EDA廠商有話說：半導體產(chǎn)業(yè)沒我不行

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工欲善其事，必先利其器。EDA行業(yè)雖然只占半導體產(chǎn)業(yè)整體市場份額的2%左右，但是把EDA廠商比喻為撬動整個半導體行業(yè)的杠桿也不為過。

如果工藝發(fā)展的不夠快，EDA廠商還可以做什么？

最能挑動業(yè)界神經(jīng)的，還是先進工藝節(jié)點的發(fā)展進度。進入深亞微米工藝以后，尤其是到現(xiàn)在的14、16nm制程，摩爾定律或許還有效，但是半導體的學習曲線可能已經(jīng)遇到問題，單位面積上晶體管數(shù)量增長導致的成本下降速度已經(jīng)沒有過去那么快。先進工藝對于IC設(shè)計企業(yè)的成本壓力也越來越大，EDA廠商是怎么應(yīng)對先進工藝挑戰(zhàn)，又如何幫助客戶來降低研發(fā)成本的呢？

圖一 半導體學習曲線

Mentor Graphics CEO Walden C. Rhines先生認為，先進節(jié)點工藝對于EDA廠商是機遇也是挑戰(zhàn)，如果工藝停滯不前，則EDA工具廠商的收入也會受到影響。現(xiàn)在的先進工藝，例如FinFET，對于成品率和測試的需求都要花費比以往多得多的人力物力來解決，Mentor針對先進工藝有完整的解決方案，例如Mentor的DFT工具對于FinFET測試驗證支持就相當有力。

而對于現(xiàn)在設(shè)計公司成本上升的問題，Rhines先生指出，如果單指物理設(shè)計(physical design)并不存在這個問題，而且EDA核心設(shè)計軟件的成本是隨著整個半導體工藝演化成比例下降的。設(shè)計公司成本上升是現(xiàn)在復雜芯片設(shè)計需要大量資源投入到嵌入式軟件與系統(tǒng)設(shè)計等方面，大規(guī)模芯片設(shè)計的成本上升主要是由于系統(tǒng)集成需要越來越多的人力資源，而不是因為工藝演進需要更大更快的EDA工具所造成的。每一個新節(jié)點的研發(fā)成本大約是舊節(jié)點研發(fā)成本的三倍，我們都知道半導體晶體管級別的成本不斷下降是趨勢，但是降低成本不僅只有縮小特征尺寸(feature size)這一種方法，有很多其他的方法可以降低晶體管的成本，減小尺寸只是其中之一。

圖二 Mentor Graphics公司CEO Walden C. Rhines先生

Synopsys全球高級副總裁柯復華先生表示，EDA公司以往走在技術(shù)的最前沿，來驅(qū)動CMOS邏輯制程的演進，但是Synopsys很早就意識到晶圓廠在特殊工藝制程上面所做的努力。很多特殊制程雖然不是采用最先進的節(jié)點，想要做到那個地步其實不容易。很多技術(shù)，例如高壓(High Voltage)、CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor)等，對于驅(qū)動、電流的要求都不是很容易實現(xiàn)的。這些技術(shù)的發(fā)展也非常重要，與摩爾定律的區(qū)別僅在于這些技術(shù)不是由工藝尺寸減小而體現(xiàn)出來的。Synopsys針對這一趨勢，在幾年前已經(jīng)開始調(diào)整，在優(yōu)先保證對于最先進技術(shù)的需求做測試的同時，另外一方面也拉回來，對于過去比較成熟的工藝節(jié)點，例如90、65nm，從純邏輯轉(zhuǎn)換到特殊工藝制程也做了大量的支持工作，確保這個技術(shù)對客戶有幫助。Synopsys在這方面也有很大的優(yōu)勢，就是其IP部分，Synopsys很多研發(fā)工程師做的工作就是去滿足客戶對于特殊制程的需求，客戶的需求驅(qū)動了Synopsys的發(fā)展。

