國產(chǎn)EDA的發(fā)展：從滿足基本國產(chǎn)替代需求到走向差異化競爭之路

EDA工具是半導(dǎo)體設(shè)計和生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，對芯片設(shè)計的精確性、效率和創(chuàng)新能力有直接影響。沒有高效的EDA工具，就難以進(jìn)行復(fù)雜芯片的設(shè)計和優(yōu)化；而沒有了高PPA的芯片，AI、智能汽車和應(yīng)用層面的創(chuàng)新更是無從談起。

隨著中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對高端、定制化的芯片需求不斷增長。在全球貿(mào)易和技術(shù)環(huán)境日益復(fù)雜的背景下，自主可控的EDA工具可以減少對國外技術(shù)的依賴，提高在國際競爭中的自主性和靈活性。發(fā)展國產(chǎn)EDA工具有助于我們構(gòu)建更加完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，從設(shè)計、制造到封裝測試形成閉環(huán)，增強(qiáng)整個產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力。

然而EDA是技術(shù)、人才密集型產(chǎn)業(yè)，想要實現(xiàn)超越談何容易？但要實現(xiàn)基本的國產(chǎn)替代，似乎已經(jīng)不是問題。近年來一大波國產(chǎn)EDA公司成立，并在之后短短的幾年時間內(nèi)快速完成了產(chǎn)品研發(fā)和市場驗證。接下來，將會是國產(chǎn)EDA的關(guān)鍵時期，從完成國產(chǎn)替代到走向差異化競爭，在市場的浪潮中經(jīng)受住考驗存活下來，才是最考驗各家功力的時刻。

在ICCAD2023上，我們采訪了多家國產(chǎn)EDA公司的高層，他們針對國產(chǎn)EDA發(fā)展進(jìn)行了精彩的分享。

合見工軟：多維演進(jìn)戰(zhàn)略，邁入系統(tǒng)級層面

合見工軟是中國EDA領(lǐng)域成長非?？焖俚囊患夜荆瑥某闪⒅醯浆F(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了在驗證領(lǐng)域的全平臺解決方案，并且開始向著實現(xiàn)、系統(tǒng)級和IP等方向推進(jìn)，據(jù)悉，合見工軟最早只專注在驗證領(lǐng)域，在創(chuàng)業(yè)初期只有一個小團(tuán)隊專注在Simulator工具上，而后經(jīng)過了短短兩年半的時間，已經(jīng)做到了驗證的全平臺。今年更是一個重要的節(jié)點(diǎn)，合見工軟在此次ICCAD上發(fā)布了一系列新的工具，開始從驗證全平臺拓展到系統(tǒng)級和IP，開始更宏大的戰(zhàn)略布局。

“這樣一個多維演進(jìn)的戰(zhàn)略，主要是應(yīng)對整個行業(yè)的需求?！鄙虾：弦姽I(yè)軟件集團(tuán)聯(lián)席總裁徐昀分享到，“中國半導(dǎo)體設(shè)計行業(yè)其實急需的是處理數(shù)字大規(guī)模芯片的能力，該能力首先也需要EDA的支撐。”

現(xiàn)在的高性能計算芯片，在RTL層次要做實現(xiàn)，要選擇IP，并不斷驗證來保證正確性；在系統(tǒng)層面，要做軟硬件協(xié)同的系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化；像chiplet等趨勢，對芯粒、對先進(jìn)封裝、對整個板級的優(yōu)化需求也非常高。正是基于這個需求，合見工軟將產(chǎn)品拓展到系統(tǒng)級和IP。

扎根中國生態(tài)培育，走向全球領(lǐng)先

受到無可避免的地緣政治因素影響，國內(nèi)外芯片設(shè)計整個生態(tài)可能會走向兩個方向，而這對于EDA而言也有著不同的要求。傳統(tǒng)的EDA國際三大家，布局服務(wù)于全球客戶，會配合全球市場不斷微縮的工藝演進(jìn)，服務(wù)這樣的未來需求。而國內(nèi)芯片設(shè)計需要在成熟工藝上實現(xiàn)性能突破，就要求EDA能夠在低工藝節(jié)點(diǎn)上幫助客戶解決芯片設(shè)計的性能問題，這是一個真正的需求所在，也是國內(nèi)EDA廠商當(dāng)前生存下去，走向差異化競爭的途徑。

據(jù)了解，合見工軟從成立到現(xiàn)在已經(jīng)在研發(fā)上花了10億人民幣，已經(jīng)積累了國內(nèi)差不多兩百多家客戶，核心產(chǎn)品客戶評估后的Benchmark可以超越美國主流競品，整個公司在商業(yè)和研發(fā)上做到了正向循環(huán)。

而除了有著國產(chǎn)替代需求的客戶外，合見工軟也不乏國際一線芯片設(shè)計廠商的投資和青睞。因為對比EDA三大家，作為合見工軟有著同樣的優(yōu)秀的運(yùn)營和技術(shù)團(tuán)隊，能夠靈活、快速地配合客戶的研發(fā)要求，做到更及時的響應(yīng)?！白鲆粋€新的產(chǎn)品，全世界頂級的產(chǎn)品，并不是一個簡單的國產(chǎn)替代，而是要做下一代的產(chǎn)品。”徐昀道出了我國EDA創(chuàng)業(yè)者的心聲。

