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芯华章:为中国芯片产业链补齐EDA短板

2020年09月24日 15:25 次阅读

  当前中国在EDA领域面临严峻的国际形势,虽然模拟芯片工具上取得了进展,但在数字仿真、验证等多个环节存在短板。芯华章董事长王礼宾表示,抛去技术包袱,芯华章将以后发优势突破现有技术围城,希望能在短时间内专注于自身领域的突破并形成合力,为中国芯片产业链补齐EDA短板。

  2017年美国DARPA推出了电子复兴计划(Electronics Resurgence InitiaTIve,ERI),其中电子设备智能设计计划和高端开源硬件计划与EDA的发展息息相关,其目的是应对先进系统级芯片、系统级封装和PCB的设计所需成本和时间的急剧增加。这两个计划的核心在于将人工智能技术和大数据更好的应用于EDA产品中,从而极大程度降低集成电路设计的难度,大幅增加研发的效率。这很好的指明了EDA技术未来的发展方向。

  探索科技(TechSugar)EDA专题本期邀请芯华章科技创始人、董事长兼CEO王礼宾,探讨当下EDA领域所面临的挑战与机遇,分析国内外形势下的EDA发展路径。

  抛去技术包袱 国产EDA后发突破现有技术围城

  随着SoC集成的设计复杂程度日益提高,EDA验证需要探索的空间和范围呈现指数级的增长,验证所需要时间亦越来越长。验证工具已然必不可缺,验证越充分,芯片的成功率便越高。传统国际EDA公司多运用老牌工具,底层的架构没有改变,算法、新功能的叠加,造成很大的冗余。

  王礼宾表示,芯华章对比传统国际EDA公司的一大优势在于我国AI、云计算和大数据优势技术给予的技术高起点。芯华章作为新秀的技术包袱较少,必将融合新架构和新算法于新一代EDA产品中,决心以快速做出来精巧、高性能的软件。

  当前,验证工具亟待解决的问题是需要提高速度、准确率,做到完备、易调试地完成日益复杂的验证,让开发者有信心签核(Signoff)设计交付给晶圆厂进行流片。

  芯华章研发团队将基于过去20年的EDA研发经验和技术积累,在当前最先进的软件工程方法学及高性能硬件架构的基础上,充分融合云计算、AI等新一代技术,通过新路径对EDA进行研发,打造全流程验证产品与系统,包含硬件仿真加速器、FPGA原型验证、形式验证、智能验证、逻辑仿真等工具。

  王礼宾认为,在新的处理器及云架构下,EDA算法及相关的数据结构,必须结合相关硬件平台的技术与资源优势,才能实现颠覆性创新。AI算法结合大数据,才能使EDA在处理大规模系统设计与验证上可以拥有机器学习的能力,实现EDA的智能化飞跃。

  此外,芯华章融入前沿技术自主开发基于经典验证方法学及技术推出商用级别开源EDA产品,并对开源EDA做到强化与创新。

  自今年九月起,芯华章将基于经典验证方法学及技术,逐步推出三款商用级别的开源EDA验证产品,并在易用性、实用性、稳定性上提供专业技术支持,更将构建具有开放性与协作性的开源生态社区,以期加快EDA创新并降低其使用门槛,在加速完善中国EDA产业链的同时提高集成电路创新效率。

  芯华章推出的业界首例开源产品为验证仿真工具,从数据结构、对语法的支持、更高效的任务调度引擎以及资源管理机制等方面,根据芯华章研发团队深耕20年的技术积累做强化。在EDA开源产品之中具备业界最快的动态仿真速度,可获得至少2倍的性能提升,并在软件的质量和调试能力上有极大的提升,对Verilog语言的支持更加全面,进而提高芯片设计的验证效率。此一产品将于9月中正式在EDA开源生态社区上线,为中国芯片设计公司提供真正意义上的研发效率提升。

  作为EDA验证技术的领导者,芯华章还将在今年内发布世界首例开源形式化验证工具以及高性能多功能接口子板,持续推动行业向开放、共创、共荣的生态圈发展,促进EDA技术突破与研发人才的培养,并加速形成中国集成电路完善的产业链布局。

