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当我们梳理EDA产业的发展史，会发现一个关键节点，即1980年，这一年加州理工学院教授Carver Mead和另一位程序设计师Lynn Conway共同发表了一篇具划时代意义的论文《超大规模集成电路系统导论》（Introduction to VLSI Systems），成为电子设计自动化发展的重要标志事件。这篇论文提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想，从而启发了VHDL和Verilog等工具的诞生。
使用编程语言进行芯片设计进一步降低了芯片设计师工作的复杂度，是 EDA 商业化的重要推动力。直到今天，尽管所用的语言和工具仍在不断发展变化，但是通过编程语言来设计和验证电路设计可行性，利用工具软件综合得到低抽象级物理设计的这种途径，仍然是数字集成电路设计的基础。
如果说采用编程语言来设计芯片让超大规模集成电路设计和验证变得更加轻松高效，也让EDA得以成为一种高价值的设计辅助工具从而推动了EDA产业的形成。那么当我们讨论当下还有哪些颠覆性的EDA技术和产品的可能时，也不可能脱离集成电路产业当前的发展阶段和背景，有哪些待解决的难题和挑战？EDA工具还能给产业带来哪些更高的价值？
如果从更高的维度，EDA工具是否能够进一步帮助将复杂的大规模集成电路设计简单化，甚至降低集成电路设计的门槛，将成为新一代EDA工具能否成为一个突破性产品和技术的关键。
就数字集成电路的架构角度，摩尔定律接近极限后，异构多核和异构集成被视为后摩尔时代最重要的发展方向，伴随而来的是通用处理器和定制处理器的重要性也成为讨论的焦点。
随着5G、AI等新技术不断发展，计算场景也更为丰富多样，XPU的发展成为大势所趋。这里的XPU，其实许多新架构都不是单一处理器，它们是不同类型的处理器或可编程引擎的组合，也是一种异构多核的形式，它们存在于同一个 SoC 或同一个系统中，将软件任务分派到不同的硬件或可灵活变动的可编程引擎上。所有这些处理器可能共享一个公共 API，但执行域有所不同。在这个层面，确实是有各种类型的不同架构。
近日，在广州举办的ICCAD 2023（第29届中国集成电路设计业2023年会暨广州集成电路产业创新发展高峰论坛）期间，国产EDA工具初创企业芯易荟以“EDA工具颠覆性定义和创新”为宣言，带来了其自主研发的领域专用处理器生成工具FARMStudio以及多个客户的应用实例。从芯易荟成立和产品开发的初衷来看，就是针对定制处理器芯片即XPU的设计和验证。
芯易荟联合创始人兼CTO汪人瑞
与非网记者有幸与芯易荟联合创始人兼CTO汪人瑞进行了深入的交流，收获包括：
EDA的方法学
在芯易荟官方描述中，FARMStudio是一款以C语言描述，基于RISC-V基础指令集的专用处理器生成工具。针对密集计算和复杂数据处理的应用场景，赋能工程师自由探索计算架构，优化PPA，快速收敛至最佳设计。该工具可广泛应用于定制针对视觉、AI、通信、音频、DPU、工业控制等领域的处理器解决方案，助力芯片设计公司高效自研IP。内嵌面向丰富应用场景的DSA设计范式，便于客户快速集成、优化和验证DSA处理器，突破传统IP能效上限，并以更低的成本适应算法与产品的持续迭代。
从公开信息我们了解到，“FARM设计方法学”对于用户来说，是在最初分析应用层软件和算法之后，只需要将基础核、“超级指令”和芯易荟提供的预置模板这三项输入到FARMStudio软件，“点一个按钮”就能自动生成DSA硬件和软件。而且整个生成过程是“分钟级”的，由此看来，仅是这一部分的介绍，就的确相当具有颠覆性了。所以芯易荟称其为“全球首款领域专用处理器生成工具”。
