《電子技術(shù)應(yīng)用》
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芯和半導(dǎo)體:下一個(gè)十年,做大國(guó)內(nèi)EDA“拼圖”

2020-12-20
來(lái)源:21ic中國(guó)電子網(wǎng)
關(guān)鍵詞: EDA 半導(dǎo)體

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

  “當(dāng)時(shí)我和凌博士(現(xiàn)芯和半導(dǎo)體創(chuàng)始人兼CEO)就在那個(gè)小房間里慢慢搞研發(fā),,到現(xiàn)在發(fā)展到100多人的團(tuán)隊(duì),。十年時(shí)間很長(zhǎng),卻也很短,,我們還是對(duì)產(chǎn)業(yè)充滿最初的激情,?!毙竞桶雽?dǎo)體聯(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(guó)內(nèi)EDA行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,集首創(chuàng)革命性的電磁場(chǎng)仿真器,、人工智能與云計(jì)算等一系列前沿技術(shù)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(guò)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(zhǎng)起來(lái),。

  站在下一個(gè)十年的起點(diǎn),芯和對(duì)EDA軟件事業(yè)的定位進(jìn)行了全面的升級(jí)——承擔(dān)串聯(lián)起從芯片設(shè)計(jì)到芯片制造的半導(dǎo)體生態(tài)鏈的重任,,“和”EDA生態(tài)圈的各個(gè)伙伴無(wú)縫交互,、“和”半導(dǎo)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(shè)計(jì)的全面解決方案,,更好地服務(wù)全中國(guó)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(xì)分領(lǐng)域,,芯和在過(guò)去十年里盡力做到極致,并且以此形成公司核心競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ),。

  作為IC設(shè)計(jì)必需,、也是最重要的集成電路軟件設(shè)計(jì)工具,EDA工具涵蓋了IC設(shè)計(jì)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(shè)計(jì),,以及后面的工藝制造等,。這一半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最上游賽道,其門檻之高無(wú)須贅述,。

  經(jīng)過(guò)三十余年長(zhǎng)足發(fā)展,,目前全球EDA產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)的份額超過(guò)60%,。而十年前這一領(lǐng)域更鮮有中國(guó)本土創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)涉足,芯和的兩位創(chuàng)始人當(dāng)年深知該領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)之劇和難度之高,?!爱?dāng)時(shí)甚至不少人覺(jué)得我們是不是瘋了,,選擇這么難的賽道?!贝牧琳f(shuō),,但是他們?cè)诿髦姓覝?zhǔn)了這其中的“利基市場(chǎng)”——EDA仿真工具。

  “某種意義上,,最大的核心競(jìng)爭(zhēng)力是仿真能力,。”代文亮對(duì)集微網(wǎng)指出,,這就好比要建造一棟大樓前,,設(shè)計(jì)圖紙的時(shí)候,工程師們必須要考慮各種工程問(wèn)題,,比如地基打多深,、要多粗的鋼筋、防震級(jí)別等等,,要想讓實(shí)際開(kāi)工后出現(xiàn)的問(wèn)題降到最小,,仿真能力就極為關(guān)鍵,它可以大大減少迭代周期,,實(shí)現(xiàn)效率提升。對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更是如此,?!岸褽DA仿真工具上,市場(chǎng)容得下2到3家公司,?!贝牧琳f(shuō),“不像畫圖工具,、版圖工具上,,IC設(shè)計(jì)廠商不會(huì)輕易切換。在仿真工具方面,,只要我在某一點(diǎn)技術(shù)上比別人的好,,廠商愿意切換工具使用?!?/p>

  但代文亮指出,,他們當(dāng)時(shí)就意識(shí)到不能做“Me too”的產(chǎn)品,而要實(shí)現(xiàn)差異化——“客戶有痛點(diǎn)的,,我們?nèi)プ?;大廠不愿做的,我們?nèi)プ?;大廠反應(yīng)慢的,,我們?nèi)プ?。”就像“敲釘子一樣”,,從最初的一些點(diǎn)工具(Point tool)開(kāi)始,,他們漸漸進(jìn)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(jìng)合關(guān)系,更在某些業(yè)務(wù)上形成了長(zhǎng)期的合作伙伴關(guān)系,。

