EDA作为“芯片之母”长期以来都是我国关键的受限领域,近年来国产发展飞速,已经逐渐形成本地特色的产业链,但EDA行业在国内依然存在挑战。
数据显示,国内销售过亿元的芯片设计企业数量增长迅速,2018年~2022年从208家增长至566家,年复合增长率超过28%,这意味对EDA的需求也在急速增长。反观中国EDA市场,2020年~2025年年复合增长率为14.7%,超过了全球EDA市场2020年~2026年的年复合增长率10.9%
目前,国内EDA以开发单点工具(point-tool)为主,缺少全链条企业。与此同时,国产EDA还面临着技术壁垒高,研发投入大、周期长;缺乏世界级的领军人物和顶级技术人才;缺乏并购整合经验与能力;需要产业链上下游生态协同配合。
而世界上最先进的EDA公司都掌握着全流程工具,因此,全流程会是国产EDA发展不可逃脱的路线。2023年10月12日,合见工软发布5款新品,距离打造EDA数字芯片全流程工具链又近一步。
“全流程”有什么魔力
合见工软总部位于上海,于2021年3月开始投入运营,创始团队来自Synopsys 和Cadence等国际领先的EDA公司,多位核心领导都曾担任这些公司的全球副总裁及最高技术职位 (Fellow),是国内目前现有国产EDA公司中,最具可能性打造具备国际竞争力的国产EDA数字芯片全流程工具链的公司之一。
合见工软为什么要打造全流程的工具链呢?上海合见工业软件集团CTO贺培鑫表示:“EDA工具本身就拥有很高的使用门槛,如果还只是点工具的话,想把整个流程做起来,又要能协同优化就会变得非常困难,所以如果国内没有办法做出全流程工具链,就没有办法真正地解决受限问题。”
据贺培鑫介绍,对于国产EDA行业面临的瓶颈,合见工软战略有三点:
● 一是要保持技术创新,才能够真正解决受限的问题,想要实现这样的目标,就一定要不停地招收国际知名专家,培养国内人才梯队;
● 二是要能构筑整个生态,不光是芯片,还包括芯片上游的系统、下游的封装和PCB,做到协同设计,而且要确定整个设计流程是可收敛的;
● 三是为了打造全流程工具链,合见工软也会持续寻找并购和整合的机会。
上海合见工业软件集团CTO贺培鑫
在这样的战略的领导之下,过去两年中,合见工软员工从280人成长至超过1100人,产品数量从1提升到15,办公室和研发机构从1个提升到超过10个,产品线也从唯一的数字功能仿真器UniVista Simulator(UVS)成长到包括数字验证、实现系统、IP在内的多条产品线。
在产品方面,合见工软采取的是“新国产EDA多维演进战略”。
众所周知,不论是AI、超算、汽车还是5G电子系统,都要在一开始做系统设计,从抽象层面上来讲,系统设计是最高层;做完系统设计后,就要选择IP,例如处理器IP或接口IP;接下来就要做数字实现(implementation),把RTL code(RTL code一般使用高阶的程序编程语言来设计,比如Verilog)实现成为网表(net list),再实现成为GDS2,就可以送到晶圆代工厂做成芯片;经过验证才能决定接下来是否使用芯粒(Chiplet)、采取何种封装,事实上现在芯片设计的过程中,验证所花的时间和费用可能会超过实现还有IP。
所以说,整个系统中,不止会有芯片,还会包括整机系统和软件。
所谓“新国产EDA多维演进”就是在要覆盖系统(HW+SE)、IP、实现、验证、芯粒/封装/PCB,以便能够彻底地帮助国内的芯片设计公司还有系统设计公司解决受限问题,做到联合优化,保证工具结果可收敛,尤其是在性能和能效上。
就比如说,今年年初AMD CEO Lisa Su在IEEE最重要的芯片设计大会ISSCC(国际固态电路会议)上发表了AMD最新的 MI100加速器,MI100与上一款MI250X相比取得了4.2倍的性能提升和2.2倍的能效提升,这些提升并不是从更先进的制程得来的,而是做了协同优化,在系统方面进行软硬件的协同优化,在IP、芯粒、封装上做了优化。从结果可以看到,这与合见工软的”新国产EDA多维演进策略“不谋而合,同时该策略也得到了一定的验证。
五款新产品打通“多维演进战略”
