【導(dǎo)讀】在很久以前，EDA是一個(gè)很“不起眼”的行業(yè)，自從國產(chǎn)替代概念興起，越來越多人意識(shí)到這塊基石的重要性。如果沒有EDA，整個(gè)芯片行業(yè)就會(huì)停擺。
在很久以前，EDA是一個(gè)很“不起眼”的行業(yè)，自從國產(chǎn)替代概念興起，越來越多人意識(shí)到這塊基石的重要性。如果沒有EDA，整個(gè)芯片行業(yè)就會(huì)停擺。
2023年是國產(chǎn)EDA爆發(fā)的一年，現(xiàn)如今已有上百家國產(chǎn)EDA廠商。那么從技術(shù)上來講，數(shù)字全流程和AI（人工智能）無疑是近幾年的熱詞。
ICCAD 2023上，深圳鴻芯微納技術(shù)有限公司CTO、聯(lián)合創(chuàng)始人王宇成分享了鴻芯微納SoC EDA平臺(tái)的發(fā)展情況以及對(duì)國產(chǎn)EDA發(fā)展的看法。
已實(shí)現(xiàn)“數(shù)字全流程”最主要幾步
“我們成立于2018年，2019年開始正式運(yùn)營，至今已差不多四年，我們的產(chǎn)品方向是搭建國產(chǎn)數(shù)字EDA的全流程工具，雖然目前還沒有完全覆蓋全流程，但它已經(jīng)達(dá)成了工具中最主要的幾步，將來會(huì)通過自主研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)、合作開發(fā)等模式，逐漸補(bǔ)全產(chǎn)品線，形成真正的全流程部署。”王宇成這樣介紹到鴻芯微納。
根據(jù)王宇成的介紹，鴻芯微納的工具開發(fā)分成幾個(gè)重要步驟。
第一步，先初步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，事實(shí)上國外現(xiàn)有工具已經(jīng)演變十多年甚至二十多年，我們用三、四年短時(shí)間開發(fā)的工具實(shí)現(xiàn)差異化很難。
第二步，新的EDA工具開拓市場， 從來就是充滿了困難和阻力。 對(duì)于國內(nèi)新生的EDA產(chǎn)品， 大多數(shù)設(shè)計(jì)公司仍然處在早期探索階段。 評(píng)估工具是很復(fù)雜的過程， 決定采購， 直至推廣使用更是充滿了挑戰(zhàn)。國外供應(yīng)商也是大量的研發(fā)投入而不是止步不前。 國產(chǎn)EDA的成功， 僅僅邁開了一小步，從點(diǎn)工具邁向工具鏈。
第三步，實(shí)現(xiàn)基本的全流程之后，就要補(bǔ)全整個(gè)工具，達(dá)到真正的數(shù)字全流程。鴻芯微納是國內(nèi)第一且唯一實(shí)現(xiàn)數(shù)字后端全流程工具鏈的本土EDA企業(yè)。
“王宇成強(qiáng)調(diào)，作為國產(chǎn)EDA工具提供方，只有把數(shù)字全流程中每個(gè)環(huán)節(jié)都串在一起，才能形成生態(tài)，在生態(tài)的基礎(chǔ)上才能不斷超越國際，形成真正的國產(chǎn)替代。
四個(gè)SoC設(shè)計(jì)關(guān)鍵工具
SoC是現(xiàn)代信息技術(shù)的基石，也是數(shù)字IC公司的核心競爭力，強(qiáng)大的數(shù)字SoC實(shí)現(xiàn)工具能夠幫助設(shè)計(jì)公司高效率地實(shí)現(xiàn)性能強(qiáng)大的產(chǎn)品，并縮短上市時(shí)間，減少開發(fā)人力投入。鴻芯微納的“鴻圖SoC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)”能夠幫助中國IC設(shè)計(jì)公司打造數(shù)字領(lǐng)域全球競爭力。
根據(jù)鴻芯微納官方信息顯示，鴻芯微納最主要幾步和產(chǎn)品涵蓋四個(gè)方面：Aguda?（以布線為中心的布局布線工具）、RocSyn?（版圖驅(qū)動(dòng)的邏輯綜合工具）、ChimeTime?（靜態(tài)時(shí)序簽核工具）、HesVesPower?（功耗簽核工具）。
