國產(chǎn)EDA邁向全流程，國微芯如何實(shí)現(xiàn)突破？

新形勢(shì)下，國產(chǎn)EDA迎來黃金發(fā)展機(jī)遇

作為集成電路上游的必備自動(dòng)化工具，EDA可以說是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心，貫穿于IC設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)等環(huán)節(jié)。

目前EDA市場(chǎng)由國際三大巨頭Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登電子）和Mentor Graphic（現(xiàn)西門子EDA部門）三家占據(jù)大部分市場(chǎng)，全球市占率近八成。海外巨頭每年研發(fā)費(fèi)用率35-40%，顯著超過其他 類工業(yè)軟件，以及產(chǎn)品和生態(tài)的捆綁，使得EDA行業(yè)進(jìn)入壁壘極高。隨著中國成為全球規(guī)模最大、增速最快的集成電路市場(chǎng)。中國芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)也不斷實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和高端化。

快速增長的中國本土芯片設(shè)計(jì)業(yè)，成為了中國EDA市場(chǎng)的重要增長動(dòng)力。隨著芯片的復(fù)雜程度和集成度上升、產(chǎn)業(yè)分工以及設(shè)計(jì)成本攀升。EDA的行業(yè)壁壘和成本逐年上升。隨著近年來國際局勢(shì)的變化，EDA作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)核心卡脖子的環(huán)節(jié)之一，在政策引導(dǎo)+大客戶協(xié)同研發(fā)的大背景下，國產(chǎn)EDA公司迎來千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。

深圳國微芯科技有限公司就是其中的佼佼者之一。依托“通用服務(wù)引擎、統(tǒng)一的層次化數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο蟮囊?guī)則開發(fā)語言”等核心自主技術(shù)優(yōu)勢(shì)，國微芯團(tuán)隊(duì)搭建EDA+IP+設(shè)計(jì)服務(wù)一體化平臺(tái)，向全球芯片設(shè)計(jì)及制造廠商提供安全、高效、便捷的國產(chǎn)EDA工具系統(tǒng)和服務(wù)。從2018年成立以來，國微芯在國產(chǎn)EDA領(lǐng)域厚積薄發(fā)，先后完成了多個(gè)重大專項(xiàng)的結(jié)項(xiàng)驗(yàn)收，項(xiàng)目支持領(lǐng)域覆蓋設(shè)計(jì)后端及制造端的全部核心工具。結(jié)合產(chǎn)業(yè)資本的引入，提前清晰的戰(zhàn)略布局，國微芯集中資源打通了數(shù)字芯片EDA全流程工具開發(fā)的技術(shù)瓶頸，并產(chǎn)生超過百項(xiàng)的技術(shù)成果及申請(qǐng)專利。同時(shí)順利完成了多個(gè)國家級(jí)重大專項(xiàng)結(jié)項(xiàng)驗(yàn)收。

據(jù)介紹，目前國微芯團(tuán)隊(duì)已服務(wù)客戶超百家，包括多家知名AI芯片公司、知名GPU公司及知名FPGA公司。核心EDA工具已部署至包括深圳IC基地在內(nèi)的多個(gè)公共服務(wù)平臺(tái)。

國微芯 “芯天成”五大系列十四款產(chǎn)品具有哪些優(yōu)勢(shì)？

近日，國微芯攜“芯天成”五大系列十四款產(chǎn)品亮相ICCAD 2022?！靶咎斐伞毕盗形宕笃脚_(tái)覆蓋數(shù)字芯片設(shè)計(jì)后端及制造端，包括：

1.芯天成物理驗(yàn)證平臺(tái)EssePV

• 芯天成版圖集成工具EsseDBScope

提供了TB級(jí)版圖數(shù)據(jù)的快速加載及快速查看能力，同時(shí)集成版圖查詢、定位、測(cè)量、標(biāo)記、縮放等功能，支持快速trace、Metal Density、LVL等數(shù)據(jù)分析處理，是一個(gè)高效易用的版圖集成平臺(tái)。

• 芯天成填充工具EsseFill

可為各類技術(shù)節(jié)點(diǎn)提供高填充能力、穩(wěn)定和高速的工業(yè)級(jí)的全芯片版圖填充解決方案，以應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體制造CMP工藝中的dishing效應(yīng)、erosion效應(yīng)等造成的工藝窗口萎縮以及帶來的良率問題。

• 芯天成版圖拆分驗(yàn)證工具EsseColoring

可根據(jù)工藝規(guī)則將同一版圖層次拆分成雙重版圖，并可驗(yàn)證拆分后的版圖，是16nm及以下的先進(jìn)工藝中的雙重或多重曝光核心技術(shù)方案。

