EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化），是一種在計算機系統(tǒng)輔助下，完成IC功能設計、綜合驗證、物理設計等流程軟件的統(tǒng)稱。EDA被譽為芯片之母，貫穿半導體產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，并且是半導體行業(yè)不可或缺的重要研發(fā)和生產類工具。根據SEMI數據統(tǒng)計，2022年全球EDA軟件行業(yè)市場規(guī)模約為134.37億美元，僅占全球半導體市場很小一部分。不過，EDA逐級賦能，最終撬動數十萬億美元的電子信息產業(yè)。從技術和市場的角度來看，發(fā)展國產EDA都是有必要的。那么，2023年國產EDA廠商取得了怎樣的成績，對市場有怎樣的理解，我們聽聽思爾芯董事長兼CEO林俊雄的看法。
思爾芯董事長兼CEO林俊雄

2023年機遇和挑戰(zhàn)并存

2023年的半導體產業(yè)的外部環(huán)境動蕩，但機遇與挑戰(zhàn)并存。首先，市場越來越卷。我們都知道近幾年成立了上萬家集成電路公司，但是從需求的角度來說市場在下行，從芯片設計公司增速進一步放緩就可以看出。低端的芯片非常卷，高端的芯片雖有市場，但投入大，風險高，資金鏈很緊張。其次，地緣政治持續(xù)緊張。地緣政治緊張關系和貿易政策的變化對半導體產業(yè)有重大影響。這促使許多國家開始重視半導體產業(yè)的本土化。國內還是需要攻克一些關鍵難點，并且需要技術創(chuàng)新。在EDA方面，一直以來被認為國外技術更為成熟，但今年國產EDA供應商有較大突破，思爾芯就是其中代表之一，已經具有完善的數字前端解決方案，通過近20年的發(fā)展和積累，服務了600多家國內外客戶，證明了其在技術和服務上具有競爭力。
第三，需求更加多元化。隨著技術的發(fā)展，從智能手機、計算機、汽車到工業(yè)自動化和物聯(lián)網設備，對半導體芯片的需求變得越來越多樣化。每個應用領域都有其特定的性能、功耗和尺寸要求，這迫使半導體制造商必須開發(fā)更多樣化的產品來滿足這些不同的需求。這些技術的快速發(fā)展與多元化的需求為半導體行業(yè)帶來了新的增長機會。
第四，迭代速度的提高。技術的快速發(fā)展和市場競爭的加劇導致產品生命周期縮短，從而對芯片產品的迭代速度提出了更高要求。芯片廠商需要快速響應市場變化，縮短產品開發(fā)周期，并及時推出新一代產品。更需要本地化支持與客制化服務。
在風云變幻的市場中，回顧2023年，思爾芯也取得了一些成績和進步。目前，思爾芯已經完善了數字前端EDA——2023年，思爾芯公司推出了一款新的數字電路調試軟件，名為“芯神覺Claryti”。這款軟件的加入使得公司的數字前端EDA解決方案更加完整。
通過更加完善的數字前端EDA解決方案，思爾芯主要解決了兩大芯片設計挑戰(zhàn)：確保設計芯片正確，并且確保設計正確的芯片。整個方案包含：架構設計軟件芯神匠（Genesis Architect）、數字邏輯仿真軟件芯神馳（PegaSim）、企業(yè)級硬件仿真芯神鼎（OmniArk）、業(yè)內先進的原型驗證芯神瞳（Prodigy），并通過數字電路調試軟件芯神覺（Claryti）和豐富的驗證IP庫、降速橋方案等，建立統(tǒng)一的設計、驗證與調試環(huán)境，確保在同一芯片項目開發(fā)中，不同團隊能夠實現高效協(xié)作，從而提高整體開發(fā)效率。
同時，思爾芯積極倡導生態(tài)合作，公司一直積極與IP 供應商及高校等行業(yè)關鍵合作伙伴緊密合作一起來服務芯片設計公司，降低芯片設計的門檻，共創(chuàng)共贏，希望共同推動全產業(yè)鏈的協(xié)同進步，以實現中國在生態(tài)合作數字EDA領域的自主創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展。攜手合作伙伴，2023年思爾芯提前布局前瞻性解決方案：服務于人工智能、Chiplet、高性能計算、圖像處理等多個應用領域，已經滲透到物聯(lián)網、云計算、5G通信、汽車電子等眾多終端領域，覆蓋廣泛，無處不在。
目前，思爾芯在全球的客戶數量已經達到600多家。通過成熟、穩(wěn)定且可靠的技術與服務，結合高效的本地化客戶服務團隊，思爾芯成功地為全球超過600家企業(yè)提供了全面的芯片設計驗證解決方案。其中包含世界前10大半導體企業(yè)中的6家，中國前10大集成電路設計企業(yè)中的7家，提供了自主可信賴的底層技術支持。另外，思爾芯獲國家級專精特新“小巨人”企業(yè)、國家工業(yè)軟件優(yōu)秀產品、上海市級企業(yè)技術中心等多項榮譽資質。

