以市場為中心、“接地氣”的創(chuàng)新，大咖共話EDA與IP的新征程

在第29屆中國集成電路設計業(yè)2023年會暨廣州集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇（ICCAD）上，中國半導體行業(yè)協(xié)會IC設計分會理事長、清華大學集成電路學院教授魏少軍給出最新數(shù)據(jù)，2023年中國IC設計企業(yè)數(shù)量為3451家，比上年的3243家多208家，全行銷售預計為5774億元，相比2022年增長8%。

數(shù)據(jù)顯示，中國EDA企業(yè)已經(jīng)達到87家。EDA發(fā)展正面臨著新機遇，一些因素驅動著EDA發(fā)展，例如后摩爾時代技術演進，新工藝新方法新材料的出現(xiàn)，5G、汽車電子、硅光芯片等新興應用牽引，AI提高EDA效率，EDA云平臺提供強大算力、降低設計成本等。同樣的國內(nèi)IP廠商在模擬射頻、高速接口等方面因應物聯(lián)網(wǎng)、服務器等市場而快速發(fā)展。在ICCAD2023上，多家行業(yè)領先的EDA和IP企業(yè)接受包括電子發(fā)燒友在內(nèi)的行業(yè)媒體采訪，在這個年度關口暢談半導體上游創(chuàng)新與發(fā)展等話題。

國產(chǎn)EDA如何點連成面

中國半導體設計急需處理數(shù)字大芯片的能力，首先就需要EDA的支撐。合見工軟自成立以來集資本、頂級技術專家、管理團隊以及千名員工的合力，在打造數(shù)字驗證全平臺、系統(tǒng)級軟硬件協(xié)同設計以及IP產(chǎn)品線等方面逐步拓展發(fā)力。

合見工軟集團總裁徐昀坦言，現(xiàn)在行業(yè)呼吁的數(shù)字EDA工具的全流程依然面臨困難。首先是大部分客戶是商用客戶，在能夠使用成熟現(xiàn)成工具的情況下為何要用國產(chǎn)，并且如果不是全流程的工具平臺，而是點工具更加容易被排除在外。同時，EDA各個關鍵環(huán)節(jié)的協(xié)同優(yōu)化，跨組織的協(xié)同優(yōu)化較難實現(xiàn)。

圖：合見工軟集團總裁徐昀

她說，每一個EDA工具都需要客戶花大量時間幫助其進行試用、迭代和打磨。那么客戶也會有作為初創(chuàng)的EDA企業(yè)能否活得下去的顧慮。因此國產(chǎn)EDA公司本身就需要資金雄厚，做EDA不是短期投資有回報而是要長期投入的領域。

國產(chǎn)EDA要考慮在整個中國集成電路設計和制造行業(yè)向前發(fā)展時，EDA如何助其解決現(xiàn)實問題。國產(chǎn)EDA并不是跟著三大家后面做簡單的國產(chǎn)替代，而是要做下一代的產(chǎn)品。徐昀相信，不論當前國產(chǎn)EDA是春秋還是戰(zhàn)國時代，最終必將走向統(tǒng)一。中國有機會出現(xiàn)真正在國際上能夠具有競爭力的EDA平臺型公司。

在成立四年多的時間里，鴻芯微納已實現(xiàn)數(shù)字后端全流程工具鏈的研發(fā)并成功流片，獲得客戶認可。

圖：鴻芯微納首席技術官&聯(lián)合創(chuàng)始人王宇成

鴻芯微納首席技術官&聯(lián)合創(chuàng)始人王宇成表示，新的EDA工具開拓市場， 從來就是充滿了困難和阻力。 對于國內(nèi)新生的EDA產(chǎn)品， 大多數(shù)設計公司仍然處在早期探索階段。 評估工具是很復雜的過程， 決定采購， 直至推廣使用更是充滿了挑戰(zhàn)。國外供應商也是大量的研發(fā)投入而不是止步不前。 國產(chǎn)EDA的成功， 僅僅邁開了一小步。國內(nèi)的EDA工具要先串起來，再進行解決方案的優(yōu)化，最后形成一個生態(tài)。

