如果從1990年啟動的“908”工程開始計算的話，我國半導體產業已經發展了近30年，這期間，有成績，也有缺憾，經驗與教訓并存。而自2014年國家推出“大基金”以來，我國本土的半導體產業風起云涌，進入了一個高潮迭起的發展時代。

也就是在這一段時間內，國際半導體產業也出現了較大的變化：摩爾定律效應弱化，產業發展動力不足，資源并購重組風起，中國恰逢其時，成為了全球半導體產業當中最為吸引眼球的版塊。或許也正是因為如此，國際貿易爭端，特別是以半導體為代表的、針對中國的高科技產業“打壓”隨之而來。

這一切讓我們更清醒地認識到我國半導體產業與國際先進水平之間的差距，中國人必須發展自己的、民族的、強大的半導體產業！而更科學、、更合理、更系統的國家戰略布局非常重要，是縮小產業差距的關鍵所在。

然而，這個差距不是一點點小，這使我想起IT行業的發展進程。IT行業在中國市場上，從零開始大約經歷了30年的積累。從最開始國外巨頭的入駐，我們需要出讓市場和利潤，才能培育人才和積累力量。到今天，就如同現在看到的情形，這些國外巨頭，包括IBM、Cisco、HP、Google、Netapp等等，跟中國政府和市場已經不得不轉換到新的合作方式，紛紛與中國企業或政府成立合資公司，將市場和利潤歸還給中國。如今的中國IT行業，出現了華為、聯想、浪潮、新華三等這樣的公司，整個IT行業是人才濟濟，形成了良性的自我發展體系，已經具有與國外巨頭分庭抗禮的局面。

而國內的半導體行業，從2003年第一波的半導體小高潮算起，到現在大約是15個年頭，我們出現了華為、展銳、中芯、長電、兆易創新等優秀公司，然而相對于巨大的市場需求和發展階段來說，我們整體還處于發展初期階段，我們還需要大量的進口，還需要大量出讓市場和利潤。

如基礎性的邏輯器件（以CPU、GPU為代表的各種處理器，以及FPGA、DSP等）和存儲器件（各種RAM和ROM），是半導體產業的大宗商品，應用量最大、最廣，但我國在這兩大產品領域的自給能力幾乎為零（這里指的是面向市場的量產產品，非特定應用領域），而高性能的模擬器件（功率、RF、數據轉換等）也主要依賴于進口，使得大量利潤都被國際模擬巨頭賺走，這些模擬巨頭的毛利率普遍在50%以上，個別廠商甚至超過70%。相對而言，國內模擬半導體廠商的利潤空間就少得可憐了。這樣的市場和利潤分配格局必須要去打破。

最近一年來，離開傳統設計公司之后，身份上有了一個重大轉變，這方面的思考也多了很多。在半導體行業整體體系化差距下，我看到一些的IT/CAD的差距，略聊一二，拋磚引玉，望有識之士不吝賜教。

我今天想在這里談的，是在IT/CAD方面的三個差距：

IT基礎架構的差距

CAD管理體系的差距

EDA Cloud的差距

IT基礎架構的差距

IT基礎架構，承載著每個行業關于IT的軟硬件基礎資源、工具應用及數據安全的需求。一個行業的IT基礎架構的成熟度，往往是跟隨著行業的成熟而成熟的。

經歷了30多年的半導體行業發展，歐美半導體企業早于國內十多年就完全形成了成熟的IT基礎架構的方法論。而在國內，半導體行業發展還處于初期階段，IT基礎架構的方法論還沒有完全形成，這跟半導體行業的整體發展階段是相匹配的。

始于2001年的第一波半導體行業發展小高潮，國內誕生了海思、展訊、銳迪科、兆易創新等十多家成功的設計公司，他們不僅培養了一大批IC人才，同時也培養了一小批ITCAD人才。這些ITCAD人才，在第一波的行業和公司的發展中，也逐漸積累了一定的IT基礎架構的經驗。然而，這個專業群體在國內實在是非常非常少，僅僅少數幾家公司的IT需求達到過可以培養出本土專業的ICCAD的階段。

