EDA工具對集成電路產業為何如此重要?

發布時間:2020-09-09 瀏覽次數:1138 次

如果把芯片比喻為一件設計精美的工藝品,那么電子設計自動化(EDA)工具就是雕刻這件工藝品的刻刀,因此它對于集成電路產業的重要性自是不言而喻。國內EDA企業在發展的過程中應該充分樹立“戰略冗余”的觀念,在努力補齊自身短板的同時,還要在半導體產業鏈的某一細分領域做到“獨步天下”,以此成為全球產業鏈中必不可少的重要組成部分。

由于前期重視程度不夠,國內EDA產業發展相對落后?,F階段,突破先進材料和器件等電子工程方面的難度持續加大,但計算機科學,尤其是近些年人工智能和云技術的發展卻給我國EDA行業的變革帶來了新的機遇。

EDA技術被國外企業壟斷

芯片的設計離不開EDA工具的加持。近年來,盡管部分產品晶體管數量的增長率已經放緩,但摩爾定律仍然是業內普遍遵循的指導原則。有消息稱,蘋果iPhone12搭載的A14處理器的晶體管數量將達125億個。若不借助高度自動化的EDA工具,設計包含如此龐大數量晶體管的芯片顯然是一項無法完成的任務。

隨著集成電路設計的復雜程度日益提高,芯片的驗證無疑是決定芯片流片是否成功的最關鍵環節之一,而EDA工具正是驗證環節中不可或缺的重要幫手。

芯華章董事長兼 CEO王禮賓在接受記者采訪時表示,在芯片的研發過程中,芯片的驗證貫穿著整個設計流程,因此它芯片的驗證過程越充分,芯片流片的成功率就越高,而EDA工具在這個過程中能夠起到一錘定音的作用?!坝捎谛酒O計的規模增加,EDA驗證是決定芯片成敗的關鍵工具?!蓖醵Y賓說。

作為半導體行業的核心產業之一,EDA產業一直被國外巨頭壟斷。全芯智造BD總監韓明在此前接受《中國電子報》記者采訪時表示,在EDA領域,Synopsys、Cadence和Mentor Graphics這三家公司被稱為“EDA三巨頭”。據悉,這三家公司占據了全球市場超過65%的份額,在中國所占的市場份額甚至高達90%。

國內EDA產業的發展一直落后于國外。北京華大九天軟件有限公司董事長、南京集成電路設計服務產業創新中心董事長兼總經理劉偉平在接受專訪時告訴記者,我國半導體產業的整體起步時間較晚,因此我國在EDA方面的布局也相對滯后,沒能形成良好的協同發展模式。這導致了目前國內EDA產業的發展存在較大問題,特別是在核心技術方面存在缺失。

人才的缺失也是當前國內EDA產業面臨的一大問題。韓明表示,人才是EDA產業可持續發展的主要動力之一。然而,國內EDA人才較少,這導致了目前國內EDA公司的從業人員不足千人。人才的缺失使我國EDA產業的發展相對落后。相比之下,國外領先的EDA公司都通過內生發展和收購整合,利用跨國公司的優勢在全球范圍內網羅優秀人才。

云技術將是EDA重要推手

核心技術的缺失使國內EDA產業缺乏核心專利,導致我國在全球EDA知識產權的競爭中處于不利地位。由于我國需要支付多套EDA工具專利費,高昂的成本直接拖累了本土芯片的設計周期,大大削弱了其在市場中的競爭力。此外,自身技術基礎的薄弱也使我國在高精度芯片的研發上無計可施。面對如此困境,我國EDA產業的發展之路在何方?

集成電路產業的迅速發展能夠對國內EDA產業市場需求的增長起到帶動作用,從而促進該產業的發展。王禮賓介紹,受新冠肺炎疫情的影響,2020年上半年全球的半導體市場形勢不佳,只有中國的半導體市場呈現上升態勢。這種一枝獨秀的局面顯示了國內半導體市場巨大的發展潛力。他還指出,2020年中國集成電路行業的銷售收入有望突破9000億元。到2025年,國產芯片的自給率要達到70%?;诩呻娐沸袠I與EDA產業緊密的聯系,王禮賓認為,在未來5~6年,我國EDA產業的市場容量會增加5倍左右,因此國內EDA產業具備廣闊的市場前景和較大的發展潛力。