汪人瑞表示，“具体来说，在设计方法里面，从上到下，从系统、算法到软件，最后要跳到硬件，软件跳到硬件是我们这二十年来设计方法里面的一个鸿沟，在一般的设计公司里，通常一半是软件工程师，一半是硬件工程师，在讲到设计方法的时候，也会分软件和硬件。我们的软件工具就是把这个鸿沟填平、跨越，怎么做呢？就是从C开始逐步来细化，但是细化不是所有的电路设计的方法都适用，它一定是一个围绕着处理器的方法，因为软件的基础是图灵机，是个处理器，从处理器跳跃到硬件，这个思维过程是传统式的设计，硬件设计工程师那里，我们要考虑怎样能把这个设计方法延伸到硬件，又能够让软件理解，围绕着处理器来做这个方法。这是我们的初衷，也是一个方法。”
这里所指的处理器，即定制处理器。FARMStudio现阶段基于RISC-V架构，汪人瑞提到，“从工具的技术角度来讲，可以不是RISC-V，因为我们的产品是一个处理器的生成工具，用户指定什么指令集，它都可以用。”但针对定制处理器的前提不变，区别于通用处理器，“定制处理器，实际上用途非常局限，是针对某一个应用，虽然都是同样的指令集，但是里面实现的微架构非常不一样，因为要对PPA进行高度的优化，它可以接受一定的局限性，因为只是针对一类应用，在这里面虽然都是处理器生成，都能指令集兼容，但完全不一样。”汪人瑞强调。
围绕C语言的讨论
可以说芯易荟工具产品最重要的创新之处之一，在于其采用C语言作为集成电路设计的编程语言，而这一点也是在大家的交流中存在较大争议的部分。
毕竟虽然事实上C语言的使用者更加广泛，但在芯片设计领域，工程师们已经习惯于用硬件描述语言HDL来完成设计和验证，而且作为一种辅助设计工具，EDA更多是为满足设计企业的需求而存在的，需要怎样的驱动力才会让众多芯片设计公司花费时间、金钱来改变自己既有的设计流程和方法来适应一种新的工具环境？同时大家也会拿赛灵思Vivado设计环境作为前车之鉴，这款工具2012年就推出了，作为以IP及系统为中心的新一代设计环境，集成系统级设计工具AutoESL，可以将C语言直接转FPGA硬件实现，号称可以极大方便设计人员的开发。但10几年过去，似乎也并没有实现赛灵思最初的理想--让C语言成为更广泛的芯片设计语言。
而在汪人瑞看来，这却是芯易荟的机会点，“这也是我们公司这次的创新点。行业经过这么多年的积累，到了很清楚支持我们设计方法学里一个关键的困难点，我们刚好来解决这个问题。”
但芯易荟不得不面临的一个现实问题是，如何培养和教育大家适应和学习这种新的工具开发环境？汪人瑞也坦言，“对现有的硬件工程师、软件工程师、硬件验证工程师而言，采用我们的工具都是一个机会，能够提高自己的设计效率的一个机会。基于这个出发点，我们每个人都要不断地来更新自己的技能，这也是为什么我们的产品推广中，一个很重要的部分就是培训。我们有两天的培训课，成本很低，用户也不需要一开始就买工具，培训完成后，我们还会给用户1到3个月的时间来评估我们的工具。”
基于和芯易荟的沟通，我更倾向于将芯易荟所做的工作理解为，芯易荟研发团队在RISC-V架构上下了很多功夫，将基于RISC-V指令集的很多底层功能模块化、IP化，从而让用户可以通过C语言这种功能描述语言就可以实现复杂的处理器芯片的设计，大大降低了定制化处理器芯片的设计门槛。
对于目前已发布的产品，汪人瑞表示，“目前是1.0版本，已经实现了80%的预期，在硬件加速的参数的自由度方面，我们做的是很好的，我们对设计没有很多的限制。”而接下来，“在这个基础上开始，有了客户验证后，我们会根据客户的反馈和更多的真实需求，来迭代出2.0版本、3.0版本。”
从长期的产品技术路径角度，芯易荟未来还是会聚焦于定制处理器，首先从技术角度不断优化产品的各项参数。从广度上，也会将产品覆盖的领域从音频、视频，向智能汽车等更多的垂直应用场景进行扩展。
“芯片架构的大趋势是异构多核，当前我们的工具更多是针对优化异构处理器的节点来做的，但是多核也有自己延伸出来的问题，我们会逐渐基于这个发展趋势，扩展到针对异构多核，让客户可以更快实现异构多核的融合，这也是芯易荟的发展方向。”汪人瑞最后补充。
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