针对“多维演进战略”,合见工软最新发布5个产品,分别对应覆盖系统(HW+SE)、IP、实现、验证、芯粒封装PCB五个方向,分别是:
● 系统:虚拟原型设计与仿真工具套件UniVista V-Builder/vSpace
● 验证:全场景验证硬件系统UniVista Unified Verification Hardware System(UVHS)
● 实现:测试向量自动生成工具UniVista Tespert ATPG
● IP:全国产PCIe Gen5完整解决方案UniVista PCIe Gen5 IP
● 芯粒/封装/PCB:电子系统研发管理系统UniVista EDMPro
第一,从V-Builder/vSpace方面来讲,事实上,厂商在SoC开发前期,就会有开发软件的需求,而不是等到RTL设计好送到晶圆代工厂,芯片回来后才开始开发软件,那样的话,就会错失很多市场机会。
换句话说,就是越早开始做软件设计和优化越好。V-Builder这样的虚拟原型创建工具(virtual prototyping),能够在RTL code还没有做好之前开发软件,而另外一个工具vSpace可在已有RTL code前提下,与UVHS硬件仿真系统配合验证RTL code。两个工具的配合下,真正达到测试左移(shift-left testing)的作用,让测试尽早介入到软件的研发过程中,同时优化整个系统的软硬件。
第二,UVHS(UniVista Unified Verification Hardware System)方面,它是一个商用级的全场景验证硬件系统。
UVHS能够与V-Builder/vSpace配合使用,达到全场景验证布局的效果。芯片设计的某一部分是RTL code的话,就可以放在UVHS的硬件仿真系统内验证;如果还没有RTL code,就可以用V-Builder做一个软件虚拟原型在UVHS上跑。
此外,UHVS覆盖四个不同使用场景,既可以做Emulation(硬件仿真),也可以做Prototyping(原型验证)。
UVHS系统已在客户端得到过真正实测性能,现在客户使用最大的系统有40个BOX,总共160个FPGA,相当于大概60亿门的设计规模,在Prototyping(原型验证)阶段的话可以跑20~100MHz,Emulator(硬件仿真)可以跑10~20MHz。
第三,Tespert ATPG方面,代表的是在芯片制造完成后,确定制造过程没有问题,芯片可以正常工作,此时就需要在设计阶段利用Tespert这样的测试向量生成工具,覆盖更高质量、更快、更高压缩比的测试向量,ATPG就自动地产生的测试向量,能够对芯片的所有功能进行覆盖。
值得强调的是,Tespert ATPG更加直观,因为有一个很好的debugger,如果有问题,可以很快地判断原因所在,是一个非常全面的平台。
第四,EDMPro方面,是支持客户做片级系统设计的工具,里面有三个可以组构在一起的组件。
一是RMS(资源库管理系统),一般的片级系统里有很多零件,可以用它来管理这些零件;二是电子设计检查工具,在做PCB时,它可以自动地确认有没有设计错误;三是电子设计评审系统,在做PCB设计时,很多情况下还是需要人工判断和处理,所以它就是集中管理每个人的评审结果的数据平台。
有了EDMPro这个系统以后,就可以真正地达到电子系芯片设计要求,还可以在一起联动合作需求。
第五,IP方面,包括PCIe Gen5 IP与Ethernet的IP两种新IP,加上已经销售的Memory、Ethernet、PCIe、CXL等IP,客户就不需要从头开始设计整个系统了。
接近客户,靠近客户
“先进封装的协同优化的一致性检查工具UniVista Integrator (UVI)是合见工软进入系统级的第一步,是我们完全自研的产品,今天推出的产品整体来看体现了合见工软的多维演进战略,同时说明了合见工软为什么叫工业软件集团。”上海合见工业软件集团副总裁敬伟强调,从数字芯片到数字系统开发,合见工软其实在看整个数字系统产品的生命周期,就如“软件定义汽车”这类新概念一样,未来一切都会围绕用户场景来定义芯片和产品,这是一个以始为终的过程,合见工软的系统恰好在整个生命周期两端。
