?國產(chǎn)EDA落后的根源探究

轉(zhuǎn)自：電子報

作者：黃樂天

隨著中美競爭對抗的加劇，EDA軟件的關(guān)鍵作用凸顯，引起了專家、從業(yè)人員甚至是普羅大眾的關(guān)注。就如何發(fā)展EDA軟件，諸多專家學(xué)者也多次發(fā)表意見建言獻(xiàn)策，其中也不乏大有見地的發(fā)言。然而就筆者看來，僅僅將目光局限在EDA軟件一處很難厘清我國EDA軟件落后的真正原因。對待EDA軟件應(yīng)該從整個“工業(yè)軟件”的視角入手，從我國長期以來缺乏“工業(yè)軟件意識”中去尋找落后的根源和改變的方法。本文將從這一問題入手，探討如何更好的發(fā)展EDA軟件。

一、 從幾個故事開始

在開始這個沉重而嚴(yán)肅的話題之前，筆者準(zhǔn)備先講述幾個身邊的小故事。

故事一：“編程大神”的落寞

15年前，筆者還是一名本科生，筆者的班上有一位“編程大神”。為了行文方便，以下將其簡稱為“B大神”。B大神一早就展現(xiàn)出很強(qiáng)的編程能力。大三時B大神參與了學(xué)校一個科研團(tuán)隊的流片后的IC測試項目，測試項目的內(nèi)容是手動的使用測試儀器測得一些數(shù)據(jù)后填寫到Excel中加以分析。一共有5位本科和碩士學(xué)生在參與該項目上。B大神辛苦的干了兩天以后覺得這種方法實在是過于苦B，在認(rèn)真熟悉了各種測試儀器半天后，B大神又用了一天左右的時間編寫了一個程序?qū)崿F(xiàn)了自動測試與分析。一時間B大神被驚為天人。

后來該芯片團(tuán)隊的老師了解到B大神的成果也贊嘆不已，極力勸說B大神到自己的麾下讀研。然而而臨近畢業(yè)之時，B大神居然發(fā)現(xiàn)自己只能以“嵌入式軟件開發(fā)”的名義去應(yīng)聘各類工作。幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)只能被成都的一家本土IC公司錄用為“嵌入式軟件工程師”。而當(dāng)年那些技術(shù)水平不如他的同學(xué)，由于選擇了純軟件或者IC設(shè)計方向，在畢業(yè)之時都有比較明確的去向。為此B大神苦惱不已，也后悔不已。此后的歲月中他幾經(jīng)波折，也曾經(jīng)在APP最瘋狂的那幾年自主創(chuàng)業(yè)過幾次，但很可惜都無果而終。幾經(jīng)波折以后他最終還是又回到了另外一家“知名”IC公司在成都的分部上班。還是從事IC應(yīng)用開發(fā)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計。

前不久有機(jī)會和B大神閑聊，談到目前他覺得國內(nèi)IC設(shè)計公司從業(yè)人員最缺乏的能力是什么時。他說到：“應(yīng)該說還是IT技術(shù)能力太低。和我們合作的國外工程師（這家IC設(shè)計公司的IP來源和技術(shù)源頭之一）可以很熟練的利用各種IT技術(shù)搭建自動化的設(shè)計、驗證平臺，并把一些重復(fù)的流程用IT技術(shù)固化為自有的一些小工具。而我們的工程師普遍缺乏這樣的能力，業(yè)務(wù)主管往往也缺乏這種能力創(chuàng)建的概念?！?/span>

那一刻他的眼中閃爍著光芒，不知道他是否想起15年前的那個夏天，他用自己的IT技術(shù)能力，一天之內(nèi)完成了別人一個星期的工作量。而此刻，他依然只是一個“資深”的技術(shù)人員而非技術(shù)主管，只能在自己多年的好友面前敞開心扉談?wù)撝恍┛捶ā?/span>

故事二：那個“硬件不通，軟件不精”的女生

故事二的主角是我指導(dǎo)過的一位女生，當(dāng)時我還在讀博士期間。雖然我那時已留校任教，但說起來她更應(yīng)該算是我的師妹而非學(xué)生。師妹當(dāng)時做的方向是偏向片上多核系統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)，具體說了就是根據(jù)設(shè)計目標(biāo)研究如何確定設(shè)計方案的“方法”。確定設(shè)計方案的過程顯然是不可能靠拍腦門，可行的方法是首先對于系統(tǒng)進(jìn)行抽象建模，而后利用各種搜索算法在眾多參數(shù)中，確定最為恰當(dāng)?shù)膮?shù)值。師妹當(dāng)時做的也很努力，我們之間合作的文章發(fā)表在IEEE Embedded System Letter上。

