國產(chǎn)EDA突破勢(shì)在必行

日前，以“計(jì)算萬物·湘約未來”——計(jì)算產(chǎn)業(yè)新動(dòng)能為主題的2020年世界計(jì)算機(jī)大會(huì)在長(zhǎng)沙開幕。算力改變世界、算力驅(qū)動(dòng)未來、計(jì)算力就是生產(chǎn)力。計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，成為推動(dòng)人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、互聯(lián)網(wǎng)+、虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻等為代表的新一代信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵力量，計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)正成為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的“新動(dòng)能”。

國產(chǎn)EDA新兵芯華章科技創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO王禮賓先生應(yīng)邀在2020年世界計(jì)算機(jī)大會(huì)發(fā)表“數(shù)字經(jīng)濟(jì)雙循環(huán)，EDA技術(shù)突破正當(dāng)時(shí)”的主題演講。在演講中，王禮賓先生重磅預(yù)告芯華章即將推出國內(nèi)首個(gè)支持國產(chǎn)計(jì)算機(jī)架構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，屬于驗(yàn)證EDA的核心領(lǐng)域之一。

一、何為EDA

1、EDA是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的關(guān)鍵系統(tǒng)，也是鏈接數(shù)字世界和物理世界的橋梁。

隨著科技的不斷推進(jìn)，人類文明開始全新的發(fā)展階段，以5G通信和人工智能等新興技術(shù)為支撐、以新基建為落腳點(diǎn)的新篇章已經(jīng)掀開序幕。

2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開會(huì)議，提出加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度。新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（簡(jiǎn)稱：新基建）主要包括5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)七大領(lǐng)域，涉及諸多產(chǎn)業(yè)鏈，是以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。

新基建是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，而新基建的發(fā)展過程中，集成電路作為新基建的基礎(chǔ)，對(duì)新基建的作用將日益凸顯。新基建主要包含的信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施，都離不開集成電路的基礎(chǔ)支撐作用。沒有集成電路，就沒有現(xiàn)代信息技術(shù)，也就無法實(shí)現(xiàn)融合。EDA作為根技術(shù)，將通過集成電路賦能新基建，推進(jìn)中國引領(lǐng)第四次工業(yè)革命，也就是數(shù)字革命。

2、EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的命脈。

EDA作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的命脈，自始至終連接和貫穿著芯片制造和科技應(yīng)用的發(fā)展；芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試，直至電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，每個(gè)環(huán)節(jié)都離不開EDA工具。其實(shí)EDA市場(chǎng)是一個(gè)比較小的市場(chǎng)，2019年EDA/IP全球產(chǎn)值約110億美元，然而就是這小小的110億美元，卻撬動(dòng)了約5千億美元的半導(dǎo)體市場(chǎng)甚至是約1.6萬億的電子產(chǎn)品市場(chǎng)。

3、EDA技術(shù)成就芯片集成度提高。

1970年代屬于CAD時(shí)代，也是是EDA的雛形時(shí)期，設(shè)計(jì)人員依靠手工完成電路圖的輸入、布局和布線，隨著可編程邏輯技術(shù)的出現(xiàn)，開發(fā)人員常識(shí)將整個(gè)設(shè)計(jì)工程自動(dòng)化，不再僅僅滿足于完成光刻演模版的出圖；1980年代EDA走向商業(yè)化，由于可編輯邏輯器件的成熟，硬件描述語言VHDL和Verilog產(chǎn)生了，為EDA的商業(yè)化打下來非常好的基礎(chǔ)；1990年代系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，隨著硬件語言的標(biāo)準(zhǔn)化和集成電路設(shè)計(jì)方法的不斷發(fā)展，推動(dòng)了EDA設(shè)計(jì)工具的普及和發(fā)展，該時(shí)期的EDA技術(shù)特征是高級(jí)語言描述、系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合技術(shù)；2000年代后EDA進(jìn)入快速發(fā)展階段，在仿真驗(yàn)證和設(shè)計(jì)兩個(gè)層面支持標(biāo)準(zhǔn)硬件語言的EDA軟件工具功能更加強(qiáng)大，更大規(guī)模的可編程邏輯器件不斷推出，系統(tǒng)級(jí)、行為級(jí)硬件描述語言趨于更加高效和簡(jiǎn)單。

