【原创】比拼国际巨头,本土EDA的底气在哪里?

winniewei 提交于 周一, 01/25/2021
【原创】比拼国际巨头,本土EDA的底气在哪里?

作者:张国斌

EDA是电子产业最大的杠杆,每年100多亿美元的营收撬动的是4000亿 美元的IC产业,2020年,美国对中国半导体产业的封杀,让中国全社会意识到EDA的重要性有自己我们的短板,在芯片市场的需求增长和政府的引导下,本土EDA成为最热门的领域,资本、人才往这个领域流动,也加速了本土EDA的快速发展,芯华章、鸿芯微纳、国微思尔芯、南京EDA创新中心、芯和半导体、概伦电子等一大批本土EDA脱颖而出,不过相比国外EDA巨头,本土EDA在经验积累、整体布局和人才上还有较大的差距,占据天时地利人和的本土EDA企业在2021年面临的机遇和挑战有哪些?

在ICCAD2021上,一些EDA企业高管分享了自己的洞见。

1 开辟新赛道--芯华章的EDA2.0

2020年3月在南京成立的芯华章是本土EDA快速发展的一个缩影,从3月成立到年底,芯华章已经吸引了海内外技术大牛加盟芯华章,并且完成了首次产品和技术发布以及三轮融资。

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芯华章董事长兼CEO王礼宾在本次会上开创性提出EDA 2.0理念,“我们现在的EDA1.0,已经有30年了,30年前的技术,算法、架构等都已经不适应目前的市场需求,这些软件经过这么多年的发展,由于客户群体太大,反而成为创新的束缚。现在,云技术和人工智能的发展给EDA行业带来了全新的机会,但对原来的工具来说很难去整体改造去适应。”他分析说,“前段时间全球尖端EDA与算法专家林财钦博士加盟芯华章,出任芯华章研发副总裁一职。他正带领研发团队深入研究大型芯片验证产品的综合技术和优化算法,专注于验证EDA领域的软件架构设计,并进行EDA与机器学习技术相结合的算法创新。他在这个行业里有超过30年的研发经验,早几年他从Cadence出来去研究人工智能、研究机器学习,一些EDA公司请他在现在主流EDA工具上叠加机器学习技术,但实际上受限于原有架构和技术包袱,无法实现突破性的提高,无法实现突破性的提高。在芯华章他可以运用他对EDA与前沿技术融合的经验和思想,从底层架构开始重构、融合机器学习等前沿技术,,有这些顶尖专家的实力加盟,结合我们系统性打造的EDA人才梯队,这样才能真正解决国内国产芯片的技术壁垒,我们很期待面向未来的EDA 2.0技术,能在我们国家发展起来。”

芯华章的目标就是透过创新的软硬件EDA框架和算法,融合人工智能、机器学习、云技术等前沿科技,推动EDA从自动化向智能化发展,从而降低EDA使用门槛和降低系统级芯片(System-on-Chip, SoC)的设计门槛,缩短产品开发周期。芯华章推出的基于LLVM的全新仿真技术以及高性能多功能可编程适配解决方案「灵动」,已经运用了EDA 2.0的理念和部分底层技术,结合LLVM的全新架构有助于支持未来的多核与异构,而灵动的多功能、可编程特性,可以释放更多的接口资源加速创新并提供灵活性。

有人说国外巨头有了先发优势,比本土有早30年的积累。对此,王礼宾表示这是用静止的眼光去看发展,“我们不应该以30年前的高度去看待技术,30年前的技术已经没法用了,当我们今天在探索创新,是站在一个更高的起点去思考未来。所以我们从来不说我们去追赶世界先进水平,我们的技术起点、技术路径都不一样,完全是一个全新赛道。。除了EDA精英人才,我们还会招募来自互联网、人工智能,云技术等前沿领域专家,他们不懂EDA,我们会教他们什么是EDA,融合他们的架构、思想、算法,打造全新的、面向未来的EDA 2.0。”他进一步解释说。

他也表示做EDA是需要有恒心,有耐心,有追求才能把EDA做长。对于EDA企业来说,人才就是最大的资产。

最后,他说到芯华章正在构建中国最大的硬件验证云,“最主要的目的帮助我们国家正蓬勃发展的中小型芯片设计公司,以及有许多软硬件协同开发项目的大型公司,芯华章的验证云平台非常灵活,可以帮助他们优化成本,加速完成芯片研制任务。”他同时透露今年是芯华章的元年,进入2021年,芯华章会推出更多的融合EDA 2.0理念的创新产品,赋能芯片设计,从而支撑数字经济时代快速发展。

2 鸿芯微纳:做全流程工具,对标新题

在目前EDA工具中,新思的EDA工具是几乎所有IC公司的选择,因为它是全流程布局工具,在本土EDA公司中,鸿芯微纳目前开发的就是全流程工具,这是目前国内唯一一家 布局全流程的EDA工具厂商,它对标的就是新思。

