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    • EDA视角 2年后将形成完整的本土EDA工具链?
    • 从有到用,挑战更大
    • 测试测量视角 本土芯片产业远未到成熟期 合作更显重要
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本土EDA/芯片产业从无到有和从有到用的路径探讨

09/09 19:09 作者:高扬
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近期在跟业内人士的交流中,总离不开一个话题,那就是美国芯片法案的持续影响,而一个共识是搭建完整的本土半导体产业链的紧迫性和重要性显而易见,虽然大多数人也同意要形成一个足够强大的本土产业链仍有极大挑战、仍需长期持续的投入和努力,我们的第一步是尽快先做补全,然后再做强。如行芯科技董事长兼总经理贺青所言,“我们陪伴芯片设计公司、芯片制造商的EDA企业正采用速度的方式,基本上是快3倍,以前大家在用国外的EDA软件做的一些事情,我们所采用的周期是直接除以3,以3倍速在做产品开发,中国人的勤劳,除以2或多或少还是可以的,但是除以3是超出极限的,目前我们每天都处于极限状态,就是用速度换取时间。”

在近期举办的ICDIA 2023论坛期间,与非网记者得以近距离与多位来自EDA、IP、测试测量企业的意见领袖交流,就一些大家普遍关心的热点话题进行深入沟通。笔者将此次交流中的一些收获分享如下:

EDA视角
2年后将形成完整的本土EDA工具链?

作为加速芯片设计的最重要的工具性产品,本土EDA工具的发展在这几年被格外关注,与非网也多次撰文对本土EDA产业的分布以及发展思路进行分析和梳理(产研 | 跨过沟壑,国产EDA工具将一马平川适合中国EDA发展的道路思考)。

对于本土EDA工具在模拟方向上已有相对完整的工具链,而在数字方向仍相对薄弱的现状,贺青表示,“数字芯片从开发到流片投入动辄数亿元,试错代价高,所需EDA工具种类繁多,对精度、效率、容量都有极高要求。行芯从2018年成立,一直专注于芯片物理设计Signoff领域,与行业头部客户协同作战,用了四年时间才实现数字EDA工具的商业化。。”

行芯科技董事长兼总经理贺青

在被问及数字全流程工具需要多久才能补全时,贺青回答“2年”。这点在后面跟其他业界人士交流中也被反复验证。而除了数字以外,我们要打造全套EDA工具,包括设计、制造,以及应用端,真正全流程的工具链,比较理想和乐观的预估是2027年即5年,是基本要求。

这其中我们仍面临很多问题和挑战:
首先是人员规模。放眼全球3大EDA工具厂商,规模较小的西门子EDA,其全球员工数也在6000人以上,而本土规模最大的EDA企业华大九天目前人员也只有660人(2021年12月数据)。要打造完整的工具链,技术层面至少要有3000人的团队,我们国内所有相关从业人员总数可能也就在4000多人,其中技术人员可能不到3000人,这其中还有很多做重复性产品开发的,可谓资源相当有限,而真正有经验的高层次人才就更为稀缺。

因为人才培养周期较长,所以本土EDA企业之间尤其是近几年一大批新创的EDA企业是否能形成某种程度的产业同盟,尽量避免资源内耗,寻求一些差异化的产品线布局和竞争对整体产业和工具链的快速健全显得尤为重要。这里除华大九天等作为传统行业龙头的目标是努力打造完整的工具链以形成综合性国际品牌竞争力外,如行芯科技则是布局在针对高端工艺的数字工具链,而英诺达聚焦在低功耗设计和EDA云平台的建设上;

其次是资金。 有业内人士提出,“未来五年要把全流程工具做好,每年要投入40到50亿,就是200亿的资金”;

