集微网 · 2020年09月07日

【芯视野】纵论国产EDA三大突围要素:布局、方法论和人才

集微网报道 全球EDA的市场规模有100亿美元,中国EDA厂商的总营收不到4.2亿元,只占全球市场份额的0.6%。

虽然这是一个极其让人容易忽略的数字,但是背后却蕴含着中国芯片行业寻求突破的重要力量。要寻求中国芯片业的独立自主,国产EDA必不可缺位。

但是,在国产EDA面前矗立的是人才、技术、市场等重重壁垒。如何打破这些障碍,让行业真正突围?且听国内三家EDA领军企业如何说。

合纵连横

对于国内EDA来说,算上90年代初诞生的熊猫系统,也有了不短的历史,但在国际巨头面前,依然是一个刚萌发的幼苗。仅在国内市场,Synopsys,Cadence和Mentor三大厂商就占据了85%的市场份额,形成了绝对的垄断。

反观国内的EDA公司,大部分是小规模的以点工具研发为主,提供了不了全套的工具链,而国际EDA公司可以提供给芯片设计公司覆盖全流程的工具,差距是十分巨大的。

华大九天董事长刘伟平曾对国内EDA行业的现状做过总结,结论是差距体现在三个方面:一是缺乏数字芯片设计核心工具模块,无法支撑数字芯片全流程设计;二是对先进工艺支撑不够;三是缺乏制造及封测EDA系统,无法支撑芯片封测厂商的应用需求。

面对这种局面,单打独斗无济于事。因此,“国产EDA必须抱团发展”。国微集团副董事长兼总裁帅红宇认为:“半导体集成电路行业环环相扣,只有通过产业链上下游联动,才能获得成功。”

他进一步阐述了自己的观点:“EDA不是一个商业软件,也不是一个办公软件或者一个APP,它实际上是一个工业软件,集聚产业很多共性的knowhow,所以EDA不仅仅是EDA公司的事,也是集成电路产业所有人共同的事,需要设计、生产到EDA从业企业共同协作,才能够快速的去填补空白。”

好消息是,由于中美贸易摩擦等外力的作用,这种产业链的联动正在加速。根据概伦电子执行副总裁李严峰的观察,现在国内的客户明显变得更加积极主动,无论是设计公司、代工厂还是IDM,都对本土EDA持有一个更开放的态度。

不过,李严峰认为客户并没有降低标准,所以对本土EDA厂商来说,关键还是要提升技术和服务。

另一方面,国内EDA厂商在横向之间,也需要更好的协同效应,在布局上互相配合,形成优势互补

根据帅红宇的分析,国内EDA在模拟芯片市场化相对做得比较好,数字芯片领域,每一块都有企业在设计、研究、开发,有的工具已经不比国外的差。因此,更需要全局一盘棋的思维,多头并进,建立国内EDA的完整产业平台。

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国内部分EDA企业布局(来自国微集团)

据了解,国内几大EDA厂商已经明确了自己的定位,正在集中资源加速前进。比如,华大九天从模拟芯片设计流程起步,取得了显著的成绩,将继续深耕。国微集团经过并购和整合,在数字芯片设计全流程方面取得了突破,会将其作为主战场。基于建模与仿真的优势,概伦电子将打造面对存储的全流程EDA。而新成立的芯华章,将专注于填补数字芯片验证领域的空白。

各司其责,协力发展才能将行业做大做强。芯华章科技运营副总裁傅强就表示:“我们希望能够跟国产EDA的各位同行一起,做好各自擅长的事,然后共筑全流程平台,摘下这颗芯片设计皇冠上的宝石。”

弯道超车的方法论

先进制程的快速发展,让EDA的迭代速度也在不断加快。加之国际厂商已有的规模优势和巨大研发投入,国产EDA要在技术上实现突破,也需要新的思路。

随着芯片设计和制造的发展,EDA的发展面临新的挑战,相应也成为了国内EDA发展的好契机:

一是要求EDA工具的抽象能力更强。具体来说,就是要求EDA工具具有从系统级描述直接生成物理综合结果的能力。同时EDA的形式验证工具也应具有从物理层向上穿透至系统层的能力。

二是要融入AI、云计算和大数据等新技术。具备AI特性的EDA工具可以帮助客户设计出更好的芯片,并快速推向市场。云计算可以更好地连接芯片设计的各个环节。大数据则可以更精准的对设计过程进行监控。

三是要求EDA工具与工艺做更紧密的融合,提供更多物理量的综合建模与仿真环境。

对于第一个方向,业内已经做过不少尝试,比如此前提出过的System C可综合系统级建模语言。国内厂商如果能做出具有更强抽象能力的先进工具,那就可以抢占EDA产业发展新的制高点。

在拥抱AI和云计算等新技术方面,国内厂商的起步很早。国微集团EDA技术研发领军人物黄国勇博士就指出,EDA技术问题包含着非常复杂的计算机科学问题,其中一部分可以用人工智能来解决。目前,国微集团将深度学习、强化学习等人工智能的学习方法运用在EDA系统里,解决EDA工具研发过程中遇到的问题,能够提高EDA软件的自主程度,提高芯片设计效率,缩短研发周期,找到更好的解决方案。

傅强表示,芯华章将在当前最先进的软件工程方法学及高性能硬件架构的基础上,充分融合云计算、AI等新一代技术,通过新路径进行EDA研发,逐步推出包括硬件仿真加速器、FPGA原型验证、形式验证、智能验证、逻辑仿真等验证产品与系统。