人工智能技術的發展為我國EDA產業提供了新的發展機遇。根據ABI Research發布的報告,到2024年,全球云端AI芯片的市場規模將擴大至100億美元。與此同時,全球邊緣AI芯片的市場規模也將以31%的年平均增長率持續擴張。

AI技術的發展催生了終端市場對AI芯片的強烈需求,而AI芯片對封裝的小型化要求十分苛刻。先進的EDA工具正是滿足這一需求的重要解決方案。具體來講,為了在越來越小的單位面積上集成越來越多的晶體管,EDA工具需要與時俱進,通過其性能的改良和提升,順應AI技術的發展潮流。因此,AI芯片在市場上的火爆可能會讓更多廠商意識到EDA工具的重要性,從而加大對其的投資和研發。

在EDA工具順應AI技術發展潮流的過程中,云技術也是不容忽視的關鍵力量。王禮賓表示,芯片設計公司不僅需要EDA產品,也需要EDA服務,因此EDA服務上“云”是未來重要的發展趨勢。他表示,很多公司在購買EDA產品的同時也在購買EDA服務。如果沒有EDA服務,他們就很難用好EDA產品,也就不能做好芯片的設計。而云驗證服務是基于云技術的驗證服務,云端龐大的運算能力能夠有效解決仿真耗時的問題。當客戶在設計復雜的系統級芯片時,它能夠提高芯片的驗證效率并降低其驗證成本,在滿足客戶多樣化需求的同時幫助他們更加靈活地使用EDA產品。

總體來說,云服務廠商在硬件部署、軟件創新和軟硬件協同等方面已成為了推動智能化進程的中流砥柱。因此,云技術無疑將成為促進EDA產業發展的重要推手。

下一代EDA技術成突破關鍵

當前復雜的國際形勢對中國半導體產業的發展并不有利。在這種處處掣肘的大環境下,EDA產業的重要性將進一步凸顯。研究和開發EDA工具絕非一日之功。為了抓住新技術帶來的新機遇,業內企業需要為該產業的發展采取更積極、更主動的舉措,合力發展國內EDA產業。

我國半導體企業需要共同參與EDA產業的生態建設,以此構建良好的產業生態環境。劉偉平指出,EDA產業是芯片設計、制造、封測企業間重要的合作橋梁,因此EDA產業的生態建設需要半導體全產業鏈的各個企業共同協作營造,而這也是未來我國EDA產業能否實現突破的關鍵。

現階段,華大九天、芯華章、全芯智造等國內EDA領先企業持續加大研發力度,已與國內外多家半導體企業開展了深度合作,在部分領域形成了具有行業競爭力的特色優勢,生態效應逐步顯現?!拔磥?,隨著國內半導體產業鏈的逐步完善,華大九天等EDA廠商將進一步推進國內EDA領域的戰略協作,以此加快產業生態建設的進程,助力我國EDA產業生態的構建?!眲テ秸f。

國內EDA企業還應樹立“戰略冗余”的觀念。何為“戰略冗余”?韓明對此作出了解釋:“‘冗余’是半導體領域的一個專用術語。它指的是在電路上增加冗余電路,以保證整個芯片不受部分失效電路的影響,從而實現芯片的正常工作并保證其良率?!表n明表示,國內EDA公司在考慮商業和市場價值的同時,也要樹立“戰略冗余”的觀念,從產業鏈上的細分領域做起,努力補齊自身短板。

我國EDA產業也要在產業鏈的某些細分領域做到世界領先。韓明指出,只有在某些細分領域做到極致,我國EDA產業才能成為全球產業鏈中密不可分的一部分。

國內EDA企業還要創新求變,積極參與布局下一代EDA技術。王禮賓表示,業內不僅要在EDA技術上實現突破和創新,還要合力研發先進工藝,在先進工藝的研發流程上實現更新和迭代。此外,國內EDA企業還要加大對EDA創新人才的培養力度?!叭斯ぶ悄?、云計算等先進技術的發展,以及先進工藝研發流程的迭代等都為布局下一代EDA技術提供了契機。這時,業內就更加需要EDA領軍人才的出現。他們對EDA技術發展的最新趨勢和先進工藝的研發有著敏銳的洞察力,因此能夠幫助我國EDA產業擺脫困境,實現跨越式發展?!蓖醵Y賓說。

信息來源:中國電子報、電子信息產業網

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