【專題 | 「半導體芯片」芯片設(shè)計制造公司廠商_芯片行業(yè)市場分析】

　　近期，不少半導體公司出現(xiàn)了減產(chǎn)或是砍單現(xiàn)象，部分芯片價格下跌達到8成。盡管越來越多的跡象都在表明，全球半導體市場正在承受下行壓力，但研究公司Needham & Company分析稱，EDA領(lǐng)域正表現(xiàn)出逆勢增長的強大韌性。這一點從近期不平靜的EDA市場中也可見一斑。日前，國內(nèi)EDA領(lǐng)先企業(yè)華大九天開啟申購，發(fā)行市值達177億元;EDA廠商英諾達電子科技有限公司近日宣布完成A輪融資，融資金額達數(shù)千萬元;數(shù)字驗證EDA領(lǐng)先企業(yè)芯華章發(fā)布一系列強鏈補鏈的自主知識產(chǎn)權(quán)EDA產(chǎn)品。眼下較為火熱的EDA市場，似乎正透露出更多行業(yè)發(fā)展的新信號。

　　EDA驗證成為高端通用芯片突圍關(guān)鍵

　　今年第二季度以來，消費市場的帶動能力有所下降，再疊加新冠肺炎疫情防控和通貨膨脹等多重因素，半導體市場近年來供不應(yīng)求的高增長態(tài)勢近期有所收斂。相比之下，全球EDA市場正在穩(wěn)步發(fā)展。賽迪顧問發(fā)布的最新報告顯示，2020年全球EDA市場規(guī)模約為115億美元，預(yù)計2025年有望達到157億美元，年均復(fù)合增長率為6.4%。同時，IBS也預(yù)測，2025年中國EDA市場規(guī)模總和將達到22.72億美元。

　　在半導體行業(yè)承受下行壓力的背景下，EDA市場的發(fā)展呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的態(tài)勢。賽迪顧問集成電路中心高級咨詢顧問池憲念向《中國電子報》記者表示，這一方面是由于半導體制程的精進、設(shè)計工藝的升級需要EDA相應(yīng)的軟件進行更新，先進工藝節(jié)點極大推動EDA需求增長;另一方面是后摩爾時代芯粒(Chiplet)技術(shù)、SiP 等發(fā)展，驅(qū)動EDA技術(shù)應(yīng)用延伸拓展，促進了EDA工具升級迭代的需求。

EDA貫穿電子設(shè)計全流程

　　被稱為“芯片之母”的EDA工具市場規(guī)模日益增長，正在撬動上萬億元量級的芯片市場，已經(jīng)成為名副其實的行業(yè)支點。而在整個EDA產(chǎn)業(yè)鏈條中，技術(shù)壁壘和門檻較高的驗證環(huán)節(jié)貫穿于芯片設(shè)計的每個步驟。以7nm的GPU SOC為例表示，接近7成的投入是在數(shù)字前端設(shè)計，驗證占據(jù)芯片設(shè)計總成本的70%以上。

驗證環(huán)節(jié)貫穿芯片設(shè)計的每個步驟

　　當前芯片驗證工具的市場，主要由Synopsys、Cadence和西門子EDA這三家國外EDA廠商占領(lǐng)。其中，Synopsys和Cadence有自己完整的全套前端驗證軟硬件工具集。由此可見，EDA驗證環(huán)節(jié)已經(jīng)成為高端通用芯片設(shè)計廠商突圍的關(guān)鍵。芯謀研究高級分析師張彬磊向《中國電子報》記者表示，驗證環(huán)節(jié)往往是EDA軟件與專業(yè)硬件相結(jié)合的方式，相對價格比較高，在中大型高端芯片企業(yè)中非常有價值，市場前景十分廣闊。

　　根據(jù)IBS預(yù)測，2025年，僅中國的EDA驗證市場規(guī)模就將達到12.5億美元，超過其他EDA細分市場規(guī)模的總和。現(xiàn)階段，所有芯片設(shè)計公司都希望通過更加充分的驗證，來降低投片風險與流片成本。但目前來看，EDA驗證環(huán)節(jié)還有待進階。張彬磊對記者表示，在驗證環(huán)節(jié)，設(shè)備和EDA工具往往需要針對客戶需求進行大量的調(diào)試工作，而EDA服務(wù)商的人力又相對有限，因此許多中小設(shè)計公司得到的服務(wù)體驗非常不好，普遍感覺響應(yīng)時間長、解決問題的速度慢。

　　后摩爾時代對EDA驗證提出更高要求

　　后摩爾時代序幕的拉開讓EDA行業(yè)，特別是EDA驗證走在了行業(yè)的聚光燈下，對EDA驗證提出了更高要求。而這其實離不開當前業(yè)內(nèi)發(fā)展的三大重要趨勢。

　　芯華章科技首席市場戰(zhàn)略官謝仲輝對記者表示，首先是新興應(yīng)用領(lǐng)域的飛速發(fā)展推動需求急劇分化。以當前火熱的汽車電子為例，預(yù)計到2025年，汽車領(lǐng)域在軟件與集成的投入將達到620億美元。這不僅使得應(yīng)用系統(tǒng)需求映射到芯片規(guī)格和驗證，也推動軟硬件協(xié)同驗證從系統(tǒng)集成階段向IP階段延伸。

