國產(chǎn)EDA專題 | 精準(zhǔn)芯策略確保芯片設(shè)計(jì)正確

在此前的幾期國產(chǎn)EDA專題文章中，我們已經(jīng)介紹了多家國產(chǎn)EDA優(yōu)秀廠商，如華大九天、芯和以及芯華章等，此次，我們將介紹本次專題的最后一家國產(chǎn)EDA廠商——思爾芯（S2C），思爾芯董事長兼CEO林俊雄就國內(nèi)EDA行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、EDA人才培養(yǎng)等話題分享了他的觀點(diǎn)和想法。

成立于2004年的思爾芯，也可以算是國產(chǎn)EDA行業(yè)的一個(gè)老兵。作為國內(nèi)首家數(shù)字EDA供應(yīng)商，思爾芯的業(yè)務(wù)范圍已經(jīng)覆蓋架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件仿真、硬件仿真、原型驗(yàn)證、數(shù)字調(diào)試、EDA云等工具和服務(wù)。

四大特點(diǎn)，確保芯片設(shè)計(jì)正確

據(jù)林俊雄介紹，思爾芯的產(chǎn)品和技術(shù)主要具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是全面的數(shù)字前端EDA全流程。林俊雄表示：“我們擁有20年的技術(shù)積累，構(gòu)建了完整的數(shù)字前端EDA全流程，包括架構(gòu)設(shè)計(jì)芯神匠、軟件仿真芯神馳、硬件仿真芯神鼎、原型驗(yàn)證芯神瞳、數(shù)字調(diào)試芯神覺、形式驗(yàn)證芯天成，并支持全面上云，可滿足IP開發(fā)、SoC集成、軟硬件集成、軟件開發(fā)和系統(tǒng)驗(yàn)證等各階段的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證需求?！?/p>

二是豐富的外置應(yīng)用庫。這些外置應(yīng)用庫包括降速橋、內(nèi)存適配器（memory adaptor）和子卡等，能夠幫助用戶快速上手。此外，這些工具和資源也極大地簡化了驗(yàn)證過程，提高了開發(fā)效率。

三是成功的市場響應(yīng)。在過去20年，思爾芯一直敏銳地把握市場窗口期和應(yīng)對(duì)新興技術(shù)的挑戰(zhàn)，保持對(duì)市場需求的敏感性和快速響應(yīng)能力。林俊雄表示：“我們的關(guān)注點(diǎn)不僅限于產(chǎn)品本身，更是圍繞客戶和市場需求，提供實(shí)實(shí)在在的價(jià)值，為客戶帶來切實(shí)的利益?！?/p>

四是精準(zhǔn)芯策略（PCS）。為了應(yīng)對(duì)芯片設(shè)計(jì)的新挑戰(zhàn)，思爾芯制定了“精準(zhǔn)芯策略”（Precision Chip Strategy, PCS），采用異構(gòu)驗(yàn)證方法、并行驅(qū)動(dòng)和左移周期方法，確保芯片設(shè)計(jì)正確（Design the Chip Right），同時(shí)確保設(shè)計(jì)正確芯片（Design the Right Chip）以及符合市場需求的芯片。

林俊雄以并行驅(qū)動(dòng)和左移周期方法為例，講述如何施行精準(zhǔn)芯策略。他表示：“面對(duì)新興技術(shù)與市場，為了快速高效地設(shè)計(jì)出符合市場需求的正確芯片，就需要在芯片設(shè)計(jì)的初始階段，通過并行驅(qū)動(dòng)的工作流程進(jìn)行充分的架構(gòu)設(shè)計(jì)。這意味著在設(shè)計(jì)的一開始，并在每一個(gè)階段，利用工具高效且準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

思爾芯的芯神匠架構(gòu)設(shè)計(jì)軟件（Genesis Architect）就可以幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)早期階段就進(jìn)行有效的規(guī)劃和架構(gòu)設(shè)計(jì)。之后，思爾芯的芯神瞳原型驗(yàn)證（Prodigy）與芯神匠架構(gòu)軟件（Genesis Architect）的協(xié)同建模，將RTL代碼映射進(jìn)原型驗(yàn)證中，可以保證設(shè)計(jì)模型和最終芯片相一致。