鴻芯微納：跑通國產(chǎn)數(shù)字EDA全流程

鴻芯微納從2019年成立，主要的方向是搭建國產(chǎn)數(shù)字EDA的全流程工具。這是一條艱難的道路，但一路走來鴻芯微納也做出了一些成績。據(jù)鴻芯微納CTO、聯(lián)合創(chuàng)始人王宇成介紹，當(dāng)前已經(jīng)數(shù)字后端完整工具鏈部署，從而做到了真正的全流程。

國產(chǎn)數(shù)字EDA全流程可以分為兩步，第一步當(dāng)然是要先實現(xiàn)國產(chǎn)點(diǎn)工具開發(fā)，實現(xiàn)最基本的保障的需求。然后第二步還是要考慮產(chǎn)品完整性的競爭力，完整的工具鏈開發(fā)。對于國內(nèi)新生的EDA產(chǎn)品，大多數(shù)設(shè)計公司仍然處在早期探索階段。評估工具是很復(fù)雜的過程，決定采購，直至推廣使用更是充滿了挑戰(zhàn)。？

而要形成競爭力，智能化是不可獲取的一個技術(shù)。鴻芯微納正計劃通過AI outside的方式，加速客戶的布局布線工作流程。王宇成表示，要借助AI outside的力量，首先得有一個成熟的工具，不然在一個不成熟的布局布線工具上運(yùn)用AI的能力幫助客戶調(diào)參，起到事半功倍的效果。經(jīng)過三年的開發(fā)，鴻芯微納的布局布線工具已經(jīng)到了一個非常成熟的地步，預(yù)期年底可能會看到一些在AI outside方面探索的成果。

鴻芯微納首席技術(shù)官、聯(lián)合創(chuàng)始人王宇成表示，鴻芯微納正在努力把整個芯片開發(fā)流程“串起來”，從一個芯片的RTL開始、一直走到GDS、然后走到簽核，每一個步驟要用的工具都聯(lián)通起來。“串起來”的意義，本土真正完整的從頭走到尾的全流程只有串起來，才能夠把整體的工具解決方案優(yōu)化，形成一個生態(tài)，在該生態(tài)的基礎(chǔ)上，最后能夠達(dá)到超越國際的水平。

接下來國產(chǎn)EDA關(guān)鍵時期，尋求商業(yè)成功

王宇成表示，新的EDA工具開拓市場，從來就是充滿了困難和阻力。國外foundry的演進(jìn)路線是隨著各個時期產(chǎn)品的需求而形成的。 國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)， 汽車， 移動等電子產(chǎn)品和技術(shù)演進(jìn)跟美歐很不一樣， 有理由相信工藝和EDA技術(shù)的演進(jìn)也會帶上中國特色。作為立足本土的EDA公司， 鴻芯微納相信，我們比國外同行更能敏捷快速開發(fā)出更適用國內(nèi)設(shè)計客戶需求的， 有競爭力和差異化的產(chǎn)品和技術(shù)。

芯華章：X軸橫向布局，Y軸縱向突破

芯華章成立于2015年，專注于數(shù)字EDA驗證領(lǐng)域研發(fā)，涵蓋了邏輯綜合、物理設(shè)計、電路仿真等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該公司已經(jīng)打造了完整的數(shù)字驗證EAD全流程工具，技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)在于實現(xiàn)產(chǎn)品的高性能、高效率，并且具有良好的用戶體驗。在滿足基本設(shè)計需求的同時，也在不斷追求對國際先進(jìn)水平的超越。

“我們是第一個提出來在原型驗證和硬件仿真兩種工具，在速度和Debug能力之間進(jìn)行取舍的?！备涤轮v到，“20多年前，我是第一批將硬件仿真工具引入國內(nèi)的。20幾年下來，硬件仿真和原型驗證工具各有勝場，但在某些領(lǐng)域又都有局限性。這么多年了，我們認(rèn)為是時候?qū)煞N成熟的方法學(xué)進(jìn)行某種融合，從而讓客戶有更多靈活選擇，降低使用成本?！?

