本土EDA/芯片產(chǎn)業(yè)從無到有和從有到用的路徑探討

近期在跟業(yè)內(nèi)人士的交流中，總離不開一個話題，那就是美國芯片法案的持續(xù)影響，而一個共識是搭建完整的本土半導體產(chǎn)業(yè)鏈的緊迫性和重要性顯而易見，雖然大多數(shù)人也同意要形成一個足夠強大的本土產(chǎn)業(yè)鏈仍有極大挑戰(zhàn)、仍需長期持續(xù)的投入和努力，我們的第一步是盡快先做補全，然后再做強。如行芯科技董事長兼總經(jīng)理賀青所言，“我們陪伴芯片設計公司、芯片制造商的EDA企業(yè)正采用速度的方式，基本上是快3倍，以前大家在用國外的EDA軟件做的一些事情，我們所采用的周期是直接除以3，以3倍速在做產(chǎn)品開發(fā)，中國人的勤勞，除以2或多或少還是可以的，但是除以3是超出極限的，目前我們每天都處于極限狀態(tài)，就是用速度換取時間。”

在近期舉辦的ICDIA 2023論壇期間，與非網(wǎng)記者得以近距離與多位來自EDA、IP、測試測量企業(yè)的意見領袖交流，就一些大家普遍關(guān)心的熱點話題進行深入溝通。筆者將此次交流中的一些收獲分享如下：

EDA視角
2年后將形成完整的本土EDA工具鏈？

作為加速芯片設計的最重要的工具性產(chǎn)品，本土EDA工具的發(fā)展在這幾年被格外關(guān)注，與非網(wǎng)也多次撰文對本土EDA產(chǎn)業(yè)的分布以及發(fā)展思路進行分析和梳理（產(chǎn)研 | 跨過溝壑，國產(chǎn)EDA工具將一馬平川 、適合中國EDA發(fā)展的道路思考）。

對于本土EDA工具在模擬方向上已有相對完整的工具鏈，而在數(shù)字方向仍相對薄弱的現(xiàn)狀，賀青表示，“數(shù)字芯片從開發(fā)到流片投入動輒數(shù)億元，試錯代價高，所需EDA工具種類繁多，對精度、效率、容量都有極高要求。行芯從2018年成立，一直專注于芯片物理設計Signoff領域，與行業(yè)頭部客戶協(xié)同作戰(zhàn)，用了四年時間才實現(xiàn)數(shù)字EDA工具的商業(yè)化。。”

行芯科技董事長兼總經(jīng)理賀青

在被問及數(shù)字全流程工具需要多久才能補全時，賀青回答“2年”。這點在后面跟其他業(yè)界人士交流中也被反復驗證。而除了數(shù)字以外，我們要打造全套EDA工具，包括設計、制造，以及應用端，真正全流程的工具鏈，比較理想和樂觀的預估是2027年即5年，是基本要求。

這其中我們?nèi)悦媾R很多問題和挑戰(zhàn)：
首先是人員規(guī)模。放眼全球3大EDA工具廠商，規(guī)模較小的西門子EDA，其全球員工數(shù)也在6000人以上，而本土規(guī)模最大的EDA企業(yè)華大九天目前人員也只有660人（2021年12月數(shù)據(jù)）。要打造完整的工具鏈，技術(shù)層面至少要有3000人的團隊，我們國內(nèi)所有相關(guān)從業(yè)人員總數(shù)可能也就在4000多人，其中技術(shù)人員可能不到3000人，這其中還有很多做重復性產(chǎn)品開發(fā)的，可謂資源相當有限，而真正有經(jīng)驗的高層次人才就更為稀缺。

因為人才培養(yǎng)周期較長，所以本土EDA企業(yè)之間尤其是近幾年一大批新創(chuàng)的EDA企業(yè)是否能形成某種程度的產(chǎn)業(yè)同盟，盡量避免資源內(nèi)耗，尋求一些差異化的產(chǎn)品線布局和競爭對整體產(chǎn)業(yè)和工具鏈的快速健全顯得尤為重要。這里除華大九天等作為傳統(tǒng)行業(yè)龍頭的目標是努力打造完整的工具鏈以形成綜合性國際品牌競爭力外，如行芯科技則是布局在針對高端工藝的數(shù)字工具鏈，而英諾達聚焦在低功耗設計和EDA云平臺的建設上；

其次是資金。 有業(yè)內(nèi)人士提出，“未來五年要把全流程工具做好，每年要投入40到50億，就是200億的資金”；

還有標準。在溝通中大多數(shù)嘉賓也都認同，要打造完整本土工具鏈不可能由某一家企業(yè)獨立完成，而應該是多家企業(yè)甚至全產(chǎn)業(yè)的協(xié)作，過程中的合作、整合和收并購也不可避免。事實上，一些初具規(guī)模的本土企業(yè)已經(jīng)開始有所行動，且收購標的不僅局限于國內(nèi)，但相關(guān)人士也表示，整合中核心要考慮的首先是技術(shù)層面，包括技術(shù)好不好，以及技術(shù)能不能聯(lián)通，，一般來講技術(shù)層面的事都是可以通過一定的時間解決的。但比較重要的是不同企業(yè)的工具產(chǎn)品能否在底層數(shù)據(jù)格式上統(tǒng)一，這樣能比較方便工具的集成和對接。對此，美國有EDIF標準致力于解決EDA工具標準化的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)庫、接口問題，相應的，國內(nèi)則需要有自己的一套標準，避免可能受制于人。

