近日，美國總統(tǒng)拜登近期簽署了《2022芯片與科學(xué)法案》，其中最受關(guān)注的是對芯片行業(yè)投入527億美元補(bǔ)貼，試圖提升美國的芯片技術(shù)研發(fā)和制造能力。這種違背美國自己“政府不應(yīng)該補(bǔ)貼企業(yè)”長期宣傳的行為固然值得吐槽，但更受國內(nèi)關(guān)注的是該法案宣布針對包括先進(jìn)半導(dǎo)體在內(nèi)的四項(xiàng)技術(shù)設(shè)立新的出口管制，其中涉及到半導(dǎo)體和EDA的是“專門為開發(fā)具有全場效應(yīng)晶體管（GAAFET）結(jié)構(gòu)的集成電路而設(shè)計(jì)的電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ECAD）軟件“。該禁令于8月15日正式生效。

　　“芯片與科學(xué)法案”引起了很多討論，主流觀點(diǎn)是目前這一輪的EDA科技封鎖，主要還是針對最先進(jìn)的EDA制程工藝，短期內(nèi)看似影響不大，但是隨著最近幾年的高科技封鎖從芯片領(lǐng)域逐漸過渡到EDA領(lǐng)域，并且從針對部分公司發(fā)展到針對國家和全行業(yè)，這種趨勢不可忽視，并且長期會有阻止中國半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展的可能?？傮w來看輿論偏悲觀，甚至有人認(rèn)為先進(jìn)制程受到封鎖后國內(nèi)芯片和EDA產(chǎn)業(yè)無路可走。但是，被封鎖絕不代表就無路可走，我們?nèi)匀灰治龊退伎歼@種情況下的發(fā)展之路。

　　首先，我們要對高科技封鎖問題有總體認(rèn)知：美國牽頭對中國搞的科技封鎖，是一個(gè)“合縱抗秦”式的操作。美國雖然在半導(dǎo)體制造和EDA領(lǐng)域有深厚的積累，但芯片法案中提到的GAA制造工藝是韓國和中國臺灣的，EUV先進(jìn)光刻機(jī)是荷蘭ASML的，美國EDA公司的領(lǐng)先地位，也是基于全球產(chǎn)業(yè)包括中國公司們的長期協(xié)同合作基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。因此，美國在這里只是扮演了一個(gè)“盟主”的角色，發(fā)號施令。合縱聯(lián)盟式的封鎖，有其虛弱的一面：ASML公司已經(jīng)公開表示反對全面停止對中國的銷售；而芯片法案里重點(diǎn)針對的GAA工藝，屬于臺積電“下一代的下一代”工藝（N2），為什么沒有針對本代和下一代工藝？背后也是多方利益博弈的暫時(shí)結(jié)果。以史為鑒，合縱策略依賴于各方利益計(jì)算，應(yīng)對這樣的利益聯(lián)盟，以自身發(fā)展和多方合作為核心的連橫對策，早已是融入中國人血液的基本智慧：立足自身市場、技術(shù)和人才，發(fā)展自身力量，適當(dāng)借助而不依賴外力，在發(fā)展過程中尋求“一強(qiáng)”之外的多國家、多公司、多生態(tài)合作，打破合縱聯(lián)盟，就是我們最好的戰(zhàn)略方向。

　　應(yīng)該如何去看待目前的封鎖以及如何在這種情況下去發(fā)展？下面是筆者的一些思考和認(rèn)識：

　　超級工藝的迷思

　　FinFET或GAAFET支持的超級工藝（5nm及以后），雖然還沒有達(dá)到理論上的線寬極限，但是在幾十個(gè)nm量級上進(jìn)行物理制造比如刻蝕、沉積的難度會越來越高，要達(dá)到高可靠性，必然帶來成本的提升和良率的降低，而且要投入越來越多的開發(fā)資金和時(shí)間。

