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國產(chǎn)EDA:善用技術(shù)創(chuàng)新,走差異化發(fā)展道路

作者:謝仲輝(芯華章科技首席市場戰(zhàn)略官) 時間:2022-09-17 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

隨著異構(gòu)計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)不斷迸發(fā)創(chuàng)新活力,帶動了以半導體產(chǎn)業(yè)為代表的數(shù)字技術(shù)強勢崛起。作為產(chǎn)業(yè)的底層關(guān)鍵技術(shù), 自始至終連接和貫穿著芯片與科技應用的發(fā)展,也獲得了更加廣闊的發(fā)展機遇。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/202209/438295.htm

1   新形勢和國產(chǎn)新機遇

在后摩爾定律時代,制程工藝逼近極限,為了達成系統(tǒng)、應用對芯片的要求,將促使大家從系統(tǒng)設計角度出發(fā),通過系統(tǒng)、架構(gòu)的創(chuàng)新,以應用導向驅(qū)動芯片設計,實現(xiàn)對系統(tǒng)能力的提升,降低對先進工藝的依賴。這其中,通過借助先進的數(shù)字前端EDA 工具,可以加速芯片設計中的算法創(chuàng)新和架構(gòu)創(chuàng)新,從而賦能系統(tǒng)級應用創(chuàng)新,某種程度上可以彌補芯片制程工藝落后帶來的影響,擺脫對傳統(tǒng)工藝的依賴和限制,降低芯片供應鏈的風險。

系統(tǒng)集成和異構(gòu)計算也將推動EDA 工具進行新的變革。從應用系統(tǒng)出發(fā),芯片的定義、設計和驗證也必須考慮多顆芯片之間的協(xié)同,并有效處理子系統(tǒng)之間的連接和分工。比如Chiplet 就包含了很多EDA 相關(guān)的新技術(shù),其中跟制造相關(guān)的包括封裝里面功耗分析、散熱分析等;在驗證技術(shù)和工具方面,實際上已經(jīng)成為Chiplet 發(fā)展的瓶頸。因為Chiplet 目前還以單一公司完成全系統(tǒng)為主,但未來多廠商合作的新型Chiplet 模式會把傳統(tǒng)SoC 流程打破,這就要求在IP 建模、互連架構(gòu)分析、系統(tǒng)功能驗證、功耗驗證等方面提出新的模式,而不僅僅是解決了制造問題就能實現(xiàn)全新的Chiplet 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

這種通過異構(gòu)、多芯粒、多模塊系統(tǒng)集成的方式,也體現(xiàn)了從系統(tǒng)設計角度出發(fā)去定義和設計芯片的理念。半導體設計產(chǎn)業(yè)開始不僅是通過工藝的提升,而是更多考慮系統(tǒng)、架構(gòu)、軟硬件協(xié)同等,從系統(tǒng)應用來導向、從應用來導向去驅(qū)動芯片設計,讓用戶得到更好的體驗。

與此同時,系統(tǒng)級公司入場對EDA 工具和方法學帶來全新挑戰(zhàn),因為傳統(tǒng)芯片設計思路與系統(tǒng)級軟硬件是兩個分開的環(huán)節(jié),各自有自己的語言和技術(shù)體系,需要跨領域的架構(gòu)工程師團隊緊密合作,基于多種工具平臺分解需求和向下映射。EDA 工具作為貫穿從芯片到系統(tǒng)的技術(shù),必須讓系統(tǒng)工程師和軟件工程師都能參與到芯片設計中來,來解決設計難、人才少、設計周期長、設計成本高企的問題,用智能化的工具和服務化的平臺縮短從芯片需求到系統(tǒng)應用創(chuàng)新的周期,降低復雜芯片的設計和驗證難度,賦能電子系統(tǒng)創(chuàng)新。

另一方面,受益于新興產(chǎn)業(yè)需求增長、科創(chuàng)板等政策支持因素、以及國內(nèi)國際雙循環(huán)的提出,中國半導體產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展進入了迅速成長期。比如越來越多的本土IC設計公司,希望能有國產(chǎn)方案支持他們,以確保供應鏈安全;也會一定程度開放數(shù)據(jù),幫助持續(xù)打磨、迭代產(chǎn)品,創(chuàng)造了有利的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。類似這樣的國產(chǎn)新銳企業(yè),能夠更快速、便捷響應本地用戶需求,也能提供更貼近本地市場需求的客制化服務。

目前海外巨頭的產(chǎn)品其實也存在一些短板,比如工具的相對碎片化,巨頭們的許多工具是通過收購得到的,所以在融合度上存在局限;以及自EDA 軟件誕生的過去30 年間,技術(shù)的發(fā)展和市場需求已產(chǎn)生了極大的變化,傳統(tǒng)的EDA 工具基于以往的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計算結(jié)構(gòu),在多年的發(fā)展中有著很重的技術(shù)包袱,很難適配新的軟硬件框架,在融合前沿技術(shù)的優(yōu)化效果方面非常有限。

因此,國內(nèi)EDA 廠商有很多機會打破國際巨頭公司的壟斷格局。我們認為,中國EDA 公司要走出自己的成功道路,有三個關(guān)鍵,廣積糧、高筑墻、緩稱王,也對應著“高起點”、“厚積累”、“求創(chuàng)新”的發(fā)展戰(zhàn)略。我們可以用最新的架構(gòu)去做產(chǎn)品,不受兼容和移植之縛;核心技術(shù)人才的知識累積,是高科技行業(yè)成功的基礎;依樣畫葫蘆很難實現(xiàn)超越,必須在累積的基礎上不斷探索創(chuàng)新。

