芯片設計從系統建模、軟硬件分工、芯片硬件設計的架構探索，到系統應用軟件的開發以及績效基準測試都是決定芯片功能的重要因素，因此無論是混合異構的芯片驗證環境建置，還是支持芯片的架構探索、效能分析和軟硬件的協同驗證，都是值得設計公司重點研發之處，可以幫助公司在激烈競爭的半導體市場中做出市場區隔和產品差異化。

　　在電子設計自動化（EDA）出現之前，設計人員是依靠手工方式完成集成電路的設計。如今，隨著工藝演進和技術的不斷發展，設計人員必須依靠輔助軟件才能完成超大規模集成電路（VLSI）芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計等環節的工作。集成電路產業發展至今，EDA已成為不可或缺的一環。

　　目前，全球排名靠前的EDA公司都是國際公司，這些國際公司占據了市場絕大多數份額，主要EDA技術的發展趨勢，而國內的EDA公司正處于追趕階段。

　　探索科技（TechSugar）近期啟動“EDA專題”采訪，深入探討當下EDA領域所面臨的挑戰與機遇，分析國內外廠商的發展路徑。本期受訪人為國微思爾芯首席執行官林俊雄。

　　月初，國微思爾芯宣布完成新一輪數億元融資，將用于打造全流程數字EDA工具平臺。據悉，國微思爾芯自主研發的EDA工具，是超大規模數字集成電路（VLSI）設計過程的功能驗證環節必不可少的工具。國微思爾芯的解決方案涵蓋了芯片設計驗證的完整流程，從早期的芯片規劃驗證到最終的軟硬件開發驗證都有合適的解決方案，目前服務于全球超過500家客戶。

　　隨著半導體技術的不斷發展，EDA公司面臨著更多挑戰

　　隨著芯片設計復雜度的不斷提升、產品上市時間窗的不斷縮小，設計和驗證的困難度在不斷增加，成本亦是。如何提供自動化工具協助在更短的開發周期內完成更復雜的設計和驗證成為常見挑戰。傳統的軟件仿真已經無法滿足芯片驗證需求，必須融合不同的驗證方法學，根據實際應用場景使用適合的工具。

　　針對現有挑戰，國微思爾芯首席執行官林俊雄表示，國微思爾芯積累了近20年的技術，開發出業界領先的原型驗證工具解決方案，提供了自動化編譯技術、超圖分割和時分復用技術、時序分析收斂技術、靜態和動態探針自動注入技術、快速修改迭代（ECO）技術等大量EDA軟件算法，可將芯片開發者的設計映射到大量的FPGA陣列上，以實現高速仿真運行。同時，原型驗證工具提供了強大的深度調試和波形分析工具，能協助芯片開發者捕捉最隱蔽的設計缺陷（Bug），原型驗證系統也提供了強大的軟硬件協同仿真工具和豐富的接口庫（IP ），以供芯片開發者實現系統協同仿真（RTL/C）和快速在線調試（ICE），支持盡快開展深入軟件調試，實現芯片流片以完成即軟件可發布。

　　Prodigy完整原型解決方案滿足了對在任何功能設計階段、設計規模以及多個地理位置運行的綜合解決方案的需求

　　當下先進工藝與封裝的結合日益緊密，也為芯片設計帶來更高的效能和彈性。例如存儲器的先進工藝和3D堆疊封裝帶來了更大的帶寬，多芯片封裝更是將不同工藝的芯片整合成單一芯片組，大幅縮小了芯片面積，同時降低了功耗。這些都對芯片設計驗證領域提出了更高、更復雜的要求。對EDA公司而言，需要更深入地強化與系統化驗證IP的集成，在現有的軟硬件架構下，去投入更多的資源開創并融入新的方法學，實現對先進工藝全方位的系統建模，以期預估單芯片的系統效能。

　　先進封裝提供了高帶寬的裸片到裸片（Die-to-Die）互聯，這也可以看作延續摩爾定律的一種方法。通過平面上的小芯片（chiplet）互連，甚至3D Chiplet互連，來實現更高邏輯密度的芯片。但隨之而來的是更大的挑戰，芯片的設計必須適應不同IP、不同Chiplet組合的復雜產品形態，新的芯片設計也必須快速和原有Chiplet IP良好協同工作。針對此類需求，EDA業內提出了混合異構驗證方法，成熟的Chiplet，RTL-Ready IP，System Modeling IP可以在一個系統中同時建模驗證，并發揮Chiplet、RTL-Ready IP的高速優勢，也支持System Modeling IP的靈活配置功能。