• 芯天成版圖比對(duì)工具EsseDiff

可為各類工藝節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確和高速的版圖區(qū)別驗(yàn)證技術(shù)解決方案，以應(yīng)對(duì)芯片設(shè)計(jì)中的ECO版圖改變驗(yàn)證，以及版圖修改預(yù)期符合驗(yàn)證等需求。

2.芯天成光學(xué)鄰近矯正平臺(tái)EsseOPC

• 芯天成鄰近矯正工具EsseRBOPC

可為各類技術(shù)節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確和高速的工業(yè)級(jí)全芯片版圖修正解決方案，以應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體制造工藝中的光學(xué)臨近效應(yīng)、刻蝕效應(yīng)和良率瓶頸等問題。

• 芯天成輔助圖形工具EsseRBAF

能夠高效的為工業(yè)級(jí)全芯片版圖開發(fā)全面、精確的亞分辨率輔助圖形，使芯片制造在光刻工藝中獲得更大的工藝窗口、更穩(wěn)定的晶圓成像和更優(yōu)異的產(chǎn)品品質(zhì)。

3.芯天成形式驗(yàn)證平臺(tái)EsseFormal

• 芯天成高階等價(jià)性驗(yàn)證工具EsseFECT

可以對(duì)黃金參考模型（C-Model）和Verilog實(shí)現(xiàn)做形式化等價(jià)驗(yàn)證，以保證兩個(gè)實(shí)現(xiàn)功能完全形式等價(jià)，消除由于仿真驗(yàn)證不全面而帶來的功能驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)。

• 芯天成等價(jià)性驗(yàn)證工具EsseFCEC

可為各類技術(shù)節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確和高速的工業(yè)級(jí)芯片等價(jià)性驗(yàn)證方案，以應(yīng)對(duì)芯片設(shè)計(jì)與驗(yàn)證過程中的面積優(yōu)化、功耗優(yōu)化和驗(yàn)證速度瓶頸問題。

• 芯天成模型檢查工具EsseFPV

使用形式化技術(shù)驗(yàn)證SystemVerilog 斷言(SVA) 屬性，為用戶提供快速的錯(cuò)誤檢測(cè)以及預(yù)期設(shè)計(jì)行為的端到端的驗(yàn)證。

4.芯天成仿真驗(yàn)證平臺(tái)EsseSimulation

• 芯天成模擬仿真器EsseSIM

國微芯自主研發(fā)的新一代SPICE精準(zhǔn)度、大容量、高性能電路仿真工具，以應(yīng)對(duì)今天高度集成的多功能電路設(shè)計(jì)仿真需要，如post-layout仿真，電路可靠性仿真等，旨在為模擬電路設(shè)計(jì)、電路單元特征化、混合電路和數(shù)字電路模塊驗(yàn)證等提供更好的仿真解決方案。

• 芯天成電路圖輸入工具EsseSchema

一款國微芯自主開發(fā)的電路圖設(shè)計(jì)軟件，旨在為用戶提供更加清晰快捷的電路設(shè)計(jì)界面，提供更加直觀的參數(shù)設(shè)置界面和更簡潔的模型導(dǎo)入窗口，以提高電路設(shè)計(jì)效率。

• 芯天成電路調(diào)試工具EsseWave

國微芯自主研發(fā)的高性能波形顯示系統(tǒng)，支持讀取主流商用仿真軟件的輸出文件，可以快速的載入數(shù)據(jù)和顯示波形，系統(tǒng)具備強(qiáng)大的圖形分析、計(jì)算、顯示和診斷功能。

5.芯天成特征化建模平臺(tái)EsseChar

• 芯天成特征化提取工具EsseChar

國微芯自主開發(fā)的新一代特征化工具，基于自主高效的負(fù)載均衡分布式系統(tǒng)，內(nèi)嵌高速仿真軟件以及機(jī)器學(xué)習(xí)引擎，能快速抽取客戶在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)所需要的先進(jìn)模型（包括不同PVT下CCS, LVF, Aging等模型）。SoC設(shè)計(jì)平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)，能夠快速簡便的實(shí)現(xiàn)單元庫特征化需求，并無縫反饋到時(shí)序分析平臺(tái)，功耗分析平臺(tái)，可靠性設(shè)計(jì)平臺(tái)等，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字全流程一體化。

• 芯天成正確性檢查工具EsseSanity

國微芯自主開發(fā)的單元庫/IP驗(yàn)證工具，采用現(xiàn)代圖形界面以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，能快速驗(yàn)證海量單元庫。趨勢(shì)分析，表格分析，異常點(diǎn)檢測(cè)等功能可以快速定位單元庫的潛在問題，幫助加速簽核。獨(dú)創(chuàng)的時(shí)序報(bào)告分析功能可以快速對(duì)比不同條件下時(shí)序報(bào)告的變化，縮短設(shè)計(jì)人員響應(yīng)時(shí)間。質(zhì)量檢測(cè)，單元庫建庫一體化設(shè)計(jì)，能夠在同一個(gè)窗口管理所有工作，大大提高建庫人員和設(shè)計(jì)人員的協(xié)同工作效率。