從2015年啟動的這一輪更大規模和影響的的半導體行業熱潮，在國際貿易對壘的刺激下，促使國家下定決心發展自己的民族的半導體產業，從中央到各級政府的各種集成電路產業扶持政策出臺，推動著一大批有志人士投入到半導體的創業大軍中來。到今天，在國內已經有2000家左右的半導體公司，對ITCAD人才和成熟經驗的短缺很快就暴露出來。

我們需要開始思考如何能夠讓ITCAD能夠盡快成熟，更多培養這方面的人才，以支撐整個行業的發展需要。

半導體行業IT基礎架構的特征的若干方面：

1.“三層架構”

網絡架構的合理規劃，是一切IT基礎架構的數據交換和安全的底層，這就好像蓋房子一樣，需要先定義出來承重和隔離的基本框架，然后才是每個單元的細節設計和管理。

所謂的“三層架構”，指的是基于網絡安全區域劃分為三個大的網絡層次（辦公區、內網研發區、仿真計算區）的定義方法。在歐美先進半導體設計公司，這樣的分層方法幾乎已經是標準思路。我訪談過一些知名歐美公司的同行，發現這樣的分區方法早在10多年前在外企就已經成熟以及標準化。而在國內，根據我的親身經歷，只有少數幾家上到一定規模的公司，才具有這樣的網絡格局的認知，以及實際建設和運維經驗。這樣的架構設計，對于數據的基礎安全是最為基礎的保障策略，同時在安全可控的基礎上，還需要考慮效率因素，確保芯片研發效率所受影響最小化。

在半導體企業，還具有多站點協同研發的普遍行業特性，以上的三層架構思路應用在多站點中，對于跨站點的基礎安全的效率是非常有幫助的。多站點之間的辦公區、內網研發區、仿真作業區各自互通，是“效率、安全、成本”三者均衡的一個具體體現：在具有相同安全定義和應用定義的網絡區域，在多站點之間的數據是可以橫向流動的，這個是一級安全標準。是否需要額外的站點間的安全管控，則可作為二級的安全標準來考量。

環狀架構圖：

2.安全數據交換通道

合理的網絡規劃及策略是全局安全基礎，它限定了數據流動的基本方向和總體原則。這時候我們需要來控制跨區域的數據交換過程，所有的跨安全區域的數據交換應該都是有序可控以及可追溯的。在不同的網絡安全區域間，打造唯一的一條數據交換通道，是最行之有效的思路。

這類方法有不同的選擇，最基本和成本最低的方法，可以利用基本網絡策略加上特定的的特征場景滿足審核及審計要求。

例如在辦公區和內網研發區之間，利用部署在不同網段的文件服務器，在網絡策略的控制下，用戶可以進行在指定通道上進行單向的或是雙向的數據交換。

下圖的一個三層架構實例圖中，綠色區域和黃色區域的文件服務器（藍色圈內），就構成了跨這兩個安全區域的數據通道。這個通道還可以配合日志記錄，來滿足審計需求。

這條通道可以來處理以下三類運用場景的需要：

Partner通道；（用于與工廠或是外包協作單位之間的數據傳遞）

二進制通道（需定制二進制文件審核腳本，檢查二進制文件合規性）；

人工審核通道（配合工作流管理軟件，嵌入同步腳本）

再例如在特定的軟件開發環境中，可以借鑒以下的安全策略方法：

3.虛擬化平臺 （VDI和VM）

虛擬化技術在IT標準化運維和安全方面，正越來越被廣泛應用。在一個優秀的基礎架構設計中，應當考慮兩個虛擬化平臺：桌面虛擬化和服務器虛擬化。

桌面虛擬化（VDI）

內網的安全訪問方式，IT業內有不同的選擇，然而從筆者經驗來看，桌面虛擬化技術無疑是最佳選擇。從本質上來說，VDI首先是一個安全方案，其次是一個高效的標準化IT運維平臺。

在半導體設計公司的場景中，VDI平臺的作用是為每位研發人員提供一臺虛擬的內網工作電腦。在這臺vPC上，可以為研發人員批量而快速地生成他們需要的工作桌面。既可以在1分鐘內就發布一臺vPC給新入職員工使用，也可以在幾秒鐘之內關閉離職員工的內網權限以及vPC資源的回收。