　　在先進工藝開發中，IP成本也在日益增加。林俊雄提到，EDA公司更加強化構筑產業生態系，例如成立國產IP聯盟和共同開發更敏捷的IP評估平臺。先進工藝的芯片設計集成了更多的IP，如中央處理單元（CPU）、圖形處理單元（GPU）、人工智能加速器和高速接口，這些都需要相對應的驗證VIP來確保芯片的正確性和接口的相容性。為了順應IP/VIP成本日漸提高的趨勢，EDA公司與IP公司需要共同著力于建立EDA/IP合作生態系，開發敏捷的設計驗證環境來協助客戶縮短芯片設計周期，加速產品上市。

　　后摩爾定律時代，異構計算架構逐漸成為先進工藝芯片主流設計

　　如今半導體行業進入后“摩爾定律”時代，EDA廠商更加關注同層級的設計和驗證的途徑，從RTL到GDS，通過AI輔助的自動化工具軟件綜合得到低抽象級門級設計，進一步完成物理設計。芯片設計從系統建模、軟硬件分工、芯片硬件設計的架構探索，到系統應用軟件的開發以及績效基準測試都是決定芯片功能的重要因素，因此無論是混合異構的芯片驗證環境建置，還是支持芯片的架構探索、效能分析和軟硬件的協同驗證，都是值得設計公司重點研發之處，可以幫助公司在激烈競爭的半導體市場中做出市場區隔和產品差異化。

　　在先進工藝下，異構計算架構正逐漸成為設計芯片的主流，不同的運算單元有不同的架構設計，對信息流也有不同的處理方式，這些都需要針對其特性使用不同驗證的方法學。林俊雄說道：“對于異構芯片設計驗證的需求，我們提出基于驗證云系統的統一驗證平臺，融合系統建模、軟件仿真、硬件仿真、原型驗證、形式驗證等不同解決方案，以實現高效快速驗證。這些解決方案采用了統一的編譯/控制腳本和核心數據庫，芯片開發者可以在項目生命周期的不同階段選擇最適合的解決方案，并隨著項目的開發進展平滑遷移到更優的解決方案，減少切換成本。此外，利用統一驗證平臺還可以確保各個階段的驗證任務在同一個環境中完成。”

　　國內EDA產業發展除延續三大巨頭模式外，創新也不能停

　　國際上，單邊主義、孤立主義和兩套科技體系的觀點使得全球技術交流受到限制，不利于全球半導體產業的健康發展。林俊雄認為，半導體產業鏈全球化的程度已經非常高，沒有哪一個獨立的國家能夠完全實現獨立產業鏈條，全球化市場割裂的提法是政治需求而不是產業需求，產業需要一直抱持開放、合作的態度，也希望通過國際交流與合作，能夠提升全球產業的發展。

　　國內EDA領域是比較薄弱的，在林俊雄看來，其中主要原因是中國沒有在EDA領域持續投入資源，去不間斷地研發和構建市場生態。中國從八十年代開始研發了EDA產品“熊貓系統”，起步并不比美國晚很多，當時的技術差距也沒有如今這樣明顯，然而就是因為沒有持續投入研發和構建市場生態，使得中國喪失了在全球EDA領域逐鹿的機會。EDA三大巨頭（Synopsys、Cadence和西門子的Mentor）三十多年來不間斷投入資源進行研發、兼并整合、打造產業生態，因此形成了今天對市場的絕對壟斷局面。國內EDA產業的發展除了延續三大巨頭的模式之外，還需不斷通過創新，引入新的方法學，融入前沿技術，如“AI”等，才有機會打造自己的競爭能力。

　　目前中國的芯片公司也在迅速增長中，國微思爾芯在中國區的銷售也因此有所增長，但增速與芯片公司增速明顯不在同一數量級，林俊雄表示出現巨大差異的原因主要有三點：

　　國內EDA企業普遍規模較小，尚沒有一家企業可以提供給客戶全流程平臺，造成需求與供給能力之間存在巨大差距；

　　三大巨頭三十多年間營造的產業生態非常成功，使得客戶依賴度極高；

　　設計公司需要權衡切換EDA平臺所帶來的成本和潛在風險，因此大多數設計公司對國內EDA產品處于觀望狀態。

　　中國半導體產業的繁榮發展的確給國內EDA公司帶來大量機會，林俊雄提到：“我們需要正確面對上面所提到的差異，在技術研發和支持方面持續投入，努力彌合供需之間的巨大差距，以更前沿的方法學、更有效地提供即時技術支持和異地協同開發能力來吸引國內客戶。同時我們也期望攜手國內客戶共同建立國內EDA產業生態，推進半導體產業鏈各個環節的協同發展。”