几十年来,在西方国家技术体系发展起来的半导体产业,无论是芯片设计还是制造工艺,都一脉承袭了西方的技术路径,如今在美国的先进工艺技术封锁下,我们要开始思考未来如果要在制造工艺上分道扬镳……

“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。” ICCAD 2024主峰会上,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在题为《中国芯片设计业要自强不息》主题报告演讲中的话,一针见血地点出了当前整个行业的最大问题——路径依赖。

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

之前,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。伴随着外部先进加工资源对我国芯片设计企业关闭,中国芯片设计企业所能使用的制造技术不再像之前那样丰富。需要中国的Fabless们在技术创新上更关注不依赖先进工艺的设计技术,例如架构创新、微系统集成,从封装技术演进而来的三维集成技术(3D-IC)正逐渐走向前台。

魏少军指出,路径依赖对于跟随者是一条捷径,但现在的形势变了,外界的封锁愈演愈烈,甚至会掐断我们与外界的联系。“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办趋的被动局面。必须清醒地认识到路径依赖是我们尚未摆脱的一个桎梏。”

不过,我们仍要对自己的发展有信心,因为中国是一个世界工厂的事实,在短期内不会改变,而且更重要的是,中国还是“世界市场”。只要能做出好的产品,仍能搏出一线生机,于是在先进制造工艺对国内企业关闭的情况下,如何利用成熟工艺提升大芯片性能成为关键。在这个过程中,被誉为“芯片之母”、“芯片产业皇冠上的明珠”的EDA工具将起到关键作用。

图自Frost & Sullivan

EDA行业因其强大的杠杆作用,被视为集成电路和全球数字经济的坚实基础,据SEMI数据统计,2022年全球EDA软件行业市场规模约为134.47亿美元,支撑着数千亿美元的半导体产业以及数万亿美元的数字经济。与此同时,AI、5G等科技革命正推动半导体产业和EDA工具朝着智能化和高效率的方向发展。

中国EDA行业其实早在80年代就开始了,并且于1993年诞生了“熊猫系统”。但受“造不如买、买不如租”的思潮影响。国产EDA产业在起步的前二十年并没有取得实质性的技术突破,国产EDA市场份额相继被海外企业所占据。直到近年在中美贸易摩擦及科技封锁的背景下,集成电路产业链的自主可控性日益受到重视,国家和地方政府相继推出一系列支持国产EDA发展的政策,让本土EDA企业犹如雨后春笋一般出现。

中国制造类EDA市场规模(图自Frost & Sullivan)

据不完全统计,目前国内已经有上百家EDA工具企业。但是几十年来,在西方国家技术体系发展起来的半导体产业,无论是芯片设计还是制造工艺,都一脉承袭了西方的技术路径,如今在美国的先进工艺技术封锁下,我们要开始思考未来如果要在制造工艺上分道扬镳,本土的EDA企业要如何支持本土的IC设计业和制造业?这是否意味着要放弃海外其他市场?100多家企业,又何时能够凑成中国自己的EDA“航空母舰”?……带着这些问题,《电子工程专辑》在ICCAD 2024上采访了多家国内外EDA企业专家。

开辟国产EDA新路径

要在工艺受限情况下做好国产大芯片,国产EDA企业会用什么策略来帮助Fabless在相对成熟的工艺上,把大芯片的性能提升起来呢?

见工软副总裁 吴晓忠 认为,22纳米以上的成熟工艺虽然很少用于大算力、超算或智算芯片,但可以通过多种策略来增强大芯片性能。例如,采用DFT(Design for Testability,可测性设计)诊断提高芯片良率,从而在有限的面积上放置更多晶体管;使用支持百万Pin级别的PCB工具进行封装优化;以及在应用Chiplet(芯粒)技术开发时,应用HBM、RDMA等IP解决大芯片的存储和互连问题。据悉,合见工软的多芯粒互联方案如UCIe IP、RDMA IP和HBM IP在国内市场已经成熟,实现在AI、HPC等头部设计企业的成功部署商用。

见工软副总裁 吴晓忠

芯易研发副总裁 石贤帅 则提到,国内EDA企业在靠近市场方面具有天然优势,这使得他们能更好地理解市场需求并快速响应变化。他认为,尽管先进工艺技术受限,但通过工具实现架构优化或3D封装等先进技术,可以充分利用每个晶体管,实现性能上的突破。同时,他也提到在这样的背景下,设计人员将面临的更高要求,不仅要跟随国际步伐,更要从创新角度解决问题。

当谈到国内EDA厂商是否应该对标国际三大EDA厂商时,英诺达创始人、CEO王琦 提出,要让客户放弃现有的三大EDA厂商工具,国产EDA必须在某些方面形成局部优势,如稳定性或高性能,并在某些点工具上形成差异化,逐步吸引客户转移。同时,也要抓住一两个关键点展示出比现有工具更强的地方,以此吸引客户尝试使用新产品。