VDI采用了優化高效的圖形化算法，僅傳遞圖形變化部分，對帶寬的消耗是非常高效的（均值160KB/秒），這是一個非常重要的指標，不僅僅是保障在局域網環境中對于交互式任務的遠程圖形有著較低的延遲率和安全標準，尤其是在遠程協同研發場景中，這個遠程協議能在相對較低的專線帶寬條件下，滿足多站點系統研發工作。

服務器虛擬化（VM）

在一個IC設計的IT環境中，對服務器的需求量非常大，我們將計算類的服務器需求和基礎應用類的服務器需求區分來看。

基礎應用類的服務器，是用于提供IT環境中的各類基礎服務，如AD，防病毒、郵件、FTP、文件服務器、打印服務、NIS等，以及輕量級應用類服務器，例如版本工具、編輯服務器、Job Scheduler等。

這些服務和應用有會是跨安全區域的需求，而虛擬服務器平臺，可以靈活地分配虛擬網卡，來分配各個區域的這類服務器需求。

虛擬化的另一個重要優點，就是高冗余和高可用。物理底層所用的服務器集群，可以實現彈性擴容，無縫遷移等諸多好處。這對于支撐研發作業的不間斷需求，是非常有效率的。

4.高性能計算池（HPC）

高性能計算池（High-performance Computing）。

這個HPC池是研發的核心工作的平臺。所有的仿真作業、驗證工作，都會在這個區域進行。EDA工具及License會在這個區域被高頻調用。

在私有化部署的基礎架構中，不建議采用虛擬化來構建HPC，原因是，虛擬化平臺本身會對計算資源有大約10~20%的損耗。為了更大化利用服務器的CPU和內存計算能力，我們一般采用物理機模式來構建這個HPC。

然而這個“池”的概念，實際上是一個邏輯物理池，它是通過一套作業調度作業，將作業提交到Login節點上，再通過LSF、SGE等作業調度工具，將作業智能分發到空閑的物理計算節點上完成作業。隊列的定義有一定的經驗性，例如前后端不同作業類型，會需要不同的服務器配置。在實際的資源管理過程中，隨著研發進度動態調整隊列和資源是非常有必要的提高資源利用率的手段。

Computing Farm的概念是HPC的另一個稱謂，這兩個術語指的是同一個平臺，從IT基礎架構的角度來說，是一個HPC，Computing Farm則是屬于CAD管理的范疇。

5.中央存儲池（Storage Pool）

在整個基礎架構中，存儲設備可能是最昂貴的資源了。對于設計性公司來說，數據就是生命。公共項目數據，EDA tools、工藝文件庫，IP庫等，是一個多用戶甚至是多項目并發場景，對IOPS的要求非常高。這些文件往往具有海量小文件的特征，對于存儲的選擇來說，IOPS的性能以及CPU的計算性能要求非常高。

中央化存儲的有點還有很多，包括snapshot，snapmirror，數據去重功能，冗余策略等，對于數據安全都是非常好的，可以輕松實現數據卷本地及異地數據同步或備份，防誤刪等。這就涉及另一個話題，數據結構和卷的定義規范，也是一個需要重視的問題。通過合理的數據管理架構，能更好地提高存儲性能優勢的發揮。對數據的分級管理也是非常有意義的，這對于避免濫用數據空間、優化IOPS來說，是非常重要的IT手段。高速緩存、熱數據、冷數據應該分級配置會有更好的性價比。

6.Lab區的管理（Lab PC）

在研發環境中，往往需要一個實驗室區域的定義。實驗室專用PC，也需要有特定的安全管理規范。

一般來說有兩類調試場景：一是源碼調試場景，而是二進制調試場景。二進制的調試場景在VDI部分已經闡述過，這里說的是源碼調試場景。從網絡分區上來說，Lab PC所在的網絡區域因屬于大的內網研發區相同網段，這些Lab PC應該可以直接訪問到內網的代碼服務器，需要連接調試設備來進行源碼調試。MAC地址綁定、USB存儲驅動閹割（或者USB口的封鎖），管理員權限回收等，都是必要的管理內容。有條件的公司還可以考慮增強物理環境的隔離和監控。