像Wally(Walden Rhines先生)所講，成本降低曲線是有問題的，實際上在20nm時大家就說這個曲線存在問題。但是為什么還有人要做14、16nm呢，問題就是14、16nm對于大家來說是不值的，但是對需要14、16nm的極少數(shù)廠商來說是值得的。之所以有人愿意到14、16nm，是因為有某幾顆IC有非常大的量，特殊工藝制程趕不上這個量。但是能夠搶到這個市場份額的廠家，在整個生態(tài)系統(tǒng)中的能量是極大的，他們需要投入非常多的資源，不光靠芯片設(shè)計而已，大量的配套工作需要做，才能維持那么大的量。

“很多人可能會覺得EDA很無趣，EDA本身的確很無趣，可是如果從EDA串起來的整個行業(yè)角度來看，它是非常非常有趣的，努力的空間也非常大?！?Cadence全球副總裁亞太區(qū)總裁石豐瑜先生說到，“只是集成電路行業(yè)不斷的向前演進，EDA不跟著往前走，就沒有未來。但是我們要往前走了以后再往后看才有趣”。比如現(xiàn)在大家都在往16、10、7nm走，誰也不知道接下來的腳步是越來越快還是越來越慢，不知道材料的演進是否能夠配合工藝的發(fā)展速度，假設(shè)走得沒有那么快的時候，那么大家就沒有活干了嗎？不見得，真的回頭看可能會發(fā)現(xiàn)很多事情當時沒有做好，現(xiàn)在可以把它做好，努力去做以后卻發(fā)現(xiàn)，在舊的工藝節(jié)點，還能夠再擠出20%的性能出來，還能夠把功耗再降低一點，悶著頭做了以后會發(fā)現(xiàn)客戶在等著你。EDA接下來往先進節(jié)點走，必須要和客戶深度結(jié)合。

“深度結(jié)合就是說，我們賣一套那么貴的軟件給客戶，如何幫助客戶盡快熟練的應(yīng)用起來。如果你花半年人家花三個月，那么你完了；軟件有那么多的功能，還有很多可以調(diào)試的地方，你如果沒有去調(diào)，悶著頭按個鈕出來以后就去流片，你倒霉了。所以我們怎么來幫你，你怎么來推動我們，逼著我們跟你一同成長，這是最重要的一點?！绷硪稽c就是對于老的節(jié)點，將來是否有力量再回過頭去，把它精進與優(yōu)化一下，讓繼續(xù)使用Cadence工具的人在老的節(jié)點上對于特定的應(yīng)用也有更好的發(fā)揮。

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快中求快、省而又省、精益求精? EDA廠商給IC設(shè)計企業(yè)的建議

“現(xiàn)在手機電腦等設(shè)備的生存周期越來越短，基本上每18個月用戶就會換一部手機?！闭劦絀C設(shè)計公司的時間壓力時， Synopsys中國區(qū)總經(jīng)理/武漢研發(fā)中心董事總經(jīng)理葛群先生這樣說。他表示如果IC設(shè)計公司從設(shè)計芯片到流片成功需要花一年時間，再花半年到一年時間去進行軟件的開發(fā)與優(yōu)化，那么產(chǎn)品的上市時間根本滿足不了市場的需要。所以現(xiàn)在的方法學是在芯片設(shè)計開始之前，已經(jīng)著手進行軟件開發(fā)工作。Synopsys提供的Virtualizer工具可以虛擬化硬件來提早進行軟件開發(fā)與優(yōu)化，芯片回來后軟件開發(fā)工作已經(jīng)差不多結(jié)束了。通過這種新的設(shè)計方法可以把產(chǎn)品提早6~9個月上市。最好的一個案例是聯(lián)發(fā)科，他們是全球最早研究出來用4個A7來實現(xiàn)四核方案的廠商，之前的四核方案至少是4個A9。聯(lián)發(fā)科在使用Synopsys的這套系統(tǒng)以后發(fā)現(xiàn)使用A7乘四核來實現(xiàn)可以達到差不多的性能、更低的成本與更小的功耗，同時軟件可以跑得更快。