芯华章首席市场战略官 谢仲辉 则赞同魏少军教授的观点。他强调,国产高性能芯片的突破需要摒弃路径依赖,寻找新的技术路径。本土EDA公司必须根据行业需求发展,直面资金来源的挑战,并以市场为导向,为客户提供差异化的解决方案。“行业需秉持‘客户成功我们才可能成功’的理念,注重资源利用率和整体验证效率,提供灵活的资源调度方式。”

他提到,芯华章的工具在国产服务器上的性能超过了传统X86服务器,在降本增效方面获得了显著成效,FPGA原型验证系统更在国际市场上也得到了认可,今年推出的第三代FPGA原型验证系统HuaPro P3和FusionFlex敏捷验证管理器,更加关注于如何深度地满足客户的需求,其具备的实用性、灵活性,都是自身产品研发路线对市场需求的快速响应。“同时考虑到供应链和信息安全风险,使用可信EDA工具对中国客户来说十分重要。”

"由于没有历史包袱,更容易采用新的技术,某些性能指标能够超越国外产品。"在比较国内EDA公司与国际三大家EDA公司的差距时,芯启源集团副总裁兼董事会秘书 廖鼎鑫 表示,尽管国内EDA公司成立时间较晚,大部分集中在某些点工具的突破上,产品线不及三大家完整,但国内公司也有其优势。据悉,芯启源已经在头部CPU、GPU厂商的部分合作中,替代客户原有的国际大厂产品,取得了显著成果。国内EDA公司更重视国内客户的需求,响应速度快,能够迅速解决客户问题。 产品的性价比也更高,能够覆盖到更多的中小型企业客户。

国微芯首席产品科学家 顾征宙 则提出通过让设计验证环节尽可能前置,可以更早地发现并解决问题,从而提升设计的可靠性和完整性,这对于提高国产EDA的整体竞争力具有重要意义。同时,他也提到,在设计验证环节,国微芯形式验证平台的核心亮点就是推动“设计左移”,其与传统多在芯片设计后期开展大规模验证不同,国微芯提前介入,从设计初期便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,以便提早发现芯片里的逻辑错误,提高每次流片的成功率。

EDA厂商怎么看DTCO和工艺分岔

本次的ICCAD大会上,有多家企业在演讲中谈到了DTCO(设计-技术协同优化)、STCO(系统-技术协同优化)的重要性,这要求无论是芯片设计企业、终端应用企业,还是EDA/IP这样的上游企业,都要在产品概念诞生之初,就和下游晶圆代工厂达成高度同步。但在工艺分岔几乎已成定局的背景下,EDA厂商们又如何看待这种模式?

西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理 凌琳 表示,EDA行业的发展已经从滞后于工艺转变为与之同步甚至提前规划。为了应对这一变化,EDA厂商需要深入挖掘工艺演进潜能,达到更高的PPA(功率、性能、面积),这也是为什么EDA参与DTCO、STCO流程变得尤为重要。

西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理 凌琳

“没有真正的市场需求,初创EDA公司难以生存。”鸿芯微纳首席技术官 王宇成 指出,EDA工具必须紧密跟随工艺发展,并提供更好的适配和协同优化。过去EDA工具发展曾滞后于工艺,现在工艺与工具要更加耦合,否则工具将失去竞争力。虽然现阶段中,EDA初创公司面临一定困难,但长远看来,抓住工艺演进带来的机会,仍然有成功的机会。”

顾征宙 从技术角度分析了全球IC行业的工艺分岔,并提出5纳米可能是DUV制造的极限。他认为,这对于国内的Fabless来说是一个技术关口,而对EDA企业来说,也是一个机遇。他提出, 国产EDA领域当前面临的最紧迫挑战在于能否加速新工艺的导入,以解决制造端的良率和效率问题。在此过程中,国产EDA工具扮演着关键角色,它们能够提供必要的技术支持,保障整个工艺导入过程的顺利进行,以及国产工艺分岔路径的平稳过渡。

随着现在国内先进工艺被逐渐管控,Chiplet对于很多的国内大芯片公司算是一条值得尝试的变通之路。芯和半导体创始人、总裁 代文亮 表示,为了帮助客户更好地将设计移植到Chiplet架构上,芯和等公司需要与封装厂深度合作,解决诸如信号损耗、热管理和电容控制等问题。“玻璃基板的应用就是一个例子,它能显著降低信号损耗并减少干扰,为高性能计算提供更好的解决方案。”

代文亮 进一步解释说,尽管大陆在先进封装方面相对落后,但这并不意味着没有发展空间。相反,针对大算力需求,如近存或存内计算等领域,存在很多创新机会。例如,特斯拉的Dojo芯片就是通过优化内部算法实现了高效能计算。Chiplet技术可以整合多种技术,如毫米波、硅光和存储,从而不再依赖单一工艺。另外越来越多的EDA公司发现,如果还是继续做传统的芯片设计,已经越来越难以满足AI芯片、AI系统的要求,也迫使大家开始往STCO方向去突破单个芯片的局限。

