以市場為中心、“接地氣”的創新，大咖共話EDA與IP的新征程

在第29屆中國集成電路設計業2023年會暨廣州集成電路產業創新發展高峰論壇（ICCAD）上，中國半導體行業協會IC設計分會理事長、清華大學集成電路學院教授魏少軍給出最新數據，2023年中國IC設計企業數量為3451家，比上年的3243家多208家，全行銷售預計為5774億元，相比2022年增長8%。

數據顯示，中國EDA企業已經達到87家。EDA發展正面臨著新機遇，一些因素驅動著EDA發展，例如后摩爾時代技術演進，新工藝新方法新材料的出現，5G、汽車電子、硅光芯片等新興應用牽引，AI提高EDA效率，EDA云平臺提供強大算力、降低設計成本等。同樣的國內IP廠商在模擬射頻、高速接口等方面因應物聯網、服務器等市場而快速發展。在ICCAD2023上，多家行業領先的EDA和IP企業接受包括電子發燒友在內的行業媒體采訪，在這個年度關口暢談半導體上游創新與發展等話題。

國產EDA如何點連成面

中國半導體設計急需處理數字大芯片的能力，首先就需要EDA的支撐。合見工軟自成立以來集資本、頂級技術專家、管理團隊以及千名員工的合力，在打造數字驗證全平臺、系統級軟硬件協同設計以及IP產品線等方面逐步拓展發力。

合見工軟集團總裁徐昀坦言，現在行業呼吁的數字EDA工具的全流程依然面臨困難。首先是大部分客戶是商用客戶，在能夠使用成熟現成工具的情況下為何要用國產，并且如果不是全流程的工具平臺，而是點工具更加容易被排除在外。同時，EDA各個關鍵環節的協同優化，跨組織的協同優化較難實現。

圖：合見工軟集團總裁徐昀

她說，每一個EDA工具都需要客戶花大量時間幫助其進行試用、迭代和打磨。那么客戶也會有作為初創的EDA企業能否活得下去的顧慮。因此國產EDA公司本身就需要資金雄厚，做EDA不是短期投資有回報而是要長期投入的領域。

國產EDA要考慮在整個中國集成電路設計和制造行業向前發展時，EDA如何助其解決現實問題。國產EDA并不是跟著三大家后面做簡單的國產替代，而是要做下一代的產品。徐昀相信，不論當前國產EDA是春秋還是戰國時代，最終必將走向統一。中國有機會出現真正在國際上能夠具有競爭力的EDA平臺型公司。

在成立四年多的時間里，鴻芯微納已實現數字后端全流程工具鏈的研發并成功流片，獲得客戶認可。

圖：鴻芯微納首席技術官&聯合創始人王宇成

鴻芯微納首席技術官&聯合創始人王宇成表示，新的EDA工具開拓市場， 從來就是充滿了困難和阻力。 對于國內新生的EDA產品， 大多數設計公司仍然處在早期探索階段。 評估工具是很復雜的過程， 決定采購， 直至推廣使用更是充滿了挑戰。國外供應商也是大量的研發投入而不是止步不前。 國產EDA的成功， 僅僅邁開了一小步。國內的EDA工具要先串起來，再進行解決方案的優化，最后形成一個生態。

國微芯執行總裁兼首席技術官白耿博士指出，國產EDA經過幾年的發展逐漸完成從0到1的步代，現在來看并不是缺少點工具的公司，而是缺龍頭企業，不只是把點工具的全流程集成起來，還要考慮全流程的建設工作，流程之間工具的共性技術等，從而實現1+1>2的全流程。

圖：國微芯執行總裁兼首席技術官白耿博士

在建立全流程解決方案的基礎上，國內EDA還需要進一步完成DTCO、硅生命周期管理等先進設計理念，形成從IC設計企業、晶圓廠、終端廠商到用戶的完整閉環，才能真正拉近國內與國際EDA技術水平距離。