　　實(shí)際上業(yè)界早已公開的秘密是，現(xiàn)在的工藝數(shù)字并不是實(shí)際晶體管線寬，很大程度上是芯片廠根據(jù)宣傳需要標(biāo)稱的，大體上僅能滿足理論晶體管密度是上一代兩倍左右。但實(shí)際芯片能達(dá)到的晶體管密度也跟工藝庫和內(nèi)存大小有密切關(guān)系。更有甚者，根據(jù)Techinsight網(wǎng)站對天璣9000處理器的分析，TSMC 所聲稱的N4關(guān)鍵工藝尺寸與其早期N5產(chǎn)品完全相同。同樣的事情也發(fā)生在三星，Techinsight對驍龍8 Gen 1的部分型號分析發(fā)現(xiàn)，4LPX（N4）工藝與上一代5LPE（N5）工藝相比幾乎沒有帶來區(qū)別。

　　半導(dǎo)體技術(shù)研究機(jī)構(gòu)Semi Engineering統(tǒng)計(jì)了不同工藝下芯片所需費(fèi)用，其中28nm節(jié)點(diǎn)上開發(fā)芯片只要5130萬美元投入，16nm節(jié)點(diǎn)需要1億美元，7nm節(jié)點(diǎn)需要2.97億美元，到了5nm節(jié)點(diǎn)，開發(fā)芯片的費(fèi)用將達(dá)到5.42億美元，從趨勢來看，3nm芯片研發(fā)費(fèi)用或?qū)⒔咏?0億美元。

　　這么高的成本提升，帶來的收益如何？根據(jù)TSMC數(shù)據(jù)，其5nm工藝對比7nm，只有15%的性能提升，而剛剛初步成功的3nm性能相比5nm提升約18%，功耗提升34%（根據(jù)TSMC最新發(fā)布數(shù)據(jù)），而晶體管密度增長是60%（低于傳統(tǒng)上工藝節(jié)點(diǎn)提升要求的100%密度增長）。也就是說，從7nm到3nm增長兩代工藝，芯片研發(fā)費(fèi)用增加了3倍，卻只得到70%的功耗優(yōu)化和35%的性能優(yōu)化。這背后有功耗墻、內(nèi)存墻、面積墻、并行墻等多方面的瓶頸，并不是晶體管密度高了就一點(diǎn)能給電子系統(tǒng)帶來線性增長的性能和性價(jià)比。

　　列舉這些數(shù)字，不是說我們不需要繼續(xù)發(fā)展半導(dǎo)體制造工藝，而是需要對工藝發(fā)展有全面的認(rèn)識：

　　90%的應(yīng)用目前還不需要超級工藝，即使是需要超級工藝節(jié)點(diǎn)的芯片，其設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、EDA工具也不僅僅與工藝制造相關(guān)。

　　超級工藝節(jié)點(diǎn)的制造困難，成本極高，帶來的收益回報(bào)增長卻并不快，因此28nm-7nm大概率會在很長時(shí)間內(nèi)作為大多數(shù)器件和應(yīng)用的關(guān)鍵工藝節(jié)點(diǎn)而存在。

　　超級工藝節(jié)點(diǎn)的發(fā)展還需要時(shí)間，而且每前進(jìn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)都會更困難，這給國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在上述關(guān)鍵工藝節(jié)點(diǎn)上的追趕提供了寶貴的時(shí)間。

　　從過去幾年的發(fā)展趨勢看，美國今天禁止中國進(jìn)入GAA工藝節(jié)點(diǎn)，也存在未來進(jìn)一步升級EDA和工藝封鎖的可能性，發(fā)展自主芯片制造、國產(chǎn)EDA等科技迫在眉睫。

　　系統(tǒng)，系統(tǒng)，系統(tǒng)

　　如果超級工藝不是核心關(guān)注點(diǎn)，那么應(yīng)該關(guān)注什么？從一個(gè)例子來看：國內(nèi)某處理器公司的14nm CPU，與國際公司的同工藝級別CPU相比，雖然在部分benchmark測試中能夠取得較好成績，但是具體到數(shù)據(jù)庫等多核、復(fù)雜應(yīng)用中，綜合性能還是有所不逮。這充分說明了，在先進(jìn)工藝之外，應(yīng)用系統(tǒng)決定的芯片架構(gòu)和針對性的軟硬件聯(lián)合優(yōu)化，還有很大進(jìn)步空間。代工廠格芯（GlobalFoundries）從2018年放棄追求更先進(jìn)制造工藝后，成立了GF Labs，大量招聘系統(tǒng)工程師，尋求從系統(tǒng)層面為客戶提供更全面的優(yōu)化。后摩爾時(shí)代的EDA工具，同樣應(yīng)該一切從系統(tǒng)出發(fā)，去輔助設(shè)計(jì)、制造工程師完成系統(tǒng)級優(yōu)化的任務(wù)。