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“国产化EDA工具,如果追溯到30几年前,国内有一个“熊猫计划”,我当时在复旦,因为我当初是做模拟电路的,很可惜没有参加,但是我很多同学参加了这个计划,当初国内整个集成电路设计的外部环境没有达到,如果没有客户,这个工具就是一个死工具,可以作为研究工具,但是不能作为产品,自“熊猫计划”开始30几年来,终于有了鸿芯微纳,一个被头部企业认可的商用化工具的诞生,所以这是一个非常好的开始,可以说水到渠成。”鸿芯微纳CTO王宇成强调,“中国的半导体产业在蓬勃发展,EDA工具一旦被卡脖子,没有解决方案的话,整个产业链就会全断,所以EDA本土化并不是我们需不需要做,能不能的问题,而是一定要做的事情。如果看布局布线工具,数字解决方案全流程工具很多,国外是通过二十年技术积累和迭代才有了今天的成就,所以EDA设计门槛非常高复杂度也很大,鸿芯微纳先天条件比较优越,已经有了很高的起点,现在就可以支持7纳米主流工艺设计,并且支持数字全流程,从工具的性能跟功能上来说,已经完全可以达到PK国外相对应产品的能力。”

他表示从另外一个角度看,产业界的需求也是水到渠成,国内市场需求日趋成熟,另外一方面技术研发内功也到了一定的火候,从鸿芯微纳的角度来说,第一步是解决有没有,第二步是有了以后能否持续发展,包括人才团队,技术的持续迭代,鸿芯微纳通过三年多的修炼,事实证明已经具备这样的内功。

对于国外EDA巨头大多通过收购做强做大的做法,他表示,早期的美国EDA公司都是通过收购很多小工具公司拼出来的,过去可以那样做,是因为当时的工艺制造还在65纳米以前,而现在高级FinFet工艺下,设计流程复杂度提高了很多,很难做到单纯的拼凑。

另外通过单纯收购带来的阵痛也不少,不同的文化,不同的架构,拼起来的工具,用户不见得会完全买单,并且也会花很多时间和精力自己重新搭建流程,这种方式不能最佳的满足客户需求,而且本土EDA公司也没有时间再花十年,二十年拼一个工具,那时候可能摩尔定理已经结束了。

“我们可以通过收购满足市场需求,但是要在一个先进的架构基础上,把一些不需要自己完全开发,或者已经现有的一些点工具拼凑起来,举例来说,像鸿芯微纳有了RTL to GDSII的流程,自然要考虑是全部自己开发还是市场收购,目前很多高校教授也有自己的技术研究或产品,这些都可以拿来加以利用,不需要自己完全开发。只要不是在整个流程中架构上起决定性作用的点工具,完全可以通过收购来完成。”他指出,“另外,我们国产化并不是一个终点,最终目的要在全世界的供应链里面,或者全球分工上面,扮演一个非常重要的角色,如果闭门造车(我们叫内循环),对我们来说是不希望,从做研发的角度来说,我们希望PK全球最领先的技术,而不是跟他们分割。”

3 国微思尔芯(S2C):芯片原型验证已经进入全球前二

EDA工具除了软件工具外,还需要硬件系统的支持,国微思尔芯就是提供硬件支持数字全流程EDA厂商,实际上,数字全流程EDA主要分设计跟验证两部分,上文提到的鸿芯微纳主要是设计工具,其实在同时,每一个步骤都是需要完整的验证,国微思尔芯就提供的是验证工具,它和鸿芯微纳是互补,相辅相成。

2003 年国微思尔芯创立,是一家十多年来一直专注于EDA领域的企业。其业务覆盖原型验证、硬件仿真、软件仿真、形式验证、建模验证以及验证云。公司2020年先后完成两轮数亿人民币融资,国内知名半导体企业国微集团是国微思尔芯最大股东。目前国微思尔芯服务于全球超过500家客户,有3000多套原型验证工具应用于客户的设计中。

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国微思尔芯CEO林俊雄表示国微思尔芯是国内最早成立的EDA公司之一,今年已经是第18个年头了。从国产替代方面来说,国微思尔芯总结起来就是四个字:贴近客户。“我们和客户一起共同开发,结合彼此的强项,提供更符合客户需求的定制化解决方案,这是一个不错的突破点。”他指出,“对EDA来说,点工具非常多,单点突破其实还是比较容易的。虽然说这么多点工具,真要跟三大家来比,并不是非常容易的事情。例如光Synopsys一家就每年投入10亿美金的研发经费,国内的EDA企业加起来可能只是他们的零头,所以短期来说是有很大挑战,但我认为也有很多机遇。其实3大EDA有很多长年累积的包袱,而在新领域我们处于同一起跑线或者说并没有落后很多,可以创出不少突破点。”

