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国产EDA新命题:突破验证堡垒,整合已提上日程

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更多 发布于:2022-07-27 13:42


集微网报道 要判断一个行业在产业链中的不可替代性,往往要观察市场下行的时期。按照研究公司 Needham & Company 公司的分析,全球半导体市场面临下行压力之时,EDA 领域却显示出逆势增长的韧性。
按照这个分析,芯片设计公司在行业景气度下降的时候会尽量保持研发支出,为下一个景气周期做好准备。同时,越来越多的厂商正力图以先进封装来实现技术突破,这就给相关产品的设计、仿真、验证带来更多挑战。综合而论,EDA 产业将面对更大的需求。
这一观点与 2022 集微峰会 EDA/IP 论坛上众嘉宾的观点不谋而合。国内 EDA 厂商的代表们也从多个角度指出芯片业变革带给 EDA 行业的巨大挑战和机遇,并就国产 EDA 行业的发展路径进行了探讨。
新挑战给予EDA新生
进入到后摩尔时代,芯片的集成度和复杂度呈指数上升,来自 AI 和大规模计算的需求也不断释放,促使芯片设计难度越来越高。与之相应,EDA 工具也必须不断进化才能赶上时代的步伐。
华大九天科技股份有限公司副总经理郭继旺认为EDA工具将面临新工艺、新方法、新材料和新应用等四大方面的挑战。


华大九天科技股份有限公司副总经理郭继旺
首先,先进制程工艺步入 5nm/3nm 阶段,芯片的集成度越来越高、规模越来越大,量子隧穿效应也会更加显著。新工艺节点带来的性能提升正在变小,设计将承担更多提升芯片性能的责任,这就使得芯片设计行业对 EDA 各环节进一步改进功能、性能和容量提出了更严苛的要求。
具体而言,版图数据量的增加对版图工具的读取性能、版图数据集成、查询以及操作等都提出了更高的要求;大规模数字电路设计可能包含上亿门级单元和数百个工艺角,给时序功耗优化提出新挑战;越来越大的电路规模,更加复杂的器件模型,指数级增长的寄生参数以及大量需要签核的工艺角,将使得仿真变得更为费时。所以,芯片设计公司需要更强大、更高效的 EDA 工具来充分挖掘半导体工艺的潜能,来实现芯片设计性能的提升。
其次,面向扩展摩尔定律方向,由于集成电路制程工艺逼近物理尺寸极限,2.5D/3D 封装,芯粒(Chiplet)、晶上系统(SoW)等先进封装成为了提高芯片集成度的新方向,并推动 EDA 方法学创新。这也使得芯片设计不再是单芯片的问题,而逐渐演变成多芯片系统工程。新的问题随之出现,先进封装中的大规模数据读取显示,高密度硅互连拼装、高性能良率低功耗需求对 EDA 算法引擎提出了更高的要求。
第三是新材料的使用,其中最为人熟知的就是第三代半导体材料。由于其具有的新特性,要求 EDA 工具在仿真、验证等关键环节实现方法学的创新。" 新材料器件建模比较复杂,一些高压器件在温度和压力的变化下,整个参数是漂的,用传统的 CMOS 仿真会出现不收敛的情况,给版图设计和验证带来巨大挑战。" 郭继旺表示。
最后是硅光芯片等新应用的出现。郭继旺指出,由于硅光全流程是依托模拟全流程做起来的,在光电联合仿真时也会出现结果不很准确的问题。
除此之外,行芯科技有限公司CEO贺青提出先进工艺在器件微观尺度和系统宏观尺度从二维向三维的变化,使得传统的二维建模方式无法满足三维工艺需求,带来三维复杂模型的建模挑战。


