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芯和半導體:下一個十年,,做大國內(nèi)EDA“拼圖”

2020-12-20
來源:21ic中國電子網(wǎng)
關鍵詞: EDA 半導體

  10年前在蘇州吳江科創(chuàng)園的一個小房間里,,芯禾科技(“芯和半導體”前身)的兩位創(chuàng)始人做了一個決定,決定投身“搞”國產(chǎn)EDA工具,。

  “當時我和凌博士(現(xiàn)芯和半導體創(chuàng)始人兼CEO)就在那個小房間里慢慢搞研發(fā),到現(xiàn)在發(fā)展到100多人的團隊,。十年時間很長,,卻也很短,我們還是對產(chǎn)業(yè)充滿最初的激情,?!毙竞桶雽w聯(lián)合創(chuàng)始人兼工程副總裁代文亮博士談起公司十年的發(fā)展歷程,感慨決定創(chuàng)業(yè)做公司“仿佛就是昨天的事”,。

  如今,,芯和已經(jīng)成為國內(nèi)EDA行業(yè)的領導者,集首創(chuàng)革命性的電磁場仿真器,、人工智能與云計算等一系列前沿技術于一身,,提供覆蓋芯片、封裝到系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈仿真EDA解決方案。經(jīng)過十年的厚積薄發(fā),,從芯“禾”到芯“和”,,用代文亮的話形容,公司正從最初的“小禾苗”逐漸成長起來,。

  站在下一個十年的起點,,芯和對EDA軟件事業(yè)的定位進行了全面的升級——承擔串聯(lián)起從芯片設計到芯片制造的半導體生態(tài)鏈的重任,“和”EDA生態(tài)圈的各個伙伴無縫交互,、“和”半導體產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)緊密融合,,提供覆蓋芯片、封裝到系統(tǒng)設計的全面解決方案,,更好地服務全中國乃至全球的客戶,。

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  專攻EDA仿真工具,不做“Me Too”的產(chǎn)品

  在仿真EDA的細分領域,,芯和在過去十年里盡力做到極致,,并且以此形成公司核心競爭力的基礎。

  作為IC設計必需,、也是最重要的集成電路軟件設計工具,,EDA工具涵蓋了IC設計的方方面面——從仿真、綜合到版圖,,從前端到后端,,從模擬到數(shù)字再到混合設計,以及后面的工藝制造等,。這一半導體產(chǎn)業(yè)最上游賽道,,其門檻之高無須贅述。

  經(jīng)過三十余年長足發(fā)展,,目前全球EDA產(chǎn)業(yè)競爭格局主要由Cadence,、Synopsys和西門子旗下的Mentor Graphics壟斷,三大EDA企業(yè)占全球市場的份額超過60%,。而十年前這一領域更鮮有中國本土創(chuàng)業(yè)團隊涉足,,芯和的兩位創(chuàng)始人當年深知該領域的競爭之劇和難度之高?!爱敃r甚至不少人覺得我們是不是瘋了,,選擇這么難的賽道?!贝牧琳f,,但是他們在摸索中找準了這其中的“利基市場”——EDA仿真工具。

  “某種意義上,,最大的核心競爭力是仿真能力,。”代文亮對集微網(wǎng)指出,這就好比要建造一棟大樓前,,設計圖紙的時候,,工程師們必須要考慮各種工程問題,比如地基打多深,、要多粗的鋼筋,、防震級別等等,要想讓實際開工后出現(xiàn)的問題降到最小,,仿真能力就極為關鍵,,它可以大大減少迭代周期,實現(xiàn)效率提升,。對于半導體產(chǎn)業(yè)更是如此,。“而且EDA仿真工具上,,市場容得下2到3家公司,。”代文亮說,,“不像畫圖工具,、版圖工具上,IC設計廠商不會輕易切換,。在仿真工具方面,,只要我在某一點技術上比別人的好,廠商愿意切換工具使用,。”

  但代文亮指出,,他們當時就意識到不能做“Me too”的產(chǎn)品,,而要實現(xiàn)差異化——“客戶有痛點的,我們?nèi)プ?;大廠不愿做的,,我們?nèi)プ觯淮髲S反應慢的,,我們?nèi)プ?。”就像“敲釘子一樣”,,從最初的一些點工具(Point tool)開始,,他們漸漸進入到EDA生態(tài)中,不斷深入產(chǎn)業(yè),,并逐漸和Cadence,、Synopsys等大廠形成競合關系,更在某些業(yè)務上形成了長期的合作伙伴關系。

