如今的EDA是否可以滿足量子芯片的設計？

電子發燒友網報道（文/周凱揚）離商用上真正可行的量子計算機成熟至少也還需要幾年的時間，但已經開始有人質疑，目前的EDA工具是否可以滿足量子芯片的設計需求？這是因為量子計算的設計，有時會對傳統的半導體材料、溫度和結構規范提出挑戰，不少量子計算芯片公司其實都是在摸黑前行。畢竟30個量子位就要求同時進行十億次左右的運算了，遠超當下的各種IC芯片。

量子計算芯片面臨的設計挑戰

對于特色芯片的設計來說，各大EDA廠商都已經有了不少的技術積累，但這類EDA工具終歸還是一個專用領域的通用解決方案。反觀如果到了量子計算芯片的設計上，未來EDA廠商很可能會進一步強調定制化或其他高性能特色。

比如隨著量子比特數的增加，電磁仿真的復雜程度也會一并提高，諸如調整量子位、諧振器以及它們之間的耦合均需要重復地進行電磁仿真，從而延長整個設計周期，也會對開發時的硬件算力提出一定的要求。

且目前已有的商業設計路線主要適用于邏輯計算中提高晶體管密度，比如縮小晶體管結構、提高互聯性能等，也成功創造出了不少復雜的處理器芯片。但在量子計算上，往往需要適應更高變化敏感性的設計，才能為量子計算芯片提供足夠的擴展性。

量子芯片EDA的進程

從公開的產品陣容來看，我們可以發現即便是EDA大廠也沒有專門針對量子芯片開發的產品。但事實上，經過這幾年的投資、收購與并購，有不少已經開始在光電設計領域做積累，為未來的光量子芯片設計打下基礎，等到合適的時機全面推進。

比如新思的3DIC Compiler平臺就集成了OptoCompiler，業界首個同一半導體和光子設計的平臺。這類工具利用硅基光子學，可以讓設計者像開發標準CMOS一樣創建光子IC，從而支持光通信與光量子芯片未來的發展。

除了光量子計算外，也有超導量子計算外這另一大路線。近期國內一大量子計算廠商量旋科技推出了他們的自動化超導量子芯片EDA設計軟件，天乙。天乙是一款基于Web開發的EDA工具，所以可以實現多平臺使用。從功能性來看，其主要用于參數化生成量子器件和完成自動布線用的，屬于較為初級的功能，可供愛好者淺嘗量子芯片的設計。

可以看出，量子芯片的設計離全鏈路打通還有一定的距離，即便是大廠也是如此。這是因為量子計算的研究尚不成熟，無論是結構、材料都還存在差異較大的技術方向，所以大部分廠商還處于技術積累的階段。

小結

從現狀看來，量子計算在熱門應用人工智能上的優勢尚未體現出來，但在制藥、材料研發等科學研究領域的應用前景可觀?？杉幢闳绱?，量子計算無疑是進入下一個算力爆發時代的必經之路。EDA廠商仍需要投資開發多款下一代工具，才能使設計師們能夠成功地仿真、模擬和驗證量子芯片的設計。