　　以系統(tǒng)分割為核心的架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)分割指從應(yīng)用系統(tǒng)的需求出發(fā)，實(shí)現(xiàn)軟硬件功能分割、硬件多芯片分割、芯片多模塊和異構(gòu)分割、模塊內(nèi)多單元并行分割等多個(gè)步驟，其本質(zhì)是大型系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)流程。

　　同時(shí)，系統(tǒng)分割不光關(guān)系到芯片設(shè)計(jì)，同樣也對芯片驗(yàn)證工作中的軟硬件仿真有很大影響。大型復(fù)雜芯片的快速并行仿真，已經(jīng)越來越得到系統(tǒng)公司的關(guān)注，迫切需要EDA工具從系統(tǒng)分割階段出發(fā)去高效支持。

　　Chiplet先進(jìn)封裝

　　Chiplet目前是一個(gè)很熱的話題，涉及到制造、測試領(lǐng)域的很多創(chuàng)新，作為先進(jìn)封裝技術(shù)，可以基于當(dāng)前可用工藝，做更合理的成本、功耗、面積控制，優(yōu)化芯片架構(gòu)。通過Chiplet技術(shù)，我們可以基于主流工藝節(jié)點(diǎn)，提高大型芯片的良率，降低設(shè)計(jì)和制造成本，同時(shí)在單顆芯片上突破面積墻等限制，實(shí)現(xiàn)主流工藝下類比超級工藝的晶體管密度和性能。當(dāng)然，封裝和工藝是芯片制造的兩個(gè)面，并不是有了Chiplet就不用發(fā)展先進(jìn)工藝了，先進(jìn)工藝也同樣可以用Chiplet綜合優(yōu)化系統(tǒng)。

　　但筆者想要著重指出的是，Chiplet不僅僅是一項(xiàng)或多項(xiàng)芯片制造技術(shù)，它也會從系統(tǒng)層面給EDA帶來全新的模式。Intel、AMD、ARM、微軟、高通等行業(yè)玩家在2022年3月共同成立行業(yè)聯(lián)盟，正式推出通用芯粒的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范“UCIe”。在這樣的通用標(biāo)準(zhǔn)之下，基于Chiplet的IP、建模、EDA設(shè)計(jì)、EDA驗(yàn)證工具必然在未來幾年有突破式發(fā)展，形成一些新的行業(yè)模式和系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制造、EDA產(chǎn)業(yè)鏈更加分散，需要盡快加強(qiáng)合作，跟進(jìn)這個(gè)趨勢。

　　DSA領(lǐng)域?qū)Ｓ眉軜?gòu)

　　DSA是一個(gè)統(tǒng)稱，針對垂直應(yīng)用專門設(shè)計(jì)或修改通用芯片所產(chǎn)生的垂直應(yīng)用型芯片都屬于DSA，它體系結(jié)構(gòu)和摩爾定律發(fā)展到如今的必然選擇，比如AI芯片、自動(dòng)駕駛芯片等都屬于DSA的范疇。DSA的設(shè)計(jì)參數(shù)包括了指令集、內(nèi)存架構(gòu)、內(nèi)存類型、計(jì)算單元、并行化、數(shù)據(jù)類型和寬度、編程語言等等，這些設(shè)計(jì)參數(shù)的定制化，可以在工藝不變的情況下優(yōu)化應(yīng)用系統(tǒng)性價(jià)比。DSA的典型代表有Google的TPU、Nvidia的DPU等。這些領(lǐng)域?qū)Ｓ眯酒?，同樣給EDA工具帶來了“更快、更好、更自動(dòng)”的要求，因?yàn)榇怪被膽?yīng)用必然要求快速設(shè)計(jì)和快速部署。

