華為被制裁兩年后,EDA作為中國解決芯片產業(yè)短板怎么樣了?
電子自動化軟件(簡稱EDA)全球市場規(guī)模不足百億美元,凈利潤更是低于15%。而且,由于EDA行業(yè)存在很高技術壁壘的緣故,很多公司都不愿意進入這一領域,這導致我國EDA市場長期被海外廠商霸占。不過,近兩年半導體產業(yè)規(guī)模不斷擴大,EDA作為中國解決芯片產業(yè)短板的關鍵所在,也受到資本的高度重視。
電子設計自動化(英語:Electronic design automation,縮寫:EDA)是指利用計算機輔助設計(CAD)軟件,來完成超大規(guī)模集成電路(VLSI)芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計(包括布局、布線、版圖、設計規(guī)則檢查等)等流程的設計方式。
在電子設計自動化出現之前,設計人員必須手工完成集成電路的設計、布線等工作,這是因為當時所謂集成電路的復雜程度遠不及現在。工業(yè)界開始使用幾何學方法來制造用于電路光繪(photoplotter)的膠帶。到了1970年代中期,開發(fā)人應嘗試將整個設計過程自動化,而不僅僅滿足于自動完成掩膜草圖。第一個電路布局、布線工具研發(fā)成功。設計自動化研討會(Design Automation Conference)在這一時期被創(chuàng)立,旨在促進電子設計自動化的發(fā)展。
電子設計自動化發(fā)展的下一個重要階段以卡弗爾·米德(Carver Mead)和琳·康維于1980年發(fā)表的論文《超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)導論》(Introduction to VLSI Systems)為標志。這一篇具有重大意義的論文提出了通過編程語言來進行芯片設計的新思想。如果這一想法得到實現,芯片設計的復雜程度可以得到顯著提升。這主要得益于用來進行集成電路邏輯仿真、功能驗證的工具的性能得到相當的改善。隨著計算機仿真技術的發(fā)展,設計項目可以在構建實際硬件電路之前進行仿真,芯片布局、布線對人工設計的要求降低,而且軟件錯誤率不斷降低。直至今日,盡管所用的語言和工具仍然不斷在發(fā)展,但是通過編程語言來設計、驗證電路預期行為,利用工具軟件綜合得到低抽象級(或稱“后端”)物理設計的這種途徑,仍然是數字集成電路設計的基礎。
光刻機是半導體制造的關鍵設備,同芯片精度直接相關,有著無可替代的重要性。而作為芯片設計工具的EDA,是芯片設計方案同半導體物理世界的連接,重要性比肩光刻機。
芯片設計的復雜性、精細性,使得手工繪制芯片完全無法實現。EDA工具成為了不可忽視的存在,甚至被稱為“工業(yè)之母”。
然而,全球EDA的市場規(guī)模卻同其重要性嚴重不符,不過百億美元,凈利潤不足15%。
同時,全球EDA市場被Candence、Synopsys與Mentor Graphics三大巨頭所占據。中國90%左右的EDA市場,也被這三大巨頭壟斷在手中。
此外,EDA軟件有著極高的技術門檻,是業(yè)界公認最難攻克的工業(yè)軟件之一。
最近幾天,有關于EDA軟件又被大家推至了風口浪尖上。起因是華為輪值董事長徐直軍的一席話,他表示離開了國外的EDA三巨頭,芯片肯定是能夠設計的,只是芯片設計的效率低了,沒那么輕松了。
不過他同時也表示天下并不都是它們的,這句話明顯是大有深意的。在我看來,那就是表示國產EDA中也有佼佼者,能夠一定程度上取代國外的EDA軟件。
對華為來說,2019年5月17日注定是一個難忘的日子。北京時間當天凌晨,華為突然被美國商務部列入“實體清單”,受到美國的第一輪打壓。第一輪的打壓手段主要是兩個:斷供美國芯片和軟件,斷供芯片設計必需的EDA(電子設計自動化)工具。
在中國“缺芯”之痛里,除了廣為人知的光刻機,EDA工具也是命門之一。這是一種對芯片進行自動設計的工具,特別是目前一顆芯片集成了幾億甚至幾十億的晶體管,肉眼難見,人工已經無法完成時,EDA自動化設計工具更是不可或缺。而目前國內85%的EDA市場份額被美國Synopsys、Cadence、Mentor三大巨頭壟斷。
自華為被制裁后,國產EDA工具進入戰(zhàn)時狀態(tài)。按照慣例,一個EDA工具簽訂購買合同,一般授權3年。事實上,被美國制裁后,華為內部也制定了一個EDA工具3年替代的方案。
如今兩年已經過去,AI財經社獲悉,國產EDA在單點上取得突破,但還不能像美國巨頭那樣提供覆蓋全部設計流程的平臺。如果把國內所有企業(yè)的能力加起來,它們能覆蓋的芯片設計流程在10%以內。
近幾年中國在半導體芯片制造領域一直受到西方國家的打壓,而這也間接地激勵了中國進一步的發(fā)展,現在中國芯片順利崛起,國產EDA獲得了8nm工藝技術認證。如今不少外國媒體紛紛開始擔憂,難道中國現在已經能夠擺脫美國控制了嗎?
據報道,國內著名的EDA軟件廠商正式宣布,他們投入大量資金所研發(fā)的EM仿真套件已成功通過三星晶圓廠的8nm低功耗(LPP)工藝技術認證,這也意味著我國在芯片制造領域迎來了一個新的階段,我國芯片制造將迎來嶄新的發(fā)展。
此次國內EDA成功突破的消息一經傳出,就引起外國媒體展開熱議,他們紛紛表示現如今中國已經成功突破了研制高端芯片產業(yè)鏈的最后一步,可以說現在“中國芯片”拼圖已經完成了最后一步,這也意味著我國想要徹底實現自主化芯片產業(yè)鏈指日可待。
而一旦我國成功實現自給自足,西方國家將徹底失去限制我國的工具,換句話說我國的實力越強大,底氣就會越足,其他國家也越不敢對中國輕易動手。這也是美國為什么試圖在中國芯片發(fā)展初期階段就遏制中國的主要原因之一,不過現在中國已經徹底擺脫了這種限制,迎來嶄新的發(fā)展。
而國產EDA工具不斷升級、更新,也會打破海外Synopsys、Cadence、Mentor三巨頭廠商壟斷EDA工具市場的局面,促進中國半導體產業(yè),乃至國際半導體產業(yè)發(fā)展。
但必須要承認的是,在高端市場,國產EDA工具和海外三巨頭的EDA工具還是有著明顯差距。
綜合來看,大量人才回國振興EDA市場的確是個好消息,但也要知道,打破海外巨頭對高端EDA市場的壟斷并非是一朝一夕的事情。
目前,海外EDA巨頭的技術積累和研發(fā)投入都要高于國內企業(yè)。中國想要在EDA領域實現突破,反哺半導體產業(yè)鏈,就必須在EDA市場持續(xù)加注。
你認為國內芯片設計廠商使用國產EDA工具設計高端芯片還要等多久?