k8凯发(中国)天生赢家·一触即发

　　天生赢家·一触即发✿★◈ღ。凯发国际k8官网登录手机✿★◈ღ。芯片设计✿★◈ღ，凯发k8天生赢家一触即发✿★◈ღ，随着美国对中国芯片产业的打压逐步升级✿★◈ღ，卡脖子由芯片向着核心技术延伸✿★◈ღ，大家发现EDA软件也是要补的短板✿★◈ღ，发展国产EDA软件的呼声很高✿★◈ღ。EDA软件虽然也是一种软件✿★◈ღ，但开发时要运用大量半导体和微电子学知识✿★◈ღ，而且它的市场容量很有限✿★◈ღ，养不活大批EDA软件公司✿★◈ღ。因此✿★◈ღ，国产EDA软件的开发要科学规划✿★◈ღ，要避免低水平竞争✿★◈ღ，避免蜂拥而上✿★◈ღ。

　　集成电路(芯片)产业是信息技术产业的核心✿★◈ღ，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性✿★◈ღ、基础性和先导性产业✿★◈ღ。EDA软件是芯片设计的必备工具✿★◈ღ，因而是芯片产业的重要基石之一✿★◈ღ。虽然从商业角度看✿★◈ღ，EDA软件是研发难度大✿★◈ღ、要持续不断更新和投入✿★◈ღ、净利润率也不高的“苦逼”行业✿★◈ღ，但从重要性角度看✿★◈ღ，它是一个“极其重要”的行业✿★◈ღ，可以说是重中之重✿★◈ღ，需要政府高度重视✿★◈ღ、科学规划和大力支持✿★◈ღ，加快国产EDA软件行业发展势在必行✿★◈ღ。笔者从自身经历和对行业的观察✿★◈ღ，浅谈对国产EDA软件开发的想法✿★◈ღ，并提出了6点发展建议✿★◈ღ。

　　EDA软件就是电子设计自动化(Electronics Design Automation)软件✿★◈ღ。它是设计集成电路(芯片)的必备工具✿★◈ღ，因此也叫EDA工具✿★◈ღ。设计人员在工作站上使用EDA软件✿★◈ღ，要把数十亿(甚至上百亿)个晶体管✿★◈ღ、存储单元✿★◈ღ、电阻✿★◈ღ、电容等安排在1cm不到的硅片面积上✿★◈ღ，并连接成极其复杂的电路✿★◈ღ，例如CPU✿★◈ღ、SOC✿★◈ღ、Flash芯片等✿★◈ღ，而且要保证设计万无一失后多玩龙之谷论坛✿★◈ღ，才能送到制造厂去加工✿★◈ღ。EDA软件的任务流程一般包括✿★◈ღ：1.硬件描述语言(HDL)输入✿★◈ღ；2.逻辑编译✿★◈ღ、简化和分割✿★◈ღ；3.电路综合✿★◈ღ、优化✿★◈ღ、布局和布线.电路仿线.生成制造数据✿★◈ღ。如果说设计芯片很难✿★◈ღ，那么设计EDA软件就更难✿★◈ღ。可以说✿★◈ღ，没有EDA软件就没有各种复杂芯片K8凯发官方✿★◈ღ，就没有各式各样的智能设备✿★◈ღ，因而就没有了我们今天的工业信息化✿★◈ღ、通信便利化✿★◈ღ、生活智能化的社会✿★◈ღ。

　　EDA软件是从上世纪70年代开始✿★◈ღ，逐步从计算机辅助设计(CAD)✿★◈ღ、计算机辅助制造(CAM)✿★◈ღ、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)等技术演变而来✿★◈ღ，已有50多年的发展史✿★◈ღ。它大致经历了三个发展阶段(参考4)✿★◈ღ。

　　是CAD时代(二十世纪七十到八十年代)✿★◈ღ。这个时期的CAD主要功能是交互图形编辑✿★◈ღ，晶体管级布图设计✿★◈ღ、布局布线✿★◈ღ、设计规则检查✿★◈ღ，门级电路模拟和验证等✿★◈ღ。