　　軟件-芯片協(xié)同優(yōu)化

　　在應(yīng)用系統(tǒng)推動(dòng)芯片創(chuàng)新這個(gè)大背景下，系統(tǒng)軟件配合芯片的針對性優(yōu)化，也是一個(gè)重要的方向。從蘋果公司開始，現(xiàn)在很多電子產(chǎn)品公司，從手機(jī)到電動(dòng)車，都已經(jīng)在發(fā)展自己的軟硬件一體化生態(tài)，這種一體化生態(tài)不僅僅是商業(yè)模式，更重要的是軟件可以針對自己的硬件平臺進(jìn)行針對性優(yōu)化，給終端用戶提供更好的體驗(yàn)。甚至在AI類芯片上，Tesla和Nvidia等公司連核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都做了軟硬件一體化的創(chuàng)新。這種級別的優(yōu)化，是需要覆蓋多種應(yīng)用的通用芯片和通用平臺所必然無法平衡的。

　　當(dāng)然，從系統(tǒng)出發(fā)的多維創(chuàng)新EDA和半導(dǎo)體流程，不僅僅有以上這些角度。列舉以上內(nèi)容，僅僅是為了說明，5nm及以下的超級工藝及其配套全流程EDA工具，當(dāng)然是中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長期目標(biāo)。但是，在這些長期發(fā)展目標(biāo)之外，也有足夠多、足夠好、市場足夠大的技術(shù)領(lǐng)域，讓國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)和EDA產(chǎn)業(yè)公司有機(jī)會在自己擅長的領(lǐng)域逐步發(fā)展，在中短期內(nèi)得到市場和客戶的認(rèn)可。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，國產(chǎn)芯片和EDA公司，需要時(shí)刻保持系統(tǒng)化思維，一切從系統(tǒng)優(yōu)化出發(fā)，才能在后摩爾時(shí)代打造最優(yōu)的EDA和芯片設(shè)計(jì)流程。

　　造還是買？

　　國際EDA巨頭成長過程的收購歷史，經(jīng)常被國內(nèi)作為參考。但我們也要注意到，收購對象主要是美國本土公司和少數(shù)歐洲公司。其背景是隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在歐美國家的快速發(fā)展，誕生了一批EDA工具來填補(bǔ)空白的新興市場，在此過程中逐漸發(fā)生了產(chǎn)業(yè)整合，大魚吃小魚。當(dāng)時(shí)被收購的這些公司，絕大部分都已經(jīng)有了自己成功的EDA工具產(chǎn)品，有些甚至已經(jīng)是行業(yè)重量級上市公司，產(chǎn)品已經(jīng)有廣泛市場。比如Magma被Synopsys收購時(shí)，已經(jīng)是當(dāng)時(shí)的全球第四大EDA公司。因此，EDA巨頭公司們的并購史，實(shí)際上是美國為主導(dǎo)的EDA產(chǎn)業(yè)在特定的快速發(fā)展時(shí)期內(nèi)部整合的縮影，很多資金、技術(shù)、團(tuán)隊(duì)是同源的，也需要收購者自身有很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)能力，不是“靠收購買成了產(chǎn)業(yè)巨頭”這么簡單。

　　而當(dāng)前的EDA產(chǎn)業(yè)環(huán)境，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造流程已經(jīng)非常成熟，如果將Ansys包括在內(nèi)，四大EDA巨頭公司已經(jīng)形成絕對壟斷，在資金、技術(shù)、客戶方面都有優(yōu)勢。他們在近年來的并購方向上已經(jīng)轉(zhuǎn)向擴(kuò)展業(yè)務(wù)范圍為主。壟斷性的產(chǎn)業(yè)環(huán)境意味著全球新興EDA公司的數(shù)量質(zhì)量都不一樣，再完全參考過去巨頭們的全球并購成長史，希望靠并購獲取核心的EDA產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)，有刻舟求劍的意味。

　　除了產(chǎn)業(yè)環(huán)境變化，國際政治環(huán)境也發(fā)生了變化。2018年，美國國家安全委員會阻止美國半導(dǎo)體測試公司Xcerra Corp以5.8億美元出售給中國半導(dǎo)體投資基金湖北鑫炎。2021年，意大利政府否決了深圳創(chuàng)疆投資控股有限公司收購一家總部位于米蘭的半導(dǎo)體設(shè)備公司LPE。此外還有更多國內(nèi)公司收購歐美半導(dǎo)體、EDA等高科技公司被政府強(qiáng)制干預(yù)的案例。法規(guī)方面，美國于2018年通過《外國投資風(fēng)險(xiǎn)審查現(xiàn)代化法案》(FIRRMA Act)，并于2020年發(fā)布了針對FIRRMA的最終實(shí)施細(xì)則，其中半導(dǎo)體領(lǐng)域的有關(guān)“敏感技術(shù)”首當(dāng)其沖成為監(jiān)管的重點(diǎn)。以美國為例，跨境半導(dǎo)體收購案從2015年后呈明顯的減少趨勢（下圖中藍(lán)色數(shù)據(jù)）。

