根据中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军教授在第 29 届中国集成电路设计业 2023 年会暨广州集成电路产业创新发展高峰论坛 (ICCAD 2023) 上的报告显示, 目前国内涉及的集成电路设计企业数量已达 3451 家, 如此多的设计企业也提升了对于 EDA 设计工具的需求。

近几年, 由于地缘政治等因素的叠加影响, 国内的 EDA 行业发展迅速,EDA 厂商的数量也急剧增加。芯华章 CMO 谢仲辉表示:「国产 EDA 行业在 2020 年迎来了一波大发展, 包括目前已经上市的三家 EDA 公司都是在那之后完成上市的, 其中很重要的一个刺激因素就是『国产替代及供应链安全』。」

据相关预测数据显示,2025 年中国 EDA 市场将会达到 25.5 亿美元, 但其中约 70% 的市场份额被国外 EDA 厂商所占据, 留给国内 EDA 厂商的市场空间非常有限, 那怎样在「国产化」的浪潮中走出一条路来呢?

谢仲辉表示:「国产替代不仅仅是在过程上实现国产化的独立自主, 更重要的是借助路径创新, 更好赋能整个数字产业的发展。也就是说, 这个实现的过程不是要做和国外公司完全一样的产品和技术布局, 关键是在结果上具备帮助用户更好解决问题的能力, 如大力发展新能源汽车, 就帮助我们在一条新的赛道上, 完成了对国外汽车产业的追赶, 节省了几十年的时间。」

因此, 芯华章提出了在研发过程中采取「田忌赛马」的策略, 在守正的同时, 努力实现差异化的创新发展, 面向国内 IC 产业的现状、特点, 利用差异性走出自己的路, 给客户提供独特的价值, 从局部超越开始。

构建立体化竞争能力

为此, 芯华章规划了一个 X、Y、Z 三位一体的产业化策略。

X 轴是产品和技术, 这个是取得客户信任的基础。当前验证环节存在「工具缺乏兼容性、数据碎片化、工具缺乏创新」三大痛点, 芯华章自主研发了智 V 验证平台, 即其所有的验证点工具都具备统一的编译库、调试系统和开放的接口, 这样可以大大提高工具间合作的数据处理效率, 最终反馈到整个验证流程中, 节省了很多「重复造轮子」而导致的效率低下问题。

传统的软件仿真工具以调试功能强大著名, 但却受限于仿真速度, 不擅长处理系统级的大规模仿真验证。芯华章自主研发的逻辑仿真器 GalaxSim Turbo 可实现多核、多服务器并行运算, 目标是在超大规模的复杂系统软件仿真的速度可以达到 1-10kHZ, 从而可以在 RTL 阶段提前进行系统级仿真。在后仿性能上, 也有明显优势, 已经被国内主要 Foundry 厂商采用。

这个工具在黑芝麻的车规芯片中已经取得了很好的验证效果, 帮助客户优化了验证资源的投入, 降低了研发成本和各项安全风险, 从而更快将产品推向市场。

另外, 芯华章的双模硬件仿真工具 HuaPro P2E, 它基于统一的硬件、软件工具, 具有高效集成原型验证和硬件仿真双模式, 能有效支持上百颗 FPGA 的超大型硬件验证系统, 也可支持高达数十亿门设计容量, 在某用户超大规模 SoC 商用部署中, 实测项目实现了高达 10M 的仿真速率, 在国内处于领先水平。

Y 轴是对客户的了解, 为他们提供具有差异化、客制化的服务。谢仲辉表示:「本土 EDA 厂商一定要发挥好自己的服务优势, 更快、更极致地响应客户的需求。我们会从客户产品设计之初, 就参与到他们的研发流程中去, 并针对客户产品的特点, 对我们的验证工具进行客制化的改造, 从而更符合他们的需要。这不是简单的「产品+服务」模式, 而是一种共创。」

他以芯华章和国产大算力系统高速互连解决方案企业渡芯科技的合作为例, 渡芯科技经过评估后采购了芯华章的双模硬件仿真系统 HuaPro P2E, 之后为了更高效地处理复杂的高速通信接口验证和大规模深度调试难题, 通过双方工程师的共同努力, 双方合作开发出了一套基于 HuaPro P2E, 但是更契合客户需求的高效便捷的工具, 最终使得 HuaPro P2E 能在渡芯科技的项目中成功部署, 并获得了客户的高度肯定。

Z 轴则是商业模式和使用模式方面的创新。例如国外主流的 EDA 工具是不支持国产服务器的。目前, 芯华章的验证工具已经实现了对飞腾、鲲鹏、龙芯等国产服务器的支持和移植。早在 2021 年 7 月, 芯华章的相关产品就已通过华为鲲鹏计算领域 OpenLab 的兼容性测试, 成为华为认证级 ISV 伙伴。2022 年, 芯华章 GalaxSim 荣获华为鲲鹏创新大赛一等奖。此外, 智 V 验证平台的主要软硬件产品, 都支持云原生的部署, 配合新发布的 FusionFlex 产品, 能提供高效、灵活的算力和验证效率的提升。