國微芯執(zhí)行總裁兼首席技術官白耿博士指出，國產(chǎn)EDA經(jīng)過幾年的發(fā)展逐漸完成從0到1的步代，現(xiàn)在來看并不是缺少點工具的公司，而是缺龍頭企業(yè)，不只是把點工具的全流程集成起來，還要考慮全流程的建設工作，流程之間工具的共性技術等，從而實現(xiàn)1+1>2的全流程。

圖：國微芯執(zhí)行總裁兼首席技術官白耿博士

在建立全流程解決方案的基礎上，國內(nèi)EDA還需要進一步完成DTCO、硅生命周期管理等先進設計理念，形成從IC設計企業(yè)、晶圓廠、終端廠商到用戶的完整閉環(huán)，才能真正拉近國內(nèi)與國際EDA技術水平距離。

芯行紀資深技術副總裁邵振則談到國產(chǎn)EDA切入客戶的問題，最開始的敲門磚是入門的機會或者說證明產(chǎn)品的機會，尤其是布局布線類的EDA軟件被證明的過程短則一兩個月，長則半年以上，信任建立起來之后是一個循序向上的過程。直到Tape-Out才能說明你的產(chǎn)品真正落地。

圖：芯行紀資深技術副總裁邵振

合見工軟已經(jīng)積累了兩百多家國內(nèi)客戶。由于工藝受限，對芯粒、先進封裝、板級優(yōu)化的需求非常高，合見工軟的工具和解決方案也在滿足所需，并得到國內(nèi)大數(shù)據(jù)芯片客戶的認可。
盡管和國際領先EDA公司有技術上的差距，但是國內(nèi)EDA公司仍然有其優(yōu)勢。徐昀談到，我們對客戶的研發(fā)要求、配合響應度都是非常好的。這是在這樣一個寡頭壟斷的市場當中頭部企業(yè)很難做到的。

EDA的創(chuàng)新發(fā)展

西門子EDA全球副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理凌琳表示，西門子的數(shù)字化是希望讓微觀世界和最終產(chǎn)品實體的物理世界對接得更完美。因此不斷加強EDA和工業(yè)軟件整個工具組成，例如加入流體力學分析，進行應力、溫度、產(chǎn)品產(chǎn)品內(nèi)部的熱分析等。西門子EDA也會提供給客戶一個協(xié)同、創(chuàng)新、強勁、開放的平臺，幫助客戶的產(chǎn)品成功。

圖：西門子EDA全球副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理凌琳

國微芯白耿博士指出，盡管國內(nèi)EDA企業(yè)在某些點工具開發(fā)方面取得了突破，但大多數(shù)仍局限于設計前端，缺乏與工藝廠更高度相關、更復雜的設計后端和制造端工具。國微芯主要專注后端和制造端EDA工具的開發(fā)，其特點是專注電路的物理實現(xiàn)，關注可制造性、良率等。

在ICCAD2023上，國微芯發(fā)布了“芯天成”系列多款新品，包括物理驗證平臺核心DRC工具-芯天成設計規(guī)則檢查工具EsseDRC、物理驗證平臺版圖集成工具EsseDBScope升級版本（新增IP Merge功能）、可靠性平臺芯天成可靠性時序分析工具EsseChipRA、形式驗證平臺的芯天成連接性檢查工具EsseCC，晶圓制造OPC平臺的基于模型的版圖修正工具EsseMBOPC以及基于模型的驗證工具EsseVerify。

白耿談到，當前先進工藝芯片版圖越來越大、工藝越變越復雜，讀取版圖的時間效率比較低，有時甚至需要花費幾小時到數(shù)十小時。與此同時OPC涉及到大量腳本編程，與物理驗證之間語言不通，給前端工程師在編寫腳本時帶來了很大困難。