但當(dāng)就業(yè)季來臨，相比于其它做FPGA開發(fā)的、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的同學(xué)，師妹的就業(yè)之路和B大神一樣艱難。在師妹面試國內(nèi)某通信大廠的時候，被面試官下了“硬件不通，軟件不精”的定語。師妹回來以后大哭一場，后有機(jī)會進(jìn)入某金融機(jī)構(gòu)，從此了斷與技術(shù)的瓜葛。比較諷刺的是，通信大廠后來多次以“社招”名義邀請師妹面試，被師妹很有涵養(yǎng)的婉拒。

故事三：“不要砸了別人的飯碗”

說了兩個久遠(yuǎn)的故事，再說兩個近一點(diǎn)的。我校示范性微電子學(xué)院實施“三個一”工程，即：“完成一條龍IC綜合實驗，參與一年工程實踐教育，實現(xiàn)一次芯片流片”。其中參與一年的工程實踐教育中最為重要的就是到企業(yè)參加為期半年的實習(xí)。

作為校內(nèi)導(dǎo)師，有一天一位學(xué)生突然找到我想聊一下他實習(xí)的感想。學(xué)生非常不解的問：“我看這幫工程師好像都在混日子，他們每天都在進(jìn)行一些重復(fù)和無效的工作”。我愣了一下，問他何出此言。他說他發(fā)現(xiàn)該公司的大部分工程師每天都在改各自腳本文件，但他觀察了一個月以后發(fā)現(xiàn)其實大部分腳本文件可以合并和參數(shù)化。他自己又用了不到一個月的時間，通過完成了這項工作。再后續(xù)完成不同的任務(wù)時僅需要進(jìn)行少量修改，就可以完成項目。如果時間再多一點(diǎn)他會再做一個界面，把參數(shù)都通過界面輸入后自動生成各種腳本。

他對此疑問的是：“我一個實習(xí)生都能想到的辦法，為什么這么多老工程師想不到？這樣可以顯著提升工作效率?。?！”聽罷我呵呵一笑：“回去好好干吧，不過你做的東西自己用用就好，以后還可以留個紀(jì)念，別砸了別人的飯碗?！?/span>

故事四：“你不是來實習(xí)的，你是來扶貧的”

如果說故事三的同學(xué)還是只發(fā)現(xiàn)了一般的工程師對于工作的懈怠和對IT技術(shù)的輕視。那么故事四的同學(xué)的經(jīng)歷就著實有些“打臉”，打的是我們國內(nèi)的某些IC設(shè)計公司了。

故事四的同學(xué)在國內(nèi)某知名IC設(shè)計公司實習(xí)，在實習(xí)期間發(fā)現(xiàn)該公司的流程過于“手工”，很多IC設(shè)計流程都沒有打通。這位同學(xué)于是在實習(xí)的業(yè)余時間，利用自己自學(xué)的軟件編程知識實現(xiàn)了一套基于云平臺的IC設(shè)計流程整合系統(tǒng)。每個參與流程的設(shè)計人員都可以在這套整合系統(tǒng)中看到自己的工作流程、進(jìn)度，還可以把各種工具取得的數(shù)據(jù)可視化。從他在實習(xí)答辯上展示的成果來看，這套系統(tǒng)的可用程度很高。我問他說：“實習(xí)單位對此什么評價？”他哈哈一笑說：“我的那些師傅和同事們都說我不是來實習(xí)的，是來扶貧的?！钡沁@一笑過后，他這套頗有建樹的系統(tǒng)也就沒有然后了。

二、樹立“工業(yè)軟件意識”應(yīng)從改造觀念入手

上面講的四個故事雖然主角不同、經(jīng)歷不同，但都反映出來我們國家的集成電路產(chǎn)業(yè)界甚至整個工業(yè)領(lǐng)域的“工業(yè)軟件意識”極其淡泊，對于以信息技術(shù)支撐工業(yè)設(shè)計理解極不到位。

EDA軟件本質(zhì)是一種工業(yè)軟件，其目的是為了提升設(shè)計能力、加快設(shè)計自動化程度的軟件。廣義上任何一種對于工業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)、組織、流通環(huán)節(jié)的軟件都可以稱為“工業(yè)軟件”。這種軟件本質(zhì)上和“工業(yè)母機(jī)”一樣，是工業(yè)能力的體現(xiàn)。以最新被“阿森納協(xié)議”納入管制名單的“計算光刻軟件Computationallithography software”就是一個典型的例子。在納米級集成電路工藝條件下，光刻機(jī)要生成芯片必須依賴于計算光刻軟件先行計算、仿真確定生產(chǎn)參數(shù)。離開了計算光刻軟件，光刻機(jī)生產(chǎn)芯片的良率就無法得到保障。