圖三 左，Synopsys中國區(qū)總經(jīng)理/武漢研發(fā)中心董事總經(jīng)理葛群先生。右，Synopsys全球高級副總裁柯復華先生

談到IC設(shè)計公司產(chǎn)品同質(zhì)化問題時，石豐瑜先生表示，IC設(shè)計公司必須要與系統(tǒng)廠商和后面的生態(tài)鏈做一個非常緊密的結(jié)合。以應(yīng)用處理器(Application Processor)為例，每家公司都是取得同樣的IP核授權(quán)，用幾乎同樣的工具，投片如果選擇28nm與16nm工藝，全世界范圍可以選擇的晶圓廠也不多，但是為什么有些人成功，有些人則不成功呢？一款手機芯片出來需要跑什么樣的應(yīng)用？這些應(yīng)用是要2核還是4核還是必須要8核？IC設(shè)計廠商能夠看清楚嗎？所以同質(zhì)化問題不見得在于技術(shù)同質(zhì)化，更多的在于對于市場需求理解的趨同。如果IC設(shè)計公司對市場研究得足夠深入，看得到未來趨勢，能夠根據(jù)市場需求對規(guī)格進行增刪，把產(chǎn)品做到更省電、成本更低、調(diào)試得更完美，事實上就做到了差異化。雖然以AP市場來說是同質(zhì)化，但是可以在軟件上花功夫來達到差異化。行業(yè)生存的思路要從以往先出芯片，系統(tǒng)廠商根據(jù)現(xiàn)有芯片去找應(yīng)用的模式轉(zhuǎn)換出來。在已經(jīng)知道了未來市場有一個具體的需求存在，從這個需求出發(fā)，從應(yīng)用端回來到系統(tǒng)端，最后是芯片設(shè)計公司在最短的時間把東西給做出來，CPU不見得一定要快，只要符合市場的需求即可，這是完全不同的思路。

“從歷史數(shù)據(jù)來看，系統(tǒng)設(shè)計商賺取的利潤比器件供應(yīng)商要高，系統(tǒng)廠商所提供的價值就是讓整個系統(tǒng)的軟硬件協(xié)調(diào)工作?！盧hines先生說，現(xiàn)在的IC設(shè)計公司已經(jīng)花了大量的資源投入到系統(tǒng)設(shè)計，對于現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品對用戶吸引力還不夠的問題，就需要IC設(shè)計公司更加深入了解客戶實際需求，選取工藝時綜合考慮尺寸、功耗與成本，只有三者達到一個均衡點才能設(shè)計出更可靠更強勁更省電尺寸更小的產(chǎn)品，才能滿足用戶的需求，使得用戶不會很短時間久丟棄產(chǎn)品。所有這些對設(shè)計制造的需求也相應(yīng)提高了對于芯片封裝技術(shù)的要求，工程師不但需要優(yōu)化功能，對于封裝、工藝的優(yōu)化設(shè)計也需要花更多的精力。

EDA公司如何應(yīng)對中國這個越來越特殊的市場

石豐瑜先生指出，中國有這么強的內(nèi)需市場，已經(jīng)慢慢出現(xiàn)了一些世界級的系統(tǒng)公司，如果這些系統(tǒng)公司能夠與半導體集成電路公司做一個很好的結(jié)合，這將會變成一個主場的優(yōu)勢。而且中國市場越來越特殊，這個市場特殊到什么地步？以互聯(lián)網(wǎng)市場為例，全世界的光棍節(jié)還有誰可以搞這么大？看起來只是一個光棍節(jié)，但是背后支持這個活動的整個系統(tǒng)、構(gòu)架、基建(infrastructure)，那是國外無法想象的。同樣在各式各樣的角落里有很多新的應(yīng)用，這些應(yīng)用是有中國特色的，在這些應(yīng)用上系統(tǒng)廠商與集成電路廠商能夠緊密結(jié)合，在時間與成本上滿足應(yīng)用的需求，就能夠真正的發(fā)揮主場優(yōu)勢。