而國微芯自主研發(fā)了通用數(shù)據(jù)底座smDB，作為“芯天成”平臺的底層共性技術，保證了平臺上所有工具使用芯天成統(tǒng)一規(guī)則描述格式，通過新編程規(guī)則在源代碼級別對共用模塊進行定義，保證了OPC、DFM等工具之間軟件架構、表現(xiàn)形式的一致性。另外這款共用底座支持行業(yè)標準版圖格式，應用內(nèi)存映像技術，帶來了高效的內(nèi)存利用率，可實現(xiàn)各工具之間的無縫銜接，同時，版圖加載能力也得到大幅度提升，解決了重復研發(fā)投入和維護的難題。

思爾芯在國內(nèi)數(shù)字EDA原型驗證領域占據(jù)約50%的市場份額，過去一年陸續(xù)推出新產(chǎn)品包括硬件仿真、軟件仿真以及數(shù)字電路調試軟件等。思爾芯提供的一系列解決方案包括“芯神匠”架構設計、“芯神馳”軟件仿真、“芯神鼎”硬件仿真、“芯神瞳”原型驗證以及“芯神云”云服務。思爾芯目前已經(jīng)擁有600多家客戶。思爾芯VP陳英仁表示，盡管受IC設計行業(yè)景氣度影響，一些中小型客戶新的設計驗證相對進展緩慢，不過相信思爾芯不斷豐富的產(chǎn)品線能在明年市場回暖時得到更快的成長。

圖：思爾芯VP陳英仁

陳英仁說到，RISC-V架構的應用上，大量不同版本的RISC-VIP需要做配置后，才能符合不同客戶的需求，這就需要一個可以跑軟件、跑分的性能評估硬件載體。思爾芯今年加入RISC-V國際組織，與同不的IP廠商共同制定規(guī)范，與IC設計公司做微架構的調整優(yōu)化工具。在精確性的前提下充分考慮系統(tǒng)級的問題，避免RISC-V的碎片化問題。

在AI方面，由于AI加速引擎不基于傳統(tǒng)的CPU架構，因此新應用催生新算法，軟件驅動硬件的思路，怎樣通過虛擬仿真、原型驗證等工具去配合AI加速器的設計實現(xiàn)，也是思爾芯正在探索的。

芯易薈的FARMStudio是一款以C語言描述，基于RISC-V基礎指令集的專用處理器生成工具。針對密集計算和復雜數(shù)據(jù)處理的應用場景，賦能工程師自由探索計算架構，優(yōu)化PPA，快速收斂至最佳設計。該工具可廣泛應用于定制針對視覺、AI、通信、音頻、DPU、工業(yè)控制等領域的處理器解決方案，助力芯片設計公司高效自研IP。內(nèi)嵌面向豐富應用場景的DSA設計范式，便于客戶快速集成、優(yōu)化和驗證DSA處理器，突破傳統(tǒng)IP能效上限，并以更低的成本適應算法與產(chǎn)品的持續(xù)迭代。

芯易薈（上海）芯片科技有限公司董事長，首席技術官汪人瑞多年來一直耕耘在EDA行業(yè)，著力于工具源頭、設計方法學的研究，他說上一代的設計方法通常用HDL來做設計，而如何用新的EDA設計方法和工具幫助行業(yè)增加設計效率是個人興趣所在，也是公司的創(chuàng)新力所在。

圖：芯易薈（上海）芯片科技有限公司董事長，首席技術官汪人瑞

汪人瑞談到，在設計方法里，從上到下從系統(tǒng)、算法到軟件再到硬件，這二十多年來存在設計方法的鴻溝。從設計語言上來說有兩個層次，一個層次就是軟件執(zhí)行場景，基于圖靈機模型，另一個層次則是硬件領域微架構，基于有限狀態(tài)機。怎樣從圖靈機下沉到有限狀態(tài)機，是傳統(tǒng)硬件設計架構師和微架構師在做的事情，是個手工過程，通常是用Verilog這樣的設計語言來描述的，工作很繁瑣，且需要大量的驗證工作。

