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近幾年，在政府的大力推動(dòng)之下，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，國內(nèi)集成電路創(chuàng)業(yè)熱情高漲。到今年 10 月，國內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)公司已經(jīng)增長到 1780 家。雖然在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)、制造、封測這三個(gè)環(huán)節(jié)中，制造和封測基本能夠?qū)崿F(xiàn)自給自足，但是在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)卻困難重重，就 EDA 工具來看，全球的大部分市場還是把持在三大國際公司手中，國內(nèi) EDA 廠商的市場占有率非常小。
在北京華大九天軟件有限公司成立十周年慶典上，其董事長劉偉平表示，EDA 作為廣泛應(yīng)用于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的軟件系統(tǒng)，與裝備、材料構(gòu)成了集成電路產(chǎn)業(yè)的三大戰(zhàn)略支撐基礎(chǔ)，沒有 EDA 就沒有集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。由于長期以來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)依賴進(jìn)口 EDA，導(dǎo)致我們的設(shè)計(jì)業(yè)技術(shù)進(jìn)步受制于人，隨時(shí)存在“斷供”危險(xiǎn)，這一點(diǎn)已經(jīng)在中興和華為事件中得到體現(xiàn)。如果我們無法解決 EDA 自主可控的問題，那么我國集成電路產(chǎn)業(yè)安全、信息安全就無法得到根本保障。
十年成長，羽翼漸豐
經(jīng)過十年的打磨，華大九天從產(chǎn)品到應(yīng)用已經(jīng)逐漸成熟，我們可以回顧一下華大九天的成長歷程：
2009 年，華大九天成立于北京，初創(chuàng)團(tuán)隊(duì) 40 人；
2010 年，發(fā)布全球第一款 Physical-aware 時(shí)序優(yōu)化解決方案 TimingExplorer 和 SoC 時(shí)鐘分析工具 ClockExplorer；
2011 年，發(fā)布模擬 / 數(shù)?；旌?IC 設(shè)計(jì) EDA 全流程工具，躋身模擬全流程 IC 設(shè)計(jì)平臺(tái)全球四大提供上之一；
2012 年，發(fā)布快速大版圖分析工具 Skipper；
2013 年，發(fā)布平板顯示（FPD）全流程設(shè)計(jì)解決方案，以及高性能電路仿真工具 ALPS；
2014 年，助力全球首款 16nmFinFET 芯片成功發(fā)布；
2017 年，F(xiàn)PD 國內(nèi)新建產(chǎn)線市場占有率超過 80%，時(shí)任國務(wù)院副總經(jīng)理馬凱調(diào)研華大九天，推動(dòng) EDA 產(chǎn)業(yè)駛?cè)肟燔嚨溃?/p>
同年，發(fā)布 SoC 時(shí)序簽核軟件，打造業(yè)界簽核新標(biāo)準(zhǔn)，提升芯片設(shè)計(jì)效率，改善芯片性能與良率；
2018 年，全球首發(fā)模擬異構(gòu)仿真系統(tǒng) ALPS-GT，拓展晶圓制造工程服務(wù)業(yè)務(wù)，并助力全球首款 7nm 芯片成功發(fā)布；
從 2009 年倒 2019 年，在華大九天成立十周年之際，面對這十年中所取得的成績，劉偉平將以前的成功歸結(jié)為，重視市場拓展，緊跟市場需求開發(fā)產(chǎn)品?，F(xiàn)在華大九天全球客戶已經(jīng)達(dá)到 300 多家，包括國內(nèi)前十設(shè)計(jì)公司、全球主要晶圓代工商、全球前 20 大半導(dǎo)體企業(yè)、國內(nèi)面板企業(yè)等。在 EDA 產(chǎn)品方面，可提供數(shù)?；旌?/ 全定制 IC 設(shè)計(jì)全流程解決方案、數(shù)字 SoC 后端優(yōu)化解決方案、晶圓制造專用 EDA 工具和平板全流程設(shè)計(jì)解決方案；可以提供集成電路 IP 和設(shè)計(jì)服務(wù)，晶圓制造工程服務(wù)可以提供 SPICE 模型服務(wù)、PDK 服務(wù)、工藝評(píng)估用 SRAM Test Chip、單元庫和 Memory Compiler 設(shè)計(jì)。”