芯行紀資深技術副總裁邵振則談到國產EDA切入客戶的問題，最開始的敲門磚是入門的機會或者說證明產品的機會，尤其是布局布線類的EDA軟件被證明的過程短則一兩個月，長則半年以上，信任建立起來之后是一個循序向上的過程。直到Tape-Out才能說明你的產品真正落地。

圖：芯行紀資深技術副總裁邵振

合見工軟已經積累了兩百多家國內客戶。由于工藝受限，對芯粒、先進封裝、板級優化的需求非常高，合見工軟的工具和解決方案也在滿足所需，并得到國內大數據芯片客戶的認可。
盡管和國際領先EDA公司有技術上的差距，但是國內EDA公司仍然有其優勢。徐昀談到，我們對客戶的研發要求、配合響應度都是非常好的。這是在這樣一個寡頭壟斷的市場當中頭部企業很難做到的。

EDA的創新發展

西門子EDA全球副總裁兼中國區總經理凌琳表示，西門子的數字化是希望讓微觀世界和最終產品實體的物理世界對接得更完美。因此不斷加強EDA和工業軟件整個工具組成，例如加入流體力學分析，進行應力、溫度、產品產品內部的熱分析等。西門子EDA也會提供給客戶一個協同、創新、強勁、開放的平臺，幫助客戶的產品成功。

圖：西門子EDA全球副總裁兼中國區總經理凌琳

國微芯白耿博士指出，盡管國內EDA企業在某些點工具開發方面取得了突破，但大多數仍局限于設計前端，缺乏與工藝廠更高度相關、更復雜的設計后端和制造端工具。國微芯主要專注后端和制造端EDA工具的開發，其特點是專注電路的物理實現，關注可制造性、良率等。

在ICCAD2023上，國微芯發布了“芯天成”系列多款新品，包括物理驗證平臺核心DRC工具-芯天成設計規則檢查工具EsseDRC、物理驗證平臺版圖集成工具EsseDBScope升級版本（新增IP Merge功能）、可靠性平臺芯天成可靠性時序分析工具EsseChipRA、形式驗證平臺的芯天成連接性檢查工具EsseCC，晶圓制造OPC平臺的基于模型的版圖修正工具EsseMBOPC以及基于模型的驗證工具EsseVerify。

白耿談到，當前先進工藝芯片版圖越來越大、工藝越變越復雜，讀取版圖的時間效率比較低，有時甚至需要花費幾小時到數十小時。與此同時OPC涉及到大量腳本編程，與物理驗證之間語言不通，給前端工程師在編寫腳本時帶來了很大困難。

而國微芯自主研發了通用數據底座smDB，作為“芯天成”平臺的底層共性技術，保證了平臺上所有工具使用芯天成統一規則描述格式，通過新編程規則在源代碼級別對共用模塊進行定義，保證了OPC、DFM等工具之間軟件架構、表現形式的一致性。另外這款共用底座支持行業標準版圖格式，應用內存映像技術，帶來了高效的內存利用率，可實現各工具之間的無縫銜接，同時，版圖加載能力也得到大幅度提升，解決了重復研發投入和維護的難題。

思爾芯在國內數字EDA原型驗證領域占據約50%的市場份額，過去一年陸續推出新產品包括硬件仿真、軟件仿真以及數字電路調試軟件等。思爾芯提供的一系列解決方案包括“芯神匠”架構設計、“芯神馳”軟件仿真、“芯神鼎”硬件仿真、“芯神瞳”原型驗證以及“芯神云”云服務。思爾芯目前已經擁有600多家客戶。思爾芯VP陳英仁表示，盡管受IC設計行業景氣度影響，一些中小型客戶新的設計驗證相對進展緩慢，不過相信思爾芯不斷豐富的產品線能在明年市場回暖時得到更快的成長。

圖：思爾芯VP陳英仁

陳英仁說到，RISC-V架構的應用上，大量不同版本的RISC-VIP需要做配置后，才能符合不同客戶的需求，這就需要一個可以跑軟件、跑分的性能評估硬件載體。思爾芯今年加入RISC-V國際組織，與同不的IP廠商共同制定規范，與IC設計公司做微架構的調整優化工具。在精確性的前提下充分考慮系統級的問題，避免RISC-V的碎片化問題。