AI大趨勢下，EDA市場有何變化？

AI是當今最具變革性的技術之一，2023年AI行業(yè)依然火熱，并且2023年是生成式AI元年。從思爾芯的角度來看，AI的訓練需要海量的數據和參數，例如ChatGPT采用了千億數量級的參數，和大量的高性能GPU?？梢哉f算力和算能決定了AI的能力，因此，AI領域的持續(xù)進步需要大量的算力芯片，芯片的復雜度也急劇上升，整體市場需求旺盛。此外在AI應用中通常會集成不同類型的處理單元（如CPU、GPU、TPU等），以優(yōu)化特定任務的處理效率。
AI技術的發(fā)展還催生了對非馮諾依曼架構的需求，這種新的框架旨在突破傳統(tǒng)計算架構的限制，更好地適應AI的特殊需求。這意味著，未來的芯片設計需要更加靈活和創(chuàng)新，以支持應用驅動的算法，同時保證算法能夠有效地驅動軟件。這就需要芯片設計者采用創(chuàng)新的方法來實現這些不同組件的有效整合，包括確保不同處理單元之間的高效通信、如何管理它們之間的能源使用，以及如何優(yōu)化整體芯片設計以適應不同的應用場景。軟件與硬件架構之間的協(xié)同設計，成為一個新的探索領域，旨在更有效地利用算力，同時優(yōu)化能效和性能。
在這樣的背景下，芯片的計算能力和片上軟硬件的協(xié)同工作提出了更高的要求。為了實現最佳性能，需要進行系統(tǒng)架構優(yōu)化、軟硬件結合優(yōu)化，以及存算架構優(yōu)化。思爾芯針對這些挑戰(zhàn)已經進行了多年的技術布局和優(yōu)化，通過自研的完整數字前端EDA解決方案，特別針對AI領域進行了專門優(yōu)化。這包括系統(tǒng)級架構的探索和驗證，以協(xié)助芯片設計和驗證工作的提前實施，從而加快產品上市時間（TTM），更好地滿足市場對高性能、高效率芯片的迫切需求。
對于EDA行業(yè)來說，思爾芯看到兩大發(fā)展趨勢：
AI+EDA：在半導體領域，AI技術正逐漸拓展其應用范圍，特別是在數據中心、云計算、邊緣計算和終端設備領域。一種是AI+EDA。通過應用機器學習等AI技術優(yōu)化EDA算法，會達到更佳的PPA（功耗、性能和面積）效果。一些研究已經表明，采用AI可以實現更高效的芯片設計，如臺積電和英偉達的報告所示，AI和GPU結合能顯著提高計算效率。思爾芯的EDA工具也在多個環(huán)境用到了機器學習方法，達到了提升迭代效率，和尋求更好的解空間的效果。
云+EDA：這也是一個重要的發(fā)展方向，有助于優(yōu)化整個半導體設計和生產過程。在當前的經濟環(huán)境下，芯片設計初創(chuàng)公司不斷涌現，卻常常面臨資金困境、工作效率問題及流片時間不確定性等挑戰(zhàn)。云平臺作為一種可擴展、低初始投資并能快速采納的解決方案，為初創(chuàng)公司帶來了希望。另外，芯片設計在早期需求對于計算能力是巨大的，但單靠擴大本地數據中心難以滿足需求。云模式的靈活性和近乎無限的計算資源為工程師們提供了更廣闊的設計空間。
不過思爾芯認為，出于安全考量，目前主流的趨勢還是向私有云發(fā)展。思爾芯作為早期推進EDA云端化的先行者，已經有幾年的經驗累積。目前已為客戶提供了幾百至上千個IP原型驗證系統(tǒng)，其中基于云服務的千核級別私有云仿真驗證系統(tǒng)已經為多家國內知名企業(yè)提供服務并穩(wěn)定運營三年。雖然私有云是主要的方向，但思爾芯也與學校和政府機構在公有云上展開合作，推動EDA工具的普及和發(fā)展。