　　以上事實(shí)充分說明：認(rèn)為“EDA工具可以靠收購國外公司，我們自己做好整合”的思路，跟過去那種“我們自己只要做好應(yīng)用系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)，核心芯片和EDA都可以采購國外產(chǎn)品”的思路，本質(zhì)上并無區(qū)別。這種思路在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)、政治、經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，已經(jīng)不可能實(shí)現(xiàn)。國內(nèi)多家國際巨頭級產(chǎn)業(yè)公司，在EDA、芯片等核心技術(shù)上被卡住命脈，被迫退出部分市場，就是前車之鑒。

　　綜合來看，一定時(shí)期內(nèi)，對外收購只能作為一種輔助性手段，在一部分創(chuàng)新領(lǐng)域中收購技術(shù)、產(chǎn)品和團(tuán)隊(duì)，擴(kuò)展國內(nèi)EDA公司的能力。但要靠收購獲取EDA核心技術(shù)來完整化國產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)鏈，必然是難以實(shí)現(xiàn)的。國產(chǎn)EDA們還是要立足自研為主、拓展合作的基本路線，以細(xì)分功能工具為基點(diǎn)，從點(diǎn)到面在EDA這個(gè)相當(dāng)長的鏈條上逐步擴(kuò)張。

　　低頭做事

　　為什么EDA是可以自研的？相比高端半導(dǎo)體制造工藝中的一些核心設(shè)備，比如EUV光刻機(jī)，其中有很多理論點(diǎn)和工程實(shí)現(xiàn)屬于“機(jī)密”，后來者需要長期摸索。而EDA工具鏈上大部分的點(diǎn)工具，其核心理論、基本流程和功能都是公開的，甚至不少工具有開源實(shí)現(xiàn)，過去已經(jīng)有很多芯片完全基于開源EDA工具實(shí)現(xiàn)了低端工藝全設(shè)計(jì)流程。那為什么商業(yè)EDA工具仍然處于極其重要的地位，還成了“卡脖子”技術(shù)？首先因?yàn)镋DA和芯片設(shè)計(jì)流程天然是一個(gè)超級復(fù)雜、成本很高的系統(tǒng)級工程，開發(fā)一個(gè)單點(diǎn)工具，解決一個(gè)或幾個(gè)EDA流程中的點(diǎn)需求，實(shí)現(xiàn)基本功能，并不是非常困難的工作。但是硬件芯片設(shè)計(jì)和制造的投入越來越高，也越來越依賴EDA工具，因此設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對工具的要求不僅僅是“能用”，而是“好用”、“實(shí)現(xiàn)最高效率”，需要EDA工具幫助實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)需求到前后端實(shí)現(xiàn)的反復(fù)迭代、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，這個(gè)過程不僅僅要求每個(gè)工具的性能、功能達(dá)到最好的效率，同時(shí)還要求各工具之間有緊密的配合協(xié)同，尤其后端工具與制造流程還要有緊密配合。

　　因此，EDA單點(diǎn)工具要進(jìn)行性能的極限優(yōu)化、功能做到全面、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、支持真實(shí)項(xiàng)目的高效開發(fā)，是困難的工作，需要長期耐心的投入、與客戶設(shè)計(jì)的磨合。而發(fā)展多個(gè)互相配合的EDA工具，通過彼此的功能、接口協(xié)調(diào)，把客戶的整個(gè)設(shè)計(jì)流程變得更加自動(dòng)和智能，有效縮短商業(yè)客戶商業(yè)芯片產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期和成本，是更加困難的工作。國內(nèi)很多EDA公司，目前正從單點(diǎn)或多點(diǎn)工具可用的第一階段，向工具極限優(yōu)化和多EDA工具協(xié)同、并向客戶提供高價(jià)值技術(shù)方案的第二階段過渡，以實(shí)現(xiàn)真正的國產(chǎn)替代。

