EDA企業(yè)應(yīng)打造面向未來應(yīng)用需求、計算機架構(gòu)、系統(tǒng)芯片的要求的EDA 2．0技術(shù)理念。除了技術(shù)之外,還包含開發(fā)模式的創(chuàng)新、商業(yè)模式的創(chuàng)新,使用模式的創(chuàng)新、生態(tài)鏈的創(chuàng)新。此外,EDA 2．0的定義和使命,是讓EDA從自動化向智能化發(fā)展,從而降低EDA使用門檻和系統(tǒng)級芯片的設(shè)計門檻,并縮短設(shè)計周期一半以上,讓芯片設(shè)計更簡單、更普惠。

     2020年注定是要被載入史冊的一年,對于半導(dǎo)體行業(yè)來說,也是喜憂參半的一年。2020年即將馬上過去,又到了回顧過去,展望未來的時刻。探索科技(Techsugar)走訪了諸多行業(yè)領(lǐng)先廠商,邀請他們分享了他們對于2020這一魔幻之年的總結(jié)以及對于新的一年2021的展望。

    2020年,數(shù)字經(jīng)濟浪潮正以勢不可擋之勢席卷全球,以第五代移動通信技術(shù)(5G)、云計算、人工智能(AI)、大數(shù)據(jù)為代表的新技術(shù)開啟新一輪產(chǎn)業(yè)革命,成為推動社會發(fā)展的關(guān)鍵動能。EDA驗證的應(yīng)用場景比以往更加廣泛,EDA正面對比過往成倍數(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)芯片設(shè)計,這一切給EDA的發(fā)展提出新要求。EDA新秀企業(yè)芯華章科技的董事長王禮賓分享了他們對這一年EDA發(fā)展的總結(jié),探討當下EDA領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)與機遇,也對EDA的未來進行了展望。

    回顧歷史,瞄準“驗證”

    早期集成電路設(shè)計由純手動描繪版圖的方式揭幕,第一個突破點是CAD的誕生,CDA也可稱計算機輔助設(shè)計。第二個突破點,即三十年前EDA 1．0技術(shù)的誕生,這讓工程師可以用計算機語言描述設(shè)計,可以透過仿真在流片前提前驗證,并且在提高了設(shè)計效率的同時,大大的減少芯片制造環(huán)節(jié)的風(fēng)險。

    被視為“芯片之母” 的EDA在長達30年的1．0時期,支撐著集成電路設(shè)計從幾千顆晶體管到現(xiàn)在百億級晶體管的集成度,但在如今AI、云、智能汽車、5G等不同的細分領(lǐng)域得以發(fā)展的時代大前提下,EDA面對的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算架構(gòu)等有了新的變化,芯華章認為EDA正面臨以下挑戰(zhàn):

    首先,隨著SoC集成的設(shè)計復(fù)雜程度日益提高,EDA驗證需要探索的空間和范圍呈現(xiàn)指數(shù)級的增長,驗證所需要時間亦越來越長。驗證工具已然必不可缺,驗證越充分,芯片的成功率便越高。傳統(tǒng)國際EDA公司多運用老牌工具,底層的架構(gòu)沒有改變,算法、新功能的疊加,造成很大的冗余。

    另外,EDA應(yīng)用場景比以往更加廣泛,AI、云、智能汽車、5G等不同的細分領(lǐng)域關(guān)注的是不同的挑戰(zhàn),EDA作為芯片設(shè)計必不可少的工具,必須響應(yīng)芯片設(shè)計提出的細分需求。

    基于過去數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計算結(jié)構(gòu)做開發(fā),EDA1．0的優(yōu)化效果非常有限。過去30年間,作為主流的EDA 1．0是基于二十年前的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計算結(jié)構(gòu)而做得開發(fā),發(fā)展過程中EDA一定程度上提高了自動化,EDA也正在嘗試融合云、AI等技術(shù)。但由于底層數(shù)據(jù)架構(gòu)沒有改變,以及適配新的軟硬件框架,僅僅基于1．0的軟硬件框架上的優(yōu)化,效果非常有限。EDA 1．0對設(shè)計效益的提升已經(jīng)跟不上芯片設(shè)計發(fā)展對效率的需求,需要從自動化走向智能化,才能進一步提升設(shè)計和驗證效率,降低技術(shù)門檻的和縮短項目周期。

