可以吸引更多的EDA人才,。”
而集成電路EDA設計精英挑戰(zhàn)賽便提供了這樣一個機會,。
作為為本次大賽提供特別贊助的EDA創(chuàng)新中心也十分注重EDA人才的培養(yǎng),。據(jù)了解,，EDA創(chuàng)新中心將大力引進海內外優(yōu)秀的集成電路人才，同時通過完善的內部培訓機制,，培養(yǎng)出年輕的后備力量,，搭建起完整的人才梯隊，并為員工創(chuàng)建完善的職業(yè)發(fā)展通道,。在未來的5至10年,，創(chuàng)新中心將打造成為我國乃至全球EDA前沿技術研究中心、技術儲備中心,、人才培養(yǎng)與集聚中心,。
為了落實人才培養(yǎng)計劃，今年11月,，EDA創(chuàng)新中心還聯(lián)合了東南大學和華大九共同打造了聯(lián)合實驗室,，旨在加快EDA技術研發(fā)和人才培養(yǎng)，推動國內EDA產業(yè)整體提升,。
結語
開源EDA的發(fā)展已經受到了業(yè)界的關注，EDA創(chuàng)新中心立足于南京,，擁有非常豐富的高校資源,，同時，在南京江北新區(qū)國家級新區(qū)和自貿區(qū)雙區(qū)聯(lián)動,，及“芯片之城”兩城一中心的帶動下,，此地所集聚的大量集成電路企業(yè)，也為EDA創(chuàng)新中心的開源項目發(fā)展提供了契機,。
在政,、企、學,、研的共同努力下,，我們或許可以期待，開源EDA能夠為本土EDA產業(yè)鏈的發(fā)展打開新的大門,。