由“摩爾定律”驅(qū)動(dòng)的芯片集成度和復(fù)雜度持續(xù)提升，將為EDA工具發(fā)展帶來新需求。EDA作為串聯(lián)整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的根技術(shù)，市場(chǎng)空間巨大：賽迪智庫的數(shù)據(jù)顯示，近幾年全球EDA工具總銷售額保持上漲，2020年總銷售額72.4億美元，同比增長10.7%，分地區(qū)來看，北美約占全球EDA銷售額的40.9%，亞太地區(qū)占42.1%，歐洲地區(qū)約占17%。如何提供EDA工具協(xié)助，使得在更短的開發(fā)周期內(nèi)完成更復(fù)雜的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證？

上海國微思爾芯技術(shù)股份有限公司（下稱“國微思爾芯”)是一家全球領(lǐng)先的EDA原型驗(yàn)證解決方案供應(yīng)商，國微思爾芯首席執(zhí)行官與總裁林俊雄是硬件加速ASIC/SoC設(shè)計(jì)方法的積極倡導(dǎo)者，他投身在促進(jìn)可擴(kuò)展的原型/仿真硬件架構(gòu)和定義自動(dòng)化軟件規(guī)范上。探索科技（techsugar）EDA專題邀請(qǐng)到林俊雄，來共同探討從驗(yàn)證到數(shù)字EDA全流程，EDA工具和封裝技術(shù)有哪些優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)流程、提高芯片設(shè)計(jì)效率的新技術(shù)風(fēng)向。

后摩爾時(shí)代，發(fā)力封裝、擁抱AI

后摩爾時(shí)代的集成電路技術(shù)演進(jìn)方向主要包括延續(xù)摩爾定律（More Moore）、擴(kuò)展摩爾定律（More than Moore）以及超越摩爾定律（Beyond Moore）三類，主要發(fā)展目標(biāo)涵蓋了建立在摩爾定律基礎(chǔ)上的生產(chǎn)工藝特征尺寸的進(jìn)一步微縮、以增加系統(tǒng)集成的多重功能為目標(biāo)的芯片功能多樣化發(fā)展，以及通過三維封裝（3D Package）、系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）等方式實(shí)現(xiàn)器件功能的融合和產(chǎn)品的多樣化。

國微思爾芯認(rèn)為，先進(jìn)封裝提供了高帶寬的裸片到裸片(Die-to-Die)互聯(lián)，這是的一種延續(xù)摩爾定律方法。先進(jìn)封裝通過平面上的小芯片（chiplet）互連，甚至3D Chiplet互連，來實(shí)現(xiàn)更高邏輯密度的芯片。但隨之而來的是更大的挑戰(zhàn)，芯片的設(shè)計(jì)必須適應(yīng)不同IP、不同Chiplet組合的復(fù)雜產(chǎn)品形態(tài)，新的芯片設(shè)計(jì)也必須快速和原有Chiplet IP良好協(xié)同工作。針對(duì)此類需求，EDA業(yè)內(nèi)提出了混合異構(gòu)驗(yàn)證方法，成熟的Chiplet，RTL-Ready IP，System Modeling IP可以在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)建模驗(yàn)證，并發(fā)揮Chiplet、RTL-Ready IP的高速優(yōu)勢(shì)，也支持System Modeling IP的靈活配置功能。

人工智能技術(shù)將在EDA領(lǐng)域扮演更重要角色。人工智能等對(duì)于計(jì)算效率和能效比提出更高要求，對(duì)應(yīng)應(yīng)用隨之成為半導(dǎo)體行業(yè)的主流推動(dòng)引擎，異構(gòu)化的設(shè)計(jì)也在成為主流。不同的運(yùn)算單元有不同的架構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)信息流也有不同的處理方式，需要針對(duì)其特性使用不同驗(yàn)證的方法學(xué)。

對(duì)于異構(gòu)芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證的需求，國微思爾芯提出基于驗(yàn)證云系統(tǒng)的統(tǒng)一驗(yàn)證平臺(tái)，平臺(tái)融合架構(gòu)設(shè)計(jì)、原型驗(yàn)證等不同解決方案，以期實(shí)現(xiàn)高效快速驗(yàn)證。據(jù)林俊雄介紹，該平臺(tái)上的解決方案采用了統(tǒng)一的編譯/控制腳本和核心數(shù)據(jù)庫，芯片開發(fā)者可以在項(xiàng)目生命周期的不同階段選擇最適合的解決方案，并隨著項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)展平滑遷移到更優(yōu)的解決方案，減少切換成本。此外，利用統(tǒng)一驗(yàn)證平臺(tái)還可以確保各個(gè)階段的驗(yàn)證任務(wù)在同一個(gè)環(huán)境中完成。

良好生態(tài)與設(shè)計(jì)方法學(xué)輔助平抑成本

半導(dǎo)體工藝每更新一次，EDA軟件就要隨之更新，例如從7nm到5nm，客戶為了跟上半導(dǎo)體先進(jìn)工藝便需要重新購買。在先進(jìn)工藝開發(fā)過程中，IP成本也在日益增加，如何去平抑IP成本？

