为高速发展的数字经济打造强大EDA工具链

文章转载自《电子工程专辑》

2022年，数字经济高质量发展加速向前，在推动大批传统产业数字化转型的同时，许多新技术应用不断涌现，快速提升了对芯片规模和集成度的要求，这使得面向各种创新应用的高端芯片设计开发变得极具挑战。

为此，《电子工程专辑》日前就如何针对芯片设计业所面临的挑战，打造更有针对性、更高效、功能更强大的EDA工具链支撑芯片产业，以促进数字经济高速发展这一热门话题，独家专访了合见工软联席总裁徐昀与合见工软联席总裁郭立阜。

发展速度，前所未有

作为半导体行业的基石，2020年全球EDA市场规模为115亿美元，撬动着4404亿美元市场规模的半导体行业，重要性不言而喻。但对整个中国集成电路产业来说，由于该领域绝大部分市场份额都为国外大厂所垄断，所以EDA属于典型的“卡脖子”环节之一，加速发展国内EDA产业已经到了刻不容缓的时刻。

于是，在刚刚过去的2021年里，国内EDA企业数量、融资案例数量和金额、产品与技术发布都呈快速增加态势，多家EDA公司纷纷抢滩登陆二级市场。数据显示，仅在2020-2021年间，国内EDA公司的数量就从20多家增长到了40多家。同时，2021年，有22家EDA公司进行了超过30次融资，远超2020年的18次融资，而2017年及之前只进行过6次融资。

徐昀指出，材料、设备、EDA是中国半导体产业发展历程中最重要的三个环节，特别是半导体产业链在EDA领域形成闭环。EDA的发展要从技术和市场两大维度来看，一方面，后摩尔时代芯片的复杂度和集成度上升，设计难度越来越高；另一方面，新智能时代有很多来自AI和大规模计算相关应用的需求。现在市场上已有的成熟EDA产品，如果想要进行创新和技术更新换代，必须要向前兼容，兼容以前所有的版本，这是一个很重的历史包袱。

合见工软联席总裁徐昀

谈到快速发展的原因，郭立阜认为“卡脖子”是其中的一个关键点；其次，国内芯片产业高速蓬勃发展，越来越迫切期望得到更贴近国内芯片设计生态和应用需要的EDA工具支撑，这为国内EDA行业发展带来了极大的推动力。另一方面，先进工艺节点的高端芯片开发成本越来越昂贵，更理解本地需求的国产EDA对于提高开发效率，节省芯片设计成本有着举足轻重的作用。 

 合见工软联席总裁郭立阜

在EDA领域的众多细分方向中，验证伴随着芯片设计的全过程，从创意开始一直到最后的芯片实现，而且验证工具的开发存在较高的技术壁垒和准入门槛，目前已经成为研发工具成本占比最高的一块，因此验证领域的突破对中国芯片产业发展至关重要。

另外，随着Chiplet逐渐成为芯片设计业的主流技术趋势之一，这也带来了先进封装设计中所存在的高集成度、高匹配性等复杂问题，如何通过EDA工具来高效解决这些问题势在必行。因此，这些都是中国EDA企业很好的突破口，也是合见工软首先选择的突破点。

有了资本的助力固然是好事，但身处一个国外寡头垄断、技术壁垒高、长周期投入的行业，在转型升级过程中，国内EDA企业还需要克服哪些短板和挑战，同样值得思考。

在郭立阜看来，尽管本土EDA企业成长空间大，但也面临规模、人才、技术、市场容量以及客户接纳周期长等多方面的短板，如果一切开发都从零开始，周期势必会非常长。因此，他建议称，如果能以开放的心态怀抱相关领域的高精尖人才，基于自身强大的研发实力，自主开发产品的核心技术和平台，再通过相应的并购整合，加速整个产品和工具链的开发，将是一个非常可行且可控的方式，这也是合见工软成立之初选择的阶段性发展模式。

在与之同步的研发过程中，不断地将产品迭代和客户实践紧密结合，会是一种非常务实的模式，可以达到事半功倍的效果，避免了方向和优先级错误带来的不必要的时间和资源浪费，降低了初创企业的产品开发风险。