　　應(yīng)該清醒認(rèn)識到，這個(gè)第二階段的發(fā)展需要更多的決心，每一個(gè)點(diǎn)工具可能都需要幾十人規(guī)模以上的研發(fā)和方案工程師投入。對比Synopsys等巨頭在EDA工具上有幾千人的投入（不包括IP部分），才能支持其基本覆蓋全EDA流程的產(chǎn)品規(guī)模。從基點(diǎn)到全鏈，形成全流程的EDA不是一朝一夕能完成的，不能脫離最基本的商業(yè)邏輯和技術(shù)邏輯。目前國內(nèi)EDA從市場規(guī)模、人才規(guī)模、基礎(chǔ)積累方面，都還需要更多腳踏實(shí)地的投入，低頭做事，一點(diǎn)點(diǎn)完成核心技術(shù)研發(fā)，形成核心競爭力。

　　轉(zhuǎn)變思想

　　芯片產(chǎn)業(yè)誕生在上世紀(jì)五六十年代，之后的20多年都是以IBM、Intel這樣的獨(dú)立設(shè)備制造商（IDM）為核心逐步發(fā)展的。在IDM的內(nèi)部，芯片設(shè)計(jì)、制造都是互相合作的不同部門，而EDA更只是服務(wù)于從芯片到系統(tǒng)的一系列工具和團(tuán)隊(duì)。一直到80年代后期臺積電成立，以及90年代基于RTL的設(shè)計(jì)流程逐漸成熟，芯片產(chǎn)業(yè)才逐漸發(fā)生EDA、設(shè)計(jì)、制造、封裝的互相獨(dú)立。到2000年代，除了Intel等極少數(shù)IDM外，獨(dú)立芯片廠商已經(jīng)處于各行業(yè)核心地位，例如手機(jī)行業(yè)幾乎是圍著高通等少數(shù)廠商的CPU打轉(zhuǎn)，“有什么樣的芯片可用”這個(gè)問題是那個(gè)時(shí)代所有下游系統(tǒng)廠商整日關(guān)心的。而EDA也逐漸獨(dú)立，三大美國廠商在20年內(nèi)迅速崛起，成為一個(gè)獨(dú)立、重要而且地位顯赫的行業(yè)，EDA工具和芯片制造廠甚至可以在關(guān)鍵時(shí)刻一把卡死下游巨頭廠商。

　　但是，科技和產(chǎn)業(yè)有其發(fā)展規(guī)律，芯片成為整個(gè)系統(tǒng)的核心和創(chuàng)新中心，EDA成為卡脖子技術(shù)，下游系統(tǒng)廠商必然會轉(zhuǎn)身將命脈控制在自己手中。在過去的十年特別是最近四五年，我們已經(jīng)看到這種明顯的趨勢，即系統(tǒng)應(yīng)用廠商直接參與和控制芯片的定義、設(shè)計(jì)、制造，并將其納入自己的生態(tài)系統(tǒng)。這種轉(zhuǎn)變代表著未來的趨勢，即包括了EDA工具和芯片設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，必然要回歸其誕生之初的使命：以軟硬件融合的復(fù)雜電子系統(tǒng)為核心，服務(wù)于系統(tǒng)應(yīng)用需求。雖然分離的產(chǎn)業(yè)鏈條不會完全回到IDM模式中去，但是EDA和芯片作為一個(gè)整體，需要反過來整日思考“下游系統(tǒng)客戶有什么樣的需求”，以需求為核心、以服務(wù)為理念去打磨自己的產(chǎn)品。過去曾經(jīng)有行業(yè)人士圍繞云計(jì)算提出過EDAaaS （EDA as Service）的概念，而國內(nèi)廠商芯華章科技也曾在2021年發(fā)布的《EDA 2.0白皮書》中，提出“電子設(shè)計(jì)服務(wù)化，Electronic Design as a Service”，即EDaaS。EDAaaS和EDaaS，筆者更加贊同EDaaS，雖然只是一個(gè)字母的差別，但體現(xiàn)出了以芯片為核心還是以系統(tǒng)為核心的關(guān)鍵區(qū)別， 同時(shí)也體現(xiàn)出EDA行業(yè)應(yīng)該從產(chǎn)品思想向服務(wù)思想的轉(zhuǎn)變：EDA不是天然獨(dú)立存在的最終用戶產(chǎn)品，它與芯片設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造是本質(zhì)一體的電子設(shè)計(jì)，是為最終用戶產(chǎn)品、為人服務(wù)的上游環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)變思想，扎根和服務(wù)于中國強(qiáng)大而健壯的下游系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，并走向世界，是國內(nèi)上游電子設(shè)計(jì)相關(guān)廠商的根本生存之道。

