【ICCAD2024】国微芯：国产EDA三大挑战，逐个击破

随着美国以泛化的国家安全为由，对中国半导体行业的打压行为愈演愈烈，在日前举行的第三十届集成电路设计业展览会（ICCAD-Expo 2024）上，中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军教授表示，中国半导体产业发展的外部环境正在不断地恶化，急需找到突围之路。

图自：魏少军教授ICCAD 2024演讲

此前，中国芯片设计业一直处在追赶的道路上，依靠工艺技术的进步和EDA工具的进步就可以获得较好的发展。“现在的情况变了，外界的封锁愈演愈烈，甚至会掐断我们与外界的联系。”魏少军教授在演讲中指出，“不管我们愿意不愿意，是到了下决心发展自己的技术生态体系的时候了，否则将永远无法摆脱跟在别人后面亦步亦趋的被动局面”。

工艺分叉给国产EDA带来三大挑战

在先进工艺领域，中国大陆同样遭遇着一系列严峻且紧迫的现实难题。国产关键设备的采购遭遇重重阻碍，特别是光刻机 EUV 的供应被完全阻断，这一困境在短期内难以得到根本扭转。与此同时，大陆之外的大型芯片制造企业已率先实现了 2 纳米制程工艺的突破，而我国因 EUV 光刻机的缺失，不得不依赖诸如多重曝光等复杂技术手段，来艰难应对因缺乏关键半导体设备所导致的工艺分叉局面。

然而，这还不是全部的挑战。新工艺的良率普遍偏低，以及国产机台的稳定性不足等问题，也日益凸显出来。在这种艰难的环境下，国产 EDA 工具能否挺身而出，为国产工艺导入流程提供坚实有力的支持，成为了决定我国半导体产业能否突破困境的关键因素之一，这也给国产 EDA 工具带来了前所未有的挑战。

国微芯首席产品科学家 顾征宙

“当前，国产EDA发展正面临三大核心挑战：如何加速新工艺的快速导入、如何确保芯片在设计阶段得到充分验证、能否提供更快更精确的制造端软件工具。” 在ICCAD-Expo 2024上，深圳国微芯科技有限公司 首席产品科学家 顾征宙 在一场题为《平凡的改变，将改变平凡》（Simple Shift Can Reshape the Simplicity）的主题演讲中说道，他认为，为了满足fab在工艺分叉等复杂挑战下的需求，国产EDA需要提供更快、更精确的软件工具。

在演讲中，顾征宙以独特视角回溯人类发展与科技演进历程，指出半导体是推动现代生活变革的核心力量，从人类半直立行走到智能手机时代，微小创新汇聚成伟大变革，为国产 EDA 发展提供深刻启示。在随后接受《电子工程专辑》等媒体采访时，还就国产EDA行业未来的发展方向提出了自己的看法。

国微芯的应对策略与创新成果

在当前地缘政治和内卷的背景下，顾征宙认为，全球IC行业正处于工艺分岔阶段，Chiplet、先进工艺等技术的发展对于国产Fabless来说是一个挑战。他强调，5纳米可能是DUV制造的极限，对于国产Fabless来说，这是一个非常难的技术关口。

成立六年多来，国微芯稳步前行，秉持着 “平凡的改变，将改变平凡” 的理念，于国产 EDA 从量变到质变转型期串珠成链，积极应对关键挑战。针对国产EDA面临的挑战，国微芯围绕设计验证、工艺导入以及制造端问题解决三个方面展开，并开发出多个核心产品。其中，形式验证平台、PDK平台、K库软件、MDP软件以及针对国产机台的OEM定制等，是国微芯在国产EDA领域的代表性成果。

1. 设计验证革新——形式验证平台：国微芯的形式验证平台推动了“设计左移”， 即从设计初期就开始利用代码覆盖率分析、高阶综合LPV及强力debug工具等，全面深入检测潜在问题。利用Formal软件对芯片进行彻底充分的验证，以便提早发现芯片里的逻辑错误，提高每次流片的成功率。这一平台提高了芯片设计的成功率，为客户节省了大量的时间和成本。据悉，在与某大型芯片制造商的合作中，该平台成功发现了传统测试向量未覆盖的逻辑错误，并帮助客户实现了芯片的一次流片成功。
2. 数据驱动创新——PDK平台：国微芯致力于将更多lesson learned案例融入到PDK平台验证中，实现了从PCELL到DRC、LVS再到PEX整个流程的验证覆盖。这不仅提高了客户的rule问题处理效率，还显著改善了良率与效率。
3. 工艺导入优化——MDP软件：针对传统DRC工具CPU利用遇瓶颈的问题，国微芯MDP软件创新采用partition技术，将芯片分割并行计算，极大提升了运行效率。同时，其统一图形引擎解决了数据转换难题，优化了fab工作流程，得到了多家fab的认可与推广，并逐步推广成为工艺导入优化的关键。

“芯天成”系列产品

上述产品在提升设计可靠性、加速工艺导入进程以及提供更快、更精确的制造端软件工具方面发挥了重要作用。

凭借一系列优秀的工具产品，国微芯还在2024国际集成电路展览会暨研讨会（IIC Shanghai）上，荣获了中国IC设计成就奖“年度技术突破EDA公司”这一殊荣。

AI在EDA领域的探索与尝试

随着AI技术的飞速发展，其在EDA领域的应用也日益受到关注。

在采访中，顾征宙提到了国微芯探索AI PDK应用，以及开发AI deck件方面的尝试。他表示，AI技术在EDA领域有着广阔的应用前景，可以帮助解决传统EDA工具中存在的反应不及时或功能缺失问题。尤其是在工艺路径分岔、新工艺良率偏低以及国产机台不稳定性等问题上，AI技术可以提供新的解决方案。

顾征宙在ICCAD 2024期间接受媒体采访

通过对AE（应用工程师）和PE（工艺工程师）的经验学习，AI能够辅助创建原型并加速工具性能提升，告诉你整个工艺的极限在哪，进而促进快速工艺导入。顾征宙表示，以往PDK在国内fab导入，通常最好的情况也要两三个月左右，而国外先进的fab只需要两三个礼拜，甚至两三天就做完了。然而通过将AI技术融入PDK平台，国微芯实现了工艺研发的加速，进一步助力国产工具融入全球EDA生态圈。

同时，AI技术的应用还有望提高EDA工具的自动化程度，缩短芯片设计与制造周期，提升整体效率，解决国内EDA PDK人才紧缺的问题。“不过应用创新还是需要业界，尤其是fab来帮助推动生态，目前这个门槛还是很高的。”

国产EDA的未来展望

面对当前地缘政治环境和技术封锁的压力，顾征宙提到，虽然国内尚未有一个完整的全流程EDA解决方案，但通过不同公司之间的合作是可行的。

展望未来，顾征宙表示，国产EDA工具需要如同梵高的《星空》一般，在浩瀚的高科技宇宙中闪耀出独特的光芒。而国微芯的Formal、PDK和MDC等工具，则是这片星空中最具潜力的星辰。他期望在明年的市场推广中，这些工具能够赢得客户的广泛信赖与支持。

同时，顾征宙也强调了信任（Trust）对于国产EDA发展的重要性。他认为，要赢得客户的信任，国产EDA需要在技术（Technology）、合作关系（Relationship）、紧密联结（Union）以及优质服务（Service）等四个方面均表现卓越。

谈及芯片行业的现状，顾征宙表示，尽管面临诸多困难，但他对中国半导体产业充满信心。“只要行业内各企业专注于自身发展，做出差异化，并确保财务健康，那么即使在复杂的国际形势下，也能找到生存和发展之道。”