　　是EDA软件走向商业化(九十年代)✿★◈ღ。这一阶段✿★◈ღ，硬件描述语言VHDL和Verilog产生了✿★◈ღ，这为EDA软件的商业化打下良好的基础✿★◈ღ。随着硬件描述语言的标准化和芯片设计方法的不断发展✿★◈ღ，推动了EDA软件的普及和发展✿★◈ღ。这个时期EDA软件的特征是高级语言描述✿★◈ღ、系统级仿真和综合技术✿★◈ღ、以及正向（Top Down）设计方法成为主流✿★◈ღ。

　　是EDA软件进入系统级设计阶段(本世纪开始)✿★◈ღ。这一时期在仿真验证和设计两个层面✿★◈ღ，支持标准硬件描述语言的EDA软件的功能更加强大✿★◈ღ，更大规模的可编程逻辑器件不断推出✿★◈ღ，系统级✿★◈ღ、行为级硬件描述语言趋于更加高效和简单✿★◈ღ，使更大规模的系统级芯片(SoC)设计成为可能✿★◈ღ。经过最近三十年的市场博弈✿★◈ღ，不断兼并✿★◈ღ，强者恒强✿★◈ღ。全球EDA市场仍然由Synopsys✿★◈ღ、Cadence和Mentor三家EDA厂商所垄断✿★◈ღ，大的格局并没有变化K8凯发官方✿★◈ღ。

　　2018年可以看作人工智能(AI)的元年✿★◈ღ，国际著名EDA厂商已经开始研发具有AI功能的EDA软件✿★◈ღ，试图在EDA软件中应用AI算法赋能芯片设计✿★◈ღ。今年3月12日✿★◈ღ，Synopsys推出业界首个用于芯片设计的自主AI应用程序DSO.AI(Design Space Optimization AI)✿★◈ღ，这是电子设计技术上所取得的重大突破✿★◈ღ。3月18日✿★◈ღ，Cadence发布了经过数百次先进工艺流片验证的数字全流程新版软件✿★◈ღ，采用了支持机器学习（ML）功能的布局布线和物理优化引擎✿★◈ღ，吞吐量最高提升3倍✿★◈ღ，功率✿★◈ღ、性能和面积(PPA)最高提升20%✿★◈ღ，助力设计更卓越的芯片✿★◈ღ。而Mentor的机器学习(ML)OPC可以将光学邻近效应修正(OPC)输出预测精度提升到纳米级✿★◈ღ，同时将执行时间缩短3倍(参考5)✿★◈ღ。

　　笔者80年代在航天部七七一所读研的时候✿★◈ღ，参与了沈绪榜院士主持的部管预研课题“智能硅编译器”(Intelligent Silicon Compiler✿★◈ღ，后文简称✿★◈ღ：ISC)的研究✿★◈ღ。课题内容是研究如何用自然语言描述要设计的芯片✿★◈ღ，如何通过计算机把芯片描述一步步编译✿★◈ღ，最后生成制造芯片所需的芯片布图(Layout)数据✿★◈ღ。简单地说✿★◈ღ，ISC课题研究的是芯片的全自动设计方法✿★◈ღ，这是EDA的最高境界✿★◈ღ。即便今天看来✿★◈ღ，ISC的理想也是非常先进和高远✿★◈ღ。目前多玩龙之谷论坛✿★◈ღ，国外三家EDA厂商的EDA软件还没有实现ISC的理想✿★◈ღ，也就是说还不能全自动地设计芯片✿★◈ღ。