  EDA仿真技術始于上世紀70年代的SPICE電路仿真,。隨著芯片,、系統(tǒng)的高頻高速的發(fā)展,傳統(tǒng)的場,、路仿真技術遠遠滿足不了先進工藝,、先進封裝和復雜系統(tǒng)所帶來的新的需求,電磁場仿真也被引入到EDA仿真的流程,,5G,、數(shù)據(jù)中心、高性能計算使得電磁場仿真和電路仿真一樣重要,。這給芯和這樣的后來者提供了趕超的機會,。芯和專注的主要領域正是以電磁場為主的EDA仿真。

  目前,,在全球電磁場求解器的市場中,,除幾家老牌美國廠商外,芯和是唯一擁有兼顧兩條產(chǎn)品線的國產(chǎn)EDA,,并且延伸出了不同的產(chǎn)品線,,能提供覆蓋芯片、封裝及系統(tǒng)的完整仿真EDA解決方案,,擁有多項電磁,、電路仿真自主創(chuàng)新技術,還囊括了新穎的并行云計算方案,。

  今年初,,芯和發(fā)布其在亞馬遜Amazon Web Services(AWS)上的EDA云平臺,這是國內(nèi)首家上云的EDA仿真平臺,。代文亮指出,,在先進工藝制程和先進封裝技術的推動下,從芯片到封裝到系統(tǒng)的設計和驗證EDA流程變得越來越復雜,,將人工智能,、云計算等技術應用在EDA軟件一定是未來重要的方向。而芯和將其EDA解決方案移植到AWS可以讓用戶利用AWS所提供的接近無限的計算,、內(nèi)存,、存儲等資源,幫助用戶實現(xiàn)仿真作業(yè)的擴展,,大大縮短設計周期和上市時間,。

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  下一個十年,做大產(chǎn)業(yè)生態(tài)“拼圖”

  在半導體產(chǎn)業(yè)龐大生態(tài)圈里,,EDA是基礎工具,,它的成功取決于其與上游的設計,、制造公司的密切互動、創(chuàng)造價值,。談到公司創(chuàng)立發(fā)展十年來跨越的最艱難的門檻,,代文亮認為,構(gòu)建并融入產(chǎn)業(yè)生態(tài)是最難的一步,。因為EDA最終落地,,不僅僅是落實到代碼,還要懂工藝,、半導體器件,,EDA工具需要與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。

  代文亮回憶,,為了和產(chǎn)業(yè)對接,,起步之初的芯和做過各種嘗試、經(jīng)歷了不少拒絕,?!捌渲械囊粋€矛盾點就在于,當你去問IC設計公司能不能用我們的EDA工具,,對方的第一反應就是,,哪家晶圓(Foundry)廠支持這個工具?反之亦然,?!?/p>

  這需要經(jīng)歷無數(shù)次與產(chǎn)業(yè)客戶間的調(diào)整打磨,這個過程中,,芯和也越來越意識到與Foundry廠的深度對接對于本土EDA產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立和發(fā)展至為關鍵,。代文亮指出,EDA工具是設計和工藝對接的紐帶,,如果與晶圓制造廠沒有深度合作,,就很難對工藝真正理解到位,難以針對先進工藝設計改良EDA軟件,,這也是目前國內(nèi)EDA廠商欠缺的部分,。其中,,在EDA工具與工藝結(jié)合的重要支撐——工藝設計套件(PDK)方面,,國內(nèi)的發(fā)展更是不足。而PDK開發(fā)非常復雜,,需要較大投入,,目前國內(nèi)EDA廠商大多都比較缺乏PDK基礎,這與中國整個半導體生態(tài)不夠成熟直接相關,,需要半導體行業(yè)整體的進步,。