"今年大家陆续看到了新思收购Ansys、西门子收购Altair的新闻,三大家都在往系统设计进行升级。"代文亮  认为对于国产EDA来说,系统设计更是一个不可忽视的阵地。中国是全球最大的系统产品制造基地,在面对先进制造工艺受牵制的大背景下,从系统全局的角度去挖掘性能的潜力,将诞生很多新的创新与机遇。举例而言,对于国产EDA来说,Chiplet作为一个创新的三维芯片系统,是对全球所有EDA厂商都公平的赛道,大家几乎同时起跑,不存在国产替代,而是真正的国际竞争,是对国内EDA公司实力的一次重要检阅。

芯和半导体创始人、总裁 代文亮

谢仲辉 表示,国产EDA必须发挥后发优势,通过创新来打破传统EDA流程的局限。例如,利用AI大模型和云平台等新技术体系架构赋能EDA运算,提高效率。同时,针对具体应用场景提供定制化解决方案,而不是盲目追求最先进的工艺节点。这种差异化竞争策略有助于摆脱对高集成度、低功耗、高性能的过度依赖。

芯行纪销售副总裁 孙晓辉补充道,芯行纪作为一家年轻的数字实现EDA公司,深知不能简单复制现有的产品路线,而是要找到真正的行业痛点和差异化的价值点,为客户提供效率赋能。这不仅包括技术上的突破,以及传统EDA与新兴技术的融合,也涵盖了如何更好地满足客户需求的实际问题。

此外,市场需求与技术创新的平衡也是国产EDA企业需要面对的问题。一些嘉宾表示,虽然市场需求是推动EDA技术发展的重要动力,但过于追求市场需求可能会导致技术创新不足。因此,国产EDA企业需要在市场需求和技术创新之间找到平衡点,以实现可持续发展。

产数字全流程工具进展如何?

近几年,国产EDA行业谈的最多的话题就是:“什么时候我们能有自己的数字全流程工具?”从各位嘉宾的访谈来看,虽然国内在数字EDA全流程工具方面已经取得了一定进展,但仍需进一步加强特定领域的算法和技术,同时促进各公司之间的协作,以确保最终能够形成一个完整且高效的工具链。

鸿芯微纳首席技术官 王宇成

王宇成表示, EDA的发明创造进程相对缓慢,主要是在原有流程上进行不断的迭代与增强。

在过去几年中,鸿芯微纳有机会参与一些合作流程,使得工具在算法层面取得了显著的改进,这些改进为客户带来了实实在在的收益。至于国内EDA全流程的补强,王宇成认为不应该盲目追求大而全,而应该注重单点突破。一旦某个点取得了突破,就可以以此为契机,逐步推动全流程的完善。因此,鸿芯微纳目前主要工作重点在补强现有工具。

顾征宙介绍了国微芯在EDA全流程中的定位。他表示,国微芯的产品主要偏向制造端的设计验证, 其战略布局聚焦于设计验证、工艺导入以及制造端问题解决这三大关键方面。通过深入探索与研发,成功打造出一系列核心产品,诸如形式验证平台、PDK 平台、K 库软件、MDP 软件,还有专门针对国产机台的 OEM 定制等。这些成果精准对接国内集成电路产业链当下最为紧迫的需求,为整个工艺导入流程以及国产工艺分叉的顺利推进保驾护航。

国微芯首席产品科学家 顾征宙

陈英仁强调了全流程在国产EDA中的重要性。在自身已有成熟解决方案和大量客户的基础上,他认为,与国微芯等兄弟公司的交流合作是必要的,但前端和后端工程师之间的协作存在一定的挑战。“由于思尔芯的工具属于前端,接触的工程师可能不太了解后端,因此需要在工具上进行整合,以便为客户提供更全面的解决方案。”他也表示,这个过程需要时间,但他们相信这是一个很好的契机,并希望与其他公司合作,共同构建良好的生态。

孙晓辉则对目前国内EDA企业的现状进行了分析。他认为,目前国内EDA企业正在积极地把点工具串联成完整的链条,这个过程需要时间和努力。虽然整个链条非常复杂、具有难度,但他们相信最终会形成完整的链条。

“在这个过程中,每个点是否都有相应的工具存在是基础。” 孙晓辉认为,从目前的情况来看,每个点都有人在做,从串链的角度来看,各家公司需要遵循统一的标准,通过实际项目积累经验,逐步解决兼容性和接口问题。因此,“点工具串链成全流程,这个方向是必然的。”

AI对EDA真的有用吗?