    透過多年經(jīng)驗,芯華章作出了敏銳的市場判斷——選擇了決定芯片成敗的關(guān)鍵“驗證”作為其賽道。成立不到一年的國內(nèi)EDA廠商芯華章,向業(yè)界展示了其團隊在EDA公司成功的五大要素上的深厚積累:人才與團隊、技術(shù)與產(chǎn)品、資金與政策、市場與生態(tài)、法律與規(guī)范。從大的產(chǎn)品布局和分類上,芯華章的產(chǎn)品將包括:硬件仿真系統(tǒng)、FPGA原型驗證系統(tǒng)、智能驗證、形式驗證以及邏輯仿真,全面覆蓋數(shù)字芯片驗證需求。

    2020年國內(nèi)自主研發(fā)成破局之路

    2020年國產(chǎn)EDA有所突破,但面臨挑戰(zhàn)依然嚴峻,難以獨立滿足中國電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展對EDA的需求。具體來看,雖然模擬芯片工具上取得了進展,但在數(shù)字仿真、驗證等多個環(huán)節(jié)存在短板。美國商務(wù)部于2019年5月對華為實施了出口管制,未經(jīng)許可,任何公司不得向其交付可溯源美國技術(shù)的設(shè)備和軟件,而EDA軟件是芯片設(shè)計工程師設(shè)計開發(fā)芯片必不可少的工具,該領(lǐng)域具有極高的技術(shù)門檻,目前仍沒有可完全替代的國產(chǎn)方案。

    不過芯華章等國產(chǎn)EDA公司以極大的歷史使命感加快推進EDA工具的國產(chǎn)化進程。芯華章表示,通過創(chuàng)新的軟硬件EDA框架和算法,融合人工智能、機器學(xué)習(xí)、云技術(shù)等前沿科技,可以降低系統(tǒng)級芯片(System-on-Chip, SoC)的設(shè)計門檻,縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。芯華章正在部署研發(fā)的更智能化的EDA 2．0,獲得多項技術(shù)突破。

    仿真技術(shù)基于LLVM架構(gòu)有助于支持更多計算機架構(gòu)的相關(guān)生態(tài)

    仿真技術(shù)是保證集成電路設(shè)計正確性的關(guān)鍵技術(shù)之一,芯片設(shè)計公司通過軟件仿真數(shù)字電路的行為,發(fā)現(xiàn)并修復(fù)問題。芯華章與國內(nèi)最領(lǐng)先的自主高性能計算微處理器企業(yè)、全球領(lǐng)先的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、全國領(lǐng)先的5G通信和AI芯片設(shè)計公司合作,突破傳統(tǒng)仿真器僅支持單一X86架構(gòu)的局限,基于擁有友好軟硬件生態(tài)的LLVM架構(gòu)進行EDA仿真工具的研發(fā),并對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化,確保高效的算法,提升驗證效率。此外,芯華章全新仿真技術(shù)具備靈活的可移植性,可兼容當前主流架構(gòu)并有助于支持未來多核與異構(gòu)的大規(guī)模計算機處理器結(jié)構(gòu)。

    靈動支持主流/自研的原型驗證平臺,兼容現(xiàn)有生態(tài)

    目前在主流FPGA原型驗證平臺上,用戶通常需要購買昂貴的、多種不同的單一協(xié)議的進口子板,給開發(fā)帶來了困難。芯華章發(fā)布的“靈動”高性能多功能可編程適配解決方案,靈動支持主流與自研的FPGA原型驗證平臺,可一卡替代多種原型驗證進口子板,具備強大的功能和適配能力,可以釋放更多的接口資源加速創(chuàng)新并提供靈活性,進一步加快驗證收斂,助力軟硬件協(xié)同開發(fā),提高芯片設(shè)計的研發(fā)效率。

    驗證云平臺以及驗證專家服務(wù),構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)

    近幾年來,越來越多的芯片初創(chuàng)公司紛紛涌現(xiàn)。但是,這些公司在起步階段資金非常有限,可是其芯片設(shè)計又很需要硬件仿真器。芯華章推出完備、高效、可擴展的驗證云平臺,幫助他們節(jié)省成本,完成芯片研制任務(wù)。此外,針對國內(nèi)芯片設(shè)計公司日益增加的驗證需求,以及不斷遇到的各種驗證挑戰(zhàn),芯華章還組建了實力雄厚的驗證專家團隊,提供專家級的顧問式服務(wù)。

