從ICCAD盛會看中國半導體之EDA篇：從芯片到系統(tǒng)的設計新思維

 2019 ICCAD年會盛況空前，吸引了來自全國各地及海外的2800多位半導體行業(yè)專業(yè)人士參與。在本屆年會的高峰論壇上，有五家EDA公司分別做了主題演講，并接受了《電子工程專輯》、《電子技術(shù)設計》等行業(yè)媒體的采訪。這5家EDA公司的演講人及其主題分別為：
• Mentor, a Siemens Business 榮譽CEO Walden C. Rhines博士《IC設計生態(tài)系統(tǒng)的變化》
• 新思科技中國董事長兼全球資深副總裁葛群《致新至遠 共思同行》
• Cadence公司副總裁兼南京凱鼎電子總裁王琦《坐看云起時》
• 華大九天副總經(jīng)理郭繼旺《支撐、協(xié)同、創(chuàng)新》
• 國微集團高級副總裁兼S2C CEO林俊雄《加快國產(chǎn)EDA平臺建設，推動IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展》

《電子工程專輯》和《電子技術(shù)設計》編輯記者團隊根據(jù)現(xiàn)場采訪報道，對EDA設計趨勢分析總結(jié)如下：
1. EDA逐漸走向云端
2. 從芯片到系統(tǒng)的設計方法和工具
3. AI輔助EDA設計
4. 本土EDA廠商的競合發(fā)展之路

EDA搬到云端關系到中國芯片設計的未來

三大EDA廠商在云端的嘗試已經(jīng)有幾年時間，但到目前為止還沒有被芯片設計客戶普遍認可和接受。Mentor榮譽CEO Walden Rhines博士認為隱含的成本是一個原因，共享資源的理念還需要技術(shù)實現(xiàn)和市場接受才行。
圖1：Mentor榮譽CEO Walden Rhines博士（左一）與其他主題演講者在ICCAD高峰論壇上接受媒體采訪

然而，EDA逐漸走向云端是必然趨勢，在中國芯片設計行業(yè)尤其如此。Cadence南京凱鼎電子副總裁劉矛表示，大規(guī)模并行計算的算法和拓撲結(jié)構(gòu)使得芯片設計的時間和PPA都有了大幅提高。不管是芯片整體設計的周期縮短，還是整體芯片設計性能的提升，云計算已經(jīng)在芯片設計中發(fā)揮了重要作用。2018年10月TSMC與微軟和Cadence合作，成功為SiFive流片第一顆在云端設計的芯片。

圖2：Cadence南京凱鼎電子副總裁劉矛（右一）與其他嘉賓在ICCAD年會上接受媒體采訪

中國目前的現(xiàn)狀是芯片需求巨大，更需完善的EDA工具和IP產(chǎn)品線，及足夠的人才儲備。將EDA工具和IP搬到云端，不但可以大大簡化設計流程，而且可以降低IP和EDA被盜取的風險。如果設計后端和基礎設置都部署在云端，就可以大大解放生產(chǎn)力，緩解IC設計人才短缺問題。

EDA覆蓋從芯片到系統(tǒng)的完整設計流程

EDA不再單單是芯片設計的工具，已經(jīng)向后延伸到功能模組、PCB板卡和系統(tǒng)整機。三年前西門子宣布收購Mentor，并將其納入西門子產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件業(yè)務，最近更名為西門子數(shù)字化工業(yè)軟件。據(jù)Walden Rhines博士稱，Mentor這兩年的業(yè)務增長速度十分顯著，這要歸功于西門子強勁的系統(tǒng)設計客戶基礎和市場需求。

新思科技的解決方案覆蓋from Silicon to Software，表明其未來發(fā)展方向已經(jīng)從芯片擴展到軟件，為整個系統(tǒng)提供完整的設計工具和解決方案。新思科技中國董事長兼全球資深副總裁葛群也多次強調(diào)，新思不僅關注客戶，也關注客戶的客戶，即要幫助其芯片客戶應對潛在的應用場景和系統(tǒng)需求。

圖3：新思科技中國董事長兼全球資深副總裁兼葛群（左二）與其他嘉賓在ICCAD年會上接受媒體采訪

Cadence三年前推出了系統(tǒng)設計的概念，從整個系統(tǒng)考慮，不管是芯片封裝、軟件設計。最近又引入了電磁分析和熱分析，其主要目的是幫助系統(tǒng)公司和芯片設計公司從設計構(gòu)思之初就把系統(tǒng)設計的每一個方面都考慮進去。通過這些軟件導入，系統(tǒng)公司引入設計流程之后，設計周期相比傳統(tǒng)的設計流程減少了30%以上的時間，從而使系統(tǒng)推向市場的時間也加快了。