從有到用，挑戰(zhàn)更大

以上可以說是舉全國EDA業(yè)界之力解決本土EDA工具從無到有的問題，而從有到用起來，挑戰(zhàn)更大。

首先是工具本身的質(zhì)量。業(yè)內(nèi)人士指出，本土EDA工具要做好，面臨一個很大的問題，是先進工藝技術(shù)支撐的缺陷，現(xiàn)在很多芯片設計公司都可以做7nm、5nm甚至做3nm的設計，但是國內(nèi)的EDA工具還做不到先進工藝的支持，“這里面最大的問題，因為我們拿不到先進工藝的參數(shù)”，沒有參數(shù)，就沒辦法做工藝的適配、結(jié)合。

其次，國產(chǎn)工具的應用除了要解決工具本身質(zhì)量問題外，還要面臨的問題是，客戶此前采用其他EDA產(chǎn)品長期積累下來的底層數(shù)據(jù)。這在模擬芯片會更嚴重一點，數(shù)字芯片相對好一些，也就是PDK，“要想更多的客戶能夠用本土的工具做設計，必須要解決PDK的問題，現(xiàn)在確實有這個障礙。因為其他友商的PDK不能拿來直接用，一方面有加密的問題，另外還有知識產(chǎn)權(quán)的問題，必須要重新做一套。”

現(xiàn)在很多芯片設計企業(yè)在采用本土EDA工具時，多是與EDA公司共同開發(fā)的方式來解決PDK的問題，同時也有EDA公司提供的PDK自動化開發(fā)的工具，協(xié)助設計公司可以自己完成PDK的搭建，但這也會相應增加設計公司的工作量，提高了其與本土EDA公司合作的門檻。

此外，一個事實是，國內(nèi)現(xiàn)在有幾千家芯片設計企業(yè)，但實際上愿意采用國產(chǎn)EDA的企業(yè)少之又少，而下游企業(yè)和客戶對EDA工具的打磨和迭代又至關(guān)重要。

對此，芯啟源EDA&IP銷售總經(jīng)理裘燁敏感同身受，“前幾年我們做好的工具，實際上沒有特別好的場景給我們做打磨。現(xiàn)在這些機會越來越多，我們也希望這個機會能夠擴大。”裘燁敏補充，“我們已經(jīng)看到有地方政府開始有不少政策引領，但可能里面有一些條件還有較多的限制，同時資金扶持的額度相對也比較小?，F(xiàn)在雖然有一些企業(yè)開始用到本土的EDA工具，但同時也有一些企業(yè)希望用到國產(chǎn)化的解決方案，芯啟源的系列產(chǎn)品在這一方面也能夠滿足客戶需求，為這些企業(yè)提供更大的助力。。而我們看到現(xiàn)在地緣政治的因素越來越顯著，所以希望在政策方面能夠提供給我們更多的機會和時間窗口，這樣可以加快推進我們產(chǎn)品的迭代，使之更加成熟穩(wěn)定，我們后面也能更好的反哺本土芯片產(chǎn)業(yè)。”

芯啟源EDA&IP銷售總經(jīng)理裘燁敏

賀青也強調(diào)，要實現(xiàn)本土EDA工具的快速迭代，有兩類客戶很重要，一類是大客戶，另一類是細分賽道的尖端客戶。

而對于像英諾達這類嘗試EDA上云這種新的商業(yè)模式和產(chǎn)品開發(fā)模式的EDA企業(yè)來說，一個更大的挑戰(zhàn)則是產(chǎn)業(yè)成熟度和如何打破固有認知上。英諾達副總裁熊文坦言，“我們在做云租賃的時候，安全是客戶最大的顧慮。”

英諾達副總裁熊文

從英諾達的角度，通過技術(shù)和機制保證云上EDA工具的安全已經(jīng)不是問題，熊文提到，“安全可以分成兩個方面，一方面是企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)接入內(nèi)部網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)安全，這個不但是客戶要求的傳輸數(shù)據(jù)安全，也包括要防范一些黑客攻擊，這點我們可以通過成熟的Palo Alto Networks防火墻技術(shù)來解決，外網(wǎng)接入也是以白名單的方式。從外部網(wǎng)絡方面，我們達到Gartner的第一象限標準。另一方面是客戶接入內(nèi)網(wǎng)之后的數(shù)據(jù)安全，畢竟IC設計公司最核心的價值就是它的設計數(shù)據(jù)。我們有很多的措施，接到內(nèi)網(wǎng)之后，英諾達有一套物理上的隔離和保護措施，另外，我們認為人是會犯錯誤的，所以我們有嚴格以及不斷強化的操作日志，并定期培訓工程師嚴格按照操作日志，避免發(fā)生人為故障。同時在硬件隔離之后，還會為客戶提供24小時的視頻監(jiān)控，監(jiān)控錄像會保留三個月，如果有特殊需求，我們可能會保留一年以上。”    