    開源吸引人才,降低使用門檻,建設(shè)計生態(tài)圈

    2020年最新中國IC設(shè)計總體發(fā)展報告中顯示,IC設(shè)計企業(yè)的數(shù)量較去年增長了24．6%達到2218家。其中,有許多芯片設(shè)計公司在開發(fā)中并不使用最先進工藝節(jié)點。在這樣的項目中,使用開源EDA是一個不錯的選擇,作為完全開放的資源,開源EDA可以為院校項目、初創(chuàng)企業(yè)試航提供源動力。

    為加速EDA技術(shù)創(chuàng)新,培養(yǎng)生態(tài),芯華章在2020年8月率先對外發(fā)布開源EDA生態(tài)項目,并陸續(xù)推出全球最快的開源EDA仿真器EpicSim,以及全球首創(chuàng)的開源的形式驗證工具“靈驗”(EpicFV),芯華章也是國內(nèi)首家推出開源EDA工具的EDA公司。通過開源EDA構(gòu)建集成電路設(shè)計社區(qū)的生態(tài)圈,需要的不僅僅是開放開源EDA技術(shù)或是開源標準,而是真正具備實用性與易用性的開源EDA產(chǎn)品。

    面向未來需求、架構(gòu)與要求,EDA從自動化向智能化

    2017年美國DARPA推出了電子復(fù)興計劃(Electronics Resurgence Initiative,ERI),其中電子設(shè)備智能設(shè)計計劃和高端開源硬件計劃與EDA的發(fā)展息息相關(guān),其目的是應(yīng)對先進系統(tǒng)級芯片、系統(tǒng)級封裝和PCB的設(shè)計所需成本和時間的急劇增加。這兩個計劃的核心在于將人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)更好地應(yīng)用于EDA產(chǎn)品中,從而極大程度降低集成電路設(shè)計的難度,大幅增加研發(fā)的效率。這似乎指明了EDA技術(shù)未來的發(fā)展方向。

    分析EDA1．0所面對的挑戰(zhàn),芯華章認為,已經(jīng)看見2021年EDA的突破方向:

    首先,芯華章表示EDA企業(yè)應(yīng)樹立面向未來應(yīng)用需求、計算機架構(gòu)、系統(tǒng)芯片要求的EDA 2．0技術(shù)理念。除了技術(shù)之外,還包含開發(fā)模式的創(chuàng)新、商業(yè)模式的創(chuàng)新,使用模式的創(chuàng)新、生態(tài)鏈的創(chuàng)新。

    其次,芯華章認為,EDA 2．0的定義和使命,是讓EDA從自動化向智能化發(fā)展,從而降低EDA使用門檻和系統(tǒng)級芯片的設(shè)計門檻,并縮短設(shè)計周期一半以上,讓芯片設(shè)計更簡單、更普惠。

    最后,在前人積累上,芯華章可對EDA軟硬件框架和算法做創(chuàng)新、融合、重構(gòu),如基于LLVM 的EDA1．X框架,有利于朝智能化EDA2．0演進的探索和創(chuàng)新。

    芯華章的發(fā)展思路

    芯華章推出的基于LLVM的全新仿真技術(shù)以及高性能多功能可編程適配解決方案「靈動」,已經(jīng)運用EDA 2．0的理念和部分底層技術(shù),結(jié)合LLVM的全新架構(gòu)有助于支持未來的多核與異構(gòu),靈動的多功能、可編程特性,可以釋放更多的接口資源加速創(chuàng)新并提供靈活性,芯華章的產(chǎn)品策略將繼續(xù)基于EDA 2．0的理念做創(chuàng)新。

    在這一突破路徑上,作為EDA新力量,芯華章可以繞開技術(shù)包袱,站在當今科技發(fā)展的高技術(shù)起點,以后發(fā)優(yōu)勢突破現(xiàn)有技術(shù)圍城,希望能在短時間內(nèi)專注于自身領(lǐng)域的突破,并形成合力,為中國芯片產(chǎn)業(yè)鏈補齊EDA短板,以團隊深厚的研發(fā)實力將EDA從1．0向更加智能化的EDA 2．0演進。