在AI方面，由于AI加速引擎不基于傳統的CPU架構，因此新應用催生新算法，軟件驅動硬件的思路，怎樣通過虛擬仿真、原型驗證等工具去配合AI加速器的設計實現，也是思爾芯正在探索的。

芯易薈的FARMStudio是一款以C語言描述，基于RISC-V基礎指令集的專用處理器生成工具。針對密集計算和復雜數據處理的應用場景，賦能工程師自由探索計算架構，優化PPA，快速收斂至最佳設計。該工具可廣泛應用于定制針對視覺、AI、通信、音頻、DPU、工業控制等領域的處理器解決方案，助力芯片設計公司高效自研IP。內嵌面向豐富應用場景的DSA設計范式，便于客戶快速集成、優化和驗證DSA處理器，突破傳統IP能效上限，并以更低的成本適應算法與產品的持續迭代。

芯易薈（上海）芯片科技有限公司董事長，首席技術官汪人瑞多年來一直耕耘在EDA行業，著力于工具源頭、設計方法學的研究，他說上一代的設計方法通常用HDL來做設計，而如何用新的EDA設計方法和工具幫助行業增加設計效率是個人興趣所在，也是公司的創新力所在。

圖：芯易薈（上海）芯片科技有限公司董事長，首席技術官汪人瑞

汪人瑞談到，在設計方法里，從上到下從系統、算法到軟件再到硬件，這二十多年來存在設計方法的鴻溝。從設計語言上來說有兩個層次，一個層次就是軟件執行場景，基于圖靈機模型，另一個層次則是硬件領域微架構，基于有限狀態機。怎樣從圖靈機下沉到有限狀態機，是傳統硬件設計架構師和微架構師在做的事情，是個手工過程，通常是用Verilog這樣的設計語言來描述的，工作很繁瑣，且需要大量的驗證工作。

但采用定制處理器來解決運算加速后，開發者使用FARMStudio?，只需要設計運算單元（指令），不需要知道這些指令在流水線里面怎么樣走，不需要知道流水線里面是怎樣實現跨越、堵塞。描述運算最成熟的語言是C，而且和應用程序可以無縫對接。這正是我們創新的選擇C作為設計語言的原因。

芯易薈的工具主要用于定制處理器。汪人瑞表示，行業里的通用處理器并不是芯易薈的目標產品，而是針對特定應用、采用微架構的定制處理器，也就是XPU產品。FARMStudio?可以適用于計算密集型和復雜數據處理的的不同應用場景，例如視覺、AI、通信、音頻、DPU、工業控制等。

圖：芯易薈（上海）芯片科技有限公司首席執行官汪達鈞

未來這類定制處理器將有助于海量數據的分析。芯易薈（上海）芯片科技有限公司首席執行官汪達鈞表示，大數據、萬物互聯時代產生大量的數據，算法和算力如何快速且低成本的分析這些數據是半導體行業向前發展的助推力。對于芯易薈來說，創造以C語言來描述實現算法到算力跨越的專用處理器設計EDA工具，就是順應大數據的需求，幫助客戶打造各種各樣的應用，專注于創新和技術沉淀，解決新時代的半導體問題。

芯華章可提供完整的全流程數字驗證EDA工具，涵蓋硬件仿真、FPGA原型驗證、智能場景驗證、形式驗證、邏輯仿真、系統調試以及驗證云等，填補多項國內技術空白，并已全面投入市場化部署，交付多家產業頭部用戶使用。

圖：芯華章CTO 傅勇

在傅勇看來，芯華章的產品布局圍繞兩條主線展開，一條是補齊驗證全流程產品，一條是在汽車電子、GPU等垂直領域提供系統級驗證。這構成了芯華章產品發展的“X和Y軸”。

對于汽車芯片的支持，芯華章CTO 傅勇認為EDA應當在早期為車廠和IC公司架起一座橋梁，以幫助車廠做出差異化的產品。甚至未來有可能形成Chiplet的超級市場，那么EDA廠商要幫助IC設計廠商或者車廠實現差異化顯得更加重要。