從人員布局來看，華大九天員工已經(jīng)達(dá)到 420 人，在南京、成都和深圳設(shè)有全資子公司，并在上海、日本、韓國、東南亞等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。
迎接挑戰(zhàn)，再推四款新產(chǎn)品
在 EDA 應(yīng)用中，單元庫特征化面臨新挑戰(zhàn)，先進(jìn)工藝和低壓設(shè)計(jì)使單元庫特征化成為了主要設(shè)計(jì)瓶頸，包括 Comer 越來越多，Cell 越來越多、越來越復(fù)雜，LVF 模型成為用戶的剛需；而且設(shè)計(jì)流程嚴(yán)重依賴 sign-off library char。為了進(jìn)一步滿足客戶的設(shè)計(jì)需求，華大九天推出了一站式 signoff+AI 單元庫特征化方案。
其內(nèi)置 ALPS 和 ALPS-LMC 核心引擎，K 庫效率提升 2-3 倍，內(nèi)置 Char-adaptive ALPS Engine（CAE）最大限度發(fā)揮 ALPS Engine 性能優(yōu)勢；超高速 Monte Carlo 分析引擎 ALPS-LMS 極大提升 LVF 模型生成效率；AI-char 技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與 K 庫并行，高效的 AI corner prediction 算法，K 庫時(shí)間從 1 周降到～2 小時(shí)，timing 誤差～3%。
signoff+AI 單元庫特征化方案應(yīng)用案例 1
signoff+AI 單元庫特征化方案 2
傳統(tǒng) FastSPICE 采用分區(qū)局部收斂算法獲得更高性能、更大容量，但是也直接導(dǎo)致了 FastSPICE 的精度不準(zhǔn)、速度不穩(wěn)、可用性不高等問題，華大九天推出了新的高可靠 FastSPICE 工具 ALPS-XP，具有獨(dú)創(chuàng)的智能全局收斂技術(shù)，讓 FastSPICE 更可靠，高級(jí) MR/ISO 加上獨(dú)有的 SMS 技術(shù)，讓 FastSPICE 速度更快。
ALPS-XP 應(yīng)用案例
可靠性已經(jīng)成為 PowerMOS 最核心的競爭指標(biāo)，涉及導(dǎo)通路徑電阻、電流分布均勻性、狀態(tài)轉(zhuǎn)換瞬時(shí)電流分布等參數(shù)，傳統(tǒng)的 IC 設(shè)計(jì)分析方案無法滿足 PowerMOS 的可靠性精度分析要求，因?yàn)椴灰?guī)則版圖電阻提取精度不足，Long Gate 器件內(nèi)電流非均勻分布。華大九天針對該應(yīng)用推出高精度 Power MOS 可靠性分析工具 Polas。
Polas 具有高精度 Field solver，更精確求解非規(guī)則版圖寄生參數(shù)，利用三角剖分，基于有限元理論的高精度算法，基于區(qū)域分解算法，可以無損加速；LGB 技術(shù)精確仿真 Gate 電流，LGB 自動(dòng)構(gòu)建 Gate 內(nèi)電流網(wǎng)絡(luò)，水岸器件內(nèi)電流仿真，精確模擬電流非均勻性。
Polas 應(yīng)用案例
在 OLED 面板應(yīng)用中，熱電分析面臨很多挑戰(zhàn)，電流驅(qū)動(dòng)型 OLED 顯示技術(shù)固有的大電流特性帶來了復(fù)雜的熱電效應(yīng)和突出的可靠性問題，IRDrop 效應(yīng)明顯，造成了屏幕顯示亮度不均，熱電效應(yīng)混合形成了復(fù)雜的可靠性問題；現(xiàn)有的面板設(shè)計(jì)分析技術(shù)無法滿足 OLED 顯示質(zhì)量分析的需求，版圖規(guī)模太大，現(xiàn)有的提取和仿真技術(shù)因算力不足無法實(shí)現(xiàn)真正的全面板分析，熱電效應(yīng)互相影響，現(xiàn)有的技術(shù)無法支持協(xié)同分析。
為了解決這些問題，華大九天推出了 OLED 面板熱電仿真分析工具 PlanetFPD。PlanetFPD 具有獨(dú)創(chuàng)的 ETMS 實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)協(xié)同仿真，其高效的 SHR 技術(shù)支持復(fù)雜圖形高精度電阻網(wǎng)絡(luò)提取，一站式功耗 / 熱 /EM/IRDrop 仿真分析，支持 8K 顯示。