　　与ISC的理想相比较的线.硬件描述语言（HDL）比自然语言低级✿★◈ღ；2.设计流程中的一个个软件工具是人工组织起来的✿★◈ღ，不是ISC那样自动完成的✿★◈ღ；3.芯片设计人员不但要熟练掌握EDA软件✿★◈ღ，更要具备丰富的芯片设计经验✿★◈ღ，而ISC对芯片设计人员的要求不高✿★◈ღ。当然✿★◈ღ，ISC是一个预研课题✿★◈ღ，是一种方法论研究✿★◈ღ。在当时电脑配置极其低下(显示分辨率640X480✿★◈ღ、主频4Mhz✿★◈ღ、内存128KB✿★◈ღ、硬盘20MB)的条件下✿★◈ღ，ISC是无法真正开发出来并商业化运用✿★◈ღ。40年后的今天✿★◈ღ，在电脑配置极其豪华的条件下✿★◈ღ，全球最先进的EDA软件还没有实现ISC追求的目标✿★◈ღ。笔者研究生论文的工作集中在ISC的组成结构✿★◈ღ、专家库系统✿★◈ღ、布图描述语言✿★◈ღ、人机图形接口等方面✿★◈ღ，并完成了芯片布图的CIF格式和GDSII格式的互转软件✿★◈ღ，基于AutoCAD系统开发了坐标纸上芯片布图的数字化输入软件✿★◈ღ。

　　笔者算是国内较早的IC CAD软件开发者和系统应用者✿★◈ღ。当年七七一所购置的国外的IC CAD系统✿★◈ღ，包括Computer Vision系统(简称✿★◈ღ：CV系统)和阿波罗(Apollo)图形工作站✿★◈ღ。它们的主要功能是:坐标纸上芯片布图的数字化输入✿★◈ღ，用mSPICE软件对器件参数进行仿真✿★◈ღ，修改和检查芯片布图✿★◈ღ，全芯片的布局和布线✿★◈ღ，设计规则检查✿★◈ღ，大型绘图机绘制芯片布图等✿★◈ღ。90年代初期在深圳使用过Tanner公司的芯片布图编辑软件L-EDIT✿★◈ღ，已感受到EDA软件进步之神速✿★◈ღ。

　　说到要发展国产EDA软件✿★◈ღ，行外人士倒是信心满满✿★◈ღ，不就是设计个软件吗✿★◈ღ，但业内人会皱皱眉头说“EDA软件是个苦逼的行业”多玩龙之谷论坛✿★◈ღ。这么说是有理由的✿★◈ღ，笔者认为有以下几方面的原因✿★◈ღ。

　　处理数十亿(甚至上百亿)个电路元件✿★◈ღ，并把它们连接成理想功能的芯片✿★◈ღ。处理和连接的难度犹如把面积仅1cm的芯片放大25万倍后✿★◈ღ，看到在半个深圳湾高新区的面积上K8凯发官方✿★◈ღ，用最窄5毫米的线条(多晶硅✿★◈ღ、氧化层多玩龙之谷论坛✿★◈ღ、外延层✿★◈ღ、离子注入区✿★◈ღ、上下层过孔✿★◈ღ、铝连线等)纵横交织构成一个“电路森林”✿★◈ღ，这种纵横交织有10～20层之多✿★◈ღ。EDA软件既要保证这种处理✿★◈ღ、连接✿★◈ღ、纵横交织完全不会出错✿★◈ღ，又要满足电路参数✿★◈ღ、速度✿★◈ღ、功能✿★◈ღ、面积✿★◈ღ、功耗等约束条件✿★◈ღ。所以✿★◈ღ，由事难想到做事的工具之难✿★◈ღ，设计EDA软件的难度可想而知✿★◈ღ。另外✿★◈ღ，一般软件开发完成后✿★◈ღ，基本可以定型并大量销售K8凯发官方✿★◈ღ，未来的维护只是在发现错误(Bug)后✿★◈ღ，打个补丁或者更新一个版本✿★◈ღ。但是✿★◈ღ，EDA软件首先不能出现Bug,另外随着半导体工艺的进步(或者革命性变革)✿★◈ღ，EDA软件都要随着开发升级版本(或者革命性新版本)✿★◈ღ，并且它的销售数量非常有限✿★◈ღ。因此✿★◈ღ，大的研发投入和较少的销售数量✿★◈ღ，决定了EDA软件价格不菲✿★◈ღ。