芯華章作為國內數字芯片EDA驗證全流程解決方案提供商，相關邏輯仿真工具獲得德國萊茵TüV集團ISO 26262 TCL3功能安全工具認證，能夠支持汽車安全完整性標準最高ASIL D級別的芯片開發驗證，也是目前國內唯一獲得國際安全標準認證的邏輯仿真工具，成為率先在汽車電子領域做垂直布局的中國 EDA 公司。

12月4日，國產高端車規芯片供應商芯擎，官宣導入芯華章車規級EDA工具。最高舞臺上，國產EDA和***公司開始聯合。

在AI與EDA的結合上，嘉賓們也有自己的思考。芯行紀邵振介紹，AmazeSys是一款布局布線的軟件，它是整個芯片設計流程的EDA軟件中最復雜的一部分，這款產品在三年前開始定義時就將云計算、機器學習等因素放在了底層的數據架構里。芯行紀的想法是先把國內客戶做好，再考慮推廣到國外。特別是EDA軟件基于Linux等各種系統和多種接口，還需要更多時間打磨完善之后再推廣到全球。

鴻芯微納王宇成認為EDA領域的AI大概分兩個方向，AI inside和AI outside。AI inside利用人工智能machine learning一些技術來加強EDA傳統算法的提升，使工具跑得更快，性能得到提升。在EDA工具打磨到成熟的情況下去進行AI outside，更容易看到成果，甚至是利用ChatGPT大語言模型帶來更大的效果。

圖：速石科技高級技術總監張大成

速石科技高級技術總監張大成介紹，速石科技的一站式研發平臺能夠針對性地優化、適配EDA工具，同時結合IT自動化管理、行業最佳實踐流程，大幅提升企業研發效率，全面賦能芯片設計與研發。IC設計公司可以借助速石平臺實現對企業本地及云端復雜環境的統一協同管理，切實加快項目進程。

今年上半年速石科技為普冉半導體搭建本地一站式研發平臺，最終提高了其30%的研發效率，有效降低了CAD工程師的維護開發精力。此外，今年8月，速石科技與芯華章宣布合作，雙方從國內芯片企業的實際需求出發，聯合推出基于國產EDA工具的一站式芯片設計研發平臺，為國內的芯片設計行業提供了高效敏捷的解決方案和技術服務。

IP廠商的新機遇

隨著人工智能、物聯網的發展和Chiplet等新浪潮出現，其性能提升、技術落地的一個關鍵底層技術就是芯片IP。魏少軍教授指出，Chiplet有可能派生出一個采用第三方小芯片，按照應用需求，通過混合堆疊和集成打造芯片級系統的新商業模式，甚至新業態。國內IP廠商借著新應用發展東風，也開始了積極的技術和產品創新實現。

芯原股份創始人、董事長兼總裁戴偉民認為，當前消費電子存量市場增長有限，我們的眼光應該去拓展新的應用機會。例如AR眼鏡這類可穿戴設備。芯原早前就已經與知名國際互聯網企業在AR眼鏡上展開合作。

圖：芯原股份創始人、董事長兼總裁戴偉民

芯原擁有豐富的處理器IP，其中包括已廣泛部署在各個高端及主流汽車中的GPU IP及其衍生發展而來的GPGPU，已在全球68家企業的120余款人工智能芯片中獲得采用的NPU IP及已被全球前20大云平臺解決方案提供商中的12家所采用的VPU IP等。芯原也已經布局了Chiplet接口IP和先進封裝技術。

芯耀輝董事長曾克強分析，Chiplet方案會遇到來自技術層面、產業鏈協同、中國互聯標準等方面的挑戰。例如在技術上小芯片之間的連接需要高質量的接口IP確保高速傳輸和低延時、低功耗等問題。Chiplet標準需要EDA、IP、晶圓代工和先進封裝等整個產業鏈的協同。