　　其次是應(yīng)用領(lǐng)域需求的滿足，要求業(yè)界從多維度構(gòu)建自主芯片。謝仲輝具體解釋道，在軟件維度，代碼驅(qū)動的軟件1.0時代已經(jīng)進入到數(shù)據(jù)驅(qū)動的軟件2.0時代;在架構(gòu)維度，異構(gòu)計算推動封裝從2D到2.5D，再向3D演進，在有限的體積里集成更多芯片和模塊，提升輸入輸出速度，以提高應(yīng)用效率;在工藝維度，Chiplet帶來“IP芯片化”的趨勢;在多模塊維度，高速接口和協(xié)議需要支持多晶片、多芯片、多板卡協(xié)同。謝仲輝說，這些都對EDA驗證可靠性、完備性提出了更高的要求。在硅前階段，其實很難完成多晶片、多芯片的全系統(tǒng)驗證。

　　最后是在壓力巨大的應(yīng)用創(chuàng)新周期，芯片設(shè)計驗證受限于資深人才經(jīng)驗和數(shù)量，項目工具和算力無法滿足應(yīng)用快速創(chuàng)新需求等。對此，謝仲輝特別強調(diào)了幾個環(huán)節(jié)。在模塊設(shè)計及驗證環(huán)節(jié)，可能會產(chǎn)生仿真資源不夠、覆蓋率未達標問題;在系統(tǒng)級驗證環(huán)節(jié)，可能會出現(xiàn)原型實現(xiàn)耗時、仿真性能低、軟硬件聯(lián)調(diào)困難問題;芯片測試對ATE(集成電路自動測試機)覆蓋率提出了更高要求;系統(tǒng)集成則可能導致芯片測試功能未能覆蓋系統(tǒng)級功能。

　　基于后摩爾時代為EDA驗證帶來的種種挑戰(zhàn)，謝仲輝認為，EDA要面向整個系統(tǒng)市場提供整體解決方案。他以芯華章發(fā)布的智V驗證平臺為例向記者表示，該驗證平臺融合了不同工具，支持云原生、人工智能等前沿技術(shù)，在不同場景需求下，對各類設(shè)計提供定制化的全面驗證解決方案。

　　新興技術(shù)推動EDA工具進行新的變革

　　后摩爾時代，人工智能、云計算等新興領(lǐng)域?qū)Υ笠?guī)模計算的需求不斷釋放，芯片集成度和制造工藝復(fù)雜度呈現(xiàn)指數(shù)級上升。在此背景下，新興技術(shù)的發(fā)展也會反向促進芯片設(shè)計和EDA工具的發(fā)展，定義EDA發(fā)展的新趨勢。

　　以復(fù)雜人工智能芯片的設(shè)計過程為例，眾多控制密集型單元、協(xié)議復(fù)雜的接口模塊等對EDA工具的可靠性要求極高，芯片的設(shè)計驗證效率和可靠性亟待提升，有關(guān)功能也急需進一步增強。芯華章科技產(chǎn)品和業(yè)務(wù)規(guī)劃總監(jiān)楊曄對記者表示，在這種情況下，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于EDA驗證工具中，能夠提升新一代復(fù)雜AI芯片的設(shè)計驗證效率，并進一步保障復(fù)雜AI芯片的功能和可靠性。

　　事實上，在過去幾年里，圖像已經(jīng)成為人工智能技術(shù)在EDA工具中應(yīng)用的代表性領(lǐng)域。楊曄表示，從之前的市場情況來看，人工智能技術(shù)在后端的布局、OPC(光學鄰近校正)這兩方面的落地最快。部分原因是這兩個領(lǐng)域與AI特別擅長的圖像處理相關(guān)性較高。

　　不過，目前人工智能技術(shù)與EDA工具的結(jié)合已經(jīng)進入“深水區(qū)”。在楊曄看來，如何用人工智能技術(shù)處理高維度數(shù)據(jù)，是當前行業(yè)發(fā)展的重點。楊曄對記者談道，在EDA仿真、形式化驗證、調(diào)試等幾個階段，都有與人工智能結(jié)合的空間。在前端的仿真環(huán)節(jié)，通過融合自然語言處理等最新AI算法與傳統(tǒng)機器學習算法來縮小求解空間，更快完成AI輔助的驗證和調(diào)試。這已經(jīng)在芯華章的數(shù)字調(diào)試產(chǎn)品中得到了初步應(yīng)用。此外，在形式化驗證中，AI算法同樣能夠優(yōu)化計算調(diào)度，從而改進性能。

　　在人工智能技術(shù)崛起的同時，云計算正在悄悄改變EDA的運行架構(gòu)。當芯片設(shè)計變得愈發(fā)復(fù)雜之后，算力和存儲開始出現(xiàn)瓶頸，傳統(tǒng)的自建數(shù)據(jù)中心已不堪重負。楊曄認為，云端對于EDA工具的彈性算力非常有幫助，與上云相關(guān)的工具和服務(wù)能夠幫助客戶更好地利用云端的彈性算力，同時也可以幫助云廠商更好地對接芯片廠商。

　　系統(tǒng)集成和異構(gòu)計算也將推動EDA工具進行新的變革。楊曄表示，在過去的30年中，芯片設(shè)計和制造環(huán)節(jié)是逐漸分離的。但是現(xiàn)在，芯片設(shè)計和制造又成為一個上下游協(xié)同的過程，因此EDA工具在芯片設(shè)計階段，就必須考慮如何滿足未來異構(gòu)集成趨勢下系統(tǒng)驗證的驗證需求，以更好地支持芯片行業(yè)的上下游協(xié)同。

　　來源：中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)　　作者：張依依

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