　　抬頭看路

　　踏實(shí)做好產(chǎn)品研發(fā)，向“EDaaS--電子設(shè)計(jì)服務(wù)化”思路轉(zhuǎn)變同時(shí)，我們也要認(rèn)識到，目前的基于硅半導(dǎo)體的芯片制造流程和基于90年代技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展起來的EDA設(shè)計(jì)工具和流程，都已經(jīng)接近“可控規(guī)?！钡臉O限。隨著通用芯片規(guī)模越來越大，物理制造流程碰到功耗、面積、工藝、良率各方面的瓶頸；而大規(guī)模芯片的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，也在設(shè)計(jì)周期、驗(yàn)證覆蓋率、芯片成本、軟件、人力等方面碰到越來越大的挑戰(zhàn)。這些物理上的和資源上的限制，也必然會影響半導(dǎo)體和EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　另一方面，壟斷性質(zhì)的市場，也在一定程度上影響了EDA巨頭們的產(chǎn)品發(fā)展。很多時(shí)候技術(shù)的創(chuàng)新會影響中短期商業(yè)利益，舉例來說，EDA很多環(huán)節(jié)的計(jì)算效率極大影響著芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證的效率，但是幾十年以來，這些計(jì)算從未能真正充分地利用快速發(fā)展的HPC計(jì)算資源特別是云資源，這并不完全是一個(gè)技術(shù)問題。諸如此類的例子我們可以舉出很多，這些也說明了我們不必過于迷信現(xiàn)存的EDA設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造流程，一個(gè)高科技領(lǐng)域長期使用20年前的技術(shù)和工具，意味著必然存在大量技術(shù)點(diǎn)和流程模式可以創(chuàng)新，可以利用近年來的IT領(lǐng)域各項(xiàng)新技術(shù)去進(jìn)行改進(jìn)。

　　過去的一些新興技術(shù)點(diǎn)，也曾被前人推動(dòng)應(yīng)用于EDA領(lǐng)域，并總結(jié)為未來的發(fā)展趨勢。過去曾經(jīng)有“地平線EDA（Horizon EDA）”，重點(diǎn)關(guān)注開源EDA工具的發(fā)展，IBM總結(jié)過“EDA 1.0/2.0”，重點(diǎn)總結(jié)上世紀(jì)獨(dú)立EDA工具出現(xiàn)到形成目前這種集成式EDA流程的變化，并預(yù)測了“EDA 3.0”，指出設(shè)計(jì)規(guī)模的增大需要大規(guī)模數(shù)據(jù)處理軟硬件集群的支持。另一個(gè)版本的“EDA 3.0”則側(cè)重在新型EDA創(chuàng)業(yè)公司如何找到生存之道。

　　這些總結(jié)和預(yù)測，都是去試圖結(jié)合新技術(shù)和需求兩個(gè)方面，推動(dòng)行業(yè)的快速進(jìn)步。但是這些軟硬件技術(shù)的客觀發(fā)展，屬于EDA領(lǐng)域發(fā)展的內(nèi)在推動(dòng)力，在過去缺少外因的拉動(dòng)，因此EDA長期來看變化還是較慢。

　　但是最近這些年，我們已經(jīng)看到，各種高層次硬件設(shè)計(jì)語言、設(shè)計(jì)流程已經(jīng)紛紛出現(xiàn)，全自動(dòng)化的后端設(shè)計(jì)流程正在被探索，設(shè)計(jì)驗(yàn)證與芯片測試環(huán)節(jié)開始統(tǒng)一，敏捷設(shè)計(jì)和敏捷驗(yàn)證已經(jīng)在部分設(shè)計(jì)公司得到應(yīng)用，多樣化的開源EDA和開源硬件項(xiàng)目數(shù)量快速增加，AI已經(jīng)被應(yīng)用在不少EDA設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，甚至部分下游系統(tǒng)公司和制造公司，如谷歌等，已經(jīng)自己在開發(fā)基于新型技術(shù)和獨(dú)特應(yīng)用需求的EDA工具。而且這些新興的EDA變革趨勢，主要不是由商業(yè)利益驅(qū)動(dòng)的，而是下游產(chǎn)業(yè)的需求在目前EDA平臺上無法得到充分滿足而“自發(fā)”出現(xiàn)的，是上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度不匹配的結(jié)果。