随着AI技术的快速发展,其在EDA领域的应用也越来越广泛。尽管AI和机器学习是当下的热门话题,但西门子EDA其实早在多年前就已经开始将这些技术应用于数据分析以提升良率和生产线管理,凌琳 表示:“AI技术可以帮助EDA工具更加智能地处理数据、优化布局布线以及加速仿真验证等过程,从而提高设计效率和准确性。”

据悉,自收购一家加拿大高精度计算公司以来,西门子EDA持续投资于AI算法的研发,拥有超过1400人的团队专注于此领域,并积累了3700多项相关知识产权。目前公司已经利用AI在数据处理、布局布线优化以及仿真验证加速等方面取得了显著的成果。凌琳进一步阐述了AI在EDA中的主要应用方向:

  • 大数据优化:对于需要处理大量数据的工具,早期采用机器学习方法可以显著提高数据集的优化速度。
  • 并行计算加速:通过并行计算增强单个工具的效率,降低使用难度,使得非专家级设计师也能高效工作。
  • 自动化版本更新和质量保证(QA):AI可以在某些方面自动完成版本更新或质量检查任务,提供更稳定的服务。

凌琳指出,虽然完全由AI独立设计芯片还为时尚早,但在上述几个方面已经有了实质性进展,例如在特定问题处理上表现出色,有助于版本更新和QA工作。“虽然AI还未达到创造性设计的水平,但我们正朝着智能化方向发展。公司会持续投资AI技术的演进,并将其融入工具集和上下游链接中。”

吴晓忠 则介绍了合见工软在过去一年中对AI+EDA的研究成果。合见工软正在研发一款AI助手产品,该产品能够通过自然语言生成相应的设计和测试向量,并允许用户根据功耗、面积或性能优先等条件进行人为指导。这款工具已经在国内头部企业中进行了测试,效果良好,预计将在近期发布。

顾征宙 强调了应用端创新的价值,特别是在当前国内外工艺路径分岔的情况下。他认为国产EDA工具应更加关注实际应用场景,了解国内市场的痛点,并与晶圆代工厂紧密合作,以便快速迭代和改进工具性能。他提到,国微芯正在将过往经验集成到AI相关的工具中,开发基于应用面原型的PDK以及AI Deck相关的工具,以缩短国内工艺导入市场的时间。“我们认为,应用创新可以弥补EDA工具的短板,提升反应速度和功能。”

芯易研发副总裁 石贤帅 表示在架构设计方面融入AI技术还不够成熟,但生成式AI已经逐步融入我们生活的方方面面。芯易荟紧跟AI化发展的步伐,正在积极布局专注端侧AI推理芯片的工具化IP。石贤帅分享了公司如何利用其工具开发多核异构子系统,支持从低到高的不同级别算力需求。他们提供基于自主研发工具和官方柔性IP库的产品组合,包括处理器、DMA IP、TPU和VPU等组件,可以根据客户需求灵活配置,快速定制指令,加速各种算法。

芯易研发副总裁 石贤帅

此外,针对AI大模型推理和AI+MCU应用,芯易荟提供了差异化的产品和服务,帮助传统MCU厂商增加AI功能,实现更高性能的应用。“我们主要关注推理端,针对小算力到大模型的应用场景。芯易荟的异构多核设计平台针对不同的应用算力的场景提供定制化解决方案,我们的工具可以帮助客户进行快速的架构探索和迭代,增加差异化功能。我们的IP则可以帮助客户固化特定算法,提高性能。我们最近在AI大模型方向有重大突破,芯易荟AI子系统IP在LLAMA2-7B推理的模型下,单位算力推理性能可达45 Token/s/TOPs,并且算力规格灵活可定制。” 石贤帅 说道。

孙晓辉 表示,芯行纪在成立之初就考虑了AI技术的应用。“我们在底层架构设计时就考虑了机器学习和分布式计算的支持。目前公司产品已经结合了这两项新兴技术,可满足现代芯片设计对高性能计算的需求,显著提升处理效率和质量,切实助力客户的实际项目应用。”

芯行纪销售副总裁 孙晓辉

速石科技首席技术官 张大成 提出了一个全新的视角,即通过训练特定于EDA设计公司的AI大模型来改善仿真资源的调度。这种方法不仅可以预测和分配适当的计算资源,还能结合异构资源管理和速石科技的国产调度器,形成完整的解决方案,从而极大提高了研发效率和产品质量。

鸿芯微纳对AI的投入非常谨慎,虽然在AI outside上取得了一些成果,但在客户应用中仍存在难度。公司还在AI inside方面进行了研究,并在精度和Run tunnel方面取得了一些成果。他们发现AI可以提高精度,但也存在能量消耗问题。“我们正在研究如何优化大模型,特别是在逻辑综合方面借鉴大语言模型的方法。“王宇成说道。

针对车芯片,国产EDA工具还需要哪些优化?

汽车芯片是近年来的高速增长点,不少国内原厂甚至车厂都对此展开了布局,但与普通芯片不同的是,车规级芯片在安全可靠性的认证上近乎严苛。与此同时,智能驾驶等高端需求的出现,也需要芯片企业在项目定义之初就和主机厂密切合作。这对于EDA企业来说,工具的意义不再是设计一款芯片,而是从整个车机系统的层面实现设计左移。

谢仲辉指出,汽车芯片作为保护人的生命安全的关键部件,除了需要确保既定设计功能的正确性外,还需要在面临未预见事件(如老化、失效)时,能够提前告知使用者,避免意外的发生。因此,车规芯片在功能安全方面有着严格的要求,对应的标准如ISO 26262等。