李严峰则表示,概伦电子将以数据驱动的创新型EDA解决方案为新工艺/器件研发和各类存储器的设计和制造打造定制流程。

在与先进工艺的配合方面,DTCO(Design Technology Co-optimization)是一个非常好的切入点。“存储器是落地DTCO最合适的领域。”李严峰认为在存储器领域普遍采用了IDM模式,设计和制造结合的最为紧密。

据他介绍,概伦电子在这方面已经先人一步,其SDEP是AI技术落地EDA的典型产品代表,把人工建模所需的数周时间缩短到机器建模的数小时,真正把面向优化的迭代变成可能。

DTCO最大的作用是让国内的晶圆厂和设计公司实现更快的量产和迭代,并能把产品的设计需求和工艺的开发真正结合在一起,在加速产品上市的同时提升工艺平台和芯片产品的市场竞争力,而这也是概伦电子的一个重要发展思路。

还有一个重要思路,就是实施EDA开源。由于DARPA的推动,EDA开源已经受到了越来越多公司的关注。

芯华章将在国内首做尝试,于今年九月起,逐步推出三款商用级别的开源EDA验证产品,并在易用性、实用性、稳定性上提供专业技术支持。

对于这项举措,傅强表示:“从EDA行业的市场需求出发,我们规划了部分产品开源的策略和布局,将启动开源EDA生态项目,逐步有计划地开源部分关键自研点技术。”按照设想,芯华章将逐步实现芯片设计验证EDA工具的开源, 大幅降低EDA工具的使用门槛和研发门槛,提高芯片创新的效率,更能增强EDA研发的创新力。

正所谓守正出奇,只有方法论实现创新,才会有国内EDA的突破方向。

人才从何而来

数据显示,EDA软件开发的工程师约有1500名左右,其中在国产EDA公司和研究机构工作人员只有300名左右,而海外巨头的研发人员近万。

怎么吸引人才,这是每个EDA公司都在考虑的大问题。

人才永远都是有的,只是行业不好或者好的公司太少,才无法聚集人才。”李严峰认为人才贫乏是个伪命题,“随着EDA行业受到的关注增加,越来越多的公司可以开出好的薪酬和提供好的职业发展道路,人才已经开始回来了。”

不过,要找到合适的人才,也需要多动脑筋。国微集团的做法是并购结合海外高端人才的引进,这使其站在一个相对高的起点上。芯华章则将人才寻觅的范围扩大到了其他行业,比如人工智能和互联网行业。短短数月,其骨干团队已从10余人迅速成长到60余人,其中技术研发人员40余人,均来自国际领先EDA、集成电路设计、软件以及人工智能企业。

除了多方发掘,善加培养也是聚集人才的另一个重要手段。由于EDA是一种跨学科的专业领域,开发EDA软件的工程师不仅需要传统计算机科学的基础知识,如算法、数据结构、编译原理等,更需要EDA领域的一些特定知识。因此,芯华章力邀国内外有丰富研发经验的EDA专家、学者、教授,共同打造“X-行动”,合作定制面向新生代工程师开设的EDA工程师培训课程体系,并通过一些甄选的生态项目实现技术攻坚,同时设立项目创新激励计划、专利申请激励计划等,积极为芯华章企业自身以及行业储备优秀的新生代技术力量。

“我们招了很多985、211高校的有工程软件基础的人参与这个项目,三个月之内进行全面的培训,相信这些人一定会成为未来EDA行业的栋梁。”傅强很乐观地表示。

当然,人才最大的来源还是高校,但是高校的人才培养与现实之间还有很大差距。“我们国内高校还是以垂直细分的方式来培养人才,而EDA需要的人才是复合型的。从具体授课来看,大家只是教怎么用EDA,并没有专门EDA研究方面的课程。最近十来年,国内有分量的EDA论文几乎没有,更不要谈研究生、博士生的培养。所以,EDA人才培养的基础是非常缺乏的。”帅红宇一语道出了高校EDA教育的弱点。

为此,各EDA厂商都将校企联合培养视为重中之重。国微集团通过产学研合作促进技术发展和人才支撑,先后设立了“郝跃院士工作站”,成立“西电-国微EDA研究院”以及“东南-国微EDA联合实验室”,支持多所高校人才联合培养及EDA前沿理论研究。芯华章也与北大、清华、复旦、交大、东南大学等院校在产教融合平台上进行合作达成共识,联合培养顶级行业人才。

此外,高校也在EDA教育方面进行了很多有益的探索。比如,新成立的西电国微EDA研究院就建立了多层次的人才培养机制,在研究生阶段进行专项招生与实习,通过第一年的基础课程学习,以及二三年的双导师培养和参与业界前沿研发项目,涉及布局布线、硬件仿真、可靠性设计、可测试性设计等关键EDA流程和点工具,全面提升解决实际问题的能力。

相信随着国家、企业和高校联动机制的形成,EDA人才的问题定会早日解决。

后记

傅强认为:“在强烈的市场呼唤和政府的大力支持下,中国EDA已迎来最好的时代。”

不过,EDA获得竞争力没有捷径,需要长期积累。”李严峰表示:“市场导向、创新为动力、解决问题、从点到面的引领是行业的基本发展规律。”

EDA行业的发展必要条件是行业必须抱团发展,采用市场化运作的手段,多头并进,才能取得成功。”帅红宇最后指出。(校对/Humphrey)

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