國產(chǎn)EDA現(xiàn)狀及發(fā)展之路

國微集團(tuán)副董事長兼總裁帥紅宇于 2020 中國（蚌埠）集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上發(fā)表題為《國產(chǎn) EDA 現(xiàn)狀及突圍之路》的主旨演講。報(bào)告圍繞EDA行業(yè)特點(diǎn)與現(xiàn)狀、國產(chǎn)EDA的困境與發(fā)展、國微EDA的發(fā)展三個(gè)方面展開。

EDA行業(yè)特點(diǎn)與現(xiàn)狀

EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，Electronic Design Automation）處于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈最上游的一環(huán)，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的支點(diǎn)。集成電路工藝技術(shù)不停地更新升級(jí)，目前已經(jīng)進(jìn)入10納米以下，行業(yè)壁壘越來越高。每一代芯片的更新，復(fù)雜度往往是前一代的至少兩倍。作為芯片設(shè)計(jì)不可或缺的一環(huán)，EDA軟件自身也在不斷地進(jìn)行更新迭代。

雖然EDA全球市場(chǎng)規(guī)模僅一百億美元，卻撬動(dòng)了5000億美元的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。如果沒有EDA作基石，全球芯片設(shè)計(jì)公司將會(huì)因缺乏重要的生產(chǎn)要素，難以維持，半導(dǎo)體倒金字塔模型將可能會(huì)坍塌。

1994年國際上取消EDA對(duì)中國的禁運(yùn)，國內(nèi)重心在快速發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)，卻無暇補(bǔ)上設(shè)計(jì)軟件短板，導(dǎo)致對(duì)海外EDA的依賴一直延續(xù)到了現(xiàn)在。全球EDA軟件供應(yīng)商主要是國際三巨頭Synopsys、Cadence 和Mentor，三大EDA企業(yè)占全球市場(chǎng)的份額近70%。而在中國市場(chǎng)，三巨頭占有95%的份額。中美貿(mào)易戰(zhàn)拉開大幕，EDA禁運(yùn)首當(dāng)其沖，成為卡脖子工程。

帥紅宇指出，EDA行業(yè)有四個(gè)特點(diǎn)，一是市場(chǎng)高度壟斷，市場(chǎng)營收集中在美國三大EDA公司；二是技術(shù)壁壘高，人才奇缺，專利護(hù)城河深，全球從業(yè)人員2.5萬人，國內(nèi)1500左右；三是研發(fā)投入大，周期長，三巨頭每年的研發(fā)投入均在10億美元以上；四是技術(shù)產(chǎn)品更新特別快，摩爾定律推動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)模變化快PPA推動(dòng)工藝節(jié)點(diǎn)演進(jìn)快。

從EDA行業(yè)的現(xiàn)狀來看，1964年-1978年是EDA的早期階段，也是EDA產(chǎn)業(yè)奠定基礎(chǔ)的階段；1979年-1993年是EDA產(chǎn)業(yè)的黃金階段，EDA產(chǎn)業(yè)三巨頭相繼成立；1993年至今是EDA產(chǎn)業(yè)的成熟階段，海外企業(yè)通過并購不斷提高行業(yè)門檻，而國產(chǎn)首套EDA熊貓系統(tǒng)才剛剛面世。中國EDA產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚，但目前模擬IC設(shè)計(jì)全流程EDA已經(jīng)初具規(guī)模，在數(shù)字EDA點(diǎn)方面已經(jīng)取得突破。