TCAD、晶體管級設計EDA和基礎IP提供商Silvaco公司CEO Babak Taheri博士在高峰論壇主題演講中提到從原子到系統(tǒng)的設計理念，更將EDA工具往前延伸到納米級原子材料屬性和能量水平。該公司提出的設計技術(shù)協(xié)同優(yōu)化(DTCO)是一種基于軟件的半導體工藝節(jié)點開發(fā)方法，可以衡量和提高技術(shù)元素對電路性能的影響。
圖4：Silvaco公司CEO Babak Taheri博士在ICCAD年會上接受媒體采訪

EDA+AI簡直是如虎添翼

AI在EDA工具上的應用首先體現(xiàn)在后端布局布線和模擬版圖設計上。據(jù)Cadence的劉矛介紹，從模擬設計來說，在不影響原來設計方法學的基礎上，可以很快看到AI給設計帶來的提高。對于前端設計，Cadence有一個團隊從7、8年前就開始研究AI對前端設計包括仿真上的幫助。

新思科技的美國研發(fā)團隊也已經(jīng)在其EDA工具中增加AI輔助設計，利用其多年積累的數(shù)據(jù)和設計經(jīng)驗，將硬件抽象和建模，讓客戶將更多精力放在上層的應用軟件上。此外，新思還在中國成立了人工智能實驗室，以針對國內(nèi)繁雜的應用場景研究和開發(fā)AI算法和軟件，更好地協(xié)助客戶發(fā)揮AI的價值。

Mentor將AI、系統(tǒng)設計和Shift-left理念應用到其自身產(chǎn)品，并整合到西門子的完整虛擬驗證和Digital Twin工業(yè)軟件組合里。Walden Rhines博士在其主題演講中還專門從半導體生態(tài)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)投資的角度分析了AI芯片及AI初創(chuàng)企業(yè)的興起，并預測中國在需要龐大數(shù)據(jù)量采集和挖掘的應用場景會出現(xiàn)全球領先的AI技術(shù)和獨角獸公司，比如面向人臉識別AI應用的商湯科技。

本土EDA廠商的競合發(fā)展之路

雖然三大EDA巨頭仍然主導著全球和中國EDA市場，但中國本土EDA廠商也有著巨大的發(fā)展空間。據(jù)華大九天副總經(jīng)理董森華稱，華大九天現(xiàn)在已經(jīng)可以提供模擬設計全流程、數(shù)字SoC設計優(yōu)化解決方案、晶圓制造輔助EDA工具以及平板顯示設計全流程，對中國集成電路產(chǎn)業(yè)和平板顯示產(chǎn)業(yè)做出了不小的貢獻。十年來，華大九天已經(jīng)在全球發(fā)展了300多家客戶。董森華認為在EDA市場，光靠國產(chǎn)情懷和便宜的價格是無法參與競爭的，也不可能得到客戶的認可，核心和關鍵還是要技術(shù)創(chuàng)新，以客戶需求為導向，做有競爭力的、符合市場需求的產(chǎn)品才能得到市場的認可、客戶的認同。
圖5：華大九天副總經(jīng)理董森華（左二）在ICCAD年會上接受媒體采訪

然而，中國EDA的基礎還比較薄弱，發(fā)展到今天也只有十幾家EDA公司，且規(guī)模都較小，這是目前本土EDA產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀。華大九天在模擬方面已經(jīng)擁有自己的全流程產(chǎn)品，現(xiàn)在數(shù)字設計方面也開始加強自己的核心技術(shù)和產(chǎn)品方案，并正在積極研發(fā)和布局更多的核心工具產(chǎn)品。

圖6：國微集團高級副總裁兼S2C CEO林俊雄在ICCAD年會上接受媒體采訪

2018年被國微集團收購的S2C是一家專注于FPGA快速原型驗證的EDA供應商，S2C CEO林俊雄認為本土小型EDA公司在匹配客戶需求和市場動向方面比EDA巨頭反應更快，通過技術(shù)和市場的差異化可以在中國龐大而快速增長的半導體市場找出獨特的發(fā)展之路。

S2C在FPGA快速原型驗證這一細分市場比較強，但還需要擴展到更寬的EDA產(chǎn)品線才能更具競爭力。林俊雄認為本土EDA廠商要通過收購兼并才能快速發(fā)展起來，但目前適合兼并的本土EDA公司很少，希望有更多業(yè)界人士加入EDA行列，以共同發(fā)展和推進中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

葛群以新思的發(fā)展歷史為例，給出了發(fā)展中國本土EDA行業(yè)的建議。新思成立30多年來，通過自身技術(shù)積累和90多家EDA和IP相關公司的收購兼并才發(fā)展到今天的規(guī)模。這個行業(yè)不是賺快錢的行業(yè)，需要技術(shù)的積累和沉淀，并且要始終專注于自身優(yōu)勢和客戶需求的變化而做出適當調(diào)整，才能發(fā)展壯大。明年是新思科技進入中國的第25年，新思將繼續(xù)與合作伙伴一起努力，推動中國半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

從ICCAD盛會看中國半導體發(fā)展系列報道：

1. EDA設計需要從芯片到系統(tǒng)的新思維

2. 小小IP是一門大生意

3. 芯片設計也講究個性定制

責編：Steve Gu