據(jù)介紹，上述產(chǎn)品重點(diǎn)解決的行業(yè)痛點(diǎn)包括大規(guī)模版圖解析速度慢、內(nèi)存占用大、影響上層應(yīng)用速度、版圖文件格式復(fù)雜、反復(fù)讀取成為流片前的效率瓶頸。國微芯的版圖集成工具EsseDBScope具有以下優(yōu)勢(shì)：支持業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)版圖格式，解析速度可提高一倍，內(nèi)存占用則縮減為50%左右。同時(shí)推出自研數(shù)據(jù)格式：smDB。解析完標(biāo)準(zhǔn)版圖，硬盤上自動(dòng)生成smDB格式文檔，反復(fù)讀取版圖信息直接從smDB中獲取，硬盤裝載同樣的版圖信息，smDB提供10~100倍加速。

國微芯物理驗(yàn)證工具采用基于版圖分割的軟件架構(gòu)，核心版圖搜索引擎和幾何運(yùn)算引擎均無縫支持大規(guī)模并行運(yùn)算。在現(xiàn)代多CPU的硬件環(huán)境中（10~1000CPU），我們的物理驗(yàn)證工具將在速度上體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

國微芯還推出了面向?qū)ο蟮囊?guī)則描述語言（OOVF），用法簡單直觀，熱點(diǎn)版圖圖形直接轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)規(guī)則。PDK規(guī)則描述文件長度縮減50%以上。同時(shí)具有可擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)：提供靈活性的語法描述規(guī)則，在用戶端針對(duì)新的熱點(diǎn)圖形進(jìn)行敏捷開發(fā)和驗(yàn)證，新的規(guī)則可以方便地并入常規(guī)規(guī)則。結(jié)合內(nèi)部版圖可視化圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最大地提升并行處理效率。。

國微芯OPC工具提供人工智能（AI）及GPU異構(gòu)加速技術(shù)，對(duì)OPC的核心計(jì)算模塊提供加速。國微芯已經(jīng)在這一領(lǐng)域，與產(chǎn)業(yè)界和學(xué)界在國際上技術(shù)領(lǐng)先的團(tuán)隊(duì)達(dá)成了戰(zhàn)略合作 和物理驗(yàn)證工具類似，我們的OPC工具也支持異種任務(wù)集群的分布式架構(gòu)（DP）。

國微芯執(zhí)行總裁兼首席技術(shù)官白耿先生對(duì)此表示，“芯天成”系列產(chǎn)品重點(diǎn)解決包括大規(guī)模版圖解析速度慢、內(nèi)存占用大、影響上層應(yīng)用速度、版圖文件格式復(fù)雜等行業(yè)痛點(diǎn)；目前國微芯重點(diǎn)突破的核心EDA工具，已成功在客戶端應(yīng)用，在版圖解析速度等多個(gè)核心指標(biāo)上體現(xiàn)出了明顯的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。與友商相比，國微芯提供括國內(nèi)首創(chuàng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座+通用服務(wù)引擎、面向?qū)ο蟮囊?guī)則描述語言（OOVF）+異種任務(wù)智能集群的分布式構(gòu)架（DP），使得工具開發(fā)效率較傳統(tǒng)有極大的提高，用戶也因此極大地提升其芯片設(shè)計(jì)效率。這代表著國產(chǎn)EDA工具已經(jīng)在部分核心功能及效率上，可與國際領(lǐng)先的成熟產(chǎn)品一較高下，也為國微芯下一步推出具有國際市場(chǎng)競(jìng)爭力的數(shù)字全流程解決方案打下了扎實(shí)基礎(chǔ)！

當(dāng)前中國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)以中小型企業(yè)居多，數(shù)據(jù)建設(shè)投入普遍較小，但芯片設(shè)計(jì)的仿真環(huán)節(jié)需要占用超過一半的精力，開發(fā)周期縮短，芯片設(shè)計(jì)需要借助上云進(jìn)一筆提升效率。EDA工具上云已經(jīng)成為重要趨勢(shì)。近日，已經(jīng)與騰訊云達(dá)成了戰(zhàn)略合作，使得形式驗(yàn)證工具成為首次在騰訊云上上云的商業(yè)工具，供國內(nèi)頭部企業(yè)進(jìn)行使用，并預(yù)計(jì)未來更多工具將上云。據(jù)透露，下一步，國微芯會(huì)與制造廠、IC設(shè)計(jì)公司戰(zhàn)略合作伙伴一起，帶動(dòng)云平臺(tái)設(shè)計(jì)模式，加速云上EDA生態(tài)成熟。云上無限的并行計(jì)算資源，是國微芯多種核心工具（物理驗(yàn)證、OPC、特征化等）并行運(yùn)算潛力最好的驗(yàn)證和應(yīng)用平臺(tái)。

