国产EDA,还差在哪?

作者:亿网科技  来源:亿网科技  发布时间:2022-06-06

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4月14日,美国EDA软件公司鑫思科技(Xinsi technology)受到美国商务部的调查,因为该公司可能会在制裁下将关键技术转让给华为,调查人员正在调查关于鑫思科技与其中国子公司合作向华为技术有限公司有限公司海思部门提供芯片设计和软件,以供中芯国际半导体制造公司制造的指控。该过程尚未公开。美国公司被禁止向华为和中芯国际出售某些类型的技术,因为商务部工业和安全局(BIS)认定这些技术对国家安全构成威胁

 

鑫思科技成立于1986年,总部位于美国硅谷。2021,该公司的营业额为42亿美元,拥有3300多项经批准的专利,在EDA和服务领域排名第一,拥有全球第二个半导体IP核

 

众所周知,美国最近一直在大力发展半导体。美国如何能以如此重要的半导体公司

 

 

集成电路诞生的摇篮

来创办自己的领先半导体公司

要了解这一问题的本质,我们首先需要了解EDA。EDA的全称是电子设计自动化,即电子设计自动化。EDA是指利用计算机辅助设计软件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(包括版图、布线、版图、设计规则检查等)的设计方法。EDA是计算机科学与工程(CS&E)中最早应用计算建模和计算思维的概念和技术,实际上,VLSI和系统的电子设计自动化是计算机科学与工程的一个重要领域。EDA行业的发展在许多方面发挥着重要作用

 

 EDA由一系列方法、算法和工具组成,这些方法、算法和工具有助于自动化电子系统的设计、验证和测试。EDA以模块化的方式逐步实现设计步骤,包括集成电路(包括片上系统)、印刷电路板(PCB)和电子系统。EDA还涉及各个抽象层次的建模、综合和验证

 

 20世纪80年代初,硅面积非常有价值,布局工具的基本理论基础是从图论(最小切割、四边形分割)、凸优化(几何规划)、随机方法(模拟退火)、进化生物学(遗传算法)发展而来的,物理定律(力定向松弛法)、电路理论(电阻网络中的能量最小化)和频谱法(基于特征值的划分)。随后,在20世纪80年代中期,线性代数发展了互连延迟模型和矩阵解算器(Krylov子空间、Arnoldi、Pade、Pade via lancoz算法)、数值分析(微分求积法、有限差分法)的理论基础,频域求解器(method characteristics,FDFD)和其他理论技术被应用于EDA技术

 

 EDA彻底改变了电子工程师设计和制造集成电路的方式。今天设计的每个电路都抽象出高级计算模型(用可执行编程语言指定),然后通过一系列的综合和优化转换完成,然后进行严格的数字仿真和原型制作,以及形式和半形式验证

 

 EDA成功地将计算和建模、理论和实践结合在一起。EDA计算机科学家和工程师已成功地与电气工程师合作,推导出各种级别的电路模型;与物理学家和化学家合作,推导制造模型;与理论计算机科学家合作进行各种复杂性分析;与应用数学和优化专家一起即兴提出可扩展的模拟和合成算法;并与应用领域的专家一起开发知识产权(IP)库

 

 

它成功地实现了设计复杂性的指数增长,从拥有2250个晶体管的微处理器(Intel 4004)到拥有1000多亿个晶体管的最新多核处理器

 

 

可以说,EDA的发展支持了摩尔定律在过去40年中的成功。反过来,它创造了一个高性能、高成本效益的信息技术基础设施,改变了我们的生活和社会

 

国内EDA之间的差距是什么

 4月14日,加伦电子发布了2021年度财务报告。财务报告显示,加伦电子2021实现营业收入1.9亿元,同比增长41.01%;2021,鑫思科技的收入为44亿美元,是加伦电子的近150倍;加伦电子的收入表明,2021,EDA工具授权业务占主营业务收入的比例从2020年的69.23%上升到72.86%。相比之下,全球第二大IP提供商新思科技的EDA工具收入占其收入的65%,半导体IP许可收入占其收入的25%。与收入规模的差距相比,国内EDA公司与EDA巨头之间的差距在收入结构上更为明显。可以看出,国外半导体公司在IP数量的积累上已经走在了巨大的前列,丰富的IP数据库对于EDA工具来说是绝对有竞争力的,也是国内EDA迫切需要突破的障碍

 

 

此外,国内EDA面临的一个难题是,EDA软件的一些“破解版本”导致了“劣币驱逐良币”的局面。如果破解后的EDA已经被国内半导体公司使用,国内半导体行业基于国外EDA软件的使用习惯将不会被打破。如果国内EDA想要获得客户,还需要参考国外EDA软件,这对创新极为不利

 

如果第一个差距需要国内EDA公司迎头赶上,第二个问题需要国内半导体从业者培养使用正版产品的意识,从而形成良好健康的发展环境。当国内EDA公司聚集足够的用户,拥有足够的数据和资源时,国内EDA公司将能够开发自己的IP并支持国内半导体制造商

 

目前,国内设计师主要使用的EDA软件仍然是cadence、Synopsys等软件。国内EDA的功能虽然满足设计要求,但被他人使用的较少,这对后续的审查、迁移等过程都有影响

 

由于国外EDA软件的功能已经足够成熟,工程师只要掌握一两种EDA软件,就可以满足工作中的使用需要,而工程师熟练使用的大部分EDA软件仍然是学校使用的软件。对于国内EDA公司来说,要想增加市场份额,就必须进入大学,吸收更多的“准工程师”用户。只有这样,我们才能在下一阶段的竞争中不失去第一手

 

国内EDA规模较小。中国的EDA产业起步较早。1986年,中国开始开发自己的EDA系统(即熊猫系统)。然而,由于行业生态环境的发展和支持相对滞后,技术研发优化和产品验证的迭代相对缓慢。目前,整个行业的技术水平与国际EDA巨头有很大差距,自给率很低。

 

可以看出,通过人才引进,本土EDA公司已经初具规模,但差距仍然存在

 

国内EDA的进步应该从最上游的环节开始。