华为被制裁两年后,EDA作为中国解决芯片产业短板怎么样了?
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电子自动化软件(简称EDA)全球市场规模不足百亿美元,净利润更是低于15%。而且,由于EDA行业存在很高技术壁垒的缘故,很多公司都不愿意进入这一领域,这导致我国EDA市场长期被海外厂商霸占。不过,近两年半导体产业规模不断扩大,EDA作为中国解决芯片产业短板的关键所在,也受到资本的高度重视。
电子设计自动化(英语:Electronic design automation,缩写:EDA)是指利用计算机辅助设计(CAD)软件,来完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。
在电子设计自动化出现之前,设计人员必须手工完成集成电路的设计、布线等工作,这是因为当时所谓集成电路的复杂程度远不及现在。工业界开始使用几何学方法来制造用于电路光绘(photoplotter)的胶带。到了1970年代中期,开发人应尝试将整个设计过程自动化,而不仅仅满足于自动完成掩膜草图。第一个电路布局、