國產(chǎn)EDA,未來之路?
50年積累,早已讓EDA從輔助性技術發(fā)展成為成熟的細分產(chǎn)業(yè),業(yè)界稱EDA身上擁有顯著的杠桿效應,可以撬動千億美元規(guī)模的半導體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展?,F(xiàn)今國產(chǎn)化熱潮洶涌,AI時代下,EDA企業(yè)揮斥方遒,在投融資、并購等方面動作頻頻。站在半導體產(chǎn)業(yè)周期的重要轉折點,國產(chǎn)EDA正在走向怎樣的道路?
EDA,半導體“命門”根據(jù)資料,EDA,英文全稱為Electronic Design Automation,譯為電子設計自動化,是一種專門用于輔助完成大規(guī)模集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、制造、封裝、測試整個流程的計算機軟件工具集群。簡單理解,EDA工具像是一個智能化的“電子拼圖游戲”,可將一個個零散的電子元件,拼湊成一個完美運行的電子系統(tǒng)。
按照不同的電路類型,EDA可以細分為數(shù)字芯片設計全流程EDA、模擬及混合電路設計全流程EDA以及集成電路制造類EDA。
△圖源:全球半導體觀察根據(jù)公開信息制作
EDA作為集成電路產(chǎn)業(yè)最上游、最尖端的核心環(huán)節(jié),其重要性不言而喻。從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看,EDA主要作用于IC設計和制造環(huán)節(jié),是設計廠商實現(xiàn)芯片設計的核心工具,有助于代工廠提高產(chǎn)品的成品率。
根據(jù)業(yè)界統(tǒng)計信息,一個完整的芯片設計和制造流程,主要包括工藝平臺開發(fā)、芯片設計和芯片制造三個階段。具體來講,工藝平臺開發(fā)階段主要由晶圓廠主導完成,在其完成半導體器件和制造工藝的設計后,建立半導體器件的模型并通過PDK(Process Design Kit,工藝設計套件)或建立IP和標準單元庫等方式提供給芯片設計企業(yè);芯片設計階段主要由芯片設計企業(yè)主導完成,其基于晶圓廠提供的PDK或IP和標準單元庫進行電路設計、仿真驗證和物理實現(xiàn);芯片制造階段主要由晶圓廠根據(jù)物理實現(xiàn)后設計文件完成制造。
EDA產(chǎn)業(yè)鏈流程圖
圖源:全球半導體觀察根據(jù)公開信息制作
要在EDA形成核心的競爭優(yōu)勢,關鍵在于是否具備從前端設計、后端設計、仿真/驗證直到流片的整套產(chǎn)品,并形成設計的閉環(huán),如新思科技Synopsys、楷登電子Cadence、西門子EDA三大巨頭;或者在芯片設計與制造流程的不同環(huán)節(jié)形成獨特優(yōu)勢,發(fā)揮重要作用,如ANSYS、Silvaco、Keysight、Altium、Zuken,以及國內EDA廠商華大九天、概倫電子等。
AI+EDA,雙向奔赴當前AI人工智能持續(xù)火熱,高性能算力需求增強,EDA正是提高算法的強力輔助軟件工具。在此之下,EDA企業(yè)布局之路開始轉向,而這些早已在全球EDA三大龍頭身上顯露矛頭。
首先從三大巨頭布局AI路線來看,新思科技擁有“Synopsys.ai”,旨在利用機器學習減少芯片設計耗時,據(jù)發(fā)布時稱,該產(chǎn)品是業(yè)界首個全棧式人工智能驅動的EDA工具套件。楷登電子推出生成式人工智能解決方案,并提供五大主要人工智能平臺。西門子提出EDA AI驅動解決方案,利用AI EDA工具提高設計質量。
再觀國內企業(yè)情況,華大九天開發(fā)了ICExplorer-XTop?時序功耗優(yōu)化工具、Empyrean Skipper?版圖集成與分析工具,以及Empyrean Argus?數(shù)字物理驗證工具等,以支撐AI芯片設計的特殊需求。
廣立微,INFINITY-AI系統(tǒng),是針對半導體制造業(yè)的開放式機器學習平臺,包括自動缺陷分類 (Automatic Defect Classification,ADC)、晶圓圖缺陷模式分析(Wafer Pattern Analysis,WPA)等應用,支持用戶管理數(shù)據(jù),一鍵訓練、評測、部署模型。