7.統一賬號管理體系

按照SSO原則，建立兩套內部賬號，一套AD域賬號將作用于所有的Windows平臺以及支持LDAP協議的服務。另外一套NIS賬號專用于HPC區域的Linux計算環境。在多站點環境中還需要考慮異地的AD主從架構以及NIS的主從架構部署。有人問為什么不能用一套賬號密碼，是不是更方便？從技術層面來說，打通NIS與AD的同步是可行的，但是方便的同時，就會降低安全的標準。根據筆者的運維體驗，比較推薦的是同號不同密原則，實際上還是保留兩套賬號體系，會在內網安全上多一道保護。

8.桌面標準化

在我看來，一個IT基礎架構是否成功的一個重要標準，最后是看桌面PC標準化有沒有做到。我們看到很多公司，他們希望通過標準化桌面PC的安裝和配置，來減少桌面維護的工作量。然而，桌面標準化的前提恰恰是基礎架構的標準化的自然結果：當所有的企業級的應用、服務、工作平臺，全部服務器化和中央化管理后，桌面PC的標準化就成了一個水到渠成的結果，桌面PC不在需要任何個性化的工具和配置需求，僅僅作為對外的文檔和交流工具，是一個簡單的辦公環境。由于在辦公區也不存在任何保密數據，桌面PC幾乎沒有任何重要的信息是值得花大力氣去保護的。我們再也不用擔心PC機的損壞或遺失而導致的安全問題，或是工作中斷的問題。

CAD管理體系的差距

CAD (Computer Aid Design)——計算機輔助設計：利用IT資源和設計工具幫助設計人員進行設計工作。

這里的IT資源包括了設計公司為了設計工作搭建的IT架構中所有硬件及系統資源，比如網絡，存儲，高性能計算服務器（HPC），Unix/Linux系統等，具體可參見上章所示。

設計工具除了我們傳統所說的EDA設計工具（Synopsys, Cadence, Mentor等公司的工具）之外，還包括一些數據庫管理工具，例如現在比較流行的clearcase, designsync等。

如何最大化的利用公司的IT資源以及設計工具幫助設計人員高效地完成設計工作就成為了CAD的主要工作目標。

半導體在發展最初，由于電路比較簡單，對計算能力的要求不高，基本的設計工作都能在單臺工作站上完成。但隨著電子工藝的發展，電路變得越來越復雜，尤其是數字電路的快速發展，使得設計工作不但對IT架構提出了更高的要求，也促使各EDA工具廠商推出更多更強的設計工具，并且產生了設計流程的概念。在整個設計流程中，一個設計工作人員只能充當其中的一個或者幾個角色，當設計公司IT資源有限時，如何讓整個設計團隊最大化地利用IT資源和設計工具順利的跑完整個設計流程就成為了設計公司最大的問題。

歐美公司在20多年前就已經意識到了這個問題，從而誕生CAD職能部門。現在所有的知名歐美半導體公司都設有專門的CAD部門，例如：Intel，NXP，ST等。作為公司設計部門最強有力的支持部門，CAD一般承擔了以下職能：設計流程和環境的標準化制定和管理，計算平臺的標準化制定和管理，設計工具管理和許可證采購/使用策略制定，設計數據管理策略制定。

因此，在歐美半導體公司中，CAD在公司的設計方向和實現上都起著舉足輕重的作用，公司會投入大量的財力和物力去建設CAD部門，使得CAD部門能提供最優的設計流程和資源配置，從而縮短設計項目的周期，幫助產品部門贏得市場。

相比較而言，在國內企業中，除了屈指可數的幾家大型半導體公司，例如海思，有專門的CAD部門以外，CAD職能基本上都由設計人員或IT兼任。這種現象導致在設計過程中，由于兼職的CAD人員知識的局限性和管理體系的缺失，使得設計流程或設計環境都是臨時制定而成，缺乏統一性和規范性，喪失了標準設計流程的高復用性，最終導致IT資源，設計工具以及大量的人力資源的浪費，增加了設計項目的周期和產品上市時間的不確定性。

當然，造成國內半導體設計公司CAD職能部門缺失的根本原因，還是需求未到。但是隨著2014年開始，國內半導體行業由于國家政策扶持，大量的半導體初創公司如雨后春筍般的出現。這種公司在創業初期，由于產品設計周期的壓力，公司的IT架構基本沒有任何標準化，更談不上CAD管理。但當公司運行2、3年后，隨著設計工藝的提高以及設計團隊的壯大，公司的管理層對設計環境和設計流程的混亂現象將越來越沒法忍受，對CAD管理體系的需求呼之欲出。