圖四 Cadence全球副總裁亞太區(qū)總裁石豐瑜先生

EDA廠商應(yīng)該在產(chǎn)業(yè)生態(tài)中去發(fā)揮更多更積極的作用。這個作用不是指擴大EDA的生意范圍或者增加銷售收入，而是去扮演更積極的角色讓整個產(chǎn)業(yè)鏈運行更有效率、更健康。需要從整個產(chǎn)業(yè)的高度來看EDA，還有什么事情能夠做得更好，EDA行業(yè)已經(jīng)走到了一個關(guān)鍵點，必須要把自己從一個軟件銷售公司跳脫出來，思維更開放些，不只從EDA的角度去看客戶需求，可以從客戶的整個應(yīng)用去多關(guān)心一點的話，EDA將來能夠走出一些不同的路，不僅在技術(shù)上，還包括商務(wù)模式與整個產(chǎn)業(yè)鏈中的角色定位，這些都會有很大的機會，Cadence在未來將與中國的客戶和伙伴們?nèi)プ鲞M一步的探索。

對EDA行業(yè)來說，“唯一令人興奮的增長機會”就在中國市場，Rhines先生對中國市場滿懷期待。這也就是Mentor為什么這么多年來高度重視中國市場的原因，Mentor把大量的人力、財力與時間投資到產(chǎn)品開發(fā)中以滿足中國半導體行業(yè)的發(fā)展需要。Mentor在整個電子產(chǎn)業(yè)的布局很完整，從晶圓廠制造設(shè)備軟件到IC設(shè)計再到系統(tǒng)端的PCB設(shè)計都有重量級產(chǎn)品。所以Rhines先生非常高興的談到，中國集成電路產(chǎn)業(yè)基金重點放在IC制造，對于Mentor來說意義非凡，因為Mentor是在IC制造領(lǐng)域最大的EDA軟件公司，Mentor在晶圓廠設(shè)備軟件方面有很多方案提供，中國IC制造的成長也將使Mentor一同成長。

Rhines先生對于中國的重視不僅體現(xiàn)在公司層面，會議當天的歡迎晚宴上Rhines先生正在北京大學讀書的寶貝女兒，通過一段錄像向大家問候，一口中文獲得了大家的一致贊譽，這或許是從另外一個角度顯示Mentor要扎根中國的信心。

柯復華先生談到，多年來對于中國在EDA與IP方面的投資Synopsys一直是居于領(lǐng)先的，包括三年前在武漢成立Synopsys亞洲第一個IP研發(fā)中心。Synopsys的客戶來自不同行業(yè)和世界各地，在中國有很大的設(shè)計團隊，也愿意與中國客戶去分享Synopsys對于市場動向的理解，讓客戶可以獲得對市場看法的新角度。2014年Synopsys的營收第一次超過20億美元，展望2015，Synopsys有好幾個劃時代的技術(shù)創(chuàng)新，提供了相當多的新技術(shù)與產(chǎn)品，會對中國的客戶提供最大的幫助。

葛群先生也表示，2015年是Synopsys深耕中國市場20周年，這二十年來Synopsys在中國真的是扎扎實實做了很多工作。明年的時候Synopsys會和大家一起回顧一下過去20年的發(fā)展歷程，包括回顧中國整個半導體行業(yè)從909工程到現(xiàn)在的發(fā)展狀況，這都是很有意義的事情。

EDA行業(yè)的集中度，可能比晶圓廠和IC設(shè)計公司還要高，由于EDA行業(yè)過去的整合收購也非常多，現(xiàn)存的EDA公司越來越少。三巨頭光環(huán)之外，難見其他閃亮的星，中國的EDA公司更是只能在夾縫里面求生存，我們需要思考的或許是，將來制造與設(shè)計公司成長起來以后，中國是否需要與自己設(shè)計制造地位相稱的EDA公司。
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