但采用定制處理器來解決運算加速后，開發(fā)者使用FARMStudio?，只需要設計運算單元（指令），不需要知道這些指令在流水線里面怎么樣走，不需要知道流水線里面是怎樣實現(xiàn)跨越、堵塞。描述運算最成熟的語言是C，而且和應用程序可以無縫對接。這正是我們創(chuàng)新的選擇C作為設計語言的原因。

芯易薈的工具主要用于定制處理器。汪人瑞表示，行業(yè)里的通用處理器并不是芯易薈的目標產(chǎn)品，而是針對特定應用、采用微架構的定制處理器，也就是XPU產(chǎn)品。FARMStudio?可以適用于計算密集型和復雜數(shù)據(jù)處理的的不同應用場景，例如視覺、AI、通信、音頻、DPU、工業(yè)控制等。

圖：芯易薈（上海）芯片科技有限公司首席執(zhí)行官汪達鈞

未來這類定制處理器將有助于海量數(shù)據(jù)的分析。芯易薈（上海）芯片科技有限公司首席執(zhí)行官汪達鈞表示，大數(shù)據(jù)、萬物互聯(lián)時代產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，算法和算力如何快速且低成本的分析這些數(shù)據(jù)是半導體行業(yè)向前發(fā)展的助推力。對于芯易薈來說，創(chuàng)造以C語言來描述實現(xiàn)算法到算力跨越的專用處理器設計EDA工具，就是順應大數(shù)據(jù)的需求，幫助客戶打造各種各樣的應用，專注于創(chuàng)新和技術沉淀，解決新時代的半導體問題。

芯華章可提供完整的全流程數(shù)字驗證EDA工具，涵蓋硬件仿真、FPGA原型驗證、智能場景驗證、形式驗證、邏輯仿真、系統(tǒng)調試以及驗證云等，填補多項國內(nèi)技術空白，并已全面投入市場化部署，交付多家產(chǎn)業(yè)頭部用戶使用。

圖：芯華章CTO 傅勇

在傅勇看來，芯華章的產(chǎn)品布局圍繞兩條主線展開，一條是補齊驗證全流程產(chǎn)品，一條是在汽車電子、GPU等垂直領域提供系統(tǒng)級驗證。這構成了芯華章產(chǎn)品發(fā)展的“X和Y軸”。

對于汽車芯片的支持，芯華章CTO 傅勇認為EDA應當在早期為車廠和IC公司架起一座橋梁，以幫助車廠做出差異化的產(chǎn)品。甚至未來有可能形成Chiplet的超級市場，那么EDA廠商要幫助IC設計廠商或者車廠實現(xiàn)差異化顯得更加重要。

芯華章作為國內(nèi)數(shù)字芯片EDA驗證全流程解決方案提供商，相關邏輯仿真工具獲得德國萊茵TüV集團ISO 26262 TCL3功能安全工具認證，能夠支持汽車安全完整性標準最高ASIL D級別的芯片開發(fā)驗證，也是目前國內(nèi)唯一獲得國際安全標準認證的邏輯仿真工具，成為率先在汽車電子領域做垂直布局的中國 EDA 公司。

12月4日，國產(chǎn)高端車規(guī)芯片供應商芯擎，官宣導入芯華章車規(guī)級EDA工具。最高舞臺上，國產(chǎn)EDA和***公司開始聯(lián)合。

在AI與EDA的結合上，嘉賓們也有自己的思考。芯行紀邵振介紹，AmazeSys是一款布局布線的軟件，它是整個芯片設計流程的EDA軟件中最復雜的一部分，這款產(chǎn)品在三年前開始定義時就將云計算、機器學習等因素放在了底層的數(shù)據(jù)架構里。芯行紀的想法是先把國內(nèi)客戶做好，再考慮推廣到國外。特別是EDA軟件基于Linux等各種系統(tǒng)和多種接口，還需要更多時間打磨完善之后再推廣到全球。