透過架構(gòu)設(shè)計(jì)與原型驗(yàn)證的模型，它的運(yùn)行速度可接近最終芯片，因此可以提前進(jìn)行軟件開發(fā)、客戶演示等，亦可提早進(jìn)行各種認(rèn)證，例如汽車電子的安全性認(rèn)證等。這種方法大大縮短了開發(fā)時(shí)間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程的時(shí)間提前，即“左移”，從而又快又好地實(shí)現(xiàn)“確保設(shè)計(jì)正確芯片”的目標(biāo)?！?/p>

持續(xù)優(yōu)化，聚焦新技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)然，市場應(yīng)用和客戶的需求不是一成不變的，目前市場的需求不代表是未來的的需求，所以要提前進(jìn)行產(chǎn)品和技術(shù)的規(guī)劃，才能在未來以不變應(yīng)萬變。林俊雄表示：“思爾芯也對(duì)此進(jìn)行了許多的規(guī)劃和部署?！?/p>

一是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的優(yōu)化和改進(jìn)。以芯神瞳原型驗(yàn)證（Prodigy）為例，目前它已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。但思爾芯仍不斷對(duì)這一產(chǎn)品進(jìn)行迭代，不僅致力于提供更好的用戶體驗(yàn)，還在不斷提升產(chǎn)品性能。另外，思爾芯也將其其它的產(chǎn)品線對(duì)標(biāo)EDA領(lǐng)域的三大巨頭，持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化。林俊雄表示：“通過這些優(yōu)化和改進(jìn)，我們旨在幫助更多芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提高整體設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，從而加速產(chǎn)品的開發(fā)和上市進(jìn)程。”

二是聚焦一些新興技術(shù)應(yīng)用。目前，如RISC-V、Chiplet等新技術(shù)和新應(yīng)用正在迅速興起，具有廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也充滿了許多未知和挑戰(zhàn)，亟需有效的驗(yàn)證手段和概念驗(yàn)證（proof of concept）。用戶也需要一個(gè)良好的載體通過實(shí)際演示來確認(rèn)這些新技術(shù)的功能和性能。林俊雄表示：“我們一直在持續(xù)關(guān)注這些領(lǐng)域的發(fā)展，并積極布局。我們希望客戶能夠通過我們的工具，進(jìn)行更多探索，找到持續(xù)創(chuàng)新和迭代的方向。”

AI賦能EDA工具

針對(duì)AI技術(shù)對(duì)于EDA行業(yè)的影響，林俊雄表示：“AI是未來趨勢(shì)，我們非?？春眠@一領(lǐng)域，并全力發(fā)展相關(guān)技術(shù)?！?/p>

一方面，AI的應(yīng)用對(duì)芯片計(jì)算能力和片上軟硬件協(xié)同工作提出了更高的要求。這需要通過系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化、軟硬件結(jié)合優(yōu)化，以及存算架構(gòu)優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)最佳性能。思爾芯自研的EDA工具專門針對(duì)AI領(lǐng)域進(jìn)行了優(yōu)化，通過系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)探索和驗(yàn)證，協(xié)助芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作左移，加快產(chǎn)品上市時(shí)間（TTM）。

另一方面，AI技術(shù)特別是機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和大型語言模型的發(fā)展，極大提升了EAD工具的使用效率，使操作更加簡單。如思爾芯的國產(chǎn)企業(yè)級(jí)硬件仿真系統(tǒng)——芯神鼎OmniArk，它采用了AI驅(qū)動(dòng)的智能編譯引擎，能在編譯流程中顯著減少編譯時(shí)間和內(nèi)存占用，實(shí)現(xiàn)增量編譯，并智能匹配P&R（布局與布線）策略，從而提高布線的成功率。

此外，思爾芯的EDA工具在多個(gè)環(huán)境中使用了機(jī)器學(xué)習(xí)方法。如思爾芯利用ML/AI的技術(shù)，改善本身遞歸測試的效率，借由過去的大量數(shù)據(jù)，建立了每一個(gè)測試用例的可能出錯(cuò)點(diǎn)的模型，用來引導(dǎo)偵錯(cuò)的方向，提高修復(fù)遞歸測試失敗的生產(chǎn)力。

建設(shè)EDA+IP生態(tài)

IP導(dǎo)入也是EDA設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。林俊雄對(duì)此也很認(rèn)同，他表示：“IP很重要，近年來，我們一直積極倡導(dǎo)EDA與IP的深度結(jié)合，致力于建立一個(gè)互聯(lián)互通的生態(tài)系統(tǒng)。例如，思爾芯與芯動(dòng)科技的合作，憑借雙方幾十年的知識(shí)積累和客戶經(jīng)驗(yàn)，使客戶能夠在短時(shí)間內(nèi)完成貼合具體應(yīng)用需求的SoC設(shè)計(jì)。這種合作不僅降低了風(fēng)險(xiǎn)，還加速了軟件開發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的快速整合?！?/p>