可以想像,当软件来定义网络、软件来定义汽车时,软件就代表了整个系统,这些复杂的工具如何帮助构建最好的芯片架构,保证最终实现东西是客户想要的,需要在很早的阶段去做,这就是合见工软为什么在这个时候做这样一件事情。它让合见工软整个的工具链从系统场景一直覆盖到最后的系统交付,是整个电子系统产品的全生命周期的工具平台。
不止如此,从2021年开始的时候合见工软通过自研和并购,产品用户群已经覆盖了从数据芯片到整机的所有客户群。经过去年到今年一年多持续发展,客户现在已经有超过100家,这些客户完整覆盖了数字芯片的各种领域,从常见的高性能计算、AI、DPU、GPU、网络、手机、再到系统厂商,如计算机,网络设备,汽车电子等。
上海合见工业软件集团副总裁敬伟
“EDA行业随着设计复杂度的提升,EDA和IP的互动变得越来越紧密。”上海合见工业软件集团事业部总经理、南京启见半导体科技有限公司总裁刘矛对此表示,尤其是在HPC(高速计算)领域,客户在设计芯片时会更多考虑IP和EDA。业界比较领先的前几家公司均在EDA和IP上有密切投入与互动,合见工软也认为,想要做到业界领先地位,就必须加大IP投入,与诺芮的合并其实是合见工软进军设计IP市场很重要的一步。
诺芮团队成立于2018年,是国内Ethernet、 PCIe领先公司,整个团队在IP设计和芯片设计上都有超过十年的经验。合并诺芮后,合见工软增强了IP整体设计能力并与现有团队形成技术互补,此外,诺芮带来了非常好的产品,例如诺芮团队并购后首次发布的PCIe Gen5 和 Ethernet产品。这与合见工软整体发展策略非常符合。接下来,合见工软的发展目标是希望成为一个世界级的公司,那就要求不仅要在单点上实现单点工具和产品最优性能,也需要在IP上和EDA上有更好的布局。
当然,与诺芮的合不会是IP发展的最后一步,接下来合见工软也会持续地关注在IP领域的新产品、好团队及新应用,持续扩展EDA+IP的产品策略,合见工软也很有信心与诺芮团队携手开发出更多、更好的产品,从而实现1+1大于2的化学反应。
上海合见工业软件集团事业部总经理、南京启见半导体科技有限公司总裁刘矛
“从国产数字大芯片设计需求来讲,需要解决各个点工具自己去串联的弊端,另外整个生态的支持以及IP在验证方面、实现方面、系统级、芯机联动都非常重要。”上海合见工业软件集团联席总裁徐昀表示,其实数字芯片设计公司都有这方面需求,如果说供应商分开,对客户来说是非常大的负担,这意味着客户要在各个供应商之间做连接,并把自己的需求切分开,找不同的供应商来对接。
而如今的合见工软的整体产品策略,就是围绕如何解决客户这样的需求,相当于做了一个打包的解决方案,这其中包括的验证、IP也包括贯穿了流程的DFT工具。
合见专注于数字芯片领域,主要解决数字大芯片设计对EDA、对生态的需求,虽然目前合见工软只成立了两年半时间,但业务进展很快。合见工软创始团队很多都有全球头部EDA企业的从业背景,都做过行业顶尖的产品,服务过大客户,此外也完成了华桑、云枢、诺芮三大收购,填补和串联了合见工软的能力。
上海合见工业软件集团联席总裁徐昀
在人才方面,合见工软已经形成了虹吸效应。上海合见工业软件集团联席总裁郭立阜对此表示,人才的虹吸效应体现在两方面,一是在顶级公司有成功案例,每个工程师想做出世界上最好的产品,而合见工软的创始团队看过世界范围内好的产品是怎么做出来的,自己也做过好的产品,也有能力相信自己能做出好的东西,这样人才才能朝这个方向流动;二是不断培养人才,这既包括了内部的经验风向,也包括了与大学的联系。
世界几大EDA公司都在人才上拥有雄厚的积累,他们的EDA人才比中国现有EDA人才加起来都多,所以国内的缺口很大。因此,做好人才培养,不仅是做好合见工软的关键,更是对整个国产EDA行业极为重要的事情。
上海合见工业软件集团联席总裁郭立阜
对于合见工软,贺培鑫总结出两个特点,一是接近客户、靠近客户,对客户需求更加了解;二是产品性能对标国际上最领先产品,并不是低端的国产替代。
对于未来,合见工软将从技术团队驱动和商业落地能力驱动两方面,不断造血,持续推动全流程工具的愿景。
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