目前本土EDA成为投资领域最热的热点,他对此表示投资过热,也带来了恶性竞争的问题,还有就是提升了成本,尤其是人才成本。“市场经济是有自动调整的功能,但是EDA的市场太小了,这么大的投入,我看新闻动辄几十亿,整个EDA国内市场也就那么大,要算投资回报率的话,可能要上百年才能回本,所以肯定会有一个调整。我希望政府能够给予政策方面的支持和帮助,尤其是对真正有技术实力的企业。而业内也可以采取互利共赢的合作方式,点工具大家都可以来做,各施其能,各尽所长。”他指出。

4 Siemens EDA的建议:要创新,开源要慎重

2016年,西门子以45亿美元收购Mentor Graphics,并入西门子数字化工业软件部门(Siemens Digital Industry Software),合并之后称为Mentor, a Siemens Business。近日,Mentor, a Siemens Business已经正式更名为Siemens EDA,该公司全球副总裁,中国区总经理凌琳在接受采访时表示,目前本土IC产业蓬勃发展,但是他也看到了几点隐忧,一个是一个是产品同质化严重,一个是恶意竞争,没有创新。

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“我们整个行业还是应该建立在一个创新产品的基础上发展才好,才会让大家普惠。EDA也是,如果都做同样的东西,其实对整个行业是不好的。”他指出,“对于EDA开源,如果是100亿晶体管的SoC设计,目前这种开源可能性几乎为零。目前从几大家EDA的成本架构来看,虽然纯利很高,但研发成本都是在30%-35%之间,其实EDA的研发成本是相对是最高的。如果需要长期运营,从商业模式来看,是不可能把最精华的部分开源给大家完全免费的。”

不过他也表示,也存在一些开源和协同设计,例如通过科研院校实现一些交叉免费授权,但这是研究性质,一些低端的基本功能可以放出来用,一旦有一些比较先进的功能,一定是先用一个简单的版本给用户,然后加一些功能时收费。

5 EDA人才培养如何突破瓶颈?

目前,在IC设计领域,人才缺乏是关键的挑战,这其中,EDA人才更是匮乏。如何破解EDA人才难题?近日,国务院学位委员会、教育部印发通知明确,设置“交叉学科”门类,并于该门类下设立“集成电路科学与工程”和“国家安全学”一级学科。这一举措,被认为是培养创新型人才,解决制约我国集成电路产业发展的“卡脖子”问题的有力举措。

除了国家重视,政府是如何行动的呢?

2020年10月,南京江北新区率先成立了南京集成电路大学,为集成电路人才培养探索了新的路子。

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南京集成电路产业服务中心(ICisC)副总经理吕会军在接受采访时表示,南京集成电路大学成立后引发业界轰动,江北新区从2017年人才培养与服务平台的成立,到2019年集成电路产业协同创新学院建设,再到大学成立,一切都是应势而立。

“今年国务院又把集成电路列为一级学科,在今年“十四五”规划建议当中,也特别强调了要加强创新型、应用型、技能型人才的培养。虽然我们一直在探索产教融合,也取得了很好的效果,但目前集成电路产业人才紧缺的现状仍存在。政府主导产业发展,在推动产业发展的同时就是要服务好企业,而当下企业要发展就需要人才,而我们不断探索的产教融合方式就是培育产业人才,有人才内在动力的支撑企业才会不断创新,从而推动当地产业发展。”

他解释说,“集成电路大学跟普通高校的人才培养存在区别,很多集成电路行业专家认为,以高校为主体来推动集成电路产业人才培养是存在一些不足的。高校和企业对于培养人才的定义并不相同,大学培养偏理论型人才,是标准化的模式,而当下产业更需要直接上手型人才,目前高校培养的人才还不能及时跟上产业发展需求,两者偏差达到就业结构性矛盾,因此南京集成电路大学将产业需求作为出发点和落脚点,以案例课程和项目实践课程为主,师资更多来源于资深的工程师和行业专家。”

他表示,南京集成电路大学发放的证书与传统高校也不同,发放是经过实践考核认定的结业证书,南京集成电路大学跟高校生源也不同,大学一般通过高考的方式来选拔,指标是固定的,而大学生源主要源于高校已具备基本专业知识的学生、跨学科的有志于从事集成电路相关工作的学生、企业招聘的尚在培养期的初级职员。南京集成电路大学不是一所传统意义上的大学,是一个衔接高校和企业,推进产教融合的一个开放学习平台。

除了培养人才,他表示南京江北新区也注重生态打造,目前江北新区已经吸引了400多家集成电路相关企业入驻,“我们跟新区企业华大九天、芯华章等一起打造EDA生态,一起培养EDA人才,一起帮助他们推广工具,助推新区集成电路生态打造。”他指出。“南京有53所高校,现在通过南京集成电路大学,可以把这些高校‘串’起来,培育产业所需的复合型高端人才,打造集成电路产业的人才高地。”

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