二、全球EDA現(xiàn)狀

從全球EDA產(chǎn)業(yè)格局來看，2019年全球EDA/IP市場(chǎng)約110億美元。在EDA領(lǐng)域，新思科技、楷登電子、明導(dǎo)三大美國公司擁有完整的、有總體優(yōu)勢(shì)的全流程產(chǎn)品，在部分領(lǐng)域擁有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，各家營(yíng)收超過10億美元，合計(jì)約占全球70%的市場(chǎng)，約占中國市場(chǎng)的90%；美國ANSYS、PDFSOLUTIONS、SILVACO和中國華大九天擁有特定領(lǐng)域全流程根據(jù)，在局部領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先，合計(jì)約占全球15%的市場(chǎng)；另外還有超過50家的小型EDA公司是做點(diǎn)工具的。

三、國產(chǎn)EDA突破勢(shì)在必行

1、EDA是中國芯片產(chǎn)業(yè)鏈最薄弱的環(huán)節(jié)

我國從1980年代中后期開始，就投入到EDA產(chǎn)業(yè)的研發(fā)當(dāng)中。當(dāng)時(shí)我國包括集成電路在內(nèi)的高科技領(lǐng)域都受困于“巴統(tǒng)”的禁運(yùn)，國外EDA無法進(jìn)中國，集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展倍受掣肘。為了更好發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)，我國在1986年動(dòng)員了全國17家單位、200多位專家齊聚北京，研發(fā)我國自有的集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)“熊貓系統(tǒng)”，在1992年首套熊貓系統(tǒng)問世，是我國第一個(gè)大型ICCAD系統(tǒng)，也是國家意志的體現(xiàn)和集體智慧的結(jié)晶。1994年“巴統(tǒng)”取消對(duì)中國禁運(yùn)，1994年至2008年，國家對(duì)國產(chǎn)EDA的支持非常有限，中國EDA產(chǎn)業(yè)陷入發(fā)展低谷，發(fā)展曲折而緩慢。

2、國產(chǎn)EDA迎來春天

2020年，EDA更是廣受資本的青睞，華大九天、國微思爾芯、概倫電子、芯華章都紛紛發(fā)布融資信息。

2020年7月，華大九天獲得元禾璞華的投資，而在2018年更是獲得大基金、，中國電子、蘇州疌泉致芯、深創(chuàng)投、中小企業(yè)發(fā)展基金的億元投資；2020年9月，廣立微獲得崇福投資、中金浦成的投資；2020年9月，國微思爾芯獲得大基金、芯鑫租賃、浦東科創(chuàng)等的億元投資；2020年4月概倫電子獲得興橙資本、英特爾投資等的億元級(jí)投資；2020年10月芯華章獲得云暉資本等的億元投資。

3、國產(chǎn)EDA現(xiàn)狀

發(fā)展至今，華大九天、國微集團(tuán)、芯華章、廣立微、概倫電子、芯和半導(dǎo)體等國產(chǎn)EDA開始展露頭角。

華大九天是目前我國規(guī)模最大、技術(shù)最強(qiáng)的EDA企業(yè)，在EDA方面有四大解決方案：一是模擬IC設(shè)計(jì)全流程EDA平臺(tái)，是全球第一個(gè)采用GPU加速技術(shù)實(shí)現(xiàn)SPICE電路仿真的，而且目前還是全球唯一的。二是數(shù)字Soc設(shè)計(jì)優(yōu)化EDA系統(tǒng)。三是晶圓制造專用工具和服務(wù)。四是平板顯示設(shè)計(jì)EDA系統(tǒng)。

國微集團(tuán)在EDA領(lǐng)域中以傳統(tǒng)的FPGA原型方案為主，也正在布局實(shí)現(xiàn)支持主流工藝、與主流工具兼容的數(shù)字電路全流程EDA平臺(tái)。2019年11月20日，國微集團(tuán)發(fā)布了全球第一款單核最大容量FPGA原型驗(yàn)證平臺(tái)；目前，國產(chǎn)第一臺(tái)大型企業(yè)級(jí)硬件仿真器正在研發(fā)中，計(jì)劃于2020年下半年正式量產(chǎn)。而在后端實(shí)現(xiàn)方面，國微集團(tuán)正在建設(shè)以布線為中心的統(tǒng)一的層次化數(shù)據(jù)模型。其中包含業(yè)界最好的布線技術(shù)、PowerFirstTM技術(shù)、對(duì)高容量及iHO的全層次化技術(shù)以及靈活高效的Tcl和C語言的應(yīng)用程序接口（API）。

