在芯片的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中，處于產(chǎn)業(yè)最上游的是IP、EDA。其中EDA被大家稱為“芯片之母”，在芯片的設(shè)計、制造、封測等環(huán)節(jié)中都需要用到。

不僅如此，隨著工藝越先進(jìn)，EDA越重要，因為越先進(jìn)的芯片，設(shè)計、流本成本非常高，所以在流片前都需要用EDA來進(jìn)行測試驗證。

但大家也都清楚，國產(chǎn)EDA發(fā)展較晚，全球EDA市場被美國壟斷，按照2022年的數(shù)據(jù)，全球EDA市場，美國三大巨頭占了80%以上的份額，在中國更是占了90%以上的份額。

國產(chǎn)EDA的份額不到10%，為何份額這么低呢？一方面是大家支持的流程不夠全，很多國產(chǎn)EDA只涉及到芯片的部分環(huán)節(jié)，做不到全流程覆蓋，而國外的EDA覆蓋了所有環(huán)節(jié)和流程，所以很多芯片廠，會使用國外的EDA產(chǎn)品。

另外則是很多國產(chǎn)EDA支持的工藝不夠先進(jìn)，以前大多只是支持到28nm，連14nm都很多流程不支持。

此外就是IP方面，國外的很多EDA大廠，其實也是IP大廠，有各種IP核，供芯片廠商使用，使用這些IP，可以大大降低門檻，提高效率。

基于這幾點(diǎn)，所以國外EDA才能夠壟斷市場，而國產(chǎn)EDA就只能在后面追趕。

但是國外的EDA再好，也存在卡脖子的風(fēng)險，比如華為，就被斷供了一些先進(jìn)的EDA，所以關(guān)鍵時候，還得是國產(chǎn)頂上才行。


新技術(shù)浪潮推動EDA創(chuàng)新與變革

當(dāng)前，除了本土EDA廠商和行業(yè)伙伴自身努力謀發(fā)展之外，芯片領(lǐng)域新興技術(shù)層出不窮，新興架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、需求和理念也在不斷推動行業(yè)進(jìn)步。當(dāng)下RISC-V、Chiplet和AI技術(shù)成為行業(yè)高頻詞，其發(fā)展和成熟給EDA廠商帶來了新挑戰(zhàn)和新機(jī)遇。

陳英仁表示，面對RISC-V、AI、Chiplet等技術(shù)的快速發(fā)展，EDA技術(shù)必須進(jìn)行創(chuàng)新和變革，以滿足新的設(shè)計和實現(xiàn)需求。


RISC-V為設(shè)計帶來更多可能性

首先來看RISC-V，RISC-V架構(gòu)從設(shè)計理念上摒棄了“歷史包袱”，具有精簡、低功耗、模塊化、可擴(kuò)展、開放開源等技術(shù)優(yōu)勢，旨在為芯片設(shè)計帶來更多可能性。

尤其是在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域，開源架構(gòu)RISC-V的出現(xiàn)，進(jìn)一步點(diǎn)燃了新晉者的熱情。

在逐漸走向成熟的IoT行業(yè)中，RISC-V以其極具多樣性、低功耗、高安全性和成本效益的優(yōu)勢，展現(xiàn)出巨大的潛力。更重要的是，其開源和高度可定制的特性賦予了芯片設(shè)計企業(yè)更大的自主權(quán)，從而滿足了多樣化的客戶需求。

根據(jù)RISC-V基金會數(shù)據(jù)，2022年采用RISC-V架構(gòu)的處理器核已出貨100億顆，其中絕大多數(shù)出貨都集中在MCU和IoT領(lǐng)域。預(yù)計到2025年，RISC-V架構(gòu)的處理器核出貨量將突破800億顆。在出貨量暴增的同時，RISC-V應(yīng)用場景不再局限于低功耗物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，而是逐漸向手機(jī)、電腦、汽車、數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用領(lǐng)域拓展。

不僅如此，RISC-V作為一種開放指令集架構(gòu)，也為中國芯片產(chǎn)業(yè)提供了一個新的選擇和機(jī)會。隨著國際貿(mào)易沖突和“逆全球化”加劇，國內(nèi)開始加速擁抱開源RISC-V架構(gòu)發(fā)展，以避免在主流CPU芯片架構(gòu)上受制于人，實現(xiàn)更多的自主創(chuàng)新和供應(yīng)鏈安全。

