国微帅红宇:国产EDA现状及发展之路

芯思想 2020-12-19 00:00



2020828日下午,国微集团董事长兼总裁帅红宇于 2020 中国(蚌埠)集成电路产业发展高峰论坛上发表题为《国产 EDA 现状及突围之路》演讲。报告围绕EDA行业特点与现状、国产EDA的困境与发展、国微EDA的发展三个方面展开。

 


EDA行业特点与现状

 

EDA电子设计自动化Electronic Design Automation)处于集成电路产业链最上游的一环,是数字经济的支点。集成电路工艺技术不停地更新升级,目前已经进入10纳米以下,行业壁垒越来越高。每一代芯片的更新,复杂度往往是前一代的至少两倍。作为芯片设计不可或缺的一环,EDA软件自身也在不断地进行更新迭代。

 

虽然EDA全球市场规模仅一百亿美元,却撬动了5000亿美元的半导体产业。如果没有EDA作基石,全球芯片设计公司将会因缺乏重要的生产要素,难以维持,半导体倒金字塔模型将可能会坍塌。

 

1994年国际上取消EDA对中国的禁运,国内重心在快速发展集成电路产业,却无暇补上设计软件短板,导致对海外EDA的依赖一直延续到了现在。全球EDA软件供应商主要是国际三巨头SynopsysCadence Mentor,三大EDA企业占全球市场的份额近70%。而在中国市场,三巨头占有95%的份额。中美贸易战拉开大幕,EDA禁运首当其冲,成为卡脖子工程。

 

帅红宇指出,EDA行业有四个特点,一是市场高度垄断,市场营收集中在美国三大EDA公司;二是技术壁垒高,人才奇缺,专利护城河深,全球从业人员2.5万人,国内1500左右;三是研发投入大,周期长,三巨头每年的研发投入均在10亿美元以上;四是技术产品更新特别快,摩尔定律推动设计规模变化快PPA推动工艺节点演进快。

 

EDA行业的现状来看,1964-1978年是EDA的早期阶段,也是EDA产业奠定基础的阶段;1979-1993年是EDA产业的黄金阶段,EDA产业三巨头相继成立;1993年至今是EDA产业的成熟阶段,海外企业通过并购不断提高行业门槛,而国产首套EDA熊猫系统才刚刚面世。中国EDA产业起步相对较晚,但目前模拟IC设计全流程EDA已经初具规模,在数字EDA点方面已经取得突破。

 


国产EDA的困境与发展

 

EDA国产并非第一次也不是第一次受到掣肘国内EDA产业发展始于1980年代,在技术禁运的压力之下,中国也曾自主研发过,并自主成功开发出了与国际厂商处于同一水平线上的产品。之后国际策略转为解除EDA技术禁运。以技术成熟价格便宜的工具挤占市场,爱环境影响,国内也不再继续深耕EDA领域,和海外差距越来越大。目前国内的EDA工具很分散,提供不了全套的工具链,而国际EDA公司提供给芯片企业的一般都是全套工具。此外,高校EDA基础教育也较为薄弱。帅红宇表示,目前,国内高校几乎完全没有EDA相关培养方向及EDA相关课程开设,EDA相关教材主要是VHDL/Verilog语言或可编程器件FPGA。此外,2010年后国内几乎完全没有相关领域的论文发表,集成电路行业对口专业学生毕业后进入相关行业的仅占1/3,对EDA又了解和兴趣的更是寥寥。

 

国内EDA产业面临的最大问题就是国内没有形成一个完整的、互相促进的产业链,抱团一直是半导体产业发展的最重要方向。半导体集成电路行业环环相扣,只有通过产业链上下游联动,才能获得成功。然而,国内行业协同不够紧密的问题一直存在。国内EDA工具厂商鲜少参与晶圆厂和设计公司的合作研发,有EDA产品生产出来,也得不到使用和反馈,进而难以进步。帅红宇认为存在两方面的问题,一是内外有别,对国外的EDA工具厂商开放,国产EDA厂商需要做认证审核,看资历和是否有相关项目经验。二是“资质”门槛,产业各环节试错成本过高,无论晶圆厂或IC设计厂都更愿相信proven toolsproven teams。国产缺位陷入恶性循环。