芯和半導體的3DIC Chiplet,針對Chiplet的完整的包括3DIC設計、SI/PI/多物理場分析的解決方案。該平臺擁有AI驅動的網(wǎng)格剖分技術,以及云計算加載的分布式并行計算能力,還支持裸芯片、中介層和基板的聯(lián)合仿真引擎技術。
芯華章提供AI芯片驗證調試解決方案,提高AI芯片驗證效率。其形式化驗證工具GalaxFV可與仿真技術結合,加速AI驗證覆蓋率收斂;智能場景驗證工具GalaxPSS,能夠利用場景建模自動生成跨平臺、可復用、智能化自回歸的測試激勵;數(shù)字驗證調試系統(tǒng)Fusion Debug則貫穿所有工具,提供了跨平臺的高效調試解決方案。
△圖源:全球半導體觀察不完全統(tǒng)計
目前,使用AI技術與工業(yè)軟件融合已逐步滲進IC設計、制造、封測等多個環(huán)節(jié),而從本文中描述的EDA領域來說,業(yè)界認為,EDA和AI存在雙向賦能的互利關系。在IC設計生產(chǎn)過程中,EDA工具加入AI算法后,可以更加智能地處理復雜數(shù)據(jù)、優(yōu)化布局布線、加速仿真驗證等環(huán)節(jié),同時,EDA工具通過提供高精度、高效率的設計方案,幫助AI芯片提高算力、能效比等關鍵指標。
國產(chǎn)EDA,呈現(xiàn)熱鬧景象全球EDA市場仍以新思科技(Synopsys)、楷登電子(Cadence)、西門子(Siemens EDA)三家巨頭為主導,市場集中度高達近70%。
近年來國產(chǎn)化浪潮洶涌,華大九天、廣立微、概倫電子、芯和半導體、藍海微、芯愿景、芯華章、鴻芯微納、珂晶達、奧卡思微、博達微、復旦微、國微思爾芯、芯行紀等多家國內EDA企業(yè)飛奔切入賽道,加速國產(chǎn)化。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,目前,國內EDA公司數(shù)量已經(jīng)達到120多家,其中華大九天、概倫電子、廣立微、芯華章等企業(yè)邁入全球EDA市場第二三梯隊。
這幾年在資本和國家政策的加持下,國產(chǎn)EDA企業(yè)迅速擴張。從市場動態(tài)上看,國家大基金一期入股斥資5億入股EDA廠商鴻芯微納;數(shù)字EDA供應商思爾芯(S2C)正式加入甲辰計劃(RISC-V Prosperity 2036);華大九天成立天津華大九天新公司;廣立微集成電路EDA產(chǎn)業(yè)化基地項目結頂;EDA企業(yè)立芯軟件完成B輪融資...
值得一提的是,今年華大九天的布局動作較為頻繁。華大九天擬2億元參設兩個產(chǎn)業(yè)基金。對此華大九天表示,公司旨在遴選和扶植優(yōu)秀的EDA點工具企業(yè),有助于快速布局EDA相關標的,打造全流程EDA工具系統(tǒng),進一步提升企業(yè)競爭力。此外,華大九天還成立了天津華大九天,注冊資本2億元,新公司的成立,將進一步鞏固華大九天在EDA領域的領先地位,并為其在全球范圍內的業(yè)務拓展提供有力支持。
結 語總體而言,全球EDA市場格局高度集中,自主可控的國產(chǎn)化迫在眉睫。從國內現(xiàn)狀來看,華大九天副總郭繼旺曾表示,EDA巨頭們通過多年發(fā)展以及不斷并購,各自構建了完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈,形成非常高的壁壘。很多IC設計廠商面臨產(chǎn)品問世時間的壓力,更傾向于采用比較成熟經(jīng)過多次驗證的EDA工具。
近年來,國內EDA企業(yè)紛紛冒出,但行業(yè)整體上技術壁壘高,研發(fā)投入大、周期長,缺乏世界級的領軍人物和頂級技術人才,以開發(fā)單點工具為主,缺少全鏈條企業(yè),缺乏并購整合經(jīng)驗與能力,需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游生態(tài)協(xié)同配合。
展望前路,EDA企業(yè)需將自身精力專注在技術創(chuàng)新、保持與外界深化合作,逐步完善國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈布局。隨著中國半導體市場的高速發(fā)展,國產(chǎn)化替代推動EDA企業(yè)不斷前進,業(yè)界預測,未來,國內EDA行業(yè)市場規(guī)模將持續(xù)增長,向高端化、智能化、定制化方向發(fā)展。
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