Aguda?是整個(gè)流程中非常關(guān)鍵的工具，與其它三款工具形成流程一致性。它是一款完整的數(shù)字芯片物理實(shí)現(xiàn)工具，提供從門級(jí)網(wǎng)表輸入到GDS II 輸出的電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)流程，涵蓋從布圖、電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、布局優(yōu)化、時(shí)鐘樹綜合、時(shí)鐘樹優(yōu)化、布線優(yōu)化和頂層集成的全部技術(shù)。其功能完備的模塊級(jí)布局布線，內(nèi)嵌強(qiáng)大的分析引擎為布局布線的每個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)提供實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化。支持業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的輸入和輸出數(shù)據(jù)格式，支持完整的自上而下層次化頂層設(shè)計(jì)需求，提供友好的工具界面和腳本支持。
它擁有五大特點(diǎn)：一是時(shí)序收斂速度較傳統(tǒng)工具提高2倍以上，可使設(shè)計(jì)時(shí)間縮短一半以上，人力投入減少一半以上；二是超過75%的時(shí)序改善，超過2%的面積改善或繞線布通率，平均減少20%的運(yùn)行時(shí)間；三是易于使用及專業(yè)技術(shù)支持；四是解決方案已在業(yè)界頭部客戶得到驗(yàn)證；五是廣受客戶贊譽(yù)。
RocSyn?是一款功能齊全的邏輯綜合工具，實(shí)現(xiàn)從硬件描述語言（HDL）輸入到門級(jí)網(wǎng)表輸出的電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)流程，涵蓋從HDL編譯，高層次優(yōu)化，低功耗綜合，技術(shù)映射，時(shí)序驅(qū)動(dòng)優(yōu)化和版圖驅(qū)動(dòng)優(yōu)化的全部技術(shù)。支持業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的輸入和輸出數(shù)據(jù)格式，內(nèi)含多層次，多方位的優(yōu)化引擎，提供多樣化的報(bào)告輸出，提供友好的工具界面和腳本支持。
它能夠處理各個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)下的超大規(guī)模數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，性能指標(biāo)（延時(shí)，面積，功耗，即PPA）達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先和國際一流水平。其優(yōu)勢是綜合流程組件完全自主可控、擁有強(qiáng)大的高層次優(yōu)化技術(shù)、精確的時(shí)序分析引擎、重映射和重優(yōu)化技術(shù)、與布局布線工具緊密結(jié)合、靈活，高效的Tcl和C應(yīng)用程序接口。
ChimeTime?是集靜態(tài)時(shí)序分析、串?dāng)_延時(shí)和信號(hào)完整性分析等功能于一體的靜態(tài)時(shí)序簽核工具，提供達(dá)到SPICE精度的高性能時(shí)序簽核解決方案。其強(qiáng)大的分布式分析引擎支持上億規(guī)模單元的大規(guī)模設(shè)計(jì)，提供快速且準(zhǔn)確的時(shí)序、信號(hào)完整性、多角多模（MCMM）等分析結(jié)果。支持業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的輸入和輸出數(shù)據(jù)格式，支持先進(jìn)的片上偏差分析，支持層次化分析以及快速PBA分析能力。