芯华章首席市场战略官 谢仲辉

为了满足这些要求,EDA工具需要具备一定的功能安全特性。例如,工具需要具备追本溯源的机制,以便在出现问题时能够迅速定位问题来源,无论是与工具本身、芯片设计还是其他因素有关。此外,工具中的安全机制需要可观察、可控制,以确保芯片在验证过程中不会意外引入不必要的问题。

据悉,芯华章已经获得了TÜV国际五大功能安全标准的相关认证,并与多家国内车规芯片公司(如芯擎、黑芝麻等)展开了合作。然而,谢仲辉强调,随着智能网联汽车时代的到来,汽车芯片变得越来越复杂,传统的芯片级验证已经无法满足需求,更多的是需要规范化的场景级安全要求或验证要求。

他提到,传统的芯片从设计到车规落地一般需要五年时间,而很多国产系统厂商和车厂OEM在选择芯片时往往处于被动地位,因为它们只能根据芯片供应商提供的方案进行选择,而无法根据自身的使用场景和需求进行定制。这导致了车厂在选择芯片时往往只能使用上一代的芯片,而无法及时采用最新一代的芯片。

为了解决这一问题,芯华章提供了新一代的系统解决方案。利用泛化测试和大数据模型,将各种场景进行建模和范化,降低了物理收集数据的成本和时效性。通过在这些模型上进行仿真,可以更有效地提升芯片的效率和性能。对于现有的芯片,则提供了测试环境和手段,帮助车厂和芯片供应商更好地选择适合的ECU来满足不同车型和场景的自动驾驶要求。

“对于正在开发的芯片,我们提供了将泛化场景导入到芯片验证环节的方法。这可以帮助芯片供应商在流片之前更好地了解芯片的算力和场景,从而确保芯片能够满足主机厂的需求。”谢仲辉透露,芯华章公司已经与深圳最大的新能源主机厂达成了协议合作,共同推动这一解决方案的实施。

EDA上云的进展

EDA上云同样是前些年行业内的热点,尤其是对于财力有限的小型Fabless公司,无法搭建自己的仿真、验证平台,充分利用好公有云资源是最具性价比的。但这些年来,真正使用云上EDA工具的公司真的多吗?

在谈及芯片设计上云的情况时,张大成表示,从2021年到2022年是设计公司用云最频繁的时候,但之后由于经济下行,企业对云的投入成本预算发生了变化。虽然云的使用模式是刚需,但企业需要考虑投入产出和业绩。因此,很多芯片设计企业既要在本地构建平台,又要考虑云的预算模式和经济收入。这催生了混合云的模式,即本地做一些设计团队工作,同时动态获取云资源。

速石科技首席技术官 张大成

据悉,速石科技已经与国内各大公有云厂商及私有云打通,能够根据业务需求动态获取云端资源。例如,可以在两分钟内启动200台不同配置的机器进行计算,并最终将数据存储回本地。

至于云仿真方面的发展情况,张大成表示,尽管IC设计企业采用云上仿真的数量并未达到预期,但对产品精度和高质量的要求从未改变。“创新型的IC设计企业在产品研发上投入巨大,速石科技通过构建云平台及本地化平台,帮助他们降低了研发平台建设的成本,并减少了EDA工具flow的投入。”从数据来看,新型的创新IC设计公司更倾向于使用速石提供的整套解决方案,以解决基础架构问题。

对于未来的预测,张大成认为,在经济环境不佳的情况下,云平台的接受程度并未像云计算兴起时那样炙热。现在,企业更追求以更低的成本提升计算仿真效率和产品回馈。因此,未来使用云的模式可能更多地解决突发的或紧急的业务场景,帮助企业在紧急时快速拉起环境,结束后又能与其他环节无缝对接,获取产品质量回馈。

当记者问及芯片设计企业如何应对从芯片模块设计走向芯片系统设计这一应用趋势时,张大成指出,EDA应用和CAE应用逐渐开始融合,这给研发用户带来了操作系统上的改变。“现在EDA工程师不仅要熟悉工具流程,还要从结构、电磁等角度围绕芯片的整个架构进行验证和仿真。”速石科技看到了从芯片设计变成系统设计的发展趋势,并认为新的研发设计平台和用户设计的交互工具流程一定会发生变化。

张大成还介绍了速石科技的核心产品——Fsched调度器。这款调度器已经在国内数百家客户企业经过验证实践,可以完全替代IBM的LSF。

各家企业的绝活

既然补强短板、锻造长板才是当前EDA行业的主旋律,那么各家企业的“拿手好活儿”又都是什么呢?