  EDA仿真技術(shù)始于上世紀(jì)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(chǎng),、路仿真技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了先進(jìn)工藝、先進(jìn)封裝和復(fù)雜系統(tǒng)所帶來(lái)的新的需求,,電磁場(chǎng)仿真也被引入到EDA仿真的流程,,5G、數(shù)據(jù)中心,、高性能計(jì)算使得電磁場(chǎng)仿真和電路仿真一樣重要,。這給芯和這樣的后來(lái)者提供了趕超的機(jī)會(huì)。芯和專注的主要領(lǐng)域正是以電磁場(chǎng)為主的EDA仿真,。

  目前,,在全球電磁場(chǎng)求解器的市場(chǎng)中,除幾家老牌美國(guó)廠商外,,芯和是唯一擁有兼顧兩條產(chǎn)品線的國(guó)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(xiàng)電磁、電路仿真自主創(chuàng)新技術(shù),,還囊括了新穎的并行云計(jì)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(tái),,這是國(guó)內(nèi)首家上云的EDA仿真平臺(tái),。代文亮指出,在先進(jìn)工藝制程和先進(jìn)封裝技術(shù)的推動(dòng)下,,從芯片到封裝到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證EDA流程變得越來(lái)越復(fù)雜,,將人工智能、云計(jì)算等技術(shù)應(yīng)用在EDA軟件一定是未來(lái)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(wú)限的計(jì)算,、內(nèi)存,、存儲(chǔ)等資源,幫助用戶實(shí)現(xiàn)仿真作業(yè)的擴(kuò)展,,大大縮短設(shè)計(jì)周期和上市時(shí)間,。

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  下一個(gè)十年,做大產(chǎn)業(yè)生態(tài)“拼圖”

  在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)龐大生態(tài)圈里,,EDA是基礎(chǔ)工具,,它的成功取決于其與上游的設(shè)計(jì)、制造公司的密切互動(dòng),、創(chuàng)造價(jià)值,。談到公司創(chuàng)立發(fā)展十年來(lái)跨越的最艱難的門檻,代文亮認(rèn)為,,構(gòu)建并融入產(chǎn)業(yè)生態(tài)是最難的一步,。因?yàn)镋DA最終落地,不僅僅是落實(shí)到代碼,,還要懂工藝,、半導(dǎo)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(duì)接,起步之初的芯和做過(guò)各種嘗試,、經(jīng)歷了不少拒絕,。“其中的一個(gè)矛盾點(diǎn)就在于,,當(dāng)你去問(wèn)IC設(shè)計(jì)公司能不能用我們的EDA工具,對(duì)方的第一反應(yīng)就是,,哪家晶圓(Foundry)廠支持這個(gè)工具,?反之亦然?!?/p>

  這需要經(jīng)歷無(wú)數(shù)次與產(chǎn)業(yè)客戶間的調(diào)整打磨,,這個(gè)過(guò)程中,芯和也越來(lái)越意識(shí)到與Foundry廠的深度對(duì)接對(duì)于本土EDA產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立和發(fā)展至為關(guān)鍵,。代文亮指出,,EDA工具是設(shè)計(jì)和工藝對(duì)接的紐帶,如果與晶圓制造廠沒(méi)有深度合作,,就很難對(duì)工藝真正理解到位,,難以針對(duì)先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)改良EDA軟件,這也是目前國(guó)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(shè)計(jì)套件(PDK)方面,,國(guó)內(nèi)的發(fā)展更是不足。而PDK開(kāi)發(fā)非常復(fù)雜,,需要較大投入,,目前國(guó)內(nèi)EDA廠商大多都比較缺乏PDK基礎(chǔ),這與中國(guó)整個(gè)半導(dǎo)體生態(tài)不夠成熟直接相關(guān),,需要半導(dǎo)體行業(yè)整體的進(jìn)步,。

