《電子技術(shù)應(yīng)用》
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EDA 2.0時代的變革:賦能系統(tǒng)創(chuàng)新

2021-06-16
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: EDA 集成電路

  隨著超大規(guī)模集成電路的持續(xù)發(fā)展,,晶體管密度進(jìn)一步快速上升,伴隨芯片規(guī)模擴(kuò)大使芯片設(shè)計難度的持續(xù)加大,,在多種因素的影響下,,芯片設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)需要利用EDA工具來提升設(shè)計效率,,如邏輯綜合、布局布線,、仿真驗證,。芯片設(shè)計的演進(jìn)方向已經(jīng)對EDA的發(fā)展提出了方向性的新需求,然而縱觀國內(nèi)市場,,其主要流程和技術(shù)平臺依然由國際EDA廠商所主導(dǎo),。因此,,作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一項卡脖子技術(shù),國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成為了業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)之一,。

  在這種時勢的推動下,,國內(nèi)也涌現(xiàn)了一些EDA初創(chuàng)企業(yè)。作為本土EDA行業(yè)的新秀,,芯華章在2021世界半導(dǎo)體大會期間發(fā)布了《EDA 2.0 白皮書》,,期望能為國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一條新的思路。

  而筆者認(rèn)為透過《EDA 2.0 白皮書》,,能夠讓我們更加深刻地理解EDA這個產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生什么變化,。以及在向EDA2.0轉(zhuǎn)變的過程當(dāng)中,EDA價值的變化能為本土EDA廠商帶來哪些機(jī)會,。

  什么是EDA 2.0時代

  在探尋國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展之前,我們要先了解EDA產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生的變化,,以及是什么原因促使EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)生了這種變化,。對癥下藥,才能從根本上解決國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)問題,。

  在芯華章所發(fā)布的《EDA 2.0 白皮書》中,,他們將19世紀(jì)90年代到今天的EDA發(fā)展劃分為EDA 1.0階段和EDA 1.X階段。其中,,EDA 1.0階段是指從1990到2003年之間所建立起來的EDA,,在這期間,集成電路設(shè)計已經(jīng)基本定型為基于IP的模塊以及大規(guī)模RTL集群的設(shè)計方法,。在2003年之后,,隨著AI和工藝制程的進(jìn)步,基于EDA 1.0的疊加式工具的出現(xiàn),,推動了EDA 1.X階段的到來,。

  但從EDA 1.0到EDA 1.X這個階段,也就是從2003年到如今的20年間,,芯片的復(fù)雜度雖然比前20年提高了數(shù)萬倍,,成本提高了100倍,芯片工藝也已演進(jìn)到納米級別,。但芯片設(shè)計方法學(xué)卻始終沒有革命性改變,。

  而隨著物聯(lián)網(wǎng)和AI時代的到來,市場對定制芯片的需求量增加,,定制芯片則要求芯片設(shè)計周期和設(shè)計成本在目前的基礎(chǔ)上大幅優(yōu)化,,對從設(shè)計驗證到制造的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈提出了更高的要求。因此,,現(xiàn)有EDA 1.X也面臨著越來越多的挑戰(zhàn),。芯華章認(rèn)為,,在后摩爾時代,EDA 1.X所面臨的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在以下四點(diǎn):

  1.設(shè)計周期長,,無法滿足應(yīng)用快速創(chuàng)新需求

  2. EDA設(shè)計流程于系統(tǒng)級軟硬件需要缺少關(guān)聯(lián)

  3.設(shè)計投資大,,成本大,項目風(fēng)險大

  4.需要新建大規(guī)模團(tuán)隊,,高度依賴經(jīng)驗,,人才難求

  這些挑戰(zhàn)推動著EDA進(jìn)行升級,也推動著EDA行業(yè)從1.X階段向2.0階段邁進(jìn),。

  “芯片發(fā)展是由系統(tǒng)來驅(qū)動,,在這種情況下,賦能系統(tǒng)創(chuàng)新是EDA的新任務(wù),?!毙救A章運(yùn)營副總裁傅強(qiáng)表示:“EDA 2.0不再是工具的組合,而是支撐系統(tǒng)+芯片+算法+軟件協(xié)同開發(fā)的服務(wù)化平臺,,這是EDA 2.0與其他時代相比的最大的區(qū)別,。”

  芯華章認(rèn)為,,“系統(tǒng)+芯片+算法+軟件”協(xié)同開發(fā)的定制化芯片,,決定了系統(tǒng)應(yīng)用的競爭優(yōu)勢,芯片的創(chuàng)新效率成為關(guān)注的焦點(diǎn),。未來10年將是社會對芯片技術(shù)提出更快發(fā)展要求的10年,,EDA工具和方法學(xué)需要全面進(jìn)階,才能降低技術(shù)門檻,,進(jìn)一步提升芯片技術(shù)發(fā)展的速度和創(chuàng)新的效率,。