而針對中國的本土供應(yīng)鏈的生態(tài)搭建上，傅勇認(rèn)為更是要注重“點(diǎn)狀突破，面狀布局”。

首先要實現(xiàn)中國的本土的全鏈條，就需要各方的密切合作。例如芯華章在做好自己的聚集的數(shù)字驗證的領(lǐng)域之外，還與上下游的伙伴一起合作，從而幫助構(gòu)建一套完整的可用可信的生態(tài)。而要真正贏得客戶的信賴，傅勇認(rèn)為并沒有捷徑，而是要扎扎實實做好每一個客戶，從而讓客戶給國產(chǎn)EDA公司來建立口碑。不僅如此，芯華章還深入到了中國的產(chǎn)學(xué)研工作中，通過高校合作將自己的仿真工具做到了大學(xué)生的學(xué)習(xí)階段中去，讓下一代的芯片設(shè)計工程師更早地熟悉和了解芯華章的產(chǎn)品，形成使用習(xí)慣和品牌好感度。

對于未來的產(chǎn)品布局，傅勇表示芯華章會從X和Y兩個軸向上去發(fā)展。X軸即繼續(xù)拓展產(chǎn)品線。隨著9月份芯華章等價性驗證工具GalaxEC的發(fā)布，公司產(chǎn)品覆蓋領(lǐng)域從數(shù)字驗證領(lǐng)域拓展到后端的布局布線、綜合等領(lǐng)域，進(jìn)一步完善了公司數(shù)字全流程驗證解決方案。

Y軸是針對熱門的垂直應(yīng)用方向，做一些全流程的解決方案。例如RISC-V、汽車和GPU等。近日新發(fā)布的消息，芯擎與芯華章展開了在高端車規(guī)芯片領(lǐng)域的合作，便可以看作是芯華章在Y軸上的一個突破。

作為國內(nèi)數(shù)字芯片EDA驗證全流程解決方案提供商，芯華章相關(guān)邏輯仿真工具近期也獲得德國萊茵TüV集團(tuán)ISO 26262 TCL3功能安全工具認(rèn)證，能夠支持汽車安全完整性標(biāo)準(zhǔn)最高ASIL D級別的芯片開發(fā)驗證。這也是目前國內(nèi)唯一獲得國際安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的邏輯仿真工具，芯華章成為率先在汽車電子領(lǐng)域做垂直布局的中國 EDA 公司。

芯易薈：填平軟硬件設(shè)計方法之間的鴻溝

芯片并不是設(shè)計的最終，而是服務(wù)于最終的產(chǎn)品，例如手機(jī)、手表和汽車等。一切設(shè)計的起點(diǎn)在于系統(tǒng)和軟件，而非單獨(dú)的半導(dǎo)體部件。在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，軟硬件設(shè)計存在明顯分離，這造成了整個設(shè)計上的難題。而芯易薈旨在通過C語言的EDA設(shè)計工具，并以處理器為中心的方法，填平軟硬件設(shè)計方法之間的鴻溝，優(yōu)化客戶的整個設(shè)計流程。

據(jù)芯易薈創(chuàng)始人和CTO汪人瑞介紹，定制處理器（XPU）將成為一個趨勢，而芯易薈的工具能夠適應(yīng)定制處理器的趨勢，并且使軟件設(shè)計能更好地理解并與硬件設(shè)計相結(jié)合。這種圍繞處理器的設(shè)計，不僅提高電子系統(tǒng)設(shè)計的效率和效果，而且也順應(yīng)了現(xiàn)代芯片設(shè)計行業(yè)的發(fā)展趨勢。

據(jù)芯易薈CEO汪達(dá)鈞分享，其最新推出的工具可以適用于音頻、視頻、AI、工控等各種不同的應(yīng)用場景，可以根據(jù)不同行業(yè)客戶的實際應(yīng)用定制XPU。從能效、計算的效率來講，使用芯易薈工具定制出來的處理器要比現(xiàn)在行業(yè)常見的處理器運(yùn)算FIR、FFT的效率高很多?！皩ξ覀儊碚f，針對不同應(yīng)用，不同客戶需求，通過我們的工具來定制具有差異化的、最優(yōu)能效比的處理器是我們的目標(biāo)?！蓖暨_(dá)鈞解釋到。

傳統(tǒng)的設(shè)計方法是鏈條式的，逐級從架構(gòu)設(shè)計到應(yīng)用層設(shè)計推進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用層的功能驗證不理想還要返回到架構(gòu)層再進(jìn)行重新調(diào)優(yōu)，這樣的效率并不高。而芯易薈提供了一種新的設(shè)計方法論，通過FARM Studio可以直接分鐘級自動生成所需要的軟硬件和配套工具鏈，從而實現(xiàn)軟硬件協(xié)同開發(fā)、優(yōu)化，并且將系統(tǒng)驗證周期提前。這種新的設(shè)計方法也更適合當(dāng)下和未來異構(gòu)多核的設(shè)計需求，讓客戶更快地將多個核放在一起來做融合場景，加快設(shè)計縮進(jìn)優(yōu)化的效率。

結(jié)語

“其實中國的芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有相當(dāng)?shù)姆蓊~，占據(jù)大概全球市場三分之一以上，絕對應(yīng)該有機(jī)會能夠培養(yǎng)一個真正能夠在國際上競爭的EDA平臺型公司?！?有著如此大的市場培育機(jī)會，讓徐昀對國產(chǎn)EDA的未來滿懷期望。

縱使2023年行業(yè)傳遞出的一些寒意，但對于EDA發(fā)展而言并不是一件壞事?！斑@種理性回歸的過程中，會讓我們這個行業(yè)走得更健康，對此我堅信不疑，相信國產(chǎn)EDA一定會發(fā)展得更茁壯！”傅勇坦言到。