經過十幾年歐美半導體公司CAD工作的經歷，我們看到了國內在這方面的巨大差距和潛在的需求，希望能從下面兩個方面能將歐美半導體公司的CAD管理體系理念介紹給大家，并盡快幫助國內半導體公司建立標準，高效的CAD管理體系，從而快速縮小我們和歐美先進半導體公司的差距。

CAD和IT的邊界問題

如上所述，國內大部分半導體公司的CAD職能由設計人員和IT兼任，于是有很多人問我了這個問題：CAD和IT，CAD和設計人員到底有什么區別？他們的邊界到底在哪里？

下面的CAD管理框架應該可以回答以上問題：

IT管理的內容：

所有IT硬件和系統的安裝和維護，例如：網絡設備，存儲設備，服務器，Linux/Unix系統，NIS等

所有軟件的安裝，例如：數據庫管理軟件-SVN，Git，EDA工具，VDI，LSF等

所有安全設置：不同安全級別的設置，數據訪問權限設置，數據傳輸等

CAD管理的內容：

1.了解市場和設計部門對設計工藝的要求，和各芯片生產廠商以及設計工具廠商合作制定設計流程，并驗證設計流程的有效性。維護已有的設計流程及使用文檔并向各設計項目團隊提供培訓，解決設計流程在真實設計項目中出現的問題。

2.對設計工具進行有效的管理，驗證設計工具新版本或新的設計工具在設計流程中的有效性。和各設計工具廠商合作對設計團隊進行工具使用培訓或者工具新功能的知識更新。并能初步診斷設計工程師使用設計工具產生的各種問題。

3.結合設計流程以及項目需求，為每個項目開發和制定統一的設計平臺，方便設計工程師的使用以及避免任何由于設計環境不一致而造成的設計錯誤。

4.將設計數據進行分類并指導IT提供相應的數據管理方案，包括數據存儲策略，在線和離線備份方案，保證設計數據在整個生命周期的安全和存儲設備的高效使用。

5.從整個設計公司的角度綜合分析各項目對設計工具許可證的需求，并利用多個項目周期曲線的疊加，工具使用監控和設計工具許可證的規則，盡可能采購合適數量的許可證，節約設計成本。

6.根據各設計工作對計算資源的不同要求，制定計算平臺的標準配置，與此同時結合各設計項目的周期和計算平臺的實時監控數據，進行計算平臺配置的微調，滿足設計項目在不同階段的硬件資源需求，保證項目正常高效的運轉。

因此，在整個設計項目中，設計工程師根據產品說明進行硬件設計工作，CAD部門緊跟項目組對項目設計工作的各種需求進行分析，然后將這種需求轉換為對設計工具和IT架構的具體需求，并和相關的設計工具廠商和IT部門合作提出相應的方案。正如以上圖所示：所有需求由上至下，而所有的解決方案實施則由下至上。CAD部門在整個設計項目中扮演了非常重要的協調和指導角色。

引用一位國外資深的設計工程師的話：CAD is just like tyres，用下面這張賽車圖片來理解一下CAD服務或許更直觀。

當賽場上的賽車手（硬件設計部門）和跑道（IT架構和服務）都在努力趕超對手的同時，如果輪胎（CAD服務）沒有跟上的話，我們里趕超的目標將會越來越遠。

CAD服務的實現

正如上述分析的一樣，目前國內很多半導體公司越來越意識到了CAD服務的重要性，鑒于目前國內CAD管理體系的巨大差距，我們建議國內的半導體公司按照下面的工作流程快速縮小此項差距，獲得有效的CAD服務：

收集所有設計項目的IT資源需求、設計工具需求、設計工藝信息以及項目詳細計劃

對于相同的設計工藝，和芯片生產廠商和設計工具廠商合作制定標準設計流程和流程變更的規范

針對每個設計項目，采用上述設計流程制定統一的設計環境

在每個項目成員的設計環境中部署上述統一設計環境

根據每個項目的特點，制定項目數據管理規范，每位項目成員都遵守這個數據管理規范存放數據，同時IT做好存儲監控，啟動預警機制，防止存儲成為設計項目的瓶頸。

根據設計流程中的各種設計工作制定計算平臺的標準，保證各種設計工作（例如：仿真，布局布線）都能得到充足的計算資源并順利完成設計工作。實時監控計算資源使用情況并啟動預警機制，主動干預計算平臺的配置，以滿足各種設計工作的需求。