支持5G+AIoT方案快速落地

除了AI技術本身，2023年5G+AIoT依然是一個熱門概念。隨著5G技術的逐漸成熟和加速商用，5G與熱門的AIoT產業(yè)的結合也越來越緊密，其聚焦場景化應用將促進物聯(lián)網產業(yè)鏈延伸至泛在物聯(lián)網產業(yè)生態(tài)。在5G+AIoT領域，思爾芯看到了一些市場變化并給出了針對性的解決方案：
高速5G網絡：5G網絡因其高速度、低延遲和高容量而成為推動AIoT發(fā)展的關鍵。在中國和許多其他國家，5G基礎設施的建設和優(yōu)化正在迅速進行，這為智能設備提供了更加快速和可靠的連接。新基訊通信技術有限公司是以5G/4G技術為核心的專業(yè)無線通信芯片廠商，他們就采用了思爾芯的芯神瞳邏輯系統(tǒng)S7-19PQ，在研發(fā)初期快速、高效地支撐了其5G 芯片系統(tǒng)的原型驗證，為他們完整的5G芯片平臺順利推進奠定了堅實的基礎。RISC-V的應用增長：作為一種開放源碼的指令集架構，RISC-V由于其靈活性和低成本優(yōu)勢，在嵌入式系統(tǒng)、IoT設備和某些服務器領域中得到了越來越多的應用。根據RISC-V基金會的數據，截至2022年底，全球RISC-V處理器的出貨量已達到100億顆，其中近一半來自中國。在中國和其他地區(qū)，許多公司和研究機構正在采用RISC-V進行芯片設計。北京開源芯片研究院（簡稱“開芯院”）在其歷代“香山” RISC-V 處理器開發(fā)中就采用了思爾芯的芯神瞳邏輯系統(tǒng)S7-19PQ，不僅加速了產品迭代，還助力多家企業(yè)基于“香山”開發(fā)各種高端芯片。
物聯(lián)網Iot市場的增長：在物聯(lián)網Iot市場，無線連接技術正成為推動新一輪科技浪潮的關鍵力量，其中Wi-Fi6的發(fā)展尤為引人注目。思爾芯在與RF IP解決方案提供商Sirius Wireless的合作中，思爾芯的原型驗證EDA工具為構建Wi-Fi6/BT射頻IP驗證系統(tǒng)提供了關鍵支持。通過這種端到端的驗證解決方案，思爾芯和Sirius Wireless共同推動了無線連接技術在物聯(lián)網領域的應用，從而為整個市場的發(fā)展提供了強大動力。
自動駕駛技術：自動駕駛技術正成為AI與IoT結合的一個典型例證，它通過這種結合實現了高效且安全的導航與操作。在這一領域，黑芝麻智能是領先的車規(guī)級智能汽車計算芯片及基于芯片的解決方案供應商。以其華山系列高算力芯片為例，從IP級的設計驗證到系統(tǒng)級的設計驗證，再到固件和驅動的開發(fā)，黑芝麻智能都廣泛采用了思爾芯的芯神瞳解決方案。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)：隨著AI技術的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐步進化為更加智能化的工具，它們不僅能實時分析數據，還能快速做出響應。在這一領域，埃瓦科技是一家以芯片設計和視覺算法為核心技術創(chuàng)新的系統(tǒng)方案供應商，提供超低功耗 3D 視覺人工智能模塊化軟硬件開放平臺。思爾芯的芯神瞳解決方案同樣為埃瓦科技提供了強大支持。
展望未來，思爾芯認為，在面對快速迭代的終端市場時，2024年中國半導體產業(yè)的重要發(fā)展和突破將不僅集中在提供本地化支持和深度客制化服務上，還將強調構建一個共贏的生態(tài)系統(tǒng)和合作伙伴關系。這涉及加強企業(yè)間的合作、促進與高校和研究機構的聯(lián)動，以及借助政府的支持和政策引導。通過這種多方面的合作和生態(tài)系統(tǒng)的構建，半導體產業(yè)能夠更好地適應市場變化，加速技術創(chuàng)新，從而在全球競爭中占據有利地位。