吴晓忠表示,合见工软的UVHP是国内自研产品中首个数据中心级的硬件仿真平台,其容量可从1.6亿门扩展到460亿门,与国际先进的大容量硬件仿真平台性能齐平。其国内首创的时序驱动自动分割系统能大幅提升性能,运行性能可比肩甚至超越国际领先水平的硬件仿真器。UVHP还支持SA速率适配方案和transactor虚拟接口方案,为用户提供更大的灵活度。此外,UVHP提供了丰富的调试手段,并可与虚拟原型平台多态组合,满足复杂芯片验证需求。

此外,合见工软今年9月发布的PD-AS则是基于新一代AMD FPGA VP1902产品的单颗FPGA原型验证平台,充分利用了VP1902芯片上的DSP资源和LUT资源,性能可达几十兆乃至上百兆。同时,内嵌了见工软自己开发的调试平台,提供独特的软件差异。

吴晓忠还指出,合见工软的UVHP硬件仿真平台解决了大规模芯片验证中的大容量验证问题,同时提供互联和存储方面的IP解决方案,如支持200、400G速率的RDMA IP和HBM IP,满足国内工艺算力密度和算力规模的需求。

面对3D-IC芯片设计复杂度的显著增加,凌琳表示,西门子EDA作为工具链的提供者,与上游制造、设计协同,整合了先进的封装工具集,包括热分析、应力仿真等工具,提供一个套件,让设计客户能够尽快进行设计、连线、验证、测试,并尽快放到制造端。同时,西门子EDA还横跨PCB软件和系统级仿真等领域,期望能够把未来的设计周期缩短,推动产品更快上市。

对于如何提供从概念到制造流程的全覆盖的综合设计平台,凌琳表示,这是技术演进的必须,需要看整条链上的优化。西门子EDA不仅有IC的工具,还有PCB的软件,并对这块的理解比较早。西门子的工业软件有基于系统级的仿真,包括基于物理场的仿真、基于流体力学的模拟和仿真等。西门子期望能够把这些东西综合在一起,形成一个比较完整的数字孪生的平台。

陈英仁提到,对于需要开发Arm或RISC-V架构产品的客户,思尔芯提供的平台可以作为“试驾”环境,使客户能够探索最适合其应用场景的核心。因为RISC-V的快速迭代与多样性,思尔芯与不同的RISC-V厂商合作,参与定义RISC-V系统级别的应用和测试规范,并致力于提高RISC-V内核的调试易用性,以适应多样化的市场需求。 

思尔芯副总裁 陈英仁

石贤帅表示,芯易荟基于工具化IP,客户可以根据应用场景拓展指令,提供很大的灵活性。在多样复杂的环境下,如AI应用下,可以做到快速算法实现和迭代。

王琦表示,英诺达专注于静态验证EDA工具的研发,并选择了低功耗作为切入点。静态验证已成为确保芯片设计质量和可靠性的关键环节,可以帮助设计团队提高设计质量,加快早期产品迭代速度。以最新推出的ECDC和ELint工具为例,可以帮助设计团队在RTL阶段解决数字集成电路设计中常见的跨时钟域问题,帮助设计师提高设计代码的质量,实现早期RTL代码签核。该系列工具的推出也填补了目前国产数字流程的缺口。同时,英诺达也提供云平台服务,以共享资源的方式降低客户的使用成本和技术门槛。

代文亮表示,芯和半导体围绕“集成系统设计”进行技术和产品的战略布局,开发由AI人工智能技术加持的多物理引擎技术,以“仿真驱动设计”的理念,提供从芯片、封装、模组、PCB板级、互连到整机系统的全栈集成系统级EDA解决方案,实现系统内各种芯片及硬件的高速高频互连。

芯和半导体在2021年全球首发了3DIC Chiplet 先进封装系统设计分析全流程EDA平台,经过几年的市场推广与迭代,已经被全球多家顶尖芯片设计公司广泛采纳,用于设计下一代面向人工智能、数据中心、汽车电子和AR/VR市场的高性能计算芯片,包括CPU/GPU/NPU等,有力推动和完善了国内Chiplet产业链的生态建设。

科技创始人兼董事长 孙家鑫表示,公司具有完全自主知识产权的TJSPICE产品,与市面上的SPICE相比具有差异化优势,特别是在处理超高速SerDes和DDR5信号完整性问题上实现了突破。据透露,巨霖的一家客户原先需要用海外两家巨头的EDA工具交替验证,但用了巨霖的产品后,只用一款工具就能满足需求。

“我们对标的,从来只有海外巨头。”同时孙家鑫指出,中国EDA的起步较晚,但可以在现有的条件下做好SPICE,并瞄准业界空白进行突破。

科技创始人兼董事长 孙家鑫

廖鼎鑫表示,芯启源的MimicPro产品集成硬件仿真及原型验证的特点为一体;产品研制在国内起步较早,从2018年开始到现在已经经过6年,经历多个大项目的打磨,易用性和成熟度较高;强大的自动分区能力,目前实测能支持到256片FPGA;并行编译速度更快,同样设计编译时间缩短30%,丰富的降速桥方案,可以覆盖目前大部分CPU/GPU/AI/ADAS/Networking等客户的逻辑及接口验证需求;另外采用了机柜形式,不需要复杂的外接连线,稳定性高,适合大芯片大设计验证场景。

顾征宙则特别提到了国微芯在MDP软件方面的突破性进展。他表示,传统 DRC 工具 CPU 利用遇瓶颈,国微芯MDP 软件创新采用 partition 技术,将芯片分割并行计算,极大提升运行效率。测试显示,在 512 颗 CPU 下,特定工艺仍具 1.5 - 1.7 倍可扩展性。同时,其统一图形引擎解决数据转换难题,优化 fab 工作流程,质量与速度在多家 fab 测试中获认可,正逐步推广,成为工艺导入优化关键。

EDA并购潮快来了吗?