林俊雄表示，EDA公司更加強(qiáng)化構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)系，例如成立國產(chǎn)IP聯(lián)盟和共同開發(fā)更敏捷的IP評(píng)估平臺(tái)。先進(jìn)工藝的芯片設(shè)計(jì)集成了更多的IP，如中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、人工智能加速器和高速接口，這些都需要相對(duì)應(yīng)的驗(yàn)證VIP來確保芯片的正確性和接口的相容性。林俊雄表示，為了順應(yīng)IP/VIP成本日漸提高的趨勢(shì)，EDA公司與IP公司需要共同著力于建立EDA/IP合作生態(tài)系，開發(fā)敏捷的設(shè)計(jì)驗(yàn)證環(huán)境來協(xié)助客戶縮短芯片設(shè)計(jì)周期，加速產(chǎn)品上市。

據(jù)業(yè)界統(tǒng)計(jì)，芯片制造過程中70%的時(shí)間成本都會(huì)消耗在驗(yàn)證上。而AI、5G、智能汽車、云服務(wù)器等領(lǐng)域，對(duì)芯片的性能要求越來越高，芯片設(shè)計(jì)朝著更復(fù)雜更大型的方向發(fā)展，給驗(yàn)證帶來更大的挑戰(zhàn)。

為應(yīng)對(duì)大型設(shè)計(jì)的驗(yàn)證挑戰(zhàn)，國微思爾芯于2020年底推出高密原型驗(yàn)證解決方案，產(chǎn)品單機(jī)柜高達(dá)64顆FPGA，支持多層次組網(wǎng)，可拓展至幾十億ASIC門容量。今年5月，國微思爾芯發(fā)布“Genesis 芯神匠”架構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，提供一站式軟硬件協(xié)同建模平臺(tái)，幫助設(shè)計(jì)師徹底解決無法建模的難題；“Genesis 芯神匠”搭配芯神瞳原型驗(yàn)證平臺(tái)，利用既有IP精準(zhǔn)的建模仿真，快速設(shè)計(jì)出高效能、低功耗的產(chǎn)品架構(gòu)。

國產(chǎn)以市場(chǎng)區(qū)隔與產(chǎn)品差異破局

EDA是壁壘高筑的一環(huán)，EDA國產(chǎn)化是一條難而正確的道路。三十多年，EDA三大巨頭（Synopsys、Cadence與西門子的Mentor）不間斷投入資源進(jìn)行研發(fā)、兼并整合，營造出十分成功的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，使得客戶依賴度極高，從而形成今天市場(chǎng)寡頭壟斷的局面。國產(chǎn)EDA在三座大山的籠罩下，難以發(fā)展自身實(shí)力，無法獨(dú)立支撐信息產(chǎn)業(yè)的安全；另一方面，設(shè)計(jì)公司在權(quán)衡切換EDA平臺(tái)所帶來的成本和潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，顧慮重重。

國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，差距已如溝壑難填，在林俊雄看來，主要原因是中國沒有在EDA領(lǐng)域持續(xù)投入資源，去不斷研發(fā)和構(gòu)建市場(chǎng)生態(tài)，這才喪失了在全球EDA領(lǐng)域逐鹿的機(jī)會(huì)。他表示，國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展除了延續(xù)三大巨頭的模式之外，還需不斷通過創(chuàng)新，引入新的方法學(xué)，融入如“AI”等前沿技術(shù)，打造自己的競(jìng)爭(zhēng)能力。此外，混合異構(gòu)的芯片驗(yàn)證環(huán)境建置、支持芯片的架構(gòu)探索、效能分析和軟硬件的協(xié)同驗(yàn)證，是值得設(shè)計(jì)公司重點(diǎn)研發(fā)之處，可以幫助國產(chǎn)公司在激烈競(jìng)爭(zhēng)的半導(dǎo)體市場(chǎng)中做出市場(chǎng)區(qū)隔和產(chǎn)品差異化。

中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展切實(shí)給國內(nèi)EDA公司帶來大量機(jī)會(huì)，而國內(nèi)尚未發(fā)育出可以提供給客戶全流程平臺(tái)的企業(yè)，這造成需求與供給能力之間巨大的差距。林俊雄提倡企業(yè)正視國內(nèi)外差異，在技術(shù)研發(fā)和支持方面持續(xù)投入，努力彌合供需之間的巨大差距，以更前沿的方法學(xué)、更有效地提供即時(shí)技術(shù)支持和異地協(xié)同開發(fā)能力來吸引國內(nèi)客戶。

同時(shí)，林俊雄還表示，國微思爾芯期望攜手國內(nèi)客戶共同建立國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)生態(tài)，推進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展。與很多其他行業(yè)相比，半導(dǎo)體行業(yè)是走在全球化最前端的，全球化的程度也最為深入。林俊雄評(píng)價(jià)到，全球化市場(chǎng)割裂的提法是政治需求而不是產(chǎn)業(yè)需求，產(chǎn)業(yè)應(yīng)該做全球化、全球合作的積極推動(dòng)者。

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