測試測量視角
本土芯片產(chǎn)業(yè)遠未到成熟期 合作更顯重要

和EDA工具與客戶之間在產(chǎn)品迭代上的雞生蛋、蛋生雞的問題類似，本土芯片產(chǎn)業(yè)同樣面臨從無到有，以及更重要的應用落地的挑戰(zhàn)。

對此，是德科技大中華區(qū)運營總監(jiān)任彥楠表示，“我覺得關(guān)鍵是和應用端有個磨合，我們知道最近幾年國內(nèi)IC發(fā)展的非?？欤瑤缀趺總€細分領域都有國內(nèi)design house的身影，但是IC其實離實際的應用，就是工程化的這一段，是一段必經(jīng)之路，能不能實現(xiàn)真正的國產(chǎn)替代，是我們國內(nèi)IC企業(yè)可以再花一些力氣往前走的，和下游企業(yè)磨合，真正從實驗室走向一個IP概念，走向工程化，最終完全實現(xiàn)在性能、指標、功耗各個方面都能具備競爭力，這一步是國內(nèi)企業(yè)需要做的事情，而不僅僅停留在“好芯片”層面，也要“用起來”。”

是德科技大中華區(qū)運營總監(jiān)任彥楠

 
而國內(nèi)雖然號稱有2000多家的芯片設計企業(yè)，但無論產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模，還是個體企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平以及體量，都和國際大廠存在較大差距。這一點，從測試測量代表性企業(yè)NI在主推的自動化測試業(yè)務可見一斑。NI亞太區(qū)半導體業(yè)務發(fā)展經(jīng)理周文昊介紹，“NI的業(yè)務模式在歐美和中國有很大的不同。以半導體來看，歐美集中在一些巨頭企業(yè)，NI的業(yè)務有非常大的比重來自于幾個大廠，這些大廠自己也具有非常好的knowhow，NI更多是提供基礎設施和軟硬件工具，我們幫助它們提升效率；但在中國，情況完全不一樣，即便我們現(xiàn)在說半導體很火熱，但是在中國，如果按照傳統(tǒng)意義上定義的半導體大廠，現(xiàn)在可能還屈指可數(shù)。”周文昊補充，“這不意味著這些企業(yè)不需要自動化，只不過對NI的產(chǎn)品和服務模式提出了更大的挑戰(zhàn)。因應這樣的挑戰(zhàn)，首先NI近年來投資研發(fā)將過去單純的儀表產(chǎn)品擴展成現(xiàn)在應用場景下無需編程的方案系統(tǒng)，搭配快速交付的界面加速用戶上手。

NI亞太區(qū)半導體業(yè)務發(fā)展經(jīng)理周文昊

并同時攜手中國本地專業(yè)合作伙伴 — 孤波科技從運營面向助力本土芯片設計公司的創(chuàng)新加速與效率提升。孤波科技CEO何為提到: “隨著更多的中國芯片設計企業(yè)已經(jīng)在近些年的發(fā)展中逐漸邁向高端、復雜的芯片應用場景, 期間遇到的挑戰(zhàn)之一就是需要更加精益化地進行研發(fā)管理、產(chǎn)品管理和運營管理，而人才的缺乏要求更多方案級的解決方案”，而這正是孤波聚焦芯片設計研發(fā)運營一體化而生的先進軟件方案能解決的。

孤波科技CEO何為

作為深度參與到芯片產(chǎn)業(yè)的測試測量企業(yè)，任彥楠提倡全產(chǎn)業(yè)鏈需要更加緊密的協(xié)作，“我們是盡力把工具做好，讓大家可以用到最好的工具，而整個國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，不僅是芯片設計公司，包括EDA、IP企業(yè)、晶圓代工和封裝測試企業(yè)，還有下游的應用，大家都可以集體協(xié)力向前，有一個受惠的過程。”

    
賀青也強調(diào)，“這個過程不是簡單替換的過程，比如晶圓代工廠、芯片設計企業(yè)和EDA公司在現(xiàn)在的環(huán)境下，需要與客戶建立深度互信，摒棄傳統(tǒng)的程式化合作方式，采用不分彼此的協(xié)同機制快速響應訴求并直接探討可能的實現(xiàn)方案，極大提升開發(fā)效率。”

    
任彥楠補充，“我們在一些環(huán)節(jié)上互相嵌套在一起，形成閉環(huán)。包括像IP企業(yè)，我們都是互為客戶和合作伙伴，有非常良好的互動，但是這個互動是基于信任，可以在產(chǎn)品開發(fā)之初盡早的介入，了解的越深，合作的方式方法才會更多。我們相信這種開放合作最終也將讓整個產(chǎn)業(yè)收益。”