行芯科技有限公司CEO贺青
贺青还指出,在先进工艺方面,因为厂商使用设备不同,进行建模的时想达到同样的器件特性,建模的方式发生也将发生很大的变化。因此,不同的FAB建模方式差异巨大,给EDA工具带来全新的挑战。
对于习惯于跟上摩尔定律节奏的 EDA 工具来说,全新的挑战也带来了全新的发展路径,特别是与 AI 和云技术相融合之后,将会有很大几率突破已有的瓶颈。
突破设计验证的堡垒
对于国产EDA来说,不但要追踪技术的前沿,还要实现巨头环伺下的突破,验证就是一个很好的突破点。
验证已经贯穿了芯片设计的全流程,由于存在很高的技术壁垒和准入门槛,已经占据芯片设计总成本的70%以上,对于力争发展高端通用芯片的国内产业来说,验证是必须要突破的领域。
与其他细分领域相同,验证也面临了多重全新挑战。" 一个大芯片之前需要一年半的时间 tape out,现在可能要压缩到一年,就是在一个很短的时间之内要去做更多的门级功能验证,这是一个非常大的挑战。" 燧原科技资深架构师鲍敏祺认为,前端验证正从单纯的功能级向系统级、场景级验证发展。
中兴微电子有线系统部部长贺志强认为不同验证工具的数据兼容也是个棘手的问题,这主要源于不同 EDA 厂商工具的兼容性和同一工具采用不同验证手段所产生的兼容性。
" 希望把仿真、形式化验证、原型验证,调试工具等形成一个完整的整体平台,或是整体的验证方法学,有机协调各个环节的验证,极大减少在验证上的投入。" 电子科技大学电子科学与工程学院副教授黄乐天表示。
好消息是,面对这些技术挑战,国内 EDA 厂商正在迎难而上。在本次集微峰会上,就有多个厂商展示了最新的验证工具。
国微思尔芯展示了 " 芯神瞳原型验证解决方案 "。该方案包含原型验证硬件、软件工具、深度调试套件以及外置应用库。多组合方案能够为用户提供多种容量范围,并覆盖各类 ASIC 以及 SoC 设计验证需求,使用户能够在任何设计阶段、不受任何地理位置约束地对任何容量的设计进行验证。
芯华章带来了从底层框架全新构建的智 V 验证平台。该平台包括了逻辑仿真、形式验证、智能验证、FPGA 原型验证系统和硬件仿真系统在内的五大产品系列,和智能编译、智能调试以及智能验证座舱等三大基座,对各类设计在不同场景的需求,都可以提供定制化的全面验证解决方案,带给产业更灵活、更丰富的解决方案。
同时,其他国内知名厂商也在近期密集发布全新的验证解决方案。比如,合见工软发布了一系验证工具,包括新一代时序驱动的高性能原型验证系统 UniVista Advanced Prototyping System ——可以快速自动化实现 4-100 颗 VU19P FPGA 级联规模的芯片高性能原型验证,以及高效易用的数字功能仿真调试工具 UniVista Debugge 等。瞬曜电子则发布高速仿真器 ShunSim,定位介于 Simulation、Emulation 和 FPGA Prototyping 之间,填补了这块验证技术的空白。
这些验证新品的集体出现,也反映了国产EDA正在逐步突破验证技术的堡垒。
整合和协作推动产业发展
当今的国际 EDA 三巨头都是通过不断的并购而取得了今日的地位,那国内 EDA 厂商是否也应该走这条路呢?
EDA行业有很多在技术、功能或者算法方面都很优秀的小公司,最终需要在大平台下汇聚,这是并购成型的原因。郭继旺因此认为,国内EDA行业要形成并购的基础条件,需要依托三个平台:产品平台、客户平台和资本平台。
" 第一个平台是产品平台,你必须得有全流程的产品才可以进行并购。第二个是客户平台。新的产品出来以后,客户不敢用,这就需要一个平台性的公司,与很多客户建立相当的信任感和配合度。最后则是资本平台,它是支撑整个行业发展的最重要手段,通过吸引新的公司和新的团队,实现平台型公司的补全。" 郭继旺表示。
郭继旺认为," 国内的 EDA 行业已经如火如荼地发展起来,这时候出现了融资难的问题,对于这个人才和资金高度密集的行业,整合并购就是接下来要发生的事了。"
芯源股份有限公司董事长兼总裁戴伟民也认同并购的意义," 对我们中国公司并购有好处,行业需要有创新,否则大公司觉得自己很安全,没有新人挑战。所以这个时候不要怕被并购。"



芯源股份有限公司董事长兼总裁戴伟民
芯华章科技股份有限公司首席市场战略官谢仲辉认为并购必须要在自身有一定条件下才能进行"有核心的技术和实力,再去做收购或者是跟别人做合并,这样才不会产生1+1小于2的结果"



芯华章首席市场战略官谢仲辉
认同并购已经逐渐成为行业的共识。在不久前举行的概伦电子股东大会上,公司首席运营官杨廉峰博士也表示,大方向看整合并购无疑将是一个主旋律。
不过,杨廉峰也坦言,当下的时间点对外延并购并不特别友好,因为一级市场大量资本涌入,已经使相关企业估值抬升至较高水平。
业界也有不少人士指出,并购只是补充有限短板的手段,不能成为公司技术根基的来源,国产 EDA 创新需要具备完全自主可控的技术架构和核心技术壁垒,否则未来必然会存在技术融合问题,为进一步发展带来巨大阻碍。
因此,对于当前的国内 EDA 产业来说,协作才是最为主要的。 正如合肥市微电子研究院院长陈军宁此前所呼吁," 希望国内的EDA公司能够通力合作,互通有无,取长补短,共同努力,把我国的EDA产品做大做强,为集成电路产业发展做出我们应有的贡献。"
(校对 / 张轶群)
本文源自ZAKER,转载目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。
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