后摩爾時代芯片設(shè)計面臨挑戰(zhàn)

隨著AI、服務(wù)器、智能汽車、5G、工業(yè)智能控制等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/137/" target="_blank">芯片性能、功耗、成本的要求越來越分化，目前的EDA工具發(fā)展速度越來越跟不上芯片設(shè)計的規(guī)模和需求。系統(tǒng)公司與互聯(lián)網(wǎng)公司對新一代設(shè)計工具的需求越來越強(qiáng)烈。芯華章運營副總裁傅強(qiáng)表示，以開放、智能化、云平臺化為特征的EDA 2.0時代正逐漸臨近，2026年或?qū)⒊蔀镋DA產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“2.0時代”元年。而在這一重要產(chǎn)業(yè)變革之際，中國企業(yè)該如何完成此一革命性的突破，產(chǎn)業(yè)又將因此走向何方？

幾十年來，集成電路設(shè)計工具（EDA）成為芯片設(shè)計模塊、工具、流程的代稱。 從仿真、綜合到版圖，從前端到后端，從模擬到數(shù)字再到混合設(shè)計，以及工藝制造等，EDA 工具涵蓋了 芯片設(shè)計、布線、驗證和仿真等所有方面。EDA 過去的發(fā)展是一個逐步漸進(jìn)的過程，因為設(shè)計硬件芯片是一個“精雕細(xì)琢”的過程，周期很長，每一代芯片都能隨著工藝、規(guī)模、并行度的發(fā)展有大幅的性能提升。但是這種情況正在逐漸發(fā)生改變，對通用大規(guī)模芯片特別是片上系統(tǒng)芯片（SoC）來說，工藝和規(guī)模能帶來的綜合性能提升空間越來越小，設(shè)備廠商越來越需要針對不同的應(yīng)用系統(tǒng)去定制芯片，才能獲得更大的優(yōu)勢。這使得許多系統(tǒng)公司與互聯(lián)網(wǎng)公司不得不下場自研芯片。

“EDA 的發(fā)展速度近十多年來越來越跟不上芯片設(shè)計規(guī)模和需求的快速增長了?！备祻?qiáng)表示。AI、服務(wù)器、智能汽車、5G、工業(yè)智能控制等不同應(yīng)用領(lǐng)域的性能、功耗、成本的要求越來越分化，各種小型和大型硬件系統(tǒng)設(shè)備廠商甚至應(yīng)用廠商都有自己創(chuàng)新和差異化的想法和要求需要通過新的系統(tǒng)芯片設(shè)計體現(xiàn)出來，但是這些要求在現(xiàn)有的 EDA 設(shè)計流程中并不能快速實現(xiàn)為產(chǎn)品。

芯耀輝聯(lián)席CEO余成斌也指出，現(xiàn)在最重要的芯片設(shè)計流程周期太長，如果未來的EDA工具能夠把設(shè)計周期縮短，使系統(tǒng)廠商能夠更容易地設(shè)計芯片，必將受到市場的歡迎。芯耀輝作為IP供應(yīng)商，也是從這個角度工作，為客戶廠商服務(wù)的。

這種情況的持續(xù)發(fā)展導(dǎo)致人們對新一代設(shè)計工具的需求越來越強(qiáng)烈。正如近日召開的“2021世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大會”上，芯華章董事長兼CEO王禮賓所指出：“我們認(rèn)為在后摩爾時代中，芯片設(shè)計環(huán)節(jié)必須得到革命性的變革和發(fā)展，而未來的數(shù)字化系統(tǒng)是由系統(tǒng)、芯片、算法和軟件深度融合集成的，系統(tǒng)應(yīng)用的創(chuàng)新對芯片產(chǎn)生了更多的定制化需求，科學(xué)的研究范式也在發(fā)生深刻的變革，我們在做好現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)的同時，也必須研究和發(fā)展下一代的EDA 2.0技術(shù)并構(gòu)建面向未來的全新生態(tài)?！?/p>

那么，什么是EDA 2.0？其與前代產(chǎn)品有何不同？芯華章《EDA2.0白皮書》指出，未來的EDA 2.0應(yīng)在芯片設(shè)計全行業(yè)、全流程、全工具的多個方面改進(jìn)，具體包括開放和標(biāo)準(zhǔn)化、自動化和智能化、平臺化和服務(wù)化等多個方面。

傅強(qiáng)介紹指出，在Accellera、IEEE、RISC-V等全球標(biāo)準(zhǔn)化組織、EDA或IP廠商、學(xué)術(shù)界、以及開源社區(qū)等推動下，EDA領(lǐng)域已經(jīng)有很多統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、開源項目、開放接口定義，但是整體來看，很多標(biāo)準(zhǔn)沒有得到工具廠商的統(tǒng)一支持，各工具的私有接口和數(shù)據(jù)經(jīng)常無法互通，導(dǎo)致EDA 1.X的流程比較封閉和碎片化，結(jié)果就是設(shè)計自動化和定制化很困難，第三方模型和算法也難以得到擴(kuò)展。因此，EDA 2.0的芯片設(shè)計流程，需要在EDA1.X的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)各環(huán)節(jié)的開放程度，如更開放的工具軟件接口、開放的數(shù)據(jù)格式以及針對更多硬件平臺開放等。