  實現(xiàn)EDA 2.0的關(guān)鍵路徑

  也就是說,EDA 1.0階段當(dāng)中,,為通用高性能計算設(shè)計的EDA工具,,需要面向垂直行業(yè),向更加精細(xì)化的方向發(fā)展,。在這個發(fā)展過程當(dāng)中,,就需要EDA工具和方法學(xué)的全面進(jìn)階,而這則意味著EDA要從底層技術(shù)開始革新,。

  從EDA 2.0所要達(dá)到的目標(biāo)上看,,滿足以下四點(diǎn),即可實現(xiàn)EDA 2.0:一是用工具填補(bǔ)軟硬件鴻溝,;二是自動且智能的流程,、不止是點(diǎn)工具的結(jié)合;三是需要開放的服務(wù)化平臺,,提供定制化的可能性,,提供開源的可能性,;四是縮短從芯片需求到應(yīng)用的周期。

  芯華章產(chǎn)品與業(yè)務(wù)規(guī)劃總監(jiān)楊曄表示:“從系統(tǒng)設(shè)計的需求上看,,EDA 2.0是從系統(tǒng)向下到芯片的制造和生產(chǎn)的過程,,從軟件來,這個流程最終要回到軟件中去,,這是EDA 2.0的關(guān)鍵特征,。”

  由此,,芯華章也在其發(fā)布的《EDA 2.0白皮書》中提出了EDA 2.0的三條關(guān)鍵路徑,,包括開放和標(biāo)準(zhǔn)化、自動化和智能化,,平臺化和服務(wù)化:

  開放和標(biāo)準(zhǔn)化,。產(chǎn)業(yè)上下游共同制定開放的標(biāo)準(zhǔn)?;谶@些開放接口和標(biāo)準(zhǔn),,以需求為導(dǎo)向進(jìn)行定制,方便流程自動化和AI智能處理的集成,。

  自動化和智能化。EDA 2.0的目標(biāo)是要從現(xiàn)有的EDA 1.0過程中大幅減少芯片架構(gòu)探索,、設(shè)計,、驗證、布局布線等工作中的人力占比,,將過去的設(shè)計經(jīng)驗和數(shù)據(jù)吸收到EDA工具中,,形成智能化的EDA設(shè)計。

  平臺化和服務(wù)化,。打造基于云原生軟件架構(gòu)的全新EDA服務(wù)平臺EDaaS,,深度利用云端彈性性能,給用戶提供近乎無限的計算彈性以及更優(yōu)化的使用模式,。

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  需要注意的是,,向EDA 2.0方向升級,也并不意味著全盤摒棄EDA 1.X階段的成果,。

  “EDA 1.X階段的一些經(jīng)驗標(biāo)準(zhǔn),,一些設(shè)計規(guī)則,一定會繼續(xù)在芯片設(shè)計領(lǐng)域長期存在,。芯片設(shè)計不可能繞過這些物理的規(guī)則和設(shè)計的需求”,,楊曄表示:“但是這些東西會更多的從現(xiàn)有的工具和經(jīng)驗當(dāng)中提煉出來,進(jìn)入EDA 2.0的內(nèi)部,,EDA 2.0會將經(jīng)驗變成一個個模型或者算法,,提高整體流程的自動化,、智能化,降低使用門檻以及對人的高度依賴,?!?/p>

  但對于EDA廠商來說,將新技術(shù)應(yīng)用到EDA工具當(dāng)中仍存在著巨大的挑戰(zhàn),。楊曄表示:“EDA 2.0工具的內(nèi)部會變得更復(fù)雜,,EDA公司要在EDA工具當(dāng)中完成智能化的任務(wù)。但是對用戶來說,,EDA工具只是變得更簡單更好用,,變成一種更加普惠的技術(shù)?!?/p>

  除此之外,,還需要我們重點(diǎn)關(guān)注的是,EDA 2.0白皮書當(dāng)中所提到的開放和標(biāo)準(zhǔn)這一關(guān)鍵路徑,。根據(jù)筆者了解,,這里所提到的開放的EDA并不是單純地指開源EDA。芯華章認(rèn)為,,未來EDA產(chǎn)業(yè)的開放和標(biāo)準(zhǔn)化不僅僅由EDA廠商或標(biāo)準(zhǔn)化組織決定,,而應(yīng)該由產(chǎn)業(yè)鏈上游的EDA生態(tài)和下游的業(yè)界共同定義——從系統(tǒng)廠商、芯片廠商到EDA廠商的全產(chǎn)業(yè)生態(tài)來共同制定開放的標(biāo)準(zhǔn),?;谶@些開放接口和標(biāo)準(zhǔn),EDA廠商,、用戶,、第三方都可以以需求為導(dǎo)向進(jìn)行定制,方便流程自動化和AI智能處理的集成,。