  在多年的發(fā)展過(guò)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(hù)城河。目前芯和的EDA工具經(jīng)過(guò)了像臺(tái)積電,、三星,、格芯、中芯國(guó)際,、意法半導(dǎo)體等主流晶圓廠嚴(yán)格認(rèn)證,,包括傳統(tǒng)CMOS、FinFET,、BiCMOS,、SOI、IPD等不同的工藝,,都已經(jīng)通過(guò)了技術(shù)認(rèn)證,;與此同時(shí),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(shí)現(xiàn)與主流設(shè)計(jì)流程的無(wú)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(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈,技術(shù)涵蓋先進(jìn)工藝,、先進(jìn)封裝,、高速數(shù)字、射頻毫米波及模擬芯片等五大領(lǐng)域,,面向5G移動(dòng)終端/基站,、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心/高性能計(jì)算、汽車電子四大終端市場(chǎng),。隨著多款工具在半導(dǎo)體先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)和先進(jìn)封裝上不斷得到驗(yàn)證,,并在5G、智能手機(jī),、物聯(lián)網(wǎng),、人工智能和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,芯和EDA有效聯(lián)結(jié)了各大IC設(shè)計(jì)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(shí),,芯和也將業(yè)務(wù)拓展至硬件層面。其通過(guò)自主創(chuàng)新的濾波器和系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)設(shè)計(jì)平臺(tái)為手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)客戶提供射頻前端濾波器和模組,,并被Yole評(píng)選為全球集成無(wú)源器件(IPD)濾波器領(lǐng)先供應(yīng)商,。

  值得一提,芯和是國(guó)內(nèi)唯一自有濾波器IC設(shè)計(jì)和系統(tǒng)級(jí)封裝設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的EDA公司,。其內(nèi)部的IC設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就是芯和EDA工具上市前的第一個(gè)客戶,,經(jīng)過(guò)他們實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)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(guó)內(nèi)自主開(kāi)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(shù),,以及全套晶圓級(jí)加工與封裝工藝技術(shù),,封裝尺寸僅為1.1mm×0.9mm×0.6mm,完全兼容當(dāng)前主流1109的WiFi帶通濾波器尺寸,。產(chǎn)品性能媲美同類國(guó)際領(lǐng)先產(chǎn)品,,可滿足智能手機(jī)、無(wú)線終端,、便攜路由器,、無(wú)線模組等多種系統(tǒng)應(yīng)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(gè)十年繼續(xù)重點(diǎn)探索的領(lǐng)域,正好也都是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被卡脖子的部分,。

  “目前在濾波器領(lǐng)域,,94%以上的市場(chǎng)被國(guó)外廠商把控,?!贝牧林赋觯?G時(shí)代對(duì)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(shù)的濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)在不同頻段和性能上的最佳應(yīng)用,,IPD濾波器被認(rèn)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(lái)幾年的爆發(fā)點(diǎn)之一。據(jù)Yole Development統(tǒng)計(jì),,2019年射頻濾波器的市場(chǎng)規(guī)模是128億美元,,2025年將上升到約280億美元,年均增長(zhǎng)率超20%,。

  EDA這個(gè)在集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)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(dòng)了全球4000多億美元的半導(dǎo)體市場(chǎng)產(chǎn)值。代文亮表示,,對(duì)于芯和而言,,下一個(gè)十年意味著更大的想象空間。但他也指出,,當(dāng)前國(guó)內(nèi)的EDA產(chǎn)業(yè)還很弱,。“我們只是做了其中的一小部分,?!彼M酉氯ビ性絹?lái)越多的人投身國(guó)內(nèi)EDA領(lǐng)域,這樣才能夠把產(chǎn)業(yè)生態(tài)的“拼圖”越做越完善,,“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈太長(zhǎng),,工藝、技術(shù)發(fā)展迅速,,這是一個(gè)需要很多人長(zhǎng)期堅(jiān)持并且扎根下來(lái)的產(chǎn)業(yè),。”


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