國產(chǎn)EDA四大階段，國微芯的未來目標(biāo)？

談及未來目標(biāo)，國微芯執(zhí)行總裁兼首席技術(shù)官白耿先生對(duì)與非網(wǎng)記者表示，國產(chǎn)EDA的發(fā)展大致可以分為四個(gè)階段：

第一階段，實(shí)現(xiàn)基本功能，從無到有的突破；

第二階段，能夠支持芯片的實(shí)際設(shè)計(jì)和制造過程，達(dá)到“可用”的水平；

第三階段，能夠幫助客戶提升良率，并且實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造流程的再優(yōu)化，從而達(dá)到“好用”的水平；

第四階段，EDA工具體現(xiàn)核心價(jià)值，實(shí)現(xiàn)多工具協(xié)同優(yōu)化，并且形成較高的技術(shù)和生態(tài)壁壘及客戶依賴度高、替代成本高，DTCO貫穿設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的多點(diǎn)工具，具備DTCO工具實(shí)力的EDA公司將具備生態(tài)壁壘。

白耿認(rèn)為，國微芯需要利用自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在2023至2024年，逐步完成重點(diǎn)工具的開發(fā)和市場(chǎng)推廣，達(dá)到第三階段的水平。同時(shí)，通過與戰(zhàn)略合作伙伴的通力協(xié)作，逐步實(shí)現(xiàn)工具協(xié)同優(yōu)化，利用DTCO的理念建立生態(tài)壁壘，提高公司的競(jìng)爭能力。

現(xiàn)階段，國微芯的戰(zhàn)略重心是建立與國內(nèi)工藝廠的充分交流與深度合作。從工藝定義初期開始，貫穿于工藝定義的全過程。通過國微芯、工藝制造廠、IC設(shè)計(jì)公司的各方面研究團(tuán)隊(duì)的共同努力，以實(shí)現(xiàn)更好的性能-成本追求。用這種模式，完成工藝線對(duì)公司后端/制造端工具的認(rèn)證，完成對(duì)平面（28nm及更成熟節(jié)點(diǎn)）工藝和FinFet（14nm、7nm）工藝的支持。公司同時(shí)會(huì)重視建立高效的PE/AE團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)正向開發(fā)參考流程（PDK）的能力。充分利用DTCO的理念，協(xié)同工藝廠和芯片設(shè)計(jì)公司戰(zhàn)略合作伙伴，通過工藝目標(biāo)和芯片設(shè)計(jì)目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化，降低工藝線開發(fā)投入，加速量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)芯片產(chǎn)品更快TTM(Time to market)，優(yōu)化PPAY（Performance，Power，Area，Yield），并在工藝定義的過程中形成定制化的設(shè)計(jì)和制造端EDA工具。

立足長遠(yuǎn)，國微芯如何培養(yǎng)EDA核心人才？

此外，EDA是知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)，發(fā)展核心是人才，之所以能與國際友商產(chǎn)品一較高下，得益于國微芯多年的技術(shù)積累與人才培養(yǎng)。國微芯與西安電子科技大學(xué)合作，成立了全國首家高校EDA研究院，并且與華中科技大學(xué)、南方科技大學(xué)等多家集成電路領(lǐng)域?qū)W術(shù)領(lǐng)先的高校成立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，目前已經(jīng)與國內(nèi)10余家高校都建立了人才及技術(shù)戰(zhàn)略合作。通過多年引進(jìn)和培養(yǎng)，目前國微芯已經(jīng)形成了數(shù)百人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，規(guī)模還在不斷擴(kuò)大，研發(fā)團(tuán)隊(duì)碩博比超75%，目前是國內(nèi)規(guī)模最大，聚集行業(yè)核心人才最多的EDA團(tuán)隊(duì)之一。

據(jù)透露，國微芯未來還將通過持續(xù)的核心人才團(tuán)隊(duì)建設(shè)，重點(diǎn)攻關(guān)數(shù)字EDA設(shè)計(jì)后端及制造端的核心技術(shù)難點(diǎn)，持續(xù)推動(dòng)旗艦產(chǎn)品落地和商用打磨，吸納專項(xiàng)資源和產(chǎn)業(yè)資本，與工藝廠、芯片設(shè)計(jì)公司及高校深度戰(zhàn)略合作，推動(dòng)國產(chǎn)EDA+IP平臺(tái)+設(shè)計(jì)服務(wù)一體化方案，與業(yè)內(nèi)同仁共同努力打造中國自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，最終形成具備國際競(jìng)爭力的全國產(chǎn)EDA全流程工具鏈。