还有标准。在沟通中大多数嘉宾也都认同,要打造完整本土工具链不可能由某一家企业独立完成,而应该是多家企业甚至全产业的协作,过程中的合作、整合和收并购也不可避免。事实上,一些初具规模的本土企业已经开始有所行动,且收购标的不仅局限于国内,但相关人士也表示,整合中核心要考虑的首先是技术层面,包括技术好不好,以及技术能不能联通,,一般来讲技术层面的事都是可以通过一定的时间解决的。但比较重要的是不同企业的工具产品能否在底层数据格式上统一,这样能比较方便工具的集成和对接。对此,美国有EDIF标准致力于解决EDA工具标准化的数据格式、数据库、接口问题,相应的,国内则需要有自己的一套标准,避免可能受制于人。

从有到用,挑战更大

以上可以说是举全国EDA业界之力解决本土EDA工具从无到有的问题,而从有到用起来,挑战更大。

首先是工具本身的质量。业内人士指出,本土EDA工具要做好,面临一个很大的问题,是先进工艺技术支撑的缺陷,现在很多芯片设计公司都可以做7nm、5nm甚至做3nm的设计,但是国内的EDA工具还做不到先进工艺的支持,“这里面最大的问题,因为我们拿不到先进工艺的参数”,没有参数,就没办法做工艺的适配、结合。

其次,国产工具的应用除了要解决工具本身质量问题外,还要面临的问题是,客户此前采用其他EDA产品长期积累下来的底层数据。这在模拟芯片会更严重一点,数字芯片相对好一些,也就是PDK,“要想更多的客户能够用本土的工具做设计,必须要解决PDK的问题,现在确实有这个障碍。因为其他友商的PDK不能拿来直接用,一方面有加密的问题,另外还有知识产权的问题,必须要重新做一套。”

现在很多芯片设计企业在采用本土EDA工具时,多是与EDA公司共同开发的方式来解决PDK的问题,同时也有EDA公司提供的PDK自动化开发的工具,协助设计公司可以自己完成PDK的搭建,但这也会相应增加设计公司的工作量,提高了其与本土EDA公司合作的门槛。

此外,一个事实是,国内现在有几千家芯片设计企业,但实际上愿意采用国产EDA的企业少之又少,而下游企业和客户对EDA工具的打磨和迭代又至关重要。

对此,芯启源EDA&IP销售总经理裘烨敏感同身受,“前几年我们做好的工具,实际上没有特别好的场景给我们做打磨。现在这些机会越来越多,我们也希望这个机会能够扩大。”裘烨敏补充,“我们已经看到有地方政府开始有不少政策引领,但可能里面有一些条件还有较多的限制,同时资金扶持的额度相对也比较小。现在虽然有一些企业开始用到本土的EDA工具,但同时也有一些企业希望用到国产化的解决方案,芯启源的系列产品在这一方面也能够满足客户需求,为这些企业提供更大的助力。。而我们看到现在地缘政治的因素越来越显著,所以希望在政策方面能够提供给我们更多的机会和时间窗口,这样可以加快推进我们产品的迭代,使之更加成熟稳定,我们后面也能更好的反哺本土芯片产业。”

芯启源EDA&IP销售总经理裘烨敏

贺青也强调,要实现本土EDA工具的快速迭代,有两类客户很重要,一类是大客户,另一类是细分赛道的尖端客户。

而对于像英诺达这类尝试EDA上云这种新的商业模式和产品开发模式的EDA企业来说,一个更大的挑战则是产业成熟度和如何打破固有认知上。英诺达副总裁熊文坦言,“我们在做云租赁的时候,安全是客户最大的顾虑。”

英诺达副总裁熊文

从英诺达的角度,通过技术和机制保证云上EDA工具的安全已经不是问题,熊文提到,“安全可以分成两个方面,一方面是企业通过互联网接入内部网络的数据安全,这个不但是客户要求的传输数据安全,也包括要防范一些黑客攻击,这点我们可以通过成熟的Palo Alto Networks防火墙技术来解决,外网接入也是以白名单的方式。从外部网络方面,我们达到Gartner的第一象限标准。另一方面是客户接入内网之后的数据安全,毕竟IC设计公司最核心的价值就是它的设计数据。我们有很多的措施,接到内网之后,英诺达有一套物理上的隔离和保护措施,另外,我们认为人是会犯错误的,所以我们有严格以及不断强化的操作日志,并定期培训工程师严格按照操作日志,避免发生人为故障。同时在硬件隔离之后,还会为客户提供24小时的视频监控,监控录像会保留三个月,如果有特殊需求,我们可能会保留一年以上。”    