在《EDA 2.0白皮書》的發(fā)布會上，中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟秘書長包云崗也指出，開放將給EDA未來更好的愿景。當(dāng)前，開源軟件已經(jīng)在整個軟件開發(fā)生態(tài)中起到非常重要的作用。統(tǒng)計顯示，世界大型軟件中，超過90%甚至95%的企業(yè)都是在混合使用各種軟件模塊。因此，開源IP和商業(yè)IP的混合使用也將是一個趨勢。而EDA可以幫助把它們整合得更好。

智能化也是EDA發(fā)展的一個重要方向。在本次發(fā)布的白皮書當(dāng)中指出，智能化的設(shè)計和智能化的驗證平臺都是EDA 2.0時代的重要特征，包括高度并行化的EDA計算和求解空間探索、設(shè)計自動化、數(shù)據(jù)模型化以及智能化驗證方法學(xué)等。有行業(yè)專家也指出，近年來，伴隨芯片設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量的不斷增加、系統(tǒng)運算能力的階躍式上升，人工智能技術(shù)應(yīng)用在EDA工具領(lǐng)域的算法和算力需求正在被更好地滿足。

此外，芯片復(fù)雜度的提升以及設(shè)計效率要求的提高同樣要求人工智能技術(shù)賦能EDA工具的升級，輔助降低芯片設(shè)計門檻、提升芯片設(shè)計效率。此外，EDA工具上云的嘗試過去20年不斷有廠商在推動，隨著更開放和智能的EDA 2.0到來，EDA行業(yè)生態(tài)也必然從“工具和IP集合包”進(jìn)化到EDA 2.0整體平臺。

不同規(guī)模和不同階段的芯片設(shè)計有多樣化的需求，而互聯(lián)網(wǎng)云平臺提供了近乎無限的計算強(qiáng)性、存儲強(qiáng)性和訪問便捷性。因此EDA 2.0應(yīng)該與云平臺和云上多樣化的硬件結(jié)合，充分利用成熟的云端軟硬件生態(tài)。根據(jù)傅強(qiáng)的介紹，伴隨相關(guān)技術(shù)的逐步成熟、用戶使用習(xí)慣的改變，具備2.0特征的工具和服務(wù)在EDA領(lǐng)域?qū)@得快速發(fā)展。EDA 2.0時代正在逐漸臨近。2026年有可能成為EDA 2.0元年。

而從市場趨勢上看，EDA 1.x和2.0的產(chǎn)品服務(wù)將有很長一段時間并行，但是行業(yè)的總體趨勢將是向著EDA 2.0過渡。數(shù)據(jù)顯示，目前的EDA工具的全球市場規(guī)模超過110億美元。就市場規(guī)模來看，EDA 2.0將比EDA1.X時代更大。這將是一個難得的發(fā)展機(jī)會。

那么，對中國企業(yè)來說，該如何抓住這個機(jī)會呢？傅強(qiáng)指出：“數(shù)字應(yīng)用場景和人才是EDA發(fā)展的關(guān)鍵因素。”中國擁有人工智能、智能汽車、通信、智能制造等多元化數(shù)字應(yīng)用場景，將為EDA的原創(chuàng)性突破提供強(qiáng)大的助推力;而EDA作為一門跨學(xué)科的專業(yè)領(lǐng)域，其技術(shù)是以計算機(jī)為工具，集數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)、圖論與拓?fù)溥壿?、編譯原理、數(shù)字電路等多學(xué)科最新理論于一體，新一代EDA將需具備算法、云與高性能硬件系統(tǒng)等前沿科學(xué)人才。因此，需要更系統(tǒng)化地培養(yǎng)人才，才有助于將知識梳理出來，從而循序漸進(jìn)地提高新生代EDA人才的相關(guān)知識儲備。

打造開放的技術(shù)共享平臺也十分重要。在過去十幾年的時間里，很多的優(yōu)秀人才在人工智能、互聯(lián)網(wǎng)等科技領(lǐng)域積累了前沿的算法、云計算等豐富經(jīng)驗，他們的眼界與技術(shù)經(jīng)驗，能夠給EDA帶來新的活力。因此，打造開放的技術(shù)共享平臺，建設(shè)開放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，將成為國內(nèi)EDA企業(yè)撬動市場的一個重要抓手。此外，賽迪顧問在《2021中國EDA/IP產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與投資趨勢報告》中也指出，EDA企業(yè)要重視統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺開發(fā)。

下一代EDA將以方法學(xué)整合各種先進(jìn)工藝，實現(xiàn)設(shè)計和工藝之間的互聯(lián)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在芯片制造、測試、封裝等不同的環(huán)節(jié)的流動和共享，EDA企業(yè)要重視統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺開發(fā)。

原文標(biāo)題：五年后或?qū)⑦M(jìn)入EDA 2.0時代？

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