后摩尔定律时代，国产EDA如何“从0到1”做创新？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）在过去的数十年里，摩尔定律一直被视为半导体产业的金科玉律，特征尺寸的缩小，为芯片带来了性能的提升和功耗的降低。同时，制造工艺的精进也让消费电子和大算力需求受益匪浅，发展迅速。时至今日，摩尔定律看似还在延续，然而工艺数字已经越来越接近物理极限，成本、良率以及不断压缩的创新周期，更是给芯片设计公司带来了巨大的挑战。
 
EDA进入2.0时代

如何延续和超越摩尔定律，成为后摩尔定律时代整个半导体产业面临的时代课题。在此过程中，EDA作为产业的最上游，串联着设计、制造、封装和应用，是产业实现超越摩尔的重要抓手。
 
芯华章首席市场战略官谢仲辉表示：“当前，新兴领域在飞速发展，市场规模在急速扩大，这也意味着产业数字化需求越来越多，发展越来越快。在此过程中，近十年芯片验证技术并没有太大改进，然而架构创新和算法创新已然变得越来越重要。后摩尔定律时代，EDA工具不能只是支持芯片设计，更需要面向整个系统，满足系统设计和应用创新需求。”
 

图源：芯华章
 

谢仲辉认为，这是EDA 1.0向EDA 2.0时代的演进。
 
能够看到，这是一个本质的改变，从传统EDA定义来看，电子设计自动化是指借助计算辅助设计软件，完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等设计流程。在这里面，EDA工具面向的主要对象是芯片，帮助芯片在更先进的工艺上实现更强悍的功能。然而，我们已经提到，当工艺节点越小，这样做的成本越高昂，且风险性极高。根据IBS的相关统计数据，从28nm到5nm，集成电路设计成本从5130万美元暴涨到了5.422亿美元。并且，3nm的集成电路设计成本接近甚至超过了10亿美元，这样高昂的成本让小公司望而却步，让大公司更加谨慎。
 
而在后摩尔定律时代，在SoC层面为了能够降低芯片的成本，异构集成和Chiplet成为产业的热门话题，同时先进封装让系统级芯片的关注点从单位面积上的晶体管数量变为单位面积上的连接点数量。无疑，这些积极的改变都对EDA工具提出了全新的要求。
 
芯华章致力于面向未来的EDA 2.0智能化电子设计平台的研究与开发，根据谢仲辉的介绍，芯华章打造从芯片到系统的验证解决方案，在芯片架构设计方面，目前芯华章主要专注在数字前端验证方面，并已基本建立可满足完整数字验证流程所需的产品线，得到中科院半导体所、燧原科技、芯来、鲲云等一众业内知名企业实际项目采用，为赋能电子系统创新，提供了自主可信赖的底层技术支持。
 

图源：芯华章

 
国产EDA如何突围？

我们看到在“EDA 1.0时代”，全球EDA行业高度集中，Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登电子）和西门子旗下的Siemens EDA占据了主要市场份额，三家公司的产品覆盖了传统芯片设计的全流程，具有明显的“寡头效应”和极高的技术壁垒，在这样的情况下，国产EDA该如何实现突围呢？
 
芯华章董事长兼CEO王礼宾谈到了公司的一些规划，他讲到：“芯华章具有三个特点，分别是高起点、厚积累、求创新。高起点是指芯华章了解产业几十年发展下来的痛点，从一开始就可以用最新的架构去做EDA工具，并且应用人工智能、云原生等先进技术；厚积累是指芯华章成立之初，几十个核心技术人员都具备15年以上的EDA工具研发经验；求创新是指芯华章在积累的基础上，有创新的意识，不断去创新，因为只是模仿别人很难实现超越。”
 
在“厚积累”环节，王礼宾特别指出，积累分为资产的积累和知识的积累，对于EDA这样的高科技产业而言，更重要的是知识的积累，很多技术的东西都在人的大脑里面，所以做EDA工具一定要去寻找那些有积累、有经验的人。
目前，芯华章已经集结了一支400余人的全球化精英团队，其中八成为尖端研发人员，硕博比例高达80%，已获得专利授权25件。得益于扎实的人才与技术积累，芯华章已经打造了具备统一底层框架的智V验证平台，并成功发布了五款自研数字验证EDA产品，涵盖逻辑仿真、形式验证、原型验证、场景验证、系统调试等多个领域。



芯华章七大产品系列
人才一直都是EDA行业的热门话题，同时人才问题也是国产EDA发展的痛点。有行业人士表示，EDA人才培养周期至少是十年，主要的人才需求是软件、芯片、数学及微电子学科这几大类中的至少两种以上的复合型人才。为了构筑人才及技术创新战略优势，7月28日芯华章研究院正式成立，中国工程院院士沈昌祥出任荣誉院长，并邀请中国科学院院士毛军发出任首席专家顾问。
 
王礼宾表示：“芯华章必将坚定地支持、持续投入那些前瞻性、方向性，能够引领未来的技术。芯华章研究院将打造一流的创新环境、树立清晰的技术路标，承担起推动前沿技术突破的职责。下一步，我们将重点引入包含自然语言处理、深度学习等领域的高端技术人才，同时深入探索与高等院校、科研院所的深度合作机制，以体系化的方式共同探索EDA 2.0，实现全面的自主技术创新突破。”
 
而在求创新方面，近几年EDA行业也在需求通过AI（人工智能）提升工具的效率，在EDA工具中采用人工智能技术，已经成为了EDA技术创新的关键。芯华章科技产业和业务规划总监杨晔表示：“AI 在后端的布局以及光刻版图设计两个方面是落地最快，也是利用最成功的。从某种意义上来说，AI跟EDA的结合，最容易解决的一些问题已经被初步地解决了，下一步就是在更传统的EDA计算领域应用AI技术。AI在EDA前端，特别是验证以及仿真里，大体上是用来缩小求解空间，快速地进入精确计算的过程，从而缩短整个验证周期，以及减少验证过程当中的人力投入，加快芯片上市。在芯华章目前的产品中，仿真、形式化验证、原型验证等方向上都应用到了AI。”
 
EDA被称为“芯片设计之母”，而芯片又是信息产业的基础，因此EDA软件的重要性是不言而喻的。目前，我国非常重视EDA产业的发展，在国家和地方提出的《十四五规划》等相关政策中，都提到了要大力发展EDA。在政策和资金的助力下，国产EDA迎来了黄金发展期。
 
然而，我们也不得不思考一个根本性的问题，EDA工具成本不低，重要性更是不需多说，如何让厂商相信和选择使用国产EDA呢？
 
 “传统的EDA工具存在一些明显的短板，比如工具碎片化问题，还有开放性、数据互通等方面的问题，对创新造成了很大的阻碍。我们在参加全球电子设计自动化盛会DAC时，芯华章的工具不仅得到了小公司的关注，还有很多大的系统公司也在关注，这就说明这些公司的需求并没有被现有的工具满足，意味着EDA还存在非常大的创新空间。” 谢仲辉谈到，“芯华章是从底层架构搭建EDA工具，我们统一的数据库有比较轻量的代码，能够带来较为明显的效率提升，同时在产品面和技术面能够给到客户厂商更好的支持。”