　　图4. 1cm的芯片放大25万倍后✿★◈ღ，可以看到在半个深圳湾高新区的面积上✿★◈ღ，布满了最窄5毫米的线条纵横交织构成的“电路森林”✿★◈ღ，纵向堆叠多达10～20层之多✿★◈ღ。

　　EDA软件开发不同于一般软件开发✿★◈ღ，它交叉在软件工程学✿★◈ღ、半导体和微电子学两个领域之间✿★◈ღ。目前高校还没有这样二合一的学科设置✿★◈ღ，既要学软件专业✿★◈ღ，又要学半导体和微电子专业多玩龙之谷论坛✿★◈ღ。目前从业者可以是工作中半路转行✿★◈ღ，恶补另外一个学科的知识✿★◈ღ；也可以是两个专业的人配合工作✿★◈ღ，各取所长✿★◈ღ。笔者专业是计算机硬件兼顾软件工程✿★◈ღ，读研时学了超大规模集成电路和半导体工艺课程多玩龙之谷论坛✿★◈ღ，所以对EDA软件开发有一定了解✿★◈ღ。但是✿★◈ღ，如果是学半导体和微电子专业的人✿★◈ღ，工作中转向从事EDA软件编程✿★◈ღ，要掌握软件工程的知识难度较大✿★◈ღ。目前EDA软件人才紧缺✿★◈ღ，资深高级人才更缺✿★◈ღ，需要国家有计划地在高校中定向培养✿★◈ღ。

　　平均每年每家购买100万元的国产EDA软件（国外EDA软件另当别论）✿★◈ღ，则国产EDA软件市场容量为10亿多元✿★◈ღ。假如每家购买500万元✿★◈ღ，则国产EDA软件市场容量也仅50亿元的规模✿★◈ღ。再来看看国外三家龙头EDA厂商的情况✿★◈ღ。根据股票市场的公开信息✿★◈ღ，2019年✿★◈ღ，三家EDA软件公司的总收入合计不超过80亿美元✿★◈ღ，估计全球EDA软件市场规模不超过100亿美元✿★◈ღ。2019年Synopsys和Cadence的总收入分别是33.61亿美元和23.36亿美元✿★◈ღ，净利润分别为5.324亿美元和9.89亿美元✿★◈ღ，净利润率分别是15.8%和42.3%✿★◈ღ。从历年的情况可以看出✿★◈ღ，EDA软件行业的发展呈现小幅平稳增长态势✿★◈ღ，难有爆发式增长的情形✿★◈ღ，净利润率基本在10%～15%之间变化✿★◈ღ。所以说EDA软件行业是一个高投入✿★◈ღ、净利润率不高的行业✿★◈ღ。

　　去年5月16日✿★◈ღ，美国商务部以国家安全为由把华为纳入实体清单✿★◈ღ。过后Synopsys✿★◈ღ、Cadence和Mentor三家EDA软件厂商相继宣布与华为终止合作✿★◈ღ。很佩服华为具有先见之明✿★◈ღ，之前已购买了部分EDA软件的永久许可(Licence)✿★◈ღ，今后虽然得不到原厂技术支持和最新升级✿★◈ღ，但可以维持一年半载✿★◈ღ，争取时间另求生机✿★◈ღ。相比芯片和元器件断供✿★◈ღ，EDA软件断供对华为的打击更大✿★◈ღ。意味着如果没有国外最新EDA软件支持✿★◈ღ，华为将无法设计新的高性能芯片✿★◈ღ，包括手机芯片✿★◈ღ、服务器芯片✿★◈ღ、人工智能芯片等✿★◈ღ，原来的“备胎芯片团队”也将无法做事✿★◈ღ。

　　设备✿★◈ღ、原材料和工艺技术是“卡”在我们芯片产业“脖子”上的四只手✿★◈ღ。正如美国警察肖万非法“锁喉”弗洛伊德一样✿★◈ღ，任何一只手发力都让我们的芯片产业“无法呼吸✿★◈ღ！”✿★◈ღ。因此✿★◈ღ，发展国产EDA软件再苦再难✿★◈ღ，这个事关我们信息技术(IT)产业安危的短板必须补上✿★◈ღ。目前✿★◈ღ，国内EDA软件厂商有华大九天✿★◈ღ、广立微✿★◈ღ、概伦电子✿★◈ღ、芯禾科技等近十家公司✿★◈ღ，并且近几年都加大了研发投入✿★◈ღ，但还难以与国外先进EDA软件相提并论✿★◈ღ。现实情况是✿★◈ღ，1.