鴻芯微納王宇成認為EDA領域的AI大概分兩個方向，AI inside和AI outside。AI inside利用人工智能machine learning一些技術來加強EDA傳統(tǒng)算法的提升，使工具跑得更快，性能得到提升。在EDA工具打磨到成熟的情況下去進行AI outside，更容易看到成果，甚至是利用ChatGPT大語言模型帶來更大的效果。

圖：速石科技高級技術總監(jiān)張大成

速石科技高級技術總監(jiān)張大成介紹，速石科技的一站式研發(fā)平臺能夠針對性地優(yōu)化、適配EDA工具，同時結合IT自動化管理、行業(yè)最佳實踐流程，大幅提升企業(yè)研發(fā)效率，全面賦能芯片設計與研發(fā)。IC設計公司可以借助速石平臺實現(xiàn)對企業(yè)本地及云端復雜環(huán)境的統(tǒng)一協(xié)同管理，切實加快項目進程。

今年上半年速石科技為普冉半導體搭建本地一站式研發(fā)平臺，最終提高了其30%的研發(fā)效率，有效降低了CAD工程師的維護開發(fā)精力。此外，今年8月，速石科技與芯華章宣布合作，雙方從國內(nèi)芯片企業(yè)的實際需求出發(fā)，聯(lián)合推出基于國產(chǎn)EDA工具的一站式芯片設計研發(fā)平臺，為國內(nèi)的芯片設計行業(yè)提供了高效敏捷的解決方案和技術服務。

IP廠商的新機遇

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和Chiplet等新浪潮出現(xiàn)，其性能提升、技術落地的一個關鍵底層技術就是芯片IP。魏少軍教授指出，Chiplet有可能派生出一個采用第三方小芯片，按照應用需求，通過混合堆疊和集成打造芯片級系統(tǒng)的新商業(yè)模式，甚至新業(yè)態(tài)。國內(nèi)IP廠商借著新應用發(fā)展東風，也開始了積極的技術和產(chǎn)品創(chuàng)新實現(xiàn)。

芯原股份創(chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民認為，當前消費電子存量市場增長有限，我們的眼光應該去拓展新的應用機會。例如AR眼鏡這類可穿戴設備。芯原早前就已經(jīng)與知名國際互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在AR眼鏡上展開合作。

圖：芯原股份創(chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民

芯原擁有豐富的處理器IP，其中包括已廣泛部署在各個高端及主流汽車中的GPU IP及其衍生發(fā)展而來的GPGPU，已在全球68家企業(yè)的120余款人工智能芯片中獲得采用的NPU IP及已被全球前20大云平臺解決方案提供商中的12家所采用的VPU IP等。芯原也已經(jīng)布局了Chiplet接口IP和先進封裝技術。

芯耀輝董事長曾克強分析，Chiplet方案會遇到來自技術層面、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、中國互聯(lián)標準等方面的挑戰(zhàn)。例如在技術上小芯片之間的連接需要高質量的接口IP確保高速傳輸和低延時、低功耗等問題。Chiplet標準需要EDA、IP、晶圓代工和先進封裝等整個產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同。

圖：芯耀輝董事長曾克強

據(jù)介紹，經(jīng)過三年的不懈研發(fā)，芯耀輝成功推出一系列IP產(chǎn)品，國產(chǎn)先進工藝已經(jīng)實現(xiàn)了所有主流接口IP的全套量產(chǎn)交付，包括DDR5、PCIe5以及UCIe片間互聯(lián)等細分品類。芯耀輝積極產(chǎn)業(yè)參與國家重點研發(fā)計劃，是中國Chiplet標準ACC的起草和審閱單位，同時也是《小芯片接口總線技術要求》標準編寫的重點貢獻企業(yè)，從產(chǎn)學研多方面推動國內(nèi)Chiplet技術及生態(tài)鏈的發(fā)展。

