电子发烧友网报道(文/吴子鹏)EDA是Electronic design automation的缩写,中文名称是电子设计自动化,是指通过设计软件来完成集成电路的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的方式。如果一款工具能够覆盖特定芯片在上述流程中的设计任务,那么我们就将其称之为全流程EDA工具,或者是全流程EDA平台。
在国产EDA发展初期,还有人质疑,在EDA三大家提供全流程工具的情况下,国产EDA是否还有必要继续重走这条路。不过,随着美国对中国科技制裁逐渐加大力度,我们发现打造全流程EDA是国产EDA产业必须走的一步棋,全流程和平台化也成为衡量国产EDA工具实力的重要参考指标。
从点工具到全流程的必由之路
EDA是一个集中度非常高的领域,传统EDA三大家Synopsys、Cadence和Siemens EDA(原来的Mentor Graphics,被西门子收购)在这个市场极具统治力。根据电子系统设计(ESD)联盟的统计数据,在国内EDA市场,Synopsys、Cadence和Siemens EDA的市场占比接近80%,高达77%,这还是这几年国产EDA高速发展的结果。
截至2022年,在国内EDA市场中,国内厂商已经占据约10%的份额,并且国产EDA工具已经出现一些实力强劲的公司,比如华大九天目前已经成为仅次于三大家的国内第四大EDA公司。
通过Synopsys、Cadence和Siemens EDA的发展历程不难看出,EDA是一个需要长时间研发积累的工具,当然,国产EDA工具发展也是一个逐步积累的过程,上述三家公司成立的时间分别是1986年、1988年(由SDA与ECAD两家公司兼并而成)、1981年(原来的Mentor Graphics)。并且,在成立全球TOP3之前,三家公司完成了非常多的并购。
因此,国产EDA产业发展也不能一蹴而就,而是要慢慢成长和打磨。目前,国内EDA公司主要还是以提供特色小工具为主,在2019年之前这种情况更甚,较少涉足与工艺厂关联度更高、复杂度更高的设计后端和制造端的工具,这就导致国产EDA工具有很强的依附性,因为它们不能单独提供服务。
然而,随着美国对中国芯片产业制裁力度加大,国内产业逐渐意识到,如果不打造全流程的EDA工具平台,***产业在这一重要环节将永远被卡脖子。
不过,相较于国产EDA公司此前开发的前端点工具,完成覆盖后端制造的EDA工具无疑更加复杂,由于需要和代工厂配合,不仅需要国产EDA公司懂软件,还需要对整个制造流程有全面深刻的理解。
然而,正如国内一些专家屡次提到的,如果不能提供全流程的EDA平台,那么国产EDA永远没有生态可言,全流程和平台化是衡量国产EDA发展的重要指标。因此我们看到,在舆论和形势的逼迫下,目前国产EDA产业在全流程方面已经取得了一些积极进展。
国产全流程EDA进程
集成电路设计主要分为模拟电路设计和数字电路设计,EDA工具要做全流程或者平台,除了这两点还需要覆盖晶圆制造、封装、系统。现阶段,我们将能够覆盖模拟电路设计+晶圆制造+封装,以及覆盖数字电路设计+晶圆制造+封装的工具就称之为全流程设计工具。下面,我们看一些国产EDA公司在这方面具体的进展。
首先是华大九天,该公司成立于2009年。作为国内EDA领域的佼佼者,华大九天率先实现模拟电路的全流程工具覆盖,目前已经成为国内规模最大、产品线最为完整的EDA软件供应商。目前,华大九天的工具已经能够满足模拟电路进行结构设计、版图设计、功能和物理验证的全过程。并且,该公司在数字电路设计、平板显示电路设计和晶圆制造等领域也逐步显露技术优势,并拥有大量知识产权储备,截至2021年12月31日,华大九天共拥有已授权发明专利150项,软件著作权67项。
2022年8月,概伦电子发布承载EDA全流程的平台产品NanoDesigner。NanoDesigner提供一个灵活、可扩展的全定制存储和模拟/混合信号IC设计环境,包括原理图编辑、版图编辑和优化及物理验证等功能,同时与概伦电子行业领先的电路仿真器NanoSpice系列引擎集成,为以各类存储器电路、各类模拟电路等为代表的定制类芯片设计提供完整的EDA全流程,从而极大地提升设计效率。另外,NanoDesigner综合设计平台为用户提供丰富的电路模板库、智能的辅助设计界面与插件、APR相关以及PV验证工具,以及类似C++的AXEL解释性语言与Python语言用于支撑用户进行脚本开发编辑。
国内EDA老牌三大家分别是华大九天、概伦电子和广立微。广立微成立于2003年,是领先的集成电路EDA软件与晶圆级电性测试设备供应商。不过从进度来说,广立微目前还没有公开实现大品类芯片设计的全流程工具覆盖。根据最新的研报,广立微目前针对电性检测提高成品率三大环节提供全流程覆盖服务。这可能和广立微公司愿景相关,该公司专注电性检测技术,从设计到量产的整个产品周期实现芯片成品率提升。
除了国内EDA老牌三大家,目前致力于实现EDA全流程的公司还有芯华章、合见工软和鸿芯微纳等。其中,芯华章自主EDA工具完成了对数字验证全流程的完整覆盖,进一步完善了自身丰富的系统级验证产品组合;鸿芯微纳虽然目前还没有完全覆盖全流程,但该公司已经达成了工具中最主要的几步,将来会通过自主研发、技术引进、合作开发等模式,逐渐补全产品线,形成真正的全流程部署;合见工软在今年10月份发布了多款产品,也在朝着全流程EDA工具平台迈进。
结语
如果国内的公司没办法做出全流程的EDA工具链,就没有办法真正的解决卡脖子的问题,这是行业共识。因此,全流程和平台化是国产EDA第二阶段的发展使命,在逐步完成主流芯片设计覆盖之后,国产EDA产业的下一步是借助人工智能和云计算等创新技术,重塑EDA架构和生态。但这都是后话,如果不能很好地完成EDA全流程覆盖,下面的都是空谈和空想。
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