　　2.有国外先进EDA软件可用情况下✿★◈ღ，国产EDA软件认可度很低✿★◈ღ，从研发✿★◈ღ、使用✿★◈ღ、反馈✿★◈ღ、提升的“正反馈”链条难以形成✿★◈ღ，产品快速迭代和竞争力提升无法完成✿★◈ღ，制约了国产EDA软件的成熟✿★◈ღ。所以有个奇怪的说法✿★◈ღ，国外EDA软件禁止之时将是国产EDA软件行业的春天✿★◈ღ。3.EDA软件人才紧缺✿★◈ღ，需要国家有计划地定向培养✿★◈ღ。五✿★◈ღ、发展国产EDA软件的建议

　　根据对国内外EDA软件行业的了解✿★◈ღ，结合我们芯片产业补短板✿★◈ღ、强弱项的实际情况✿★◈ღ，笔者对发展国产EDA软件有一些粗浅的想法✿★◈ღ，并高度关注4个问题✿★◈ღ。难度较大✿★◈ღ，要正确面对✿★◈ღ；避免无序✿★◈ღ，要顶层设计✿★◈ღ；配合重要✿★◈ღ，要规范当先✿★◈ღ；市场有限✿★◈ღ，要避免盲从✿★◈ღ。以下是笔者对发展国产EDA软件的建议✿★◈ღ。

　　功能模块规范✿★◈ღ、数据库规范K8凯发官方✿★◈ღ、数据交换接口规范✿★◈ღ、用户交互界面规范等✿★◈ღ。避免遍地开花✿★◈ღ、无序开发✿★◈ღ、软件工具之间不能协同✿★◈ღ、低层次竞争等情况发生✿★◈ღ，避免造成宝贵的时间和资源浪费✿★◈ღ。3.上云架构✿★◈ღ：

　　云下架构外✿★◈ღ，考虑增加基于超算平台和云平台的国产EDA软件的云上架构✿★◈ღ，二种总体架构并列考虑✿★◈ღ，开发者同时研发两个版本的EDA软件✿★◈ღ。目前国外EDA软件还未普及云上模式✿★◈ღ。国产EDA软件最好能以云服务的形式向IC企业✿★◈ღ、高校师生✿★◈ღ、甚至系统企业提供服务✿★◈ღ，便于国产EDA软件普及✿★◈ღ。4.应用AI技术✿★◈ღ：

　　EDA软件的研发投入很大✿★◈ღ，需要长期的知识和经验积累✿★◈ღ，而且即使有了产品上市✿★◈ღ，今后还要跟随芯片技术进步而不断投入升级研发✿★◈ღ。所以✿★◈ღ，EDA软件行业是个十分艰苦的行业✿★◈ღ。同时✿★◈ღ，EDA软件市场十分有限✿★◈ღ，净利润率也不高✿★◈ღ，不能养活太多公司✿★◈ღ。所以✿★◈ღ，EDA软件虽然处在补短板✿★◈ღ、强弱项的风口上✿★◈ღ，还请那些没有思想准备K8凯发官方✿★◈ღ、准备炒概念✿★◈ღ、想赚快钱✿★◈ღ、想拿政府资助的企业绕道吧✿★◈ღ，避免轰轰烈烈过后一地鸡毛✿★◈ღ。希望把机会留给那些对EDA行业有深刻了解✿★◈ღ，有技术积累✿★◈ღ，有报国情怀的企业家们✿★◈ღ，让他们的资金投入和辛勤劳动获得更多回报✿★◈ღ，让国产EDA软件的短板补齐✿★◈ღ，支持芯片行业健康发展✿★◈ღ。