思尔芯林俊雄：完善数字前端EDA，为芯片差异化创新赋能

EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化），是一种在计算机系统辅助下，完成IC功能设计、综合验证、物理设计等流程软件的统称。EDA被誉为芯片之母，贯穿半导体产业链各个环节，并且是半导体行业不可或缺的重要研发和生产类工具。根据SEMI数据统计，2022年全球EDA软件行业市场规模约为134.37亿美元，仅占全球半导体市场很小一部分。不过，EDA逐级赋能，最终撬动数十万亿美元的电子信息产业。从技术和市场的角度来看，发展国产EDA都是有必要的。那么，2023年国产EDA厂商取得了怎样的成绩，对市场有怎样的理解，我们听听思尔芯董事长兼CEO林俊雄的看法。
思尔芯董事长兼CEO林俊雄

 

2023年机遇和挑战并存

 

2023年的半导体产业的外部环境动荡，但机遇与挑战并存。首先，市场越来越卷。我们都知道近几年成立了上万家集成电路公司，但是从需求的角度来说市场在下行，从芯片设计公司增速进一步放缓就可以看出。低端的芯片非常卷，高端的芯片虽有市场，但投入大，风险高，资金链很紧张。其次，地缘政治持续紧张。地缘政治紧张关系和贸易政策的变化对半导体产业有重大影响。这促使许多国家开始重视半导体产业的本土化。国内还是需要攻克一些关键难点，并且需要技术创新。在EDA方面，一直以来被认为国外技术更为成熟，但今年国产EDA供应商有较大突破，思尔芯就是其中代表之一，已经具有完善的数字前端解决方案，通过近20年的发展和积累，服务了600多家国内外客户，证明了其在技术和服务上具有竞争力。
第三，需求更加多元化。随着技术的发展，从智能手机、计算机、汽车到工业自动化和物联网设备，对半导体芯片的需求变得越来越多样化。每个应用领域都有其特定的性能、功耗和尺寸要求，这迫使半导体制造商必须开发更多样化的产品来满足这些不同的需求。这些技术的快速发展与多元化的需求为半导体行业带来了新的增长机会。
第四，迭代速度的提高。技术的快速发展和市场竞争的加剧导致产品生命周期缩短，从而对芯片产品的迭代速度提出了更高要求。芯片厂商需要快速响应市场变化，缩短产品开发周期，并及时推出新一代产品。更需要本地化支持与客制化服务。
在风云变幻的市场中，回顾2023年，思尔芯也取得了一些成绩和进步。目前，思尔芯已经完善了数字前端EDA——2023年，思尔芯公司推出了一款新的数字电路调试软件，名为“芯神觉Claryti”。这款软件的加入使得公司的数字前端EDA解决方案更加完整。
通过更加完善的数字前端EDA解决方案，思尔芯主要解决了两大芯片设计挑战：确保设计芯片正确，并且确保设计正确的芯片。整个方案包含：架构设计软件芯神匠（Genesis Architect）、数字逻辑仿真软件芯神驰（PegaSim）、企业级硬件仿真芯神鼎（OmniArk）、业内先进的原型验证芯神瞳（Prodigy），并通过数字电路调试软件芯神觉（Claryti）和丰富的验证IP库、降速桥方案等，建立统一的设计、验证与调试环境，确保在同一芯片项目开发中，不同团队能够实现高效协作，从而提高整体开发效率。
同时，思尔芯积极倡导生态合作，公司一直积极与IP 供应商及高校等行业关键合作伙伴紧密合作一起来服务芯片设计公司，降低芯片设计的门槛，共创共赢，希望共同推动全产业链的协同进步，以实现中国在生态合作数字EDA领域的自主创新和可持续发展。携手合作伙伴，2023年思尔芯提前布局前瞻性解决方案：服务于人工智能、Chiplet、高性能计算、图像处理等多个应用领域，已经渗透到物联网、云计算、5G通信、汽车电子等众多终端领域，覆盖广泛，无处不在。
目前，思尔芯在全球的客户数量已经达到600多家。通过成熟、稳定且可靠的技术与服务，结合高效的本地化客户服务团队，思尔芯成功地为全球超过600家企业提供了全面的芯片设计验证解决方案。其中包含世界前10大半导体企业中的6家，中国前10大集成电路设计企业中的7家，提供了自主可信赖的底层技术支持。另外，思尔芯获国家级专精特新“小巨人”企业、国家工业软件优秀产品、上海市级企业技术中心等多项荣誉资质。
 

 

AI大趋势下，EDA市场有何变化？

 

