EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計自動化），是一種在計算機系統(tǒng)輔助下，完成IC功能設(shè)計、綜合驗證、物理設(shè)計等流程軟件的統(tǒng)稱。EDA被譽為芯片之母，貫穿半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，并且是半導(dǎo)體行業(yè)不可或缺的重要研發(fā)和生產(chǎn)類工具。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2022年全球EDA軟件行業(yè)市場規(guī)模約為134.37億美元，僅占全球半導(dǎo)體市場很小一部分。不過，EDA逐級賦能，最終撬動數(shù)十萬億美元的電子信息產(chǎn)業(yè)。從技術(shù)和市場的角度來看，發(fā)展國產(chǎn)EDA都是有必要的。那么，2023年國產(chǎn)EDA廠商取得了怎樣的成績，對市場有怎樣的理解，我們聽聽思爾芯董事長兼CEO林俊雄的看法。
思爾芯董事長兼CEO林俊雄

2023年機遇和挑戰(zhàn)并存

2023年的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的外部環(huán)境動蕩，但機遇與挑戰(zhàn)并存。首先，市場越來越卷。我們都知道近幾年成立了上萬家集成電路公司，但是從需求的角度來說市場在下行，從芯片設(shè)計公司增速進(jìn)一步放緩就可以看出。低端的芯片非常卷，高端的芯片雖有市場，但投入大，風(fēng)險高，資金鏈很緊張。其次，地緣政治持續(xù)緊張。地緣政治緊張關(guān)系和貿(mào)易政策的變化對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有重大影響。這促使許多國家開始重視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的本土化。國內(nèi)還是需要攻克一些關(guān)鍵難點，并且需要技術(shù)創(chuàng)新。在EDA方面，一直以來被認(rèn)為國外技術(shù)更為成熟，但今年國產(chǎn)EDA供應(yīng)商有較大突破，思爾芯就是其中代表之一，已經(jīng)具有完善的數(shù)字前端解決方案，通過近20年的發(fā)展和積累，服務(wù)了600多家國內(nèi)外客戶，證明了其在技術(shù)和服務(wù)上具有競爭力。
第三，需求更加多元化。隨著技術(shù)的發(fā)展，從智能手機、計算機、汽車到工業(yè)自動化和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，對半導(dǎo)體芯片的需求變得越來越多樣化。每個應(yīng)用領(lǐng)域都有其特定的性能、功耗和尺寸要求，這迫使半導(dǎo)體制造商必須開發(fā)更多樣化的產(chǎn)品來滿足這些不同的需求。這些技術(shù)的快速發(fā)展與多元化的需求為半導(dǎo)體行業(yè)帶來了新的增長機會。
第四，迭代速度的提高。技術(shù)的快速發(fā)展和市場競爭的加劇導(dǎo)致產(chǎn)品生命周期縮短，從而對芯片產(chǎn)品的迭代速度提出了更高要求。芯片廠商需要快速響應(yīng)市場變化，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，并及時推出新一代產(chǎn)品。更需要本地化支持與客制化服務(wù)。
在風(fēng)云變幻的市場中，回顧2023年，思爾芯也取得了一些成績和進(jìn)步。目前，思爾芯已經(jīng)完善了數(shù)字前端EDA——2023年，思爾芯公司推出了一款新的數(shù)字電路調(diào)試軟件，名為“芯神覺Claryti”。這款軟件的加入使得公司的數(shù)字前端EDA解決方案更加完整。
通過更加完善的數(shù)字前端EDA解決方案，思爾芯主要解決了兩大芯片設(shè)計挑戰(zhàn)：確保設(shè)計芯片正確，并且確保設(shè)計正確的芯片。整個方案包含：架構(gòu)設(shè)計軟件芯神匠（Genesis Architect）、數(shù)字邏輯仿真軟件芯神馳（PegaSim）、企業(yè)級硬件仿真芯神鼎（OmniArk）、業(yè)內(nèi)先進(jìn)的原型驗證芯神瞳（Prodigy），并通過數(shù)字電路調(diào)試軟件芯神覺（Claryti）和豐富的驗證IP庫、降速橋方案等，建立統(tǒng)一的設(shè)計、驗證與調(diào)試環(huán)境，確保在同一芯片項目開發(fā)中，不同團隊能夠?qū)崿F(xiàn)高效協(xié)作，從而提高整體開發(fā)效率。
同時，思爾芯積極倡導(dǎo)生態(tài)合作，公司一直積極與IP 供應(yīng)商及高校等行業(yè)關(guān)鍵合作伙伴緊密合作一起來服務(wù)芯片設(shè)計公司，降低芯片設(shè)計的門檻，共創(chuàng)共贏，希望共同推動全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同進(jìn)步，以實現(xiàn)中國在生態(tài)合作數(shù)字EDA領(lǐng)域的自主創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展。攜手合作伙伴，2023年思爾芯提前布局前瞻性解決方案：服務(wù)于人工智能、Chiplet、高性能計算、圖像處理等多個應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)滲透到物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G通信、汽車電子等眾多終端領(lǐng)域，覆蓋廣泛，無處不在。
目前，思爾芯在全球的客戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到600多家。通過成熟、穩(wěn)定且可靠的技術(shù)與服務(wù)，結(jié)合高效的本地化客戶服務(wù)團隊，思爾芯成功地為全球超過600家企業(yè)提供了全面的芯片設(shè)計驗證解決方案。其中包含世界前10大半導(dǎo)體企業(yè)中的6家，中國前10大集成電路設(shè)計企業(yè)中的7家，提供了自主可信賴的底層技術(shù)支持。另外，思爾芯獲國家級專精特新“小巨人”企業(yè)、國家工業(yè)軟件優(yōu)秀產(chǎn)品、上海市級企業(yè)技術(shù)中心等多項榮譽資質(zhì)。

