電子發燒友網報道(文/吳子鵬)EDA是Electronic design automation的縮寫,中文名稱是電子設計自動化,是指通過設計軟件來完成集成電路的功能設計、綜合、驗證、物理設計等流程的方式。如果一款工具能夠覆蓋特定芯片在上述流程中的設計任務,那么我們就將其稱之為全流程EDA工具,或者是全流程EDA平臺。
在國產EDA發展初期,還有人質疑,在EDA三大家提供全流程工具的情況下,國產EDA是否還有必要繼續重走這條路。不過,隨著美國對中國科技制裁逐漸加大力度,我們發現打造全流程EDA是國產EDA產業必須走的一步棋,全流程和平臺化也成為衡量國產EDA工具實力的重要參考指標。
從點工具到全流程的必由之路
EDA是一個集中度非常高的領域,傳統EDA三大家Synopsys、Cadence和Siemens EDA(原來的Mentor Graphics,被西門子收購)在這個市場極具統治力。根據電子系統設計(ESD)聯盟的統計數據,在國內EDA市場,Synopsys、Cadence和Siemens EDA的市場占比接近80%,高達77%,這還是這幾年國產EDA高速發展的結果。
截至2022年,在國內EDA市場中,國內廠商已經占據約10%的份額,并且國產EDA工具已經出現一些實力強勁的公司,比如華大九天目前已經成為僅次于三大家的國內第四大EDA公司。
通過Synopsys、Cadence和Siemens EDA的發展歷程不難看出,EDA是一個需要長時間研發積累的工具,當然,國產EDA工具發展也是一個逐步積累的過程,上述三家公司成立的時間分別是1986年、1988年(由SDA與ECAD兩家公司兼并而成)、1981年(原來的Mentor Graphics)。并且,在成立全球TOP3之前,三家公司完成了非常多的并購。
因此,國產EDA產業發展也不能一蹴而就,而是要慢慢成長和打磨。目前,國內EDA公司主要還是以提供特色小工具為主,在2019年之前這種情況更甚,較少涉足與工藝廠關聯度更高、復雜度更高的設計后端和制造端的工具,這就導致國產EDA工具有很強的依附性,因為它們不能單獨提供服務。
然而,隨著美國對中國芯片產業制裁力度加大,國內產業逐漸意識到,如果不打造全流程的EDA工具平臺,***產業在這一重要環節將永遠被卡脖子。
不過,相較于國產EDA公司此前開發的前端點工具,完成覆蓋后端制造的EDA工具無疑更加復雜,由于需要和代工廠配合,不僅需要國產EDA公司懂軟件,還需要對整個制造流程有全面深刻的理解。
然而,正如國內一些專家屢次提到的,如果不能提供全流程的EDA平臺,那么國產EDA永遠沒有生態可言,全流程和平臺化是衡量國產EDA發展的重要指標。因此我們看到,在輿論和形勢的逼迫下,目前國產EDA產業在全流程方面已經取得了一些積極進展。
國產全流程EDA進程
集成電路設計主要分為模擬電路設計和數字電路設計,EDA工具要做全流程或者平臺,除了這兩點還需要覆蓋晶圓制造、封裝、系統。現階段,我們將能夠覆蓋模擬電路設計+晶圓制造+封裝,以及覆蓋數字電路設計+晶圓制造+封裝的工具就稱之為全流程設計工具。下面,我們看一些國產EDA公司在這方面具體的進展。
首先是華大九天,該公司成立于2009年。作為國內EDA領域的佼佼者,華大九天率先實現模擬電路的全流程工具覆蓋,目前已經成為國內規模最大、產品線最為完整的EDA軟件供應商。目前,華大九天的工具已經能夠滿足模擬電路進行結構設計、版圖設計、功能和物理驗證的全過程。并且,該公司在數字電路設計、平板顯示電路設計和晶圓制造等領域也逐步顯露技術優勢,并擁有大量知識產權儲備,截至2021年12月31日,華大九天共擁有已授權發明專利150項,軟件著作權67項。
2022年8月,概倫電子發布承載EDA全流程的平臺產品NanoDesigner。NanoDesigner提供一個靈活、可擴展的全定制存儲和模擬/混合信號IC設計環境,包括原理圖編輯、版圖編輯和優化及物理驗證等功能,同時與概倫電子行業領先的電路仿真器NanoSpice系列引擎集成,為以各類存儲器電路、各類模擬電路等為代表的定制類芯片設計提供完整的EDA全流程,從而極大地提升設計效率。另外,NanoDesigner綜合設計平臺為用戶提供豐富的電路模板庫、智能的輔助設計界面與插件、APR相關以及PV驗證工具,以及類似C++的AXEL解釋性語言與Python語言用于支撐用戶進行腳本開發編輯。
國內EDA老牌三大家分別是華大九天、概倫電子和廣立微。廣立微成立于2003年,是領先的集成電路EDA軟件與晶圓級電性測試設備供應商。不過從進度來說,廣立微目前還沒有公開實現大品類芯片設計的全流程工具覆蓋。根據最新的研報,廣立微目前針對電性檢測提高成品率三大環節提供全流程覆蓋服務。這可能和廣立微公司愿景相關,該公司專注電性檢測技術,從設計到量產的整個產品周期實現芯片成品率提升。
除了國內EDA老牌三大家,目前致力于實現EDA全流程的公司還有芯華章、合見工軟和鴻芯微納等。其中,芯華章自主EDA工具完成了對數字驗證全流程的完整覆蓋,進一步完善了自身豐富的系統級驗證產品組合;鴻芯微納雖然目前還沒有完全覆蓋全流程,但該公司已經達成了工具中最主要的幾步,將來會通過自主研發、技術引進、合作開發等模式,逐漸補全產品線,形成真正的全流程部署;合見工軟在今年10月份發布了多款產品,也在朝著全流程EDA工具平臺邁進。
結語
如果國內的公司沒辦法做出全流程的EDA工具鏈,就沒有辦法真正的解決卡脖子的問題,這是行業共識。因此,全流程和平臺化是國產EDA第二階段的發展使命,在逐步完成主流芯片設計覆蓋之后,國產EDA產業的下一步是借助人工智能和云計算等創新技術,重塑EDA架構和生態。但這都是后話,如果不能很好地完成EDA全流程覆蓋,下面的都是空談和空想。
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