  在開放和標(biāo)準(zhǔn)化這條路徑的背后,,則藏著國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機(jī)。

  眾所周知,,缺少全流程的EDA工具是國內(nèi)EDA企業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)之一,。也正是因為國內(nèi)廠商沒有做全流程的工具,也就代表國產(chǎn)EDA工具的發(fā)展需要本土廠商之間的合作,,而這也是開放和標(biāo)準(zhǔn)的誕生,。

  中科院EDA中心主任陳嵐也曾在EDA 2.0白皮書的發(fā)布會中表示:“開放EDA可以滿足Chiplet、AI等新的技術(shù),,EDA 2.0沒有歷史包袱,,因此,可以快速讓新的技術(shù)進(jìn)入到EDA工具當(dāng)中,,并讓客戶客戶進(jìn)行快速驗證,。對于國內(nèi)來說,,開放的EDA是具有牽引性技術(shù)的產(chǎn)品,尤其是在只有點(diǎn)工具的情況下,,開放的EDA工具可以幫助企業(yè)快速建立系統(tǒng)的競爭力,。”

  EDA 2.0時代下的EDA企業(yè)核心價值

  在產(chǎn)業(yè)向EDA 2.0做升級的同時,,EDA企業(yè)的核心價值也發(fā)生了轉(zhuǎn)變,。

  楊曄表示,工業(yè)軟件它的關(guān)鍵在于對垂直領(lǐng)域的深入的理解,,以及將這種理解放到系統(tǒng)整體的框架里當(dāng)中,。所以,EDA工具不再是作為單獨(dú)的點(diǎn)工具發(fā)揮價值,,EDA與各種平臺的結(jié)合以及云的結(jié)合,,打造出來智能和自動的流程,其所發(fā)揮的作用將遠(yuǎn)超于軟件的本身,。

  傅強(qiáng)表示:“未來EDA公司真正的核心競爭力,,是要去擁抱系統(tǒng)公司的需求?!?/p>

  同時,,由于定制化的系統(tǒng)需求增加,這也會促使整個產(chǎn)業(yè)內(nèi)部進(jìn)行迭代,,而不僅僅是靠EDA企業(yè)本身對工具的迭代,。從這個角度來說,EDA產(chǎn)業(yè)的迭代一定會加快,,而這種需求到工具的迭代加快之后,也必然促進(jìn)芯片的設(shè)計和制造也會加快,。而這也擴(kuò)大了EDA的市場空間,,對于國內(nèi)EDA廠商來說,這為產(chǎn)業(yè)帶來了更多換道超車的機(jī)會,。

  他表示:“當(dāng)我們?nèi)肀н@樣的一個新的科研范式,,新的產(chǎn)業(yè)變革的時候,我們新企業(yè)會更具發(fā)展前景,?!?/p>

  芯華章推動EDA 2.0發(fā)展

  芯華章在做好現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)的同時,也為國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展描繪出了一個十分可行的藍(lán)圖,,同時,,芯華章也為這個藍(lán)圖制定了一個明確的時間點(diǎn)。芯華章認(rèn)為,,EDA 2.0的元年將發(fā)生在2026年,。

  為推動EDA 2.0時代的到來,,芯華章也做了許多工作。

  傅強(qiáng)表示:“技術(shù)的發(fā)展與革新需要沉淀和準(zhǔn)備,,另外,,新的技術(shù)生態(tài)還要培育,所以依照我們在這個行業(yè)二三十年的經(jīng)驗來看,,這個過程需要5年左右的時間,。” 而這一全新生態(tài)需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的共識與協(xié)作,。

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  基于EDA 2.0將不再是對工具的組合,,而是一個自主化智能化的流程和一個服務(wù)化和可定制的平臺,來賦能更高效,、更敏捷的系統(tǒng)創(chuàng)新,。芯華章開創(chuàng)性地提出芯片設(shè)計平臺服務(wù)模式——EDaaS (Electronic Design as a Service)。并以此為基礎(chǔ)開啟EDA 2.0時代,。

  根據(jù)芯華章的規(guī)劃,,EDaaS可以提供專業(yè)的咨詢或設(shè)計服務(wù),也可基于云平臺和開放數(shù)據(jù)進(jìn)行定制服務(wù),。EDA 2.0的目標(biāo)是要讓系統(tǒng)工程師和軟件工程師也能參與到芯片設(shè)計中來,,解決設(shè)計難、人才少,、設(shè)計周期長,、設(shè)計成本高企的問題,用智能化的工具和服務(wù)化的平臺來縮短從芯片需求到應(yīng)用創(chuàng)新的周期,,滿足數(shù)字世界中系統(tǒng)應(yīng)用對芯片多樣化的需求,,賦能科技進(jìn)步。

  



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