嚴密監視設計工具許可證使用情況，爭取在個項目中找到最佳平衡點，合理分配工具的使用。

定期和項目組評估上面7點工作效果，找到不足并及時改進。

當然上述工作對人員的要求非常高，如果本公司沒有合適的人員，建議引入有資質的服務公司。

EDA Cloud的差距

相較于其他行業來說，例如互聯網、金融、制造等行業的IT發展方式和階段，半導體的IT在整個大IT行業中處于比較保守和相對滯后的方式和階段，這跟半導體的行業特性和發展階段有很強的關聯性。國外的一些大的半導體公司大概從3年前開始，例如高通、博通、英偉達、xlinx、MTK、TSMC等，以及逐漸將它們的部分計算資源云化，目前我們看到這些EDA上云的主要案例還集中在國外,公有云平臺主要是在AWS和Azure上，行業和公有云的結合也促使公有云平臺逐漸形成了相適應的生態環境。

國內的EDA場景上云雖然還沒有明顯的標志性事件，國內公有云平臺對半導體行業生態環境也開始進入布局階段，一些小公司已經開始利用云服務器開始嘗試來進行研發工作。

相較前面講述的兩個差距來說，EDA上云似乎是差距最小的。一方面是國內的各大公有云發展速度迅猛，相對于國外成熟的公有云平臺差距沒有像半導體行業本身的差距那么大，在從平臺層面來說，有機會在較短周期內迅速彌補生態差距; 另一方面云計算有具有的彈性算力特質，對于EDA這種需要隨工藝優化不斷提升算力的行業來說，也會是非常有吸引力的。

我曾參與過去年年底中科院組織的一個IT論壇，論壇開始前，組織方并沒有約定演講嘉賓講的題目和方向。然而我比較意外的是，幾乎所有的演講嘉賓都在談論關于上云的話題。從整個行業來看，大多數人都在觀望EDA上云這件事情，也都認同EDA環境上云是一個必然的方向。

國內的EDA上云，主要會面臨兩個問題：EDA License和安全。

安全問題：

公有云的技術穩定性和安全體系完善，以及公有云平臺自身的公信力的提升等，都還需要一段時間來完善。

License問題：

由于EDA工具的License非常昂貴，這個是制約中小創公司上云的一個主要阻力，這個問題可能需要EDA廠商考慮云端的分時租賃模式來改變。

從架構上來說，混合云將會是未來主要的半導體上云的方式：基礎算力采用傳統的私有化部署方式，彈性算力可以利用云端算力來優化成本結構。對于研發人員來說，可以做到透明的作業智能調度，由作業調度工具來分配計算Job分發到本地集群或是云端集群。簡單說就是將HPC區擴展到云端，甚至可以是多云。

結束語

差距擺在那里，我們必須去縮小這種差距。從大的方面講，國家和政府的政策和資金支持是先決條件。也正是因為如此，最近幾年，我國的半導體初創公司（主要是IC設計企業）如雨后春筍般地涌現了出來。如此多的新生小公司，其在半導體IT/CAD方面存在差距和各種不足是必然的，還需要不斷摸索和完善，逐步建立起一套適合自身的、更加系統、合理的IT/CAD體系。

一年多前，風云動蕩，我被迫離開了一家深愛的Fabless公司，無意間來到了一個半導體生態服務平臺，換了個角度來看待這個行業，突然發現一片更廣闊的天地。美國人說中國的半導體創業公司太多，在我看來，他們大多數連公司都是稱不上，相較于那些成熟的歐美公司來說，他們只是一個個的研發Team。當國家戰略、行業價值、公司價值、個人價值正好重疊到了一個點的時候，就到了一個不得不為之的時候。親眼看見這一個個充滿熱血和情懷的Designer Team，走上一條披荊斬棘的創業道路，我知道他們已經與中國自己的半導體事業密不可分地捆綁在一起。作為一個半導體IT老人，我愿意不離不棄地在你身邊。——“曾經滄海難為水，除卻巫山不是云。取次花叢懶回顧，半緣修道半緣君。”