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EDA之局:始于IC 野心却不止于此

2019-06-15 10:31
来源: 镁客网

随着AI对设计和制造的渗透和影响,生活中智能产品也开始变得稀松平常。产品端发生的巨大变化和快速迭代,其影响传导到产业链上游带来的则是冲击,因此整个半导体产业链上各厂家的职能都在发生一定程度的交杂与变化。

在此前笔者采访华进半导体市场与产业化部/战略部部长周鸣昊谈到这一话题时,他就曾直言表示明显感受到了变动,“整个产业链确实是发生了一些变化,最明显的是,大家分工很清楚的版块开始出现了业务交叉,以我们中下游来看,前道、中道、后道和组装之间实际上都有交叉。这样的变化之下,有冲击,也有机会。”

中下游如此,上游亦然。笔者留意到,作为辅助IC设计的工具提供商,EDA公司几乎活跃在各大前沿技术、工艺探讨和创新论坛上。

从幕后走向台前,EDA的积极活跃着实惹人关注。尤其是在国内EDA产业相对处于“空白”之下,这样一个转变是不是暗示着更多机遇也成为半导体从业者应当考虑的问题。

EDA,芯片设计的工具

发展近六十载,从一开始的IC设计辅助工具到后来囊括设计、性能测试、特性分析、虚拟仿真等诸多功能,在加速芯片设计的同时,EDA产业也从一开始的不起眼逐渐发展壮大。

ESD Alliance MSS发布的最新统计数据显示,2018年Q3全球EDA产业收入同期增长了6.7%,达到了24.4亿美元,延续了此前的连续增长之势。对此,业内人给出分析称,之后整个市场空间还将继续增长。

尽管迅速增长,因只是IC设计的“配角”,EDA市场一直以来只是半导体产业中一个“无足轻重”的细分领域,现如今它为何值得关注?

首先,我们来看下何为EDA。

EDA之局:始于IC 野心却不止于此

EDA(Electronic design automation),中文译为电子设计自动化,指的是利用计算机辅助设计(CAD)等软件来完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。

在十分有限的芯片上进行布局和走线是一门很复杂的学问,并且好的布局和布线可以节省面积、提升信号完整性和稳定性的同时还提高芯片可靠性,所以一般专业的芯片公司都要使用EDA软件来辅助设计。

但是EDA并不是在半导体产业一开始出现就存在的。

在六十年前,半导体产业刚刚萌生,当时的集成电路远不及现在复杂,因此IC设计人员只需徒手就可以完成集成电路的设计、布线等工作。后来随着晶体管数量的暴增,物理空间、时序收敛、逻辑区域等因素都需要被融合考虑,“手工”设计和制作的低效和耗时严重增加了设计成本,EDA工具顺应这样一个需求而生。

EDA首次亮相是在上世纪60年代,当时它能够实现对电路板上的少量模块进行自动摆放。到了70年代,EDA工具开始应用在了工业界,很多半导体公司也开始研发自己专用的EDA工具,并逐步形成了现在的设计风格。在80到90年代间,独立的软件供应商开始设计具备更加普遍用途的软件工具,也因此EDA逐步发展为IC产业链上游中细分的一个独立产业。

当时,顺应整个硅谷半导体产业的兴起,美国硅谷出现了一大批EDA厂商,在不断的竞争之后,21世纪初整个市场形成了Synopsys、Mentor和Cadence三大巨头瓜分的格局。

相较于国际,国内EDA产业的发展主要伴随着我国半导体产业的发展与兴起,此前零散的EDA软件研发团队也因此逐步凝聚成一股强力,国产EDA的代表厂商华大九天就是在2009年正式成立。

不难发现,无论是国内还是国外,EDA无一例外都是在半导体产业高速发展的带动下应运而生的,因此某种程度上EDA行业的发展史就像一面镜子,它能够折射出半导体产业的技术迭代速度和创新程度。换言之,EDA产业发展越好,整个半导体行业越“动荡”。

工欲善其事,必先利其器

在国内,EDA为公众所熟知很大程度上源于中美关系紧张形势下,Cadence曾拒绝给中兴提供EDA工具而以此钳制中兴的事件。对于学习过工程专业的人来说,不会不知道Protel、CAD等自动辅助设计软件及它们的重要性。

工欲善其事,必先利其器。

设计芯片是一件耗时又耗力的事情。早在2014年,就有报道指出当时英伟达曾为设计一款芯片花费了8000名员工一年的时间,这样的成本是一般公司所无法承受的。

而EDA的出现恰好就是为了解决类似这样,因复杂的设计需求带来的芯片设计成本提升的问题,它通过帮助芯片设计人员用更简单的方法去从事设计工作,以缩短研发周期,降低设计成本。

EDA之局:始于IC 野心却不止于此

没有EDA软件,设计者需要经过若干次实物实验才能做出一个合格设计;而有了它,设计者可通过计算机“试错”,这极大降低了重复试错的成本,因而让公司能够用尽可能低的成本设计出合格的产品。

利用EDA工具,电子设计工程师们可以通过计算机完成大量繁琐的设计工作,即将电子产品的电路设计、性能分析、布线、仿真到出IC版图的整个过程都在计算机上自动处理完成。

经过数十年的发展,整个EDA产业基本形成了稳定的技术市场,它也代表了整个电子设计技术的最新发展方向。综合考虑工艺、制造和系统设计,EDA所要做的事情几乎囊括了IC设计工作中涉及到的前端设计、IP复用、系统和功能描述、逻辑设计和仿真等各个关键环节,以达到最大程度优化芯片的设计方式,成为了IC设计人员的最佳利器。

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