　　總的來說，EDA領(lǐng)域的全面革新已經(jīng)出現(xiàn)在地平線上，這是最近二十年全行業(yè)軟硬件技術(shù)發(fā)展作為內(nèi)力的推動(dòng)，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用各領(lǐng)域的全面需求作為外力所拉動(dòng)的，是全球電子設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)不可阻擋的趨勢。芯華章的《EDA 2.0白皮書》，核心思路也是抓住電子系統(tǒng)需求對EDA提出更高要求為契機(jī)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級，并提出“開放與標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)和智能、平臺與服務(wù)”三大發(fā)展目標(biāo)。這相比其他對新一代EDA的論述，對電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改革與創(chuàng)新，更有意義，也具備一定的開創(chuàng)性。

　　2.0還是3.0、4.0，2025或是2030，標(biāo)什么數(shù)字并不是核心，重要的是這種抬頭看路的思路對長期發(fā)展非常重要。正如國產(chǎn)汽車產(chǎn)業(yè)抓住了電動(dòng)車替代油車的歷史機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)了快速增長一樣，國產(chǎn)EDA廠商在打通核心產(chǎn)品核心技術(shù)的同時(shí)，也需要關(guān)注未來長期的趨勢，我們不光要開發(fā)比肩國外廠商的EDA全流程工具，更應(yīng)該發(fā)展“下一代”的全新EDA，爭取在產(chǎn)業(yè)升級的最前端抓住彎道超車的機(jī)遇。

　　結(jié)語

　　1937年7月7日，北平盧溝橋的隆隆炮聲開啟了全面抗戰(zhàn)的序幕，隨后北京、天津、上海、南京、太原等相繼失守，華東華北大半淪亡。1938年5月，在那個(gè)悲觀絕望、黑暗迷茫的時(shí)刻，毛澤東同志發(fā)表了光輝著作《論持久戰(zhàn)》，從戰(zhàn)略高度指明了發(fā)展方向，陪伴無數(shù)中華兒女堅(jiān)持到勝利。今天，讓我們復(fù)習(xí)和借鑒《論持久戰(zhàn)》中的核心思想：“速勝論”和“必亡論”都是錯(cuò)誤的，半導(dǎo)體和EDA技術(shù)有幾十年的前人積累需要去追趕，一朝一夕就追上是不可能的，但是暫時(shí)的落后也不代表中國產(chǎn)業(yè)會被消滅，或者無法發(fā)展。我們應(yīng)該像建立抗日民族統(tǒng)一戰(zhàn)線那樣，通過自身的發(fā)展建立起國內(nèi)的半導(dǎo)體和EDA產(chǎn)業(yè)鏈上下游、企業(yè)間、產(chǎn)學(xué)研的統(tǒng)一合作，以及國內(nèi)與國際產(chǎn)業(yè)間的統(tǒng)一合作；像農(nóng)村包圍城市的戰(zhàn)略那樣，優(yōu)先發(fā)展主流的關(guān)鍵工藝而不是單純追求超級工藝，同時(shí)積極推動(dòng)系統(tǒng)級優(yōu)化，用新型架構(gòu)、新型軟件、新型設(shè)計(jì)流程配合新型封裝技術(shù)，贏得市場和客戶；像持久戰(zhàn)中指出的那樣，充分服務(wù)于國內(nèi)大規(guī)模的市場、系統(tǒng)制造業(yè)，結(jié)合優(yōu)勢制造業(yè)所帶來的大量出口產(chǎn)品海外市場等優(yōu)勢，先立于不敗之地，生存下來并創(chuàng)新出自身優(yōu)勢的電子設(shè)計(jì)產(chǎn)品；“積小勝為大勝，以空間換時(shí)間”，最后的勝利終將到來。

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