去年出貨量超100億顆的RISC-V架構(gòu)芯片，國內(nèi)出貨量已經(jīng)占據(jù)一半，不僅有眾多國內(nèi)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)加入了RISC-V國際基金會，還成立了中國開放指令生態(tài)聯(lián)盟和國內(nèi)首個RISC-V專利聯(lián)盟，致力于推動中國RISC-V芯片生態(tài)建設(shè)。

RISC-V技術(shù)正憑借其開放性、高效性和卓越的可擴(kuò)展性，重新定義計算的未來。不過，任何技術(shù)的發(fā)展都存在兩面性，RISC-V在提供自主供應(yīng)鏈機(jī)會，加速技術(shù)迭代的同時，其開放協(xié)作模式也帶來了諸多挑戰(zhàn)。

RISC-V的劣勢在于其還處于發(fā)展初期，還沒有形成一個完善而統(tǒng)一的技術(shù)體系和商業(yè)模式。陳英仁指出，在標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)定義、碎片化&穩(wěn)定性以及EDA支持方面，RISC-V還存在不足，為芯片設(shè)計帶來挑戰(zhàn)。

隨著RISC-V技術(shù)深入各領(lǐng)域，它以開源、簡潔和高度可擴(kuò)展的特性正逐步塑造未來。盡管RISC-V潛力巨大，其生態(tài)系統(tǒng)仍存在待完善之處。特別是其獨(dú)立、靈活和彈性的設(shè)計理念讓系統(tǒng)碎片化的問題劇增。

EDA的任務(wù)就是傾聽客戶需求，來滿足他們在不同應(yīng)用對產(chǎn)品設(shè)計或生態(tài)系統(tǒng)的支持。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，思爾芯為RISC-V提供了涵蓋微架構(gòu)分析、系統(tǒng)整合、規(guī)范符合性測試以及軟件性能評估的一系列優(yōu)化解決方案。通過思爾芯的“芯神匠”的系統(tǒng)&應(yīng)用性能分析、“芯神瞳”的評估架構(gòu)配置/軟件性能分析、“芯神鼎”的規(guī)范符合性測試等策略，構(gòu)建一個更高效和穩(wěn)定的RISC-V平臺。

據(jù)悉，思爾芯還在助力北京開源芯片研究院“香山”項目的不斷演進(jìn)。

“香山”高性能RISC-V處理器是一個由中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所孕育出的開源項目，從“香山”的第一代到目前的第三代，其背后的技術(shù)支撐與演進(jìn)都離不開思爾芯的助力，開芯院都采用了思爾芯的“芯神瞳”原型驗證解決方案，加速其技術(shù)的演進(jìn)與應(yīng)用落地。

在集成電路和微處理器設(shè)計中，原型驗證是不可或缺的一環(huán)，它涉及到在真實硬件上驗證設(shè)計的功能、性能和可靠性。思爾芯為“香山”提供了一個針對性的解決方案——芯神瞳VU19P原型驗證系統(tǒng)，使“香山”能夠高效地完成SPEC跑分驗證、IO驗證以及BSP驅(qū)動的開發(fā)等工作，涵蓋了從硬件設(shè)計到軟件集成的整個生命周期的不同方面。


國產(chǎn)EDA廠商如何構(gòu)建自己的核心競爭力？

1）基礎(chǔ)研究：EDA工具涉及到芯片設(shè)計非常底層的技術(shù)，在EDA工具里面內(nèi)嵌了大量的引擎。它需要對芯片的模型進(jìn)行處理，不可避免的會涉及到半導(dǎo)體的材料學(xué)量子力學(xué)這樣非常底層的技術(shù)。

2）算法的實現(xiàn)能力：特別是在設(shè)計模擬的仿真器以及數(shù)字的后端的布局布線工具，這樣的工具是需要針對一個特殊的優(yōu)化問題去設(shè)計一套算法，并且把這個算法合適的實現(xiàn)出來。算法的好壞和實現(xiàn)的差異會影響整個EDA工具在實際運(yùn)行過程當(dāng)中的速度和精度，這是非常用影響用戶體驗和EDA工具本身的質(zhì)量的。算法的設(shè)計不可避免就會用到一些應(yīng)用數(shù)學(xué)的知識、計算機(jī)科學(xué)特別是算法結(jié)構(gòu)方面的知識?，F(xiàn)在大服務(wù)器都是多核的運(yùn)行，甚至是帶有GPU的加速。在這種情況下如何根據(jù)這個服務(wù)器的硬件的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整算法，讓它跑得更快更準(zhǔn)，是EDA供應(yīng)商的一個核心價值。