長期以來我們對于EDA軟件的認(rèn)識局限化、刻板化，在意識和觀念中存在很大不足。我國的領(lǐng)導(dǎo)人早在10多年前就高瞻遠(yuǎn)矚的提出“以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化”的方針政策，而目前在EDA領(lǐng)域的認(rèn)識偏差恰恰對這一方針認(rèn)識不到位的體現(xiàn)。我們更多的重視一些有型的、可以直接作用于生產(chǎn)的設(shè)備或工具，而對提升設(shè)備能力、加快生產(chǎn)流程的信息化技術(shù)重視程度非常有限。

這種工業(yè)軟件思維的缺乏導(dǎo)致的國內(nèi)學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界對于EDA的錯誤觀念偏差主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1. 對EDA軟件理解“窄化”和“片面化”，沒有從信息技術(shù)促進(jìn)設(shè)計能力的提升角度來理解EDA軟件，更沒有從工業(yè)軟件的全局來衡量和定義EDA軟件。其實信息技術(shù)在多個設(shè)計/驗證環(huán)節(jié)均能夠起到加強(qiáng)設(shè)計能力、提升生產(chǎn)效率的作用，提升這些能力必然要以某種軟件或者程序作為載體，而這些軟件和程序都是廣義上的EDA軟件。但長期以來這些軟件和程序不被承認(rèn)為EDA軟件，也得不到足夠的重視。其實國內(nèi)EDA軟件的起步完全可以走“服務(wù)信息產(chǎn)業(yè)”的道路，先從一些能夠提升設(shè)計效率的環(huán)節(jié)、流程入手。目前沒有把這些軟件、程序納入EDA工業(yè)軟件的范疇予以重視和支持。使得一些原生性的EDA工業(yè)軟件，在一開始就得不到承認(rèn)和支持，以至于“胎死腹中”，這使得我國具有原創(chuàng)性的EDA技術(shù)研發(fā)找不到生存的土壤。

2. 長期以來在高校和業(yè)界將EDA技術(shù)更多視為“學(xué)習(xí)如何使用EDA軟件做不同層次的電子系統(tǒng)設(shè)計”的工具，很少從工業(yè)軟件的角度，研究EDA的設(shè)計方法學(xué)。在高校的課程中冠名“EDA技術(shù)”的課程一般不講EDA背后的運(yùn)行原理，主要介紹硬件描述語言和各種工具的使用方法。出版的“EDA技術(shù)”的書籍大多也是同樣的情況。全國各地的所謂“EDA協(xié)會”本身不研究EDA技術(shù)本身，大多是國外EDA公司/FPGA公司的“推廣協(xié)會”。這種名不符實的現(xiàn)象不但擠占了原本屬于真正的EDA技術(shù)的學(xué)術(shù)資源和課程資源，也在青年學(xué)子中造成了長期的概念混亂。這種“擠占效應(yīng)”使得本就不夠“肥沃”的土壤雜草叢生，進(jìn)一步惡化了本土EDA軟件的生態(tài)環(huán)境。

3. 由于觀念的缺失，現(xiàn)有的各種考評機(jī)制并不鼓勵發(fā)展各種自主的EDA技術(shù)。由于我國在信息技術(shù)上是后發(fā)國家，我國的信息技術(shù)處于“吸收、消化、趕超”的階段。在發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)也長期處于“有所為有所不為”的狀態(tài)。長期以來無論是在產(chǎn)業(yè)界還是在學(xué)術(shù)界我們更加注重那些能夠直接“產(chǎn)出”的技術(shù)和工作，而對于能力建設(shè)重視程度偏低。具體在集成電路領(lǐng)域，長期習(xí)慣依賴既有的、現(xiàn)成的工具軟件來產(chǎn)出成果，而對于自主建設(shè)一些EDA軟件、哪怕是輔助性的、廣義的EDA軟件也持否定態(tài)度。這種觀念在學(xué)術(shù)界的表現(xiàn)就是“五唯”，而在產(chǎn)業(yè)界的表現(xiàn)就是KPI導(dǎo)向的公司短視化的發(fā)展策略。這種短視化的考核機(jī)制只監(jiān)督“砍柴”，不鼓勵“磨刀”，更不鼓勵去“制造伐木鋸”。雖然“伐木鋸”造好以后會更好的“砍柴”，傳播制造“伐木鋸”的技術(shù)可以幫更多人更好更快的“砍柴”。但大量一線的科研人員、工程師由于時刻擔(dān)心每天要上交足夠的“柴”而無法去真正有時間、精力和心思去思考如何造“伐木鋸”。少部分有興趣、有追求的科研人員和工程師在這種機(jī)制下也備受折磨，逐漸熄滅了研究EDA軟件的熱情。

