上月,華大九天獲得國家集成電路產業(yè)投資基金投資,從2017年底至今,華大九天已獲得累計數億元投資,這將有助于華大九天提升自身技術水平,填補中國EDA工具上的空白。不過,由于中國在EDA工具上與國外三大廠差距過大,追趕之路任重道遠。
什么是EDA工具
EDA工具是電子設計自動化(Electronic Design Automation)的簡稱,是從計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算機輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。利用EDA工具,工程師將芯片的電路設計、性能分析、設計出IC版圖的整個過程交由計算機自動處理完成。
由于上世紀六十七年代,集成電路的復雜程度相對偏低,這使得工程師可以依靠手工完成集成電路的設計、布線等工作。但隨著集成電路越來越復雜,完全依賴手工越來越不切實際,工程師們只好開始嘗試將設計過程自動化,在1980年卡弗爾.米德和琳.康維發(fā)表的論文《超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)導論》提出了通過編程語言來進行芯片設計的新思想,加上集成電路邏輯仿真、功能驗證的工具的日益成熟,使得工程師們可以設計出集成度更高且更加復雜的芯片。
1986年,硬件描述語言Verilog問世,Verilog語言是現在最流行的高級抽象設計語言。1987年,VHDL在美國國防部的資助下問世。這些硬件描述語言的問世助推了集成電路設計水平的提升。隨后,根據這些語言規(guī)范產生的各種仿真系統(tǒng)迅速被推出,這使得設計人員可對設計的芯片進行直接仿真。隨著技術的進步,設計項目可以在構建實際硬件電路之前進行仿真,芯片布線布局對人工設計的要求和出錯率也不斷降低。
時至今日,盡管所用的語言和工具仍然不斷在發(fā)展,但是通過編程語言來設計、驗證電路預期行為,利用工具軟件綜合得到低抽象級物理設計的這種途徑,仍然是數字集成電路設計的基礎。一位從事CPU設計的工程師表示,"在沒有EDA工具之前,搞電路要靠人手工,對于大規(guī)模集成電路有上億晶體管的設計用手工簡直是不可為的......可以說有了EDA工具,才有了超大規(guī)模集成電路設計的可能"。
中國EDA工具完全依賴國外
中國半導體行業(yè)協(xié)會IC設計分會理事長、清華大學微電子所所長魏少軍曾表示:
"我們要改變以往那種使用先進工藝就代表是先進水平的錯誤認識,Intel用0.13微米工藝能作出2GHz而我們要用45nm才能實現,這就是差距......快速提升我們自己的IC基礎設計能力迫在眉睫,這是改變目前中國IC設計業(yè)嚴重依賴EDA工具和制造工藝才能實現芯片性能提升的根本途徑,而依賴并濫用IP則導致了中國SoC設計的同質化"。
清華大學微電子所所長魏少軍提到的"依賴并濫用IP則導致了中國SoC設計的同質化"指的是國內眾多IC設計公司大多依賴于ARM的IP授權開發(fā)SOC,由于都是購買ARM的Cortex A53、A55、A72、A73、A76等產品,同質化是必然的。
"中國IC設計業(yè)嚴重依賴EDA工具和制造工藝才能實現芯片性能提升的根本途徑"指的是很多中國國產SOC/CPU性能的提升嚴重依賴于購買更好的EDA工具和采用更好的制造工藝。
EDA軟件方面早已形成了三巨頭——Synopsys、Cadence、Mentor。國內從事EDA軟件開發(fā)的華大九天和這三家現在不是一個數量級的。誠然,華大九天也想在某些點工具上做些突破,但就整體技術實力而言幾乎像蚍蜉撼樹。
目前,國內根本沒有深亞微米的EDA成體系的設計平臺。正是因為國內從事EDA工具開發(fā)的公司在Synopsys、Cadence、Mentor面前實力過于懸殊,國內IC設計公司幾乎100%采用國外EDA工具。而且在相當長的一段時間里,看不到縮小和Synopsys、Cadence、Mentor技術差距的可能性。
結語
本次大基金投資華大九天,僅僅是開始,距離結成碩果,實現對國外三大廠的國產化替代還有很長距離,希望華大九天能鍥而不舍,持之以恒,不斷完善自己的產品,力爭縮小和國外三大廠的差距。