PlanetFPD 應(yīng)用案例
產(chǎn)品性能是否好，一線客戶有話說
無論是對于 EDA 工具，還是芯片、代工廠，用戶對國產(chǎn)一直持有質(zhì)疑的態(tài)度，華大九天的 EDA 工具實(shí)際應(yīng)用起來表現(xiàn)如何？只有一線客戶最知情，華為海思、兆芯和比特大陸的技術(shù)負(fù)責(zé)人分別在使用 ALPS 后做出了評(píng)價(jià)。
ALPS 是華大九天的高性能全定制電路 SPICE 仿真解決方案。ALPS-MS 的 MCU 電源管理模塊，采用 0.18um 工藝，能夠在 5 天內(nèi)完成全芯片的仿真，精度高于競爭對手，結(jié)果得到 silicon 驗(yàn)證；SerDes 模塊采用 55nm 工藝，仿真時(shí)間從一周降低到 1.5 天，加速 4 倍，ALPS-MS 并支持與業(yè)界領(lǐng)先的第三方數(shù)字仿真器的 co-sim，支持 GPU 加速，具有高易用性的優(yōu)勢，界面化的仿真配置簡單易用。
華為海思將 ALPS GPU Turbo 在 TMSC 高級(jí)節(jié)點(diǎn)下進(jìn)行模擬驗(yàn)證，海思的技術(shù)專家表示，ALPS 不犧牲準(zhǔn)確性，是真正的高性能 SPICE 仿真器；相對于一般的 CPU SPICE 仿真器，速度提升 5 倍，對于頂層電路提升將近 100 倍；超過 100M 元器件的容量，滿足模擬驗(yàn)證的需求；廣泛應(yīng)用于海思模擬團(tuán)隊(duì)的很多設(shè)計(jì)項(xiàng)目中；在 HiSilicon 中設(shè)置了 GPU 集群以加快驗(yàn)證周期。未來，海思將在 EMIR、RF 等多種應(yīng)用擴(kuò)展 GPU 計(jì)算，提高仿真性能和 GPU 的利用率。
兆芯將 ALPS 應(yīng)用在了高性能 MCU 芯片設(shè)計(jì)上，其技術(shù)負(fù)責(zé)人表示，在先進(jìn)工藝下，ALPS 相比主流競爭對手的仿真器，在后仿真方面普遍能提速 2-6 倍，個(gè)別應(yīng)用案例提速在 10 倍以上，對 ADC/PLL 這種大規(guī)模電路，一次后仿真能節(jié)省 3+天，極大提升了產(chǎn)品驗(yàn)證的覆蓋率，提高了流片驗(yàn)證的效率。而且 ALPS 的精度和結(jié)果一致性好，尤其是對 PLL 的 jitter、PSRR 等敏感電路指標(biāo)；相比國外供應(yīng)商，華大九天本地人遠(yuǎn)的技術(shù)支持方便積極、主動(dòng)高效，幫助我們縮短了項(xiàng)目迭代周期。
比特大陸的技術(shù)負(fù)責(zé)人表示，ALPS 精度保持和 Golden True Spice 工具一致，尤其在超低壓工作時(shí)精度表現(xiàn)良好，多核并行時(shí)，ALPS 相比其他 Golden True Spice 工具來說，擁有 6-10 倍的速度提升，這對于先進(jìn)工藝后仿真還是很有優(yōu)勢的。對于中等規(guī)模數(shù)字電路后仿真，多核并行時(shí) ALPS 的性能表現(xiàn)優(yōu)異，且能保證 True Spice 精度，可作為 Designer 需要進(jìn)行高精度仿真測量時(shí)的重要工具。
對于國產(chǎn) EDA 產(chǎn)品，很多用戶一直持有質(zhì)疑的態(tài)度，通過以上海思、兆芯和比特大陸的應(yīng)用案例分享，我們能夠看到，華大九天的 ALPS 產(chǎn)品已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績，雖然在產(chǎn)品覆蓋性上和國外 EDA 公司還是有一定差距，但是單一產(chǎn)品的品質(zhì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了飛躍式發(fā)展。處于國內(nèi)大力發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的風(fēng)口浪尖，華大九天也要把握機(jī)會(huì)，大力推進(jìn) EDA 產(chǎn)品研發(fā)，通過不斷迭代提高產(chǎn)品性能，為國產(chǎn)集成電路產(chǎn)業(yè)搭牢重要一環(huán)。