從以上分析可以看出，由于觀念上的偏差對我國包括EDA軟件在內(nèi)的工業(yè)軟件造成了長期的損害。無論是在人才培養(yǎng)、學(xué)術(shù)研究、產(chǎn)品研發(fā)以及各個公司內(nèi)部IT能力建設(shè)都造成了非常不良的影響。因此必須要從意識上，從思想根源上對這個問題加以解決。

三、正本清源，從思想源頭上做好EDA人才隊伍建設(shè)

通過以上分析可以看出，從認(rèn)識上進(jìn)行“糾偏”是我國發(fā)展EDA軟件發(fā)展急需解決的一個重要問題。而首要是培養(yǎng)出一批具備“工業(yè)軟件”思想的人才，通過這樣一支穩(wěn)定的人才隊伍去把正確的理念運(yùn)用到國產(chǎn)EDA軟件以及更為廣泛的工業(yè)軟件開發(fā)上。

要想從思想源頭上做好EDA人才隊伍建設(shè)，需要從幾個方面排除不利影響，造就培養(yǎng)、發(fā)掘人才隊伍的良好環(huán)境。個人建議應(yīng)從以下幾個方面入手：

1. 建議國家教育部、新聞出版總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會等做好EDA技術(shù)名詞的規(guī)范工作。對于出版的教材、書籍中對“EDA技術(shù)”的濫用、亂用的行為應(yīng)盡快予以規(guī)范。對于內(nèi)容中并不包含講授“EDA技術(shù)”的教材、書籍（包括翻譯過的書籍）的書名應(yīng)予以改正，用“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計”、“電路設(shè)計工具應(yīng)用”等更為符合的書名加以替代。

2. 建議科技部、自然基金委等科技主管部門，明確包含EDA軟件在內(nèi)的工業(yè)軟件研究范疇與范式，保證各級科研范疇中對工業(yè)軟件的研究支持不濫用、不亂用，切實落到實處。對于工業(yè)軟件這種既不能馬上產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益又不能發(fā)表論文和申請專利的提供穩(wěn)定的研究經(jīng)費(fèi)支持并進(jìn)行合理的考核研究，為這類研究保留足夠的持續(xù)發(fā)展空間。

3. 建議教育部、教指委等部門從專業(yè)認(rèn)證的角度對各校所謂的“EDA技術(shù)”的課程大綱、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格核查，對實際上沒有講授EDA技術(shù)的課程要予以整改。在此基礎(chǔ)上推動高校開設(shè)“真正的EDA技術(shù)”課程，釋放被占用的教育資源來培養(yǎng)真正學(xué)習(xí)過EDA技術(shù)的后備技術(shù)人才。

4. 建議各級學(xué)會、科協(xié)組織對于掛靠/下屬的“EDA學(xué)會”進(jìn)行清查和規(guī)范，對于沒有真正從事EDA學(xué)術(shù)研究、交流與推廣的學(xué)會應(yīng)予以限期整改。

5. 以賽促學(xué)，產(chǎn)教融合。通過競賽搭建國內(nèi)真正從事EDA相關(guān)技術(shù)的學(xué)者、學(xué)生、產(chǎn)業(yè)公司之間交流的平臺。通過公司出題、學(xué)校參與、學(xué)生答題的形式，讓學(xué)生真正認(rèn)識到產(chǎn)業(yè)需求和真正的EDA技術(shù)上在關(guān)注什么問題。通過“真刀真槍”的比拼，考查各個學(xué)校在EDA軟件領(lǐng)域的培養(yǎng)成果。以此推動培養(yǎng)一批真正具備“工業(yè)軟件”意識、熟悉EDA技術(shù)背后關(guān)鍵科學(xué)理論的年輕學(xué)子，為產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)足夠的后備軍。

6. 通過網(wǎng)絡(luò)課堂、直播講座等方式對已經(jīng)工作的年輕從業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，將工業(yè)軟件的意識更加廣泛的傳播開，鼓勵他們嘗試在自己的工作中利用信息技術(shù)提升設(shè)計自動化水平。

7. 對于企業(yè)中開展的EDA軟件等工業(yè)軟件研究應(yīng)予以扶持，通過知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、高新企業(yè)認(rèn)定等政策鼓勵企業(yè)對自身員工自助開展相關(guān)研究予以保護(hù)和支持。從而推動國內(nèi)EDA技術(shù)的原發(fā)性生長。