AI大趨勢下，EDA市場有何變化？

AI是當(dāng)今最具變革性的技術(shù)之一，2023年AI行業(yè)依然火熱，并且2023年是生成式AI元年。從思爾芯的角度來看，AI的訓(xùn)練需要海量的數(shù)據(jù)和參數(shù)，例如ChatGPT采用了千億數(shù)量級的參數(shù)，和大量的高性能GPU。可以說算力和算能決定了AI的能力，因此，AI領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步需要大量的算力芯片，芯片的復(fù)雜度也急劇上升，整體市場需求旺盛。此外在AI應(yīng)用中通常會集成不同類型的處理單元（如CPU、GPU、TPU等），以優(yōu)化特定任務(wù)的處理效率。
AI技術(shù)的發(fā)展還催生了對非馮諾依曼架構(gòu)的需求，這種新的框架旨在突破傳統(tǒng)計算架構(gòu)的限制，更好地適應(yīng)AI的特殊需求。這意味著，未來的芯片設(shè)計需要更加靈活和創(chuàng)新，以支持應(yīng)用驅(qū)動的算法，同時保證算法能夠有效地驅(qū)動軟件。這就需要芯片設(shè)計者采用創(chuàng)新的方法來實現(xiàn)這些不同組件的有效整合，包括確保不同處理單元之間的高效通信、如何管理它們之間的能源使用，以及如何優(yōu)化整體芯片設(shè)計以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。軟件與硬件架構(gòu)之間的協(xié)同設(shè)計，成為一個新的探索領(lǐng)域，旨在更有效地利用算力，同時優(yōu)化能效和性能。
在這樣的背景下，芯片的計算能力和片上軟硬件的協(xié)同工作提出了更高的要求。為了實現(xiàn)最佳性能，需要進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化、軟硬件結(jié)合優(yōu)化，以及存算架構(gòu)優(yōu)化。思爾芯針對這些挑戰(zhàn)已經(jīng)進(jìn)行了多年的技術(shù)布局和優(yōu)化，通過自研的完整數(shù)字前端EDA解決方案，特別針對AI領(lǐng)域進(jìn)行了專門優(yōu)化。這包括系統(tǒng)級架構(gòu)的探索和驗證，以協(xié)助芯片設(shè)計和驗證工作的提前實施，從而加快產(chǎn)品上市時間（TTM），更好地滿足市場對高性能、高效率芯片的迫切需求。
對于EDA行業(yè)來說，思爾芯看到兩大發(fā)展趨勢：
AI+EDA：在半導(dǎo)體領(lǐng)域，AI技術(shù)正逐漸拓展其應(yīng)用范圍，特別是在數(shù)據(jù)中心、云計算、邊緣計算和終端設(shè)備領(lǐng)域。一種是AI+EDA。通過應(yīng)用機器學(xué)習(xí)等AI技術(shù)優(yōu)化EDA算法，會達(dá)到更佳的PPA（功耗、性能和面積）效果。一些研究已經(jīng)表明，采用AI可以實現(xiàn)更高效的芯片設(shè)計，如臺積電和英偉達(dá)的報告所示，AI和GPU結(jié)合能顯著提高計算效率。思爾芯的EDA工具也在多個環(huán)境用到了機器學(xué)習(xí)方法，達(dá)到了提升迭代效率，和尋求更好的解空間的效果。
云+EDA：這也是一個重要的發(fā)展方向，有助于優(yōu)化整個半導(dǎo)體設(shè)計和生產(chǎn)過程。在當(dāng)前的經(jīng)濟環(huán)境下，芯片設(shè)計初創(chuàng)公司不斷涌現(xiàn)，卻常常面臨資金困境、工作效率問題及流片時間不確定性等挑戰(zhàn)。云平臺作為一種可擴展、低初始投資并能快速采納的解決方案，為初創(chuàng)公司帶來了希望。另外，芯片設(shè)計在早期需求對于計算能力是巨大的，但單靠擴大本地數(shù)據(jù)中心難以滿足需求。云模式的靈活性和近乎無限的計算資源為工程師們提供了更廣闊的設(shè)計空間。
不過思爾芯認(rèn)為，出于安全考量，目前主流的趨勢還是向私有云發(fā)展。思爾芯作為早期推進(jìn)EDA云端化的先行者，已經(jīng)有幾年的經(jīng)驗累積。目前已為客戶提供了幾百至上千個IP原型驗證系統(tǒng)，其中基于云服務(wù)的千核級別私有云仿真驗證系統(tǒng)已經(jīng)為多家國內(nèi)知名企業(yè)提供服務(wù)并穩(wěn)定運營三年。雖然私有云是主要的方向，但思爾芯也與學(xué)校和政府機構(gòu)在公有云上展開合作，推動EDA工具的普及和發(fā)展。