数字验证平台成热点

“中国给予了EDA产业非常良好的产业发展环境。”徐昀表示，在这样的大背景下，合见工软不断聚合行业领军人物与各方资源，致力于打造自主创新的EDA解决方案，第一个突破方向是针对芯片验证的EDA全流程产品，包括功能仿真、原型验证与硬件仿真、形式验证，其他产品方向包括板级系统和封装设计等，各条产品线均期望在短期(2-3年)内达到全球技术领先水平。

熟悉验证流程的人都知道，在整个验证工具链中，基于通用计算资源的高速数字仿真器和基于专用软硬件的硬件仿真器、原型验证等高性能验证环境为芯片设计提供了核心的验证平台。而形式化验证、智能仿真激励产生、验证效率管理、软硬件协同验证以及面向应用和任务驱动的各种验证解决方案等都是建立在这个平台之上。

所以，一味讲验证的概念和方法论很容易，但是真正实现高速大容量的核心引擎才是基础。以数字仿真器为例，如果利用一些开源的手段例如LLVM，很容易实现在不同指令集CPU环境中的移植，但是解决不了本质问题，达不到商用要求的性能门槛。

实际上，世界头部的EDA公司也在一直不断地探索和发展使用异构、并行计算和AI技术来改善和优化验证引擎，但是基于过去二三十的历史包袱，技术决策和实施效率非常低。而合见工软团队的做法是从零开始设计全新的基础架构和数据模型，可以很好地把并行计算和AI融合到工具的核心，在最适合的场景充分利用这些技术在最大程度上提升工具的能力和效率，并有信心在2-3年左右的时间提供全球领先的核心验证平台EDA产品。

由点及面 

相比Synopsys/Cadence这样的企业来说，国内EDA企业大多数还处于“点工具”阶段。从积极角度来看，“点状突破”意味着不盲目追求大而全，易于企业立足并找到突破口。但另一方面，这是否也说明当前我们的EDA产业还缺乏系统整合力与产业合力？ 

作为EDA行业的“老兵”，徐昀的看法是：首先，点工具的选择非常重要，必须是全流程中的核心或者引擎，而且点工具的自主创新和技术突破必须具备扎实的研发基础，通过和客户打磨并快速迭代来实现点工具在市场中的成熟应用；其次，在点状突破的同时，不能缺失对全流程解决方案的布局，每一步都要做好平台依托的基础，提前规划好点工具产品间的兼容与互通；此外，筛选性地投资与并购互补型的产品，而不是盲目扩充产品线，也是打造全流程的助力点，从而形成由点到面的全面突破。

为此，合见工软在2021年发布了多款点工具产品的基础上，于今年6月又推出了多款EDA产品和解决方案，以更好地解决芯片开发中的功能验证、调试和大规模测试管理，以及先进封装系统级设计协同等不同任务的挑战。包括：

• 新一代时序驱动（Timing-Driven）的高性能原型验证系统UniVista Advanced Prototyping System（简称“UV APS”）——快速自动化实现4-100颗VU19P FPGA级联规模的芯片高性能原型验证；
• 先进封装协同设计检查工具UniVista Integrator（简称“UVI”）的Sign-off级完整功能版；
• 高效易用的数字功能仿真调试工具UniVista Debugger（简称“UVD”）；
• 强大灵活的大规模功能验证回归测试管理平台UniVista Verification Productivity System（简称“VPS”）；
• 即插即用的混合原型系统级IP验证方案UniVista Hybrid IPK（简称“HIPK”）。
  

除产品外，合见工软还同时完成了对几家公司的并购与投资。

那么，既然目前国内任何一家之力都无法覆盖整个EDA产业链，各自都有自己专注和擅长的领域，今后不同EDA公司间该如何协同，才能形成更完善的国产EDA产业链，从而加速用户使用国产EDA工具的进程呢？ 

徐昀强调说，研发投入、产品打磨将是国产EDA发展的重中之重。国际三大巨头每年的研发投入占比接近40%，产品成熟的国际巨头尚且如此，作为起步的国产EDA公司，研发投入需要远远高出这个水平才能打造出被市场认可、经得起客户检验的EDA工具。

因此，只有首先重视研发投入，才能打造出健康发展的EDA产业环境，进而促进国产EDA公司之间的协同发展和良性竞争。其次，还应该通过更开放的生态、更有效的资源整合，建立统一的EDA行业标准，降低初创企业的准入门槛，以推动多元化创新，为完善国产EDA产业链注入新的活力。