圖：芯耀輝董事長曾克強

據介紹，經過三年的不懈研發，芯耀輝成功推出一系列IP產品，國產先進工藝已經實現了所有主流接口IP的全套量產交付，包括DDR5、PCIe5以及UCIe片間互聯等細分品類。芯耀輝積極產業參與國家重點研發計劃，是中國Chiplet標準ACC的起草和審閱單位，同時也是《小芯片接口總線技術要求》標準編寫的重點貢獻企業，從產學研多方面推動國內Chiplet技術及生態鏈的發展。

此外，在智能汽車領域，芯耀輝是目前國內唯一擁有車規認證的接口IP公司。其相關IP產品通過了AEC-Q100和ISO 26262等車規認證。

奎芯科技副總裁唐睿介紹，作為一家互聯IP和Chiplet產品供應商，奎芯科技有高速接口IP，包括最新研發的基于UCIE標準的D2D IP、高帶寬內存的HBM3 IP以及高速PCIe4、PCIe5和SerDes IP?；谶@些高速接口IP，奎芯科技提出了基于自研接口IP的計算體系互聯架構方案，叫M2LINK。

圖：奎芯科技副總裁唐睿

M2LINK包含3種Chiplet方案。一種是跟串型總線的接口相互聯，叫C2IO；第二是跟內存總線相連，是C2M；還有計算Die之間互聯，叫C2C。M2LINK方案通過將HBM/LPDDR的接口協議轉成UCIE的協議，組合成標準Chiplet模組，與主SOC合封，以實現降低主芯片成本和封裝成本、擴大內存容量和帶寬、提升性能等目的。

銳成芯微CEO沈莉表示：“對比之前主要聚焦在消費類的情況，這兩年涌現了更多的汽車類、工業類，甚至是信創類等等領域的新項目；同時我們也看到了很多系統廠商開始進入芯片設計行業，這個趨勢仍然在增長?！鄙蚶蚍窒淼?，“從客戶需求來看，當前階段部分芯片設計公司，特別是還處于發展初期的公司，目前會更謹慎一些，例如在制程的選擇上，會更關注項目落地的可能性；相較于最先進的工藝制程，他們現在更傾向于在能打開市場的、夠用的范圍里作選擇。如果這樣的勢頭能夠保持下去，加之于很多企業庫存的消化也到了一定的階段，很期待整個半導體設計行業的發展能夠持續保持穩健的態勢?！?br />

圖：銳成芯微CEO沈莉

從市場發展角度，沈莉認為不排除未來國內EDA和國內IP公司，通過收并購、投資或開創新業務的模式進行更多結合。這樣的好處是可以提供給設計企業更完整且有差異化的服務，甚至可能出現“EDA+IP+設計”一條龍服務。但需要認清的一個事實是，目前國內無論EDA還是IP企業，與國際巨頭相比都還相對弱小，“所以在這個階段，先滿足市場需求，在技術上做出自己的特色，鍛造自己的長板，才是我們中小EDA和IP公司更重要的發展方向，而不急于去促成EDA和IP在共同業務上的融合?！边@也更符合國內半導體當前發展階段的需求。


小結：

從采訪當中我們能夠看到現在EDA和IP企業在物聯網、人工智能、5G、新能源汽車應用的推動下以及在地化剛需的要求下，著重于貼近市場貼近客戶的創新。很難說這樣接地氣的創新未來會不會形成行業的引領之勢，這或許需要時間來驗證。

在魏教授的演講中也指出，國產替代并不是低水平的代名詞，而是高水平的要求，數十年來，大量的電子設備主要依賴的是進口芯片，現在突然改為***，系統廠商對***的兼容性提供嚴格要求，***在替換時也存在各項指標差異如何去適應系統的要求。

對于未來的發展思路，他明確表示，設計企業以產品為中心，敢于在市場上亮劍，才能讓產品通過迭代不斷成熟。再全球化的過程中，中國必然主動并有所作用。