双路并进, 布局未来

对于未来的产品和技术规划, 谢仲辉表示:「芯华章的产品布局将始终围绕两条主线展开, 一条是补齐验证全流程产品;一条是在汽车电子、GPU、RISC-V 等垂直领域提供可靠的系统级验证。」

对于第一条产品路线, 验证是芯华章的强项, 目前其已经积累超过 190 件自主专利申请, 发布了十数款自研产品, 基本建立了完整的数字验证全流程产品和服务。未来还将持续加强和补齐这一块的产品和技术。

第二条产品路线, 据谢仲辉介绍, 芯华章也已经取得了一些阶段性成果。例如在汽车电子方面, 芯华章在业内首创的解决方案——PIL 处理器在环仿真解决方案。该方案的核心优势源自芯华章自主研发的超百亿门高性能硬件仿真器, 以场景定义芯片为目标, 致力于打通场景到算法到芯片的系统级仿真。

无需付出高昂的样片流片费用, 通过 PIL 仿真, 将 HIL 硬件在环测试、软硬件协同开发和测试提早 18 个月。据悉, 目前该方案已经被收录进了《中国汽车工业软件发展建设白皮书》中。

谢仲辉表示:「对于进入智能驾驶时代的汽车行业而言, 芯片开发面临的主要挑战在于巨大的研发投入与最终产品可能无法被应用的风险。按照传统模式, 从芯片设计到最终安装在车辆上, 通常需要耗费 5 年左右的时间, 这意味着目前市面上的车辆使用的是上一代技术的芯片。我们的目标是通过将场景仿真与芯片仿真结合起来, 以降低芯片公司进入主机厂领域的风险, 同时为主机厂在选择芯片时提供更加精准和有效的验证工具与方法, 从而有效缩短 18-24 个月的开发周期, 显著降低应用成本。」

RISC-V 领域也是近几年芯华章重点发力的一个领域。芯华章从底层架构创新做起, 提供覆盖 RISC-V 全流程需求的客制化验证方案, 包括在 core IP 层面提供 RISC-V 指令和架构实现验证, 在 RISC-V SoC 层面针对多核互联、多接口的验证, 以及对基于 RISC-V 处理器的应用提供完整的全系统验证方案。

国产 EDA 现状:各自突破又走向联合

目前的国产 EDA 行业除了几家 EDA 厂商具备较为完整的工具链之外, 许多都以提供点工具为主。谢仲辉表示:「目前, 国产 EDA 厂商都在不同的技术方向各自突破, 但又逐渐走向联合。这种联合可能是并购, 也可能是技术合作或者交叉授权等各种形式。」

他补充道:「因为 EDA 是一个很复杂的长链条产业, 目前所有的国产 EDA 厂商都不可能依靠自己在短时间内完成全部的产品布局。所以我们认为先要把自己的长板打造地足够长, 以『精于芯、验于微、铸非凡』精神为核心, 为客户提供更简单更高效的解决方案, 让芯华章成为客户最值得信赖的合作伙伴。」

另外, 技术合作也是国产 EDA 厂商获得突破的一个途径。他以芯华章和华大九天的合作为例, 两家联手打造了数模混合设计仿真方案:以芯华章仿真工具 GalaxSim 和华大九天仿真工具 Empyrean ALPS 为技术底座, 能够支持数字仿真和模拟仿真主导的任意混合仿真场景, 还可提供基于 Real Number Modeling 的数模混合仿真。同时, 芯华章调试系统 Fusion Debug 可支持华大九天 Empyrean ALPS 的波形格式, 让用户能直观看到不同工具产生的波形结果。

谢仲辉表示:「这一联合解决方案从用户痛点着手, 以双方各自擅长的技术深度融合, 为客户打破不同部门之间的技术藩篱, 提供更加高效、顺畅的项目协作效率。」

芯华章一直非常提倡建立产业上下游的生态平台, 实现合作共赢。比如和国产 IP 厂商芯耀辉的合作。芯耀辉采用芯华章的仿真器产品 GalaxSim 进行 IP 仿真验证, 实现了国产 IP 和国产仿真器验证的紧密结合。IP+EDA 的组合, 让双方都可以更好地服务用户, 打通芯片设计的全技术流程。

另外, 对于国产 EDA 厂商而言, 取得客户的信赖也是一大挑战。谢仲辉表示:「对于这一问题没有捷径, 需要企业扎扎实实地服务好每个客户, 说到做到, 积累口碑, 最后才能让客户在开始选择 EDA 时不需要做太多的评估就认准国产 EDA 工具, 这是整个国产 EDA 成功的必经之路, 也是一条漫长而艰难的奋斗过程。」

写在最后

正如谢仲辉所言, 国产 EDA 需要获得客户认可是一条漫长而艰难的过程, 但也是通向成功的必经之路。不经历风雨, 怎见彩虹。近几年, 国产 EDA 行业的发展的确取得了长足的进步, 但有些问题也不容忽视, 如同质化严重、资源浪费等。企业只有保持创新、提供差异化产品和技术, 才能在大浪淘沙后仍能立于浪尖。

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