支持5G+AIoT方案快速落地

除了AI技術(shù)本身，2023年5G+AIoT依然是一個熱門概念。隨著5G技術(shù)的逐漸成熟和加速商用，5G與熱門的AIoT產(chǎn)業(yè)的結(jié)合也越來越緊密，其聚焦場景化應(yīng)用將促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈延伸至泛在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在5G+AIoT領(lǐng)域，思爾芯看到了一些市場變化并給出了針對性的解決方案：
高速5G網(wǎng)絡(luò)：5G網(wǎng)絡(luò)因其高速度、低延遲和高容量而成為推動AIoT發(fā)展的關(guān)鍵。在中國和許多其他國家，5G基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和優(yōu)化正在迅速進(jìn)行，這為智能設(shè)備提供了更加快速和可靠的連接。新基訊通信技術(shù)有限公司是以5G/4G技術(shù)為核心的專業(yè)無線通信芯片廠商，他們就采用了思爾芯的芯神瞳邏輯系統(tǒng)S7-19PQ，在研發(fā)初期快速、高效地支撐了其5G 芯片系統(tǒng)的原型驗證，為他們完整的5G芯片平臺順利推進(jìn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。RISC-V的應(yīng)用增長：作為一種開放源碼的指令集架構(gòu)，RISC-V由于其靈活性和低成本優(yōu)勢，在嵌入式系統(tǒng)、IoT設(shè)備和某些服務(wù)器領(lǐng)域中得到了越來越多的應(yīng)用。根據(jù)RISC-V基金會的數(shù)據(jù)，截至2022年底，全球RISC-V處理器的出貨量已達(dá)到100億顆，其中近一半來自中國。在中國和其他地區(qū)，許多公司和研究機構(gòu)正在采用RISC-V進(jìn)行芯片設(shè)計。北京開源芯片研究院（簡稱“開芯院”）在其歷代“香山” RISC-V 處理器開發(fā)中就采用了思爾芯的芯神瞳邏輯系統(tǒng)S7-19PQ，不僅加速了產(chǎn)品迭代，還助力多家企業(yè)基于“香山”開發(fā)各種高端芯片。
物聯(lián)網(wǎng)Iot市場的增長：在物聯(lián)網(wǎng)Iot市場，無線連接技術(shù)正成為推動新一輪科技浪潮的關(guān)鍵力量，其中Wi-Fi6的發(fā)展尤為引人注目。思爾芯在與RF IP解決方案提供商Sirius Wireless的合作中，思爾芯的原型驗證EDA工具為構(gòu)建Wi-Fi6/BT射頻IP驗證系統(tǒng)提供了關(guān)鍵支持。通過這種端到端的驗證解決方案，思爾芯和Sirius Wireless共同推動了無線連接技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，從而為整個市場的發(fā)展提供了強大動力。
自動駕駛技術(shù)：自動駕駛技術(shù)正成為AI與IoT結(jié)合的一個典型例證，它通過這種結(jié)合實現(xiàn)了高效且安全的導(dǎo)航與操作。在這一領(lǐng)域，黑芝麻智能是領(lǐng)先的車規(guī)級智能汽車計算芯片及基于芯片的解決方案供應(yīng)商。以其華山系列高算力芯片為例，從IP級的設(shè)計驗證到系統(tǒng)級的設(shè)計驗證，再到固件和驅(qū)動的開發(fā)，黑芝麻智能都廣泛采用了思爾芯的芯神瞳解決方案。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)：隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐步進(jìn)化為更加智能化的工具，它們不僅能實時分析數(shù)據(jù)，還能快速做出響應(yīng)。在這一領(lǐng)域，埃瓦科技是一家以芯片設(shè)計和視覺算法為核心技術(shù)創(chuàng)新的系統(tǒng)方案供應(yīng)商，提供超低功耗 3D 視覺人工智能模塊化軟硬件開放平臺。思爾芯的芯神瞳解決方案同樣為埃瓦科技提供了強大支持。
展望未來，思爾芯認(rèn)為，在面對快速迭代的終端市場時，2024年中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展和突破將不僅集中在提供本地化支持和深度客制化服務(wù)上，還將強調(diào)構(gòu)建一個共贏的生態(tài)系統(tǒng)和合作伙伴關(guān)系。這涉及加強企業(yè)間的合作、促進(jìn)與高校和研究機構(gòu)的聯(lián)動，以及借助政府的支持和政策引導(dǎo)。通過這種多方面的合作和生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能夠更好地適應(yīng)市場變化，加速技術(shù)創(chuàng)新，從而在全球競爭中占據(jù)有利地位。