  在多年的發(fā)展過程中,,芯和在構(gòu)建和融入產(chǎn)業(yè)生態(tài)上做了大量努力,漸漸構(gòu)建起豐富的晶圓廠及合作伙伴生態(tài)系統(tǒng),,也這是芯和重要的護城河,。目前芯和的EDA工具經(jīng)過了像臺積電、三星,、格芯,、中芯國際、意法半導體等主流晶圓廠嚴格認證,,包括傳統(tǒng)CMOS,、FinFET、BiCMOS,、SOI,、IPD等不同的工藝,都已經(jīng)通過了技術認證,;與此同時,,芯和生態(tài)圈中還有眾多的EDA合作伙伴,包括Synopsys,、Cadence,、Mentor、Ansys等大廠,,實現(xiàn)與主流設計流程的無縫銜接,。

  目前芯和一共有11款EDA工具,覆蓋從芯片,、封裝到系統(tǒng)半導體全產(chǎn)業(yè)鏈,,技術涵蓋先進工藝、先進封裝,、高速數(shù)字,、射頻毫米波及模擬芯片等五大領域,面向5G移動終端/基站,、物聯(lián)網(wǎng),、數(shù)據(jù)中心/高性能計算、汽車電子四大終端市場,。隨著多款工具在半導體先進工藝節(jié)點和先進封裝上不斷得到驗證,,并在5G、智能手機,、物聯(lián)網(wǎng),、人工智能和數(shù)據(jù)中心等領域得到廣泛應用,芯和EDA有效聯(lián)結(jié)了各大IC設計公司與制造公司,。

  而在縱深發(fā)展EDA仿真軟件全鏈路覆蓋的同時,,芯和也將業(yè)務拓展至硬件層面,。其通過自主創(chuàng)新的濾波器和系統(tǒng)級封裝(SiP)設計平臺為手機和物聯(lián)網(wǎng)客戶提供射頻前端濾波器和模組,并被Yole評選為全球集成無源器件(IPD)濾波器領先供應商,。

  值得一提,,芯和是國內(nèi)唯一自有濾波器IC設計和系統(tǒng)級封裝設計團隊的EDA公司。其內(nèi)部的IC設計團隊就是芯和EDA工具上市前的第一個客戶,,經(jīng)過他們實際項目驗證的EDA工具發(fā)布后將能確保產(chǎn)品的效率和質(zhì)量,。

  今年4月,芯和發(fā)布了首款國內(nèi)自主開發(fā)的高頻體聲波濾波器產(chǎn)品,,這款低插損,、高抑制WiFi2.4GHz帶通濾波器基于高性能體聲波諧振器技術,以及全套晶圓級加工與封裝工藝技術,,封裝尺寸僅為1.1mm×0.9mm×0.6mm,,完全兼容當前主流1109的WiFi帶通濾波器尺寸。產(chǎn)品性能媲美同類國際領先產(chǎn)品,,可滿足智能手機,、無線終端、便攜路由器,、無線模組等多種系統(tǒng)應用需求,。

  從EDA仿真軟件到濾波器,代文亮表示,,這“一軟一硬”也將是芯和下一個十年繼續(xù)重點探索的領域,,正好也都是國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)被卡脖子的部分。

  “目前在濾波器領域,,94%以上的市場被國外廠商把控,。”代文亮指出,,而5G時代對于射頻前端尤其是濾波器的要求特別高,,需要集成各種不同技術的濾波器來實現(xiàn)在不同頻段和性能上的最佳應用,IPD濾波器被認為是在sub-6G和毫米波頻段上的最佳解決方案,,也是芯和在未來幾年的爆發(fā)點之一,。據(jù)Yole Development統(tǒng)計,2019年射頻濾波器的市場規(guī)模是128億美元,,2025年將上升到約280億美元,,年均增長率超20%。

  EDA這個在集成電路產(chǎn)業(yè)領域內(nèi)“小而精”的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié),,以其不到100億美元的產(chǎn)值撬動了全球4000多億美元的半導體市場產(chǎn)值,。代文亮表示,,對于芯和而言,,下一個十年意味著更大的想象空間,。但他也指出,當前國內(nèi)的EDA產(chǎn)業(yè)還很弱,?!拔覀冎皇亲隽似渲械囊恍〔糠帧,!彼M酉氯ビ性絹碓蕉嗟娜送渡韲鴥?nèi)EDA領域,,這樣才能夠把產(chǎn)業(yè)生態(tài)的“拼圖”越做越完善,“半導體產(chǎn)業(yè)鏈太長,,工藝,、技術發(fā)展迅速,這是一個需要很多人長期堅持并且扎根下來的產(chǎn)業(yè),?!?/p>


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