测试测量视角
本土芯片产业远未到成熟期 合作更显重要

和EDA工具与客户之间在产品迭代上的鸡生蛋、蛋生鸡的问题类似,本土芯片产业同样面临从无到有,以及更重要的应用落地的挑战。

对此,是德科技大中华区运营总监任彦楠表示,“我觉得关键是和应用端有个磨合,我们知道最近几年国内IC发展的非常快,几乎每个细分领域都有国内design house的身影,但是IC其实离实际的应用,就是工程化的这一段,是一段必经之路,能不能实现真正的国产替代,是我们国内IC企业可以再花一些力气往前走的,和下游企业磨合,真正从实验室走向一个IP概念,走向工程化,最终完全实现在性能、指标、功耗各个方面都能具备竞争力,这一步是国内企业需要做的事情,而不仅仅停留在“好芯片”层面,也要“用起来”。”

是德科技大中华区运营总监任彦楠

 
而国内虽然号称有2000多家的芯片设计企业,但无论产业总体规模,还是个体企业的产品结构、技术水平以及体量,都和国际大厂存在较大差距。这一点,从测试测量代表性企业NI在主推的自动化测试业务可见一斑。NI亚太区半导体业务发展经理周文昊介绍,“NI的业务模式在欧美和中国有很大的不同。以半导体来看,欧美集中在一些巨头企业,NI的业务有非常大的比重来自于几个大厂,这些大厂自己也具有非常好的knowhow,NI更多是提供基础设施和软硬件工具,我们帮助它们提升效率;但在中国,情况完全不一样,即便我们现在说半导体很火热,但是在中国,如果按照传统意义上定义的半导体大厂,现在可能还屈指可数。”周文昊补充,“这不意味着这些企业不需要自动化,只不过对NI的产品和服务模式提出了更大的挑战。因应这样的挑战,首先NI近年来投资研发将过去单纯的仪表产品扩展成现在应用场景下无需编程的方案系统,搭配快速交付的界面加速用户上手。

NI亚太区半导体业务发展经理周文昊

并同时携手中国本地专业合作伙伴 — 孤波科技从运营面向助力本土芯片设计公司的创新加速与效率提升。孤波科技CEO何为提到: “随着更多的中国芯片设计企业已经在近些年的发展中逐渐迈向高端、复杂的芯片应用场景, 期间遇到的挑战之一就是需要更加精益化地进行研发管理、产品管理和运营管理,而人才的缺乏要求更多方案级的解决方案”,而这正是孤波聚焦芯片设计研发运营一体化而生的先进软件方案能解决的。

孤波科技CEO何为

作为深度参与到芯片产业的测试测量企业,任彦楠提倡全产业链需要更加紧密的协作,“我们是尽力把工具做好,让大家可以用到最好的工具,而整个国内的产业环境,不仅是芯片设计公司,包括EDA、IP企业、晶圆代工和封装测试企业,还有下游的应用,大家都可以集体协力向前,有一个受惠的过程。”

    
贺青也强调,“这个过程不是简单替换的过程,比如晶圆代工厂、芯片设计企业和EDA公司在现在的环境下,需要与客户建立深度互信,摒弃传统的程式化合作方式,采用不分彼此的协同机制快速响应诉求并直接探讨可能的实现方案,极大提升开发效率。”

    
任彦楠补充,“我们在一些环节上互相嵌套在一起,形成闭环。包括像IP企业,我们都是互为客户和合作伙伴,有非常良好的互动,但是这个互动是基于信任,可以在产品开发之初尽早的介入,了解的越深,合作的方式方法才会更多。我们相信这种开放合作最终也将让整个产业收益。”

 

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