关于本土EDA企业整合的问题,业界有不同的声音。一种认为千艘帆板,抵不上一艘航母,国内EDA企业应该尽快结束内卷,创始人格局打开,进入整并阶段,形成2-3家航母级别的企业,直面三大家;另一种看法是,百花齐放是行业的必经阶段,目前国内这100多家EDA企业的点工具单独拿出来 ,还不足以与三大家抗衡,那么整合在一起也不会有1+1>2的效果,还要市场进一步锤炼和筛选。

另外,创始人不愿卖公司的情怀、合并后的公司文化能否融合、哪一类EDA公司应该作为收购主体方、是否等多几家EDA上市公司再进行收购等问题,也值得进一步探讨。

凌琳表示,当前行业内的整合并购现象确实在加速,这主要是基于对未来创新系统的判断和需求。他认为,像西门子工业软件这样的巨头,会通过并购来完善自己的产品组合,以满足客户的深层次需求。

“这种并购不仅限于公司层面,还可能包括技术的购买。”凌琳强调,这种趋势是从客户需求出发的,旨在通过整合和研发,使产品组合更强大,从而更好地服务客户。他预计,未来会有良性的合并和组合,方式方法会多方面,但背后都是需求驱动、客户驱动和资本市场的驱动。

吴晓忠表示,尽管国内EDA公司总数多达120余家,超过了海外EDA公司的总和,但市场份额却相对较小。他指出,国际EDA巨头已经通过并购不断壮大,形成了寡头局面,而国内EDA公司则显得广而散。因此,他认为,国内EDA公司迫切需要发展出自研与并购整合并重的龙头企业,以应对国际竞争。

陈英仁指出,收购在EDA行业中一直是常态,特别是在美国市场已经得到了证实。在资本市场并购有其自身的规则,思尔芯的重点还是在提升自身的产品力,以及带给客户更高价值。尽管当前行业可能面临一些挑战,陈英仁认为凭借公司20年来自身技术与客户的积累,他对未来的市场仍然持乐观态度。

谢仲辉 表示要形成有竞争力的方案,必须从系统上整合技术点,形成流程、平台和方案。为了提高整个行业的竞争力,除了资本层面的合作外,还需要从技术和经济逻辑出发,探索多元化的合作模式,如工具交叉授权、资金合作、技术合作、客户共享等。“心态的开放至关重要,创业者应超越个人执念,寻求共赢的合作方式。”

王琦则对并购潮持谨慎态度。他认为,虽然国内EDA公司的数量众多,但与海外发展路径不同,目前并不具备大规模并购的条件。他引用了国际EDA巨头并购过程中70%失败的数据,强调并购并非易事。王琦认为,当前国内EDA公司应该各显神通多线程推进,专注于提升自身实力,把各个领域的点工具做到有竞争力,“实现生存和其他目的后,自然而然会发生并购的情况,但现在还不是时候。”

英诺达创始人、CEO王琦

产业展望

面对复杂多变的国际环境,中国EDA产业正经历前所未有的机遇与挑战。魏少军教授呼吁全行业要对未来充满信心,积极探索适合国情的发展道路。针对他特别强调的路径依赖和发展自己技术生态体系的问题,各家EDA企业代表也发表了对未来一年的展望和对IC设计行业的建议。

在客户需求方面,吴晓忠指出,国内EDA厂商除了关注国产替代外,还应该在交叉领域技术上这类新的客户需求上寻求突破。例如,从芯片到系统的过程中,系统级工具在芯片设计中的应用日益广泛,如3D-IC先进封装技术。同时,在芯片的体系架构软硬件划分上,虚拟原型的方案也呈现出新的趋势。这些都需要EDA公司提供更加全面和创新的解决方案。

面对当前产业收缩的形势,凌琳从供应链角度为芯片设计公司提供了建议。他认为,供应链本质上是一个价值链,需要大家以开放创新的心态来共同应对挑战。他建议芯片设计公司要多样性地创新产品,善于利用EDA工具和方法论来提高效率和质量。同时,他强调,要避免同质化竞争,通过创新来分配价值链和降低成本。

针对本土IC设计企业增速放缓的问题,廖鼎鑫指出,EDA公司应该通过提供高质量的产品来帮助IC设计公司做强。例如,MimicPro这款数字芯片前端验证工具能够快速定位设计中的问题,减少人力投入和时间成本,提高流片成功率。

芯启源集团副总裁兼董事会秘书 廖鼎鑫

针对AI大模型带来的算力需求,代文亮认为,Chiplet系统能从某种程度上匹配芯片算力的需求,但面对存力、运力的挑战,EDA更要把视角放大到整个AI智算中心的角度,从芯片、封装、板卡、机架乃至数据中心集群各个层面的高速互连来全局规划,通过跨尺度的多物理场分析,来释放整个智算系统的战力。

