如今的EDA是否可以满足量子芯片的设计？

电子发烧友网报道（文/周凯扬）离商用上真正可行的量子计算机成熟至少也还需要几年的时间，但已经开始有人质疑，目前的EDA工具是否可以满足量子芯片的设计需求？这是因为量子计算的设计，有时会对传统的半导体材料、温度和结构规范提出挑战，不少量子计算芯片公司其实都是在摸黑前行。毕竟30个量子位就要求同时进行十亿次左右的运算了，远超当下的各种IC芯片。
 
量子计算芯片面临的设计挑战
 
对于特色芯片的设计来说，各大EDA厂商都已经有了不少的技术积累，但这类EDA工具终归还是一个专用领域的通用解决方案。反观如果到了量子计算芯片的设计上，未来EDA厂商很可能会进一步强调定制化或其他高性能特色。
 
比如随着量子比特数的增加，电磁仿真的复杂程度也会一并提高，诸如调整量子位、谐振器以及它们之间的耦合均需要重复地进行电磁仿真，从而延长整个设计周期，也会对开发时的硬件算力提出一定的要求。
 
且目前已有的商业设计路线主要适用于逻辑计算中提高晶体管密度，比如缩小晶体管结构、提高互联性能等，也成功创造出了不少复杂的处理器芯片。但在量子计算上，往往需要适应更高变化敏感性的设计，才能为量子计算芯片提供足够的扩展性。
 
量子芯片EDA的进程
 
从公开的产品阵容来看，我们可以发现即便是EDA大厂也没有专门针对量子芯片开发的产品。但事实上，经过这几年的投资、收购与并购，有不少已经开始在光电设计领域做积累，为未来的光量子芯片设计打下基础，等到合适的时机全面推进。
 
比如新思的3DIC Compiler平台就集成了OptoCompiler，业界首个同一半导体和光子设计的平台。这类工具利用硅基光子学，可以让设计者像开发标准CMOS一样创建光子IC，从而支持光通信与光量子芯片未来的发展。
 
除了光量子计算外，也有超导量子计算外这另一大路线。近期国内一大量子计算厂商量旋科技推出了他们的自动化超导量子芯片EDA设计软件，天乙。天乙是一款基于Web开发的EDA工具，所以可以实现多平台使用。从功能性来看，其主要用于参数化生成量子器件和完成自动布线用的，属于较为初级的功能，可供爱好者浅尝量子芯片的设计。
 
可以看出，量子芯片的设计离全链路打通还有一定的距离，即便是大厂也是如此。这是因为量子计算的研究尚不成熟，无论是结构、材料都还存在差异较大的技术方向，所以大部分厂商还处于技术积累的阶段。
 
小结
 
从现状看来，量子计算在热门应用人工智能上的优势尚未体现出来，但在制药、材料研发等科学研究领域的应用前景可观。可即便如此，量子计算无疑是进入下一个算力爆发时代的必经之路。EDA厂商仍需要投资开发多款下一代工具，才能使设计师们能够成功地仿真、模拟和验证量子芯片的设计。