國產(chǎn)EDA的困境與發(fā)展

EDA國產(chǎn)化并非第一次，也不是第一次受到掣肘。國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展始于1980年代，在技術(shù)禁運(yùn)的壓力之下，中國也曾自主研發(fā)過，并自主成功開發(fā)出了與國際廠商處于同一水平線上的產(chǎn)品。之后國際策略轉(zhuǎn)為解除EDA技術(shù)禁運(yùn)。以技術(shù)成熟價(jià)格便宜的工具擠占市場(chǎng)，愛環(huán)境影響，國內(nèi)也不再繼續(xù)深耕EDA領(lǐng)域，和海外差距越來越大。目前國內(nèi)的EDA工具很分散，提供不了全套的工具鏈，而國際EDA公司提供給芯片企業(yè)的一般都是全套工具。此外，高校EDA基礎(chǔ)教育也較為薄弱。帥紅宇表示，目前，國內(nèi)高校幾乎完全沒有EDA相關(guān)培養(yǎng)方向及EDA相關(guān)課程開設(shè)，EDA相關(guān)教材主要是VHDL/Verilog語言或可編程器件FPGA。此外，2010年后國內(nèi)幾乎完全沒有相關(guān)領(lǐng)域的論文發(fā)表，集成電路行業(yè)對(duì)口專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入相關(guān)行業(yè)的僅占1/3，對(duì)EDA又了解和興趣的更是寥寥。

國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)面臨的最大問題就是國內(nèi)沒有形成一個(gè)完整的、互相促進(jìn)的產(chǎn)業(yè)鏈，抱團(tuán)一直是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最重要方向。半導(dǎo)體集成電路行業(yè)環(huán)環(huán)相扣，只有通過產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動(dòng)，才能獲得成功。然而，國內(nèi)行業(yè)協(xié)同不夠緊密的問題一直存在。國內(nèi)EDA工具廠商鮮少參與晶圓廠和設(shè)計(jì)公司的合作研發(fā)，有EDA產(chǎn)品生產(chǎn)出來，也得不到使用和反饋，進(jìn)而難以進(jìn)步。帥紅宇認(rèn)為存在兩方面的問題，一是內(nèi)外有別，對(duì)國外的EDA工具廠商開放，國產(chǎn)EDA廠商需要做認(rèn)證審核，看資歷和是否有相關(guān)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。二是“資質(zhì)”門檻，產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)試錯(cuò)成本過高，無論晶圓廠或IC設(shè)計(jì)廠都更愿相信proven tools和proven teams。國產(chǎn)缺位陷入惡性循環(huán)。

如何解決這兩個(gè)問題，帥紅宇認(rèn)為必須打通內(nèi)循環(huán)，通過政、企、學(xué)、研把循環(huán)打通，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈相互促進(jìn)，協(xié)同發(fā)展，形成完整的生態(tài)系統(tǒng)，才能不再受約束。EDA發(fā)展必要條件是行業(yè)必須抱團(tuán)發(fā)展，采用市場(chǎng)化運(yùn)作的手段，多頭并進(jìn)，才能建立國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)平臺(tái)。

如何打通內(nèi)循環(huán)，帥紅宇表示要在資金、人才、產(chǎn)業(yè)鏈、應(yīng)用層四個(gè)層面有所進(jìn)步，一在資金層面，EDA行業(yè)投資大、見效慢，周期長，需要高強(qiáng)度、高密度地持續(xù)投入。二在人才層面，EDA行業(yè)人才匱乏，需要人才政策幫助培養(yǎng)人才、吸引人才，留住人才。三在產(chǎn)業(yè)鏈層面，與設(shè)計(jì)公司的互動(dòng)與促進(jìn)，市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)研發(fā)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，政府牽頭。四在應(yīng)用層面，應(yīng)對(duì)壟斷傾銷，鼓勵(lì)軍工、國企、研究機(jī)構(gòu)采購國產(chǎn)軟件，應(yīng)用國產(chǎn)EDA予以補(bǔ)貼。

目前國內(nèi)國內(nèi)大概有十多家EDA公司，EDA行業(yè)布局初見規(guī)模，努力在做相關(guān)工作，但是都很弱小，即使號(hào)稱最強(qiáng)最大的華大九天，正式員工也不足700人。有的EDA公司人員甚至不足20人。但就是在這些同仁們共同的努力下，目前模擬芯片設(shè)計(jì)已經(jīng)基本可以說做了工具國產(chǎn)化；而早幾年，數(shù)字芯片國產(chǎn)化工具基本都是空白，隨著這幾年發(fā)展，目前在數(shù)字芯片設(shè)計(jì)全流程中，已經(jīng)有不少工具在逐步國產(chǎn)化，但仍然跟海外一線企業(yè)有相當(dāng)?shù)牟罹唷?/p>