顾征宙则提出,当下最为紧迫的需求,是在先进工艺受限的大背景下,如何通过 EDA 工具的创新与优化,实现对现有工艺的深度挖掘与高效利用,解决因光刻机 EUV 缺失而导致的工艺分叉难题。同时,他也强调,国产 EDA 务必以过硬的技术为坚实依托,需与行业上下游构建和谐且稳固的合作关系,并与客户紧密联结,供给优质且上乘的服务,方可赢取各界的充分信任。

孙家鑫则强调了系统级设计的重要性。他指出,当芯片性能无法达到先进工艺水平时,可以通过2.5D、3D封装等技术来提升系统性能。同时,他强调了在系统设计时牺牲一些成本以达到产品性能的重要性。“作为EDA公司,应该面向未来提供解决方案,如5G、6G等前沿问题。没有任何一个公司会因为情怀而使用你的产品,因此,把自己做好就是最好的爱国和情怀。这既是对EDA公司的鞭策,也是对国产EDA突破发展的期待。”

其他受访嘉宾也表达了类似的观点,认为通过强化自身创新能力、深化国际合作交流、充分利用政策红利等方式,中国企业可以在不久的将来走出一条属于自己的独特发展道路,否则将永远无法摆脱跟在别人后面亦步亦趋的局面。在这个过程中,构建一个健康而富有活力的技术生态系统至关重要,它不仅能促进单个企业的成长,还将为整个行业注入新的动力。

结语

采访最后,各家EDA企业代表也分别用一句话做了总结,或是自己对当前半导体行业的看法,或是对公司未来的寄望。

吴晓忠表示,合见工软专注于数字大芯片的EDA工具及IP产品,这是国产替代的关键聚焦点。目前,合见工软已在数字验证全流程上全面部署并发布产品,未来将继续努力,快速扩展产品线,为服务国内做大芯片的公司贡献力量,尽早解决卡脖子问题。

凌琳则观察到,当前有很多一流学校的学生愿意加入半导体行业,这表明从业者对这个行业充满希望。同时全球半导体市场仍在增长,中国的增长更多来自中小型企业,他们的客户数在增加,创新点依然很多。他认为,变化的市场需要有变化的方法来做,需要细分好各自该做的事情,适当整合,并不断创新,以应对内卷现象。

代文特别提到,面对AI带来的新的机遇和半导体产业趋势,国产EDA要改变以往“国产替代”为先的策略,应把眼光提升到国际争先的格局。芯和半导体的Chiplet EDA过去几年在海外市场已经收获了众多一线高科技公司的青睐,并在半导体行业国际在线平台3D InCites的评选中,获封2023“Herb Reiter 年度最佳设计工具供应商奖”称号,这也提供了反哺国内市场的机会,更好地去支撑国内的Chiplet生态建设和发展。

顾征宙强调,现在最关键的点是做好自己的公司,做出差异化, 同时,他也满怀期待地呼吁国内的设计公司与晶圆厂能够对国产软件展现出“信任”,相信并支持我们的产品与服务。这种信任,将是推动国产EDA软件发展的关键动力。

陈英仁表示,虽然行业目前很内卷,且大环境不明朗,但AI的发展为行业带来了回暖。他相信,随着AI大模型的发展,AI应用场景会百花齐放,算力增长需求将非常大,这将推动半导体行业的发展。同时,他也提到,中美之间的紧张关系反而坚定了他们走下去的决心。

贤帅则积极看好未来的发展。他认为,随着AI的发展,算力需求将大幅增长,而国外大厂一家独大的局面可能会被打破。同时,摩尔定律的放缓意味着在架构层面需要做更多的创新。他预计,未来异构计算市场会达到几百亿美金的规模。

孙家鑫 引用华为手机的成功案例表示,即使在芯片工艺受限的情况下,也可以通过系统优化提高产品竞争力。随着中美贸易战的加剧,谁能真正做出芯片或方案来替换现有产品,谁就能在市场上占据优势。他对中国半导体未来非常乐观,因为中国有最终的市场可以让产品迭代。他认为,国产EDA需要走出自己的路,通过前移性的市场需求来牵引发展。

廖鼎鑫补充说,从宏观角度看,国家有更多的资金涌入市场,包括帮助地方化解债务问题。他认为,明年这些资金会慢慢流向企业,因此他对未来持乐观态度。他表示,国产EDA领域还处于早期发展阶段,和友商更多应该是合作共赢的关系,而非内部的恶性竞争。

孙晓辉认为,国产EDA正在面临大环境带来的挑战,这种挑战不可回避,同时也是机遇。他相信中国有大市场,有市场就有需求,这是中国的优势。从目前行业的发展角度来说,只有整个产业链共同完善和繁荣,整个行业才会欣欣向荣,后劲勃发。

张大成表示,国家正在大力发展高职院校的集成电路人才培养,这表明国家对半导体行业的决策是彻底的。他预测,未来三到五年,大批的集成电路人才会涌现,推动市场向前发展。

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