甫于2020年3月成立的芯華章，作為一個(gè)EDA產(chǎn)業(yè)的后起之秀，抓住國產(chǎn)驗(yàn)證EDA這一短板，產(chǎn)品將覆蓋全驗(yàn)證流程，主要包括硬件仿真器以及FPGA的原型驗(yàn)證、形式驗(yàn)證、智能驗(yàn)證、以及邏輯仿真。芯華章在成立短短半年時(shí)間，吸引了多位世界級(jí)EDA研發(fā)的泰斗級(jí)人物加入，以其團(tuán)隊(duì)近20年的深厚研發(fā)實(shí)力和服務(wù)于行業(yè)市場(chǎng)30年的洞察力，從今年9月起陸續(xù)推出開源的數(shù)字仿真器EpicSim和和開源的形式驗(yàn)證工具“靈驗(yàn)”（EpicFV），其中EpicSim達(dá)到了iVerilog兩倍的性能提升，而“靈驗(yàn)”的分布式計(jì)算/并行計(jì)算，更能有效加速驗(yàn)證收斂，加上計(jì)劃年內(nèi)推出的高性能多功能接口子板，已然具備開發(fā)完整全流程驗(yàn)證平臺(tái)扎實(shí)的技術(shù)實(shí)力，值得業(yè)界期待。開源此舉，能夠在提高芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證效率的同時(shí)，釋放EDA技術(shù)創(chuàng)新活力。在2020年11月3日舉辦的世界計(jì)算機(jī)大會(huì)上，芯華章宣布即將推出首個(gè)支持國產(chǎn)計(jì)算機(jī)架構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，不僅兼容現(xiàn)有國際和國內(nèi)的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，更能面向未來，有助于支持新一代的多核與異構(gòu)等計(jì)算機(jī)架構(gòu)，是建設(shè)中國自主研發(fā)集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)之路上的一個(gè)里程碑，將積極促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)內(nèi)外雙循環(huán)。

廣立微提供基于測(cè)試芯片的軟、硬件系統(tǒng)產(chǎn)品以及整體解決方案，一方面為晶圓代工廠的新工藝制程研發(fā)提供整合性的技術(shù)服務(wù)，包括從早期設(shè)計(jì)、中后期量產(chǎn)時(shí)的可尋址測(cè)試結(jié)構(gòu)，直到 yield ramp階段基于產(chǎn)品版圖的測(cè)試芯片；另一方面為設(shè)計(jì)公司提供定制化的測(cè)試芯片工具和服務(wù)，幫助提高IC設(shè)計(jì)的可制造性、性能、成品率并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。廣立微的良率解決方案已成功應(yīng)用于180nm～5nm工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)，其高效可靠的智能化測(cè)試芯片系統(tǒng)和一站式提高良品率、工藝穩(wěn)定性技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)得到了國際一線客戶的認(rèn)同與肯定。

四、國產(chǎn)EDA的未來

中國集成電路的發(fā)展需要集舉國之力完善產(chǎn)業(yè)鏈上下多個(gè)環(huán)節(jié)，其中EDA作為產(chǎn)業(yè)鏈最上游的核心工業(yè)軟件，需要支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代下的多個(gè)科技應(yīng)用領(lǐng)域。而EDA的發(fā)展需具備以下幾項(xiàng)關(guān)鍵要素：

第一，創(chuàng)新性。EDA與當(dāng)今的軟件算法、硬件結(jié)構(gòu)以及機(jī)器學(xué)習(xí)、云計(jì)算等新一代技術(shù)的融合，會(huì)幫助EDA公司大大提高研發(fā)質(zhì)量，融合新一代技術(shù)推出的EDA產(chǎn)品更可以大大縮短芯片研發(fā)周期，推動(dòng)產(chǎn)品快速上市。

第二，人才。集成電路是一個(gè)相當(dāng)龐大且精深的產(chǎn)業(yè)鏈，涉及從設(shè)計(jì)到制造的多個(gè)環(huán)節(jié)，交叉學(xué)科無數(shù)，EDA的開發(fā)不僅需要傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，如算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理等，更需要EDA領(lǐng)域的一些特定知識(shí)。國產(chǎn)EDA的發(fā)展需要延攬國際尖端人才，并透過產(chǎn)學(xué)研深入合作共同培育屬于自己的的人才梯隊(duì)。

第三，市場(chǎng)需求。EDA技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)息息相關(guān)，需要與生態(tài)合作伙伴密切合作，共同創(chuàng)新。團(tuán)隊(duì)的國際視野和對(duì)市場(chǎng)前沿需求的豐富經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚣铀俅呋a(chǎn)品的成熟度。

中國EDA已迎來最好的時(shí)代，華大九天、國微集團(tuán)、芯華章、廣立微、概倫電子、芯和半導(dǎo)體等多家國產(chǎn)EDA公司已整裝待發(fā)，期待能以厚積薄發(fā)的技術(shù)實(shí)力快速完善中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，支持5G、人工智能、云計(jì)算等多項(xiàng)未來科技的發(fā)展。

責(zé)任編輯：haq