特別的,隨著芯片工藝節(jié)點的不斷演進,復雜度不斷提升,如何提高驗證效率,降低EDA 工具使用門檻,一直是行業(yè)關(guān)注的重要發(fā)展方向。針對行業(yè)痛點,以終為始,創(chuàng)見性地提出了面向未來的EDA 2.0 概念。EDA 2.0 的核心內(nèi)容就是在開放和標準化的前提下,將過去的設計經(jīng)驗和數(shù)據(jù)吸收到全流程EDA 工具及模型中,帶動EDA 向智能化發(fā)展,形成從系統(tǒng)需求到芯片設計、驗證的自動化流程。

2   聚焦芯片驗證

一個芯片研發(fā)項目當中,驗證工作量通常占據(jù)過半,并且決定了芯片的成敗與質(zhì)量。以7 nm 的GPU SOC為例,接近7 成的投入是在數(shù)字前端設計。芯片驗證工具開發(fā)難度大,覆蓋面廣,卻決定了芯片的成敗與質(zhì)量。中國自研EDA 公司目前僅擁有部分點工具,數(shù)字驗證領域仍是空白。芯華章瞄準國內(nèi)技術(shù)空白,市場容量最大,芯片設計成本占比最高的數(shù)字集成電路前端設計與驗證領域,致力于填補中國EDA 驗證空白。目前,芯華章已取得專利授權(quán)25 件,打造出具備平臺化、智能化、云化底層構(gòu)架的解決方案,成功發(fā)布5 款具備自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字驗證EDA 產(chǎn)品。

這些產(chǎn)品都已達到對應領域的主流商業(yè)水平,甚至在部分性能指標上已達到或超過國際先進水平,是我們從0 到1 打造的,基于全新統(tǒng)一的底層框架,應用新的驗證方法學,并且具備自主知識產(chǎn)權(quán)的EDA工具。比如,傳統(tǒng)的仿真器只能在Intel 的X86 服務器上運行,但芯華章的仿真器就能無縫移植到不同的處理器上,還有很多類似的創(chuàng)新都在芯華章的產(chǎn)品中得以體現(xiàn)。芯華章發(fā)布的數(shù)字調(diào)試產(chǎn)品昭曉Fusion Debug,采用完全自研的高性能數(shù)字波形格式,與主流商業(yè)波形格式相比,讀寫速度快至3 倍。

除了具體的產(chǎn)品性能優(yōu)勢,芯華章的差異化競爭優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三個方面:

2.1 產(chǎn)業(yè)對驗證方法學提出更高的要求。隨著芯片工藝節(jié)點的不斷演進,復雜度不斷提升,隨之而來的是芯片設計成本的巨大提升。所有芯片設計公司,包括新進的系統(tǒng)公司,都希望通過更充分的驗證,降低投片風險與流片成本。大家不滿足于只是生產(chǎn)“合格、可用”的芯片,而是希望結(jié)合應用場景,滿足最終的電子系統(tǒng)需求,真正賦能產(chǎn)品的用戶體驗,因此對集成電路設計產(chǎn)業(yè)提出更高的要求,迫切需要建立起能夠覆蓋從芯片級別到最終系統(tǒng)級別的驗證方法學,提升芯片及電子系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。

2.2 老師傅輕裝上陣,更高的起點,發(fā)揮空間更大。高科技行業(yè),最重要的還是知識的積累。芯華章對比傳統(tǒng)國際EDA 公司的一大優(yōu)勢在于我們的核心研發(fā)團隊在行業(yè)里多年研發(fā)經(jīng)驗的積累,我們非常了解成功的路徑以及哪里會有坑,因此能夠?qū)DA 和前沿技術(shù)深度融合,以新一代EDA 產(chǎn)品換道超車。比如芯華章基于全新的底層架構(gòu)進行自主研發(fā)的智V 驗證平臺,具備協(xié)同、易用、高效三大優(yōu)勢,能讓工具帶來1+1>2 的驗證效益,有效地解決產(chǎn)業(yè)正面臨的兼容性挑戰(zhàn),以及數(shù)據(jù)碎片化導致的驗證效率挑戰(zhàn)。

2.3 貼近本地客戶需求快速迭代創(chuàng)新。我們作為中國本土的EDA 供應商,其中一個優(yōu)勢是和客戶距離很近,能夠更好地以客戶為導向、以終為始來考慮,指導我們的研發(fā)和生態(tài)搭建,更及時地貼近市場需求進行快速迭代與創(chuàng)新。我們的理念就是與客戶協(xié)同作戰(zhàn),通過技術(shù)創(chuàng)新賦能客戶,而客戶的成長也會為芯華章的發(fā)展帶來更大機遇。得益于成熟、扎實的一線團隊所積累的深厚服務經(jīng)驗,芯華章很快建立了同客戶的深厚互信。截至目前,芯華章基本建立了完整的數(shù)字驗證全流程服務,并得到中科院半導體所、燧原科技、芯來、鯤云等數(shù)十家一眾業(yè)內(nèi)知名企業(yè)實際項目采用。

(本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年9月期)



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