此外，在智能汽車領域，芯耀輝是目前國內(nèi)唯一擁有車規(guī)認證的接口IP公司。其相關IP產(chǎn)品通過了AEC-Q100和ISO 26262等車規(guī)認證。

奎芯科技副總裁唐睿介紹，作為一家互聯(lián)IP和Chiplet產(chǎn)品供應商，奎芯科技有高速接口IP，包括最新研發(fā)的基于UCIE標準的D2D IP、高帶寬內(nèi)存的HBM3 IP以及高速PCIe4、PCIe5和SerDes IP?；谶@些高速接口IP，奎芯科技提出了基于自研接口IP的計算體系互聯(lián)架構方案，叫M2LINK。

圖：奎芯科技副總裁唐睿

M2LINK包含3種Chiplet方案。一種是跟串型總線的接口相互聯(lián)，叫C2IO；第二是跟內(nèi)存總線相連，是C2M；還有計算Die之間互聯(lián)，叫C2C。M2LINK方案通過將HBM/LPDDR的接口協(xié)議轉成UCIE的協(xié)議，組合成標準Chiplet模組，與主SOC合封，以實現(xiàn)降低主芯片成本和封裝成本、擴大內(nèi)存容量和帶寬、提升性能等目的。

銳成芯微CEO沈莉表示：“對比之前主要聚焦在消費類的情況，這兩年涌現(xiàn)了更多的汽車類、工業(yè)類，甚至是信創(chuàng)類等等領域的新項目；同時我們也看到了很多系統(tǒng)廠商開始進入芯片設計行業(yè)，這個趨勢仍然在增長?！鄙蚶蚍窒淼?，“從客戶需求來看，當前階段部分芯片設計公司，特別是還處于發(fā)展初期的公司，目前會更謹慎一些，例如在制程的選擇上，會更關注項目落地的可能性；相較于最先進的工藝制程，他們現(xiàn)在更傾向于在能打開市場的、夠用的范圍里作選擇。如果這樣的勢頭能夠保持下去，加之于很多企業(yè)庫存的消化也到了一定的階段，很期待整個半導體設計行業(yè)的發(fā)展能夠持續(xù)保持穩(wěn)健的態(tài)勢?！?br />

圖：銳成芯微CEO沈莉

從市場發(fā)展角度，沈莉認為不排除未來國內(nèi)EDA和國內(nèi)IP公司，通過收并購、投資或開創(chuàng)新業(yè)務的模式進行更多結合。這樣的好處是可以提供給設計企業(yè)更完整且有差異化的服務，甚至可能出現(xiàn)“EDA+IP+設計”一條龍服務。但需要認清的一個事實是，目前國內(nèi)無論EDA還是IP企業(yè)，與國際巨頭相比都還相對弱小，“所以在這個階段，先滿足市場需求，在技術上做出自己的特色，鍛造自己的長板，才是我們中小EDA和IP公司更重要的發(fā)展方向，而不急于去促成EDA和IP在共同業(yè)務上的融合。”這也更符合國內(nèi)半導體當前發(fā)展階段的需求。


小結：

從采訪當中我們能夠看到現(xiàn)在EDA和IP企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G、新能源汽車應用的推動下以及在地化剛需的要求下，著重于貼近市場貼近客戶的創(chuàng)新。很難說這樣接地氣的創(chuàng)新未來會不會形成行業(yè)的引領之勢，這或許需要時間來驗證。

在魏教授的演講中也指出，國產(chǎn)替代并不是低水平的代名詞，而是高水平的要求，數(shù)十年來，大量的電子設備主要依賴的是進口芯片，現(xiàn)在突然改為***，系統(tǒng)廠商對***的兼容性提供嚴格要求，***在替換時也存在各項指標差異如何去適應系統(tǒng)的要求。

對于未來的發(fā)展思路，他明確表示，設計企業(yè)以產(chǎn)品為中心，敢于在市場上亮劍，才能讓產(chǎn)品通過迭代不斷成熟。再全球化的過程中，中國必然主動并有所作用。