 

如何解决这两个问题,帅红宇认为必须打通内循环,通过政、企、学、研把循环打通,整个产业链相互促进,协同发展,形成完整的生态系统,才能不再受约束。EDA发展必要条件是行业必须抱团发展,采用市场化运作的手段,多头并进,才能建立国内EDA产业平台。

 

如何打通内循环,帅红宇表示要在资金人才产业链应用层四个层面有所进步在资金层面,EDA行业投资大、见效慢,周期长,需要高强度、高密度地持续投入。在人才层面,EDA行业人才匮乏,需要人才政策帮助培养人才、吸引人才,留住人才。在产业链层面,与设计公司的互动与促进,市场驱动研发产学研相结合,政府牵头。在应用层面,应对垄断倾销,鼓励军工国企研究机构采购国产软件,应用国产EDA予以补贴。

 

目前国内国内大概有十多家EDA公司,EDA行业布局初见规模,努力在做相关工作,但是都很弱小,即使号称最强最大的华大九天,正式员工也不足700人。有的EDA公司人员甚至不足20人。但就是在这些同仁们共同的努力下,目前模拟芯片设计已经基本可以说做了工具国产化;而早几年,数字芯片国产化工具基本都是空白,随着这几年发展,目前在数字芯片设计全流程中,已经有不少工具在逐步国产化,但仍然跟海外一线企业有相当的差距。


 

国微EDA的发展之路

 

对为国微的EDA发展之路,帅红宇从政府支持、人才技术引进、资本撬动、产学研用相结合是国微四个方面进行了阐述。

 

政府支持方面,2018年国微集团承接核高基01重大专项课题“芯片设计全流程EDA系统 开发与应用”,以布局布线工具为核心,重点开发布局布线、时序分析、物理验证和功耗分析等工具,着力开发硬件仿真加速器、门级仿真、逻辑综合和形式验证等工具,最终形成数字电路芯片设计全流程EDA工具平台。

 

目标明确后,如何实施必须要有高人提点,才能少走弯路,快速实现突破。为此,国微集团聘请了中科院院士王阳元担任EDA研究院首席科学家,中科院院士郝跃担任国微集团首席科学家,清华大学魏少军教授担任EDA研究院学术委员会主任、西电微电子学院张玉明院长担任EDA研究院院长,为公司提点技术发展方向。同时,国微集团还通过产学研合作促进技术发展和人才支撑,先后设立了郝跃院士工作站,成立西电-国微EDA研究院以及东南-国微EDA联合实验室,支持多所高校人才联合培养及EDA前沿理论研究。

 

对于国微集团的研发进展,帅红宇明确表示,目前整体成果超预期,成绩喜人国微集团在EDA领域中以传统的FPGA原型方案为主,也正在布局实现支持主流工艺、与主流工具兼容的数字电路全流程EDA平台。20191120日,国微集团发布了全球第一款单核最大容量FPGA原型验证平台;国产第一台大型企业级硬件仿真器正在研发中计划于202012正式上线。而在后端实现方面,国微集团正在建设以布线为中心的统一的层次化数据模型。其中包含业界最好的布线技术、PowerFirstTM技术、对高容量及iHO的全层次化技术以及灵活高效的TclC语言的应用程序接口(API)。

 

帅红宇强调,未来国微集团计划采用市场化运作、资本运作以及产学研用等手段,不断投入,通过自主研发、引进吸收,以布局布线、硬件加速为核心,完善逻辑综合、时序分析、功耗分析、成片率设计、可制造设计等工具,实现支持主流工艺、与主流工具兼容的数字电路全流程EDA平台。

 

在此我们也祝福国微集团EDA数字电路全流程EDA平台早日完成布局。

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