國微EDA的發(fā)展之路

對(duì)為國微的EDA發(fā)展之路，帥紅宇從政府支持、人才技術(shù)引進(jìn)、資本撬動(dòng)、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合是國微四個(gè)方面進(jìn)行了闡述。

政府支持方面，2018年國微集團(tuán)承接核高基01重大專項(xiàng)課題“芯片設(shè)計(jì)全流程EDA系統(tǒng) 開發(fā)與應(yīng)用”，以布局布線工具為核心，重點(diǎn)開發(fā)布局布線、時(shí)序分析、物理驗(yàn)證和功耗分析等工具，著力開發(fā)硬件仿真加速器、門級(jí)仿真、邏輯綜合和形式驗(yàn)證等工具，最終形成數(shù)字電路芯片設(shè)計(jì)全流程EDA工具平臺(tái)。

目標(biāo)明確后，如何實(shí)施必須要有“高人”提點(diǎn)，才能少走彎路，快速實(shí)現(xiàn)突破。為此，國微集團(tuán)聘請(qǐng)了中科院院士王陽元擔(dān)任EDA研究院首席科學(xué)家，中科院院士郝躍擔(dān)任國微集團(tuán)首席科學(xué)家，清華大學(xué)魏少軍教授擔(dān)任EDA研究院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、西電微電子學(xué)院張玉明院長擔(dān)任EDA研究院院長，為公司提點(diǎn)技術(shù)發(fā)展方向。同時(shí)，國微集團(tuán)還通過產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)技術(shù)發(fā)展和人才支撐，先后設(shè)立了“郝躍院士工作站”，成立“西電-國微EDA研究院”以及“東南-國微EDA聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，支持多所高校人才聯(lián)合培養(yǎng)及EDA前沿理論研究。

對(duì)于國微集團(tuán)的研發(fā)進(jìn)展，帥紅宇明確表示，目前整體成果超預(yù)期，成績喜人。國微集團(tuán)在EDA領(lǐng)域中以傳統(tǒng)的FPGA原型方案為主，也正在布局實(shí)現(xiàn)支持主流工藝、與主流工具兼容的數(shù)字電路全流程EDA平臺(tái)。2019年11月20日，國微集團(tuán)發(fā)布了全球第一款單核最大容量FPGA原型驗(yàn)證平臺(tái)；國產(chǎn)第一臺(tái)大型企業(yè)級(jí)硬件仿真器正在研發(fā)中計(jì)劃于2020年12月正式上線。而在后端實(shí)現(xiàn)方面，國微集團(tuán)正在建設(shè)以布線為中心的統(tǒng)一的層次化數(shù)據(jù)模型。其中包含業(yè)界最好的布線技術(shù)、PowerFirstTM技術(shù)、對(duì)高容量及iHO的全層次化技術(shù)以及靈活高效的Tcl和C語言的應(yīng)用程序接口（API）。

帥紅宇強(qiáng)調(diào)，未來國微集團(tuán)計(jì)劃采用市場(chǎng)化運(yùn)作、資本運(yùn)作以及產(chǎn)學(xué)研用等手段，不斷投入，通過自主研發(fā)、引進(jìn)吸收，以布局布線、硬件加速為核心，完善邏輯綜合、時(shí)序分析、功耗分析、成片率設(shè)計(jì)、可制造設(shè)計(jì)等工具，實(shí)現(xiàn)支持主流工藝、與主流工具兼容的數(shù)字電路全流程EDA平臺(tái)。

在此我們也祝福國微集團(tuán)的EDA數(shù)字電路全流程EDA平臺(tái)早日完成布局。

責(zé)任編輯：haq