3）產(chǎn)品的完備性：是從商務(wù)的角度，因為具有完整的工具鏈會讓公司在商務(wù)談判的時候更有優(yōu)勢。如果公司擅長的只是芯片設(shè)計環(huán)節(jié)當(dāng)中某個點(diǎn)工具，在商務(wù)談判當(dāng)中是處于不利地位的，因為競爭對手如果具有比較完備的產(chǎn)品會把公司擠出競爭。


AI+ED為芯片設(shè)計帶來多重助力

AI大模型極度依賴算力，算力芯片復(fù)雜度和數(shù)量需求急劇上升，變相提升了EDA需求。另一方面，AI技術(shù)也可以優(yōu)化EDA工具，進(jìn)一步提升芯片設(shè)計的效率。

芯易薈CEO汪達(dá)均對于AI在EDA領(lǐng)域的應(yīng)用保持樂觀態(tài)度，他認(rèn)為與晶圓制造、半導(dǎo)體設(shè)備、半導(dǎo)體系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)鏈上下游其他環(huán)節(jié)相比，AI給EDA產(chǎn)業(yè)帶來變革驅(qū)動力更為明顯：“AI+EDA可以大幅提升EDA工具的效率、產(chǎn)出及使用性，進(jìn)一步提升芯片設(shè)計的效率，同時降低設(shè)計的成本。因此，我們要非常重視AI技術(shù)的持續(xù)演變。”

隼瞻科技則已將AI+EDA引入產(chǎn)品WingStudio當(dāng)中，通過人工智能技術(shù)的深度介入，實現(xiàn)架構(gòu)探索的自動化，從而“進(jìn)化”出PPA最優(yōu)的處理器架構(gòu)。

隼瞻科技CEO曾軼將該功能巧妙地比喻成“給處理器做CT”，表示W(wǎng)ingStudio內(nèi)部配置了多種人工智能分析引擎，能不斷通過引擎分析的推導(dǎo)來測試不同設(shè)計方案的運(yùn)行效率，提供明確的分析報告，最終為客戶優(yōu)化處理器的各項指標(biāo)。

在奇捷科技研發(fā)部VP袁峰看來，基于AI的EDA研究在學(xué)術(shù)圈和工業(yè)界都吸引了很多關(guān)注，并且已經(jīng)取得了不錯的進(jìn)展。例如，AI技術(shù)可以分析大量的設(shè)計數(shù)據(jù)和性能指標(biāo)，通過建立模型和預(yù)測算法，輔助設(shè)計工程師進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。這有助于提高芯片的性能、功耗和面積（PPA），并減少設(shè)計迭代次數(shù)。

當(dāng)前，奇捷科技在AI方面也已經(jīng)開展相關(guān)的研究工作，核心的關(guān)注點(diǎn)是如何利用AI提高ECO的質(zhì)量，優(yōu)化邏輯補(bǔ)丁的尺寸等核心算法性能，未來將有基于AI技術(shù)的EDA產(chǎn)品推向市場。


突破先進(jìn)制程已近在咫尺

實際上，這幾年國產(chǎn)EDA進(jìn)步也非常快。

在2022年時，國產(chǎn)華大九天已經(jīng)排名第四名了，份額高達(dá)6%左右，而所有國產(chǎn)合計占到了10%+，相比起5年前的2018年，直接了市場的翻倍（2018年時國產(chǎn)EDA才5%左右）。

另外在流程上，國產(chǎn)EDA在14nm階段，基本上實現(xiàn)了全覆蓋，也就是說在14nm這個工藝上，基本上不借助國外EDA，也能夠完成全部EDA需要完成的工作。

更重要的是，國內(nèi)有幾大廠商在很多的環(huán)節(jié)和流程上，不僅只是14nm，而是實現(xiàn)了3nm，比如華大九天就表示，產(chǎn)品覆蓋了數(shù)字、模擬、混合信號、射頻等多個領(lǐng)域，能夠支持從0.35um到3nm的各種工藝節(jié)點(diǎn)。

概倫電子也表示，自己研發(fā)的產(chǎn)品支持7nm/5nm/3nm等先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)。鴻芯微納也表示，去年就搞定了5nm，目前已實現(xiàn)了3nm工藝。

可見，中國芯要突破，國產(chǎn)EDA已經(jīng)準(zhǔn)備好了，就看芯片設(shè)計企業(yè)們，以及芯片制造企業(yè)們，能不能相互牽手，一起前進(jìn)了。