值得一提的是，它提供友好的工具界面和腳本支持，貼近用戶使用習(xí)慣，幫助設(shè)計(jì)人員快速精準(zhǔn)定位設(shè)計(jì)缺陷，提高設(shè)計(jì)迭代效率。目前，ChimeTime?解決方案已在業(yè)界頭部客戶得到驗(yàn)證。
HesVesPower?是一款數(shù)字芯片系統(tǒng)的功耗簽核工具，其分析結(jié)果用于優(yōu)化芯片運(yùn)行的穩(wěn)定性和使用壽命，也可以用于電源信號(hào)方面的系統(tǒng)集成需求。功能涵蓋功耗分析，電源網(wǎng)絡(luò)阻抗分析，壓降分析，電遷移分析，帶封裝分析，功耗模型抽取，信號(hào)模型抽取，特征化建模，ESD分析等方面。
具體來說，主流功能“功耗壓降電遷移分析”經(jīng)過PR流片驗(yàn)證，專利支持，功耗，壓降，電遷移精度與主流工具一致性超過99.5%；核心功能“高性能計(jì)算引擎”支持十億級(jí)別自由度的矩陣求解，支持分布式計(jì)算；擴(kuò)展功能“從器件到系統(tǒng)級(jí)的功耗簽核流程”器件特征化精度與SPICE誤差小于3%，支持系統(tǒng)級(jí)壓降分析和功耗建模，支持?jǐn)?shù)字門級(jí)仿真和模擬時(shí)域頻域仿真。
AI與EDA的inside與outside
今年是AI發(fā)展里程碑式的一年，ChatGPT這種AIGC（生成式AI）工具的問世，讓越來越多人關(guān)注到AI技術(shù)，也代表著AI開始進(jìn)入應(yīng)用爆發(fā)期。那么AI與EDA能夠碰撞出什么火花？
王宇成表示，實(shí)際上傳統(tǒng)EDA應(yīng)用AI并不多。在2019年左右，國外工具開始嘗試在EDA中應(yīng)用AI技術(shù)并開始建立專門的AI團(tuán)隊(duì)。
目前，鴻芯微納幾年的國產(chǎn)替代開發(fā)任務(wù)已經(jīng)基本完成，現(xiàn)在更加關(guān)注如何形成更強(qiáng)的競爭力，AI就是不可或缺的技術(shù)之一。
按照鴻芯微納的理解，EDA在AI領(lǐng)域分為兩個(gè)方向，一是AI inside，即利用AI和ML（機(jī)器學(xué)習(xí)）加強(qiáng)EDA傳統(tǒng)算法，可以讓工具跑得更快，甚至讓性能提升一個(gè)量級(jí)，鴻芯微納在這方面已有一些研究與積累，目前處于擴(kuò)大應(yīng)用與深度探索的階段；二是AI outside，比較明顯的就是有一些設(shè)計(jì)空間優(yōu)化的新產(chǎn)品問世，它們會(huì)在調(diào)參上輔助工程師進(jìn)行優(yōu)化，找到最好的那組參數(shù)。目前這方面的產(chǎn)品研發(fā)主要基于成熟的工具展開。目前鴻芯微納經(jīng)過三年的開發(fā)，主要產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，計(jì)劃今年年底進(jìn)行一些嘗試，如果有相應(yīng)成果，可能后續(xù)步子會(huì)邁得更大。
“像現(xiàn)在Open AI的ChatGPT這種大語言模型可能帶來一個(gè)更大的效果，我們希望EDA工具方不是提供一個(gè)工具給專家去使用，而是提供一個(gè)解決方案，對(duì)于應(yīng)用企業(yè)來說，他不需要顧慮，就能達(dá)到他想要的效果。”王宇成這樣強(qiáng)調(diào)。
國產(chǎn)EDA這三五年的發(fā)展有了一些積累，也逐漸形成一些規(guī)模化趨勢，作為立足本土的EDA公司， 鴻芯微納相信我們比國外同行更能敏捷快速開發(fā)出更適用國內(nèi)設(shè)計(jì)客戶需求的，有競爭力和差異化的產(chǎn)品和技術(shù)。王宇成在分享中這樣總結(jié)道。
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