AI是当今最具变革性的技术之一，2023年AI行业依然火热，并且2023年是生成式AI元年。从思尔芯的角度来看，AI的训练需要海量的数据和参数，例如ChatGPT采用了千亿数量级的参数，和大量的高性能GPU。可以说算力和算能决定了AI的能力，因此，AI领域的持续进步需要大量的算力芯片，芯片的复杂度也急剧上升，整体市场需求旺盛。此外在AI应用中通常会集成不同类型的处理单元（如CPU、GPU、TPU等），以优化特定任务的处理效率。
AI技术的发展还催生了对非冯诺依曼架构的需求，这种新的框架旨在突破传统计算架构的限制，更好地适应AI的特殊需求。这意味着，未来的芯片设计需要更加灵活和创新，以支持应用驱动的算法，同时保证算法能够有效地驱动软件。这就需要芯片设计者采用创新的方法来实现这些不同组件的有效整合，包括确保不同处理单元之间的高效通信、如何管理它们之间的能源使用，以及如何优化整体芯片设计以适应不同的应用场景。软件与硬件架构之间的协同设计，成为一个新的探索领域，旨在更有效地利用算力，同时优化能效和性能。
在这样的背景下，芯片的计算能力和片上软硬件的协同工作提出了更高的要求。为了实现最佳性能，需要进行系统架构优化、软硬件结合优化，以及存算架构优化。思尔芯针对这些挑战已经进行了多年的技术布局和优化，通过自研的完整数字前端EDA解决方案，特别针对AI领域进行了专门优化。这包括系统级架构的探索和验证，以协助芯片设计和验证工作的提前实施，从而加快产品上市时间（TTM），更好地满足市场对高性能、高效率芯片的迫切需求。
对于EDA行业来说，思尔芯看到两大发展趋势：
AI+EDA：在半导体领域，AI技术正逐渐拓展其应用范围，特别是在数据中心、云计算、边缘计算和终端设备领域。一种是AI+EDA。通过应用机器学习等AI技术优化EDA算法，会达到更佳的PPA（功耗、性能和面积）效果。一些研究已经表明，采用AI可以实现更高效的芯片设计，如台积电和英伟达的报告所示，AI和GPU结合能显著提高计算效率。思尔芯的EDA工具也在多个环境用到了机器学习方法，达到了提升迭代效率，和寻求更好的解空间的效果。
云+EDA：这也是一个重要的发展方向，有助于优化整个半导体设计和生产过程。在当前的经济环境下，芯片设计初创公司不断涌现，却常常面临资金困境、工作效率问题及流片时间不确定性等挑战。云平台作为一种可扩展、低初始投资并能快速采纳的解决方案，为初创公司带来了希望。另外，芯片设计在早期需求对于计算能力是巨大的，但单靠扩大本地数据中心难以满足需求。云模式的灵活性和近乎无限的计算资源为工程师们提供了更广阔的设计空间。
不过思尔芯认为，出于安全考量，目前主流的趋势还是向私有云发展。思尔芯作为早期推进EDA云端化的先行者，已经有几年的经验累积。目前已为客户提供了几百至上千个IP原型验证系统，其中基于云服务的千核级别私有云仿真验证系统已经为多家国内知名企业提供服务并稳定运营三年。虽然私有云是主要的方向，但思尔芯也与学校和政府机构在公有云上展开合作，推动EDA工具的普及和发展。
 

 

支持5G+AIoT方案快速落地

 

除了AI技术本身，2023年5G+AIoT依然是一个热门概念。随着5G技术的逐渐成熟和加速商用，5G与热门的AIoT产业的结合也越来越紧密，其聚焦场景化应用将促进物联网产业链延伸至泛在物联网产业生态。在5G+AIoT领域，思尔芯看到了一些市场变化并给出了针对性的解决方案：
高速5G网络：5G网络因其高速度、低延迟和高容量而成为推动AIoT发展的关键。在中国和许多其他国家，5G基础设施的建设和优化正在迅速进行，这为智能设备提供了更加快速和可靠的连接。新基讯通信技术有限公司是以5G/4G技术为核心的专业无线通信芯片厂商，他们就采用了思尔芯的芯神瞳逻辑系统S7-19PQ，在研发初期快速、高效地支撑了其5G 芯片系统的原型验证，为他们完整的5G芯片平台顺利推进奠定了坚实的基础。RISC-V的应用增长：作为一种开放源码的指令集架构，RISC-V由于其灵活性和低成本优势，在嵌入式系统、IoT设备和某些服务器领域中得到了越来越多的应用。根据RISC-V基金会的数据，截至2022年底，全球RISC-V处理器的出货量已达到100亿颗，其中近一半来自中国。在中国和其他地区，许多公司和研究机构正在采用RISC-V进行芯片设计。北京开源芯片研究院（简称“开芯院”）在其历代“香山” RISC-V 处理器开发中就采用了思尔芯的芯神瞳逻辑系统S7-19PQ，不仅加速了产品迭代，还助力多家企业基于“香山”开发各种高端芯片。
物联网Iot市场的增长：在物联网Iot市场，无线连接技术正成为推动新一轮科技浪潮的关键力量，其中Wi-Fi6的发展尤为引人注目。思尔芯在与RF IP解决方案提供商Sirius Wireless的合作中，思尔芯的原型验证EDA工具为构建Wi-Fi6/BT射频IP验证系统提供了关键支持。通过这种端到端的验证解决方案，思尔芯和Sirius Wireless共同推动了无线连接技术在物联网领域的应用，从而为整个市场的发展提供了强大动力。
自动驾驶技术：自动驾驶技术正成为AI与IoT结合的一个典型例证，它通过这种结合实现了高效且安全的导航与操作。在这一领域，黑芝麻智能是领先的车规级智能汽车计算芯片及基于芯片的解决方案供应商。以其华山系列高算力芯片为例，从IP级的设计验证到系统级的设计验证，再到固件和驱动的开发，黑芝麻智能都广泛采用了思尔芯的芯神瞳解决方案。
视频监控系统：随着AI技术的不断发展，视频监控系统正逐步进化为更加智能化的工具，它们不仅能实时分析数据，还能快速做出响应。在这一领域，埃瓦科技是一家以芯片设计和视觉算法为核心技术创新的系统方案供应商，提供超低功耗 3D 视觉人工智能模块化软硬件开放平台。思尔芯的芯神瞳解决方案同样为埃瓦科技提供了强大支持。
展望未来，思尔芯认为，在面对快速迭代的终端市场时，2024年中国半导体产业的重要发展和突破将不仅集中在提供本地化支持和深度客制化服务上，还将强调构建一个共赢的生态系统和合作伙伴关系。这涉及加强企业间的合作、促进与高校和研究机构的联动，以及借助政府的支持和政策引导。通过这种多方面的合作和生态系统的构建，半导体产业能够更好地适应市场变化，加速技术创新，从而在全球竞争中占据有利地位。