“另一方面，EDA工具也能夠成為IP的載體，如我們的芯神匠架構(gòu)設(shè)計(jì)工具（Genesis Architect）就是推廣IP的良好載體。如前所述，通過芯神瞳原型驗(yàn)證（Prodigy）與芯神匠架構(gòu)軟件的協(xié)同建模，將RTL代碼映射到原型驗(yàn)證中，確保設(shè)計(jì)模型與最終芯片一致。這種模型運(yùn)行速度接近最終芯片，不僅可用于提前進(jìn)行軟件開發(fā)，還可以將IP通過原型驗(yàn)證進(jìn)行客戶演示及測試。這樣不僅能夠更好地支持IP的開發(fā)與應(yīng)用，還能提高整體設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。”他補(bǔ)充到。

關(guān)注EDA人才培養(yǎng)

目前對(duì)于國內(nèi)的EDA人才培養(yǎng)，林俊雄表示：“現(xiàn)階段國內(nèi)在以下幾個(gè)環(huán)節(jié)做得比較好：一是教育資源的大量投入。目前，國內(nèi)各大高校和研究機(jī)構(gòu)在EDA/IP領(lǐng)域的教育和研究方面投入了大量資源，設(shè)立了專門的學(xué)科和研究中心，培養(yǎng)了一大批專業(yè)人才。

二是在產(chǎn)學(xué)研方面的合作也取得了很大的進(jìn)展。很多高校與企業(yè)建立了合作關(guān)系，通過實(shí)習(xí)、項(xiàng)目合作等方式，讓學(xué)生能夠接觸到實(shí)際的產(chǎn)業(yè)需求，增強(qiáng)了實(shí)踐能力。如企業(yè)與高校合作建立專屬的EDA實(shí)訓(xùn)室；與大學(xué)合作相關(guān)論文、教材編寫、教學(xué)與研究等；更有大學(xué)基于我們的產(chǎn)品進(jìn)行科研創(chuàng)新等。

三是政府政策上的大力支持，如資金補(bǔ)助、科技創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)等，也推動(dòng)了EDA/IP領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。”

雖然國內(nèi)在EDA人才的培養(yǎng)上已經(jīng)取得了一定的成績，但還有一些存在的問題也需要引起重視。林俊雄表示：“目前，國內(nèi)的EDA人才在創(chuàng)新能力培養(yǎng)、國際化視野以及職業(yè)發(fā)展支持這些方面還有待加強(qiáng)。國家在政策方面需要制定更有吸引力的人才引進(jìn)政策，吸引國際優(yōu)秀人才來華工作和交流，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)本土人才的激勵(lì)措施；同時(shí)，政府還可以搭建更多的產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)，促進(jìn)高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間的合作，推動(dòng)科研成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用?！?/p>

寫在最后

當(dāng)前，國內(nèi)EDA市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，受益于國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和國產(chǎn)替代化進(jìn)程的加速，展現(xiàn)出巨大潛力。雖然，國產(chǎn)EDA行業(yè)近年來取得了顯著進(jìn)展，但與國際巨頭相比仍存在較大差距。未來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速進(jìn)步和芯片設(shè)計(jì)的日益復(fù)雜，EDA軟件將更加注重設(shè)計(jì)流程的自動(dòng)化與智能化，通過集成更多先進(jìn)算法，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)過程的智能優(yōu)化與錯(cuò)誤預(yù)測，顯著提升設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。

為了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)并抓住發(fā)展機(jī)遇，國產(chǎn)EDA行業(yè)需要保持持續(xù)的研發(fā)投入，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和功能，向國外龍頭企業(yè)看齊。同時(shí)，加強(qiáng)人才培養(yǎng)和引進(jìn)，與高校開展深度合作，培養(yǎng)跨學(xué)科復(fù)合型人才。此外，注重細(xì)分市場與生態(tài)協(xié)作，瞄準(zhǔn)細(xì)分領(lǐng)域開發(fā)產(chǎn)品，與上下游企業(yè)合作構(gòu)建EDA生態(tài)。在政策支持、產(chǎn)業(yè)協(xié)作等方面精準(zhǔn)發(fā)力，加速自主創(chuàng)新能力積累，最終實(shí)現(xiàn)從跟隨到并跑再到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。