  后摩尔定律时代 芯片设计容错率降至冰点

  进入后摩尔定律时代, 来自系统的物理效应,包括热、电磁、电器、光电效应等特性的互相干扰作用使得芯片设计和制造变得复杂,而且测试合格的芯片在复杂系统上可能不再工作正常,过量的物理效应是芯片的设计裕度变窄,轻微的系统扰动将会造成芯片的失效。

  王礼宾表示,新的生产工艺、封装、设计公司之间都需要具备新的技术与交互建模手段,为了降低项目失败的风险,在芯片设计的容错率降至冰点,必须要追求极致的高效。

  新工艺和设计的追求高效为EDA带来了新的要求和挑战,例如:3D芯片就要求EDA工具需具备对新型的3D芯片相关技术进行建模的能力,并能对电气仿真及热仿真;系统级封装技术的发展,提出了将芯片级仿真与封装级仿真更为紧密结合起来的要求;MEMS器件要求将机械仿真与电气仿真的一体化;芯片技术进入硅光子领域,触发了进行光电一体化建模与仿真、把电路仿真与电磁场仿真更为紧密融合等要求,未来更多功能模块的集成系统(Chiplet),夸系统之间的功能验证与调试,迫使EDA工具具有在整机层面的处理能力,而不是仅仅在芯片层面,因为芯片的失效大概率来自系统层级,摒弃系统层面的物理特性对芯片失效机型的定位与调试,不可能真正解决芯片的问题,新一代的工具必须具有对系统层级的物理变量进行建模的能力。

  另外,为了满足日益复杂的SoC系统功能需要,以及压力巨大的面市时间,现在的芯片中大量集成了各种IP, 对于购买第三方IP与设计做融合的IC设计公司,芯华章可以提供硬件仿真的系统验证工具来确保功能正确;而对于开发VIP的IC设计公司,芯华章可以提供测试用例和相关的认证服务来降低开发所需的技术门槛和财务投入。

  将人工智能、云计算、大数据及新型处理器架构等领域的新技术融合到EDA工具中来,将EDA执行指令的流水进行细分,在每个环节结合数据处理的顺序与并发优先级,从处理器的结构和指令出发,针对这些行为进行优化,从底层加速EDA的运行效率,缩短集成电路设计的周期,加速EDA技术进化,达到资源统筹规划、异地协同与共享、技术积累与硅IP复用,逐步实现EDA工具向智能化方向发展。

  中国EDA市场容量期待五倍增长 国产厂商需以自身硬实力应变

  公开数据指出,2020年中国集成电路行业的销售收入有望突破9000亿元。而近期的国务院报道指出,到2025年,国产芯片的自给率要从现在的30%提到到70%。基于集成电路行业与EDA产业紧密的联系,芯华章认为,在未来的5~6年,我国EDA产业的市场容量会增加5倍左右,因此国内EDA产业具备广阔的市场前景和较大的发展潜力。

  王礼宾表示,无论国际形势如何,公司自身的实力以不变应万变。公司必须为芯片设计企业提供足够好用的产品和服务,只有经历了市场的淬炼和考验才能夯实国产EDA在全球的竞争力。

  王礼宾提出,集成电路产业链包括EDA的成长、完善,离不开五个方面因素的支撑:人才与团队、技术与产品、市场与生态、资金与政策、法律与规范。

  芯华章延揽来自国际领先EDA、集成电路设计、软件以及人工智能企业,在各自领域工作超过15年,拥有丰富的产品研发经验的研发人才,同时获得全球顶尖技术人才如林财钦(TC Lin)和林扬淳(YT Lin)的认可和加盟。更力邀国内外有丰富发经验的EDA专家、学者、教授,共同打造“X-行动”,合作定制面向新生代工程师开设的EDA工程师培训课程体系,并通过一些甄选的生态项目实现技术攻坚,同时设立项目创新激励计划、专利申请激励计划等,积极为芯华章企业自身以及中国EDA行业储备优秀的新生代技术力量。

  当前中国在EDA领域面临的国际形势非常严峻。从国内看,尽管近年来国产EDA在模拟芯片工具上取得了一定进展,但国产EDA在数字仿真、验证等多个环节存在多处的短板,对国外的依赖大,产业链脆弱。王礼宾表示,如今芯片市场膨胀,华大九天、芯华章和国微均在积极布局国产EDA市场,分别专注于模拟芯片、数字前端和数字后端,芯华章希望能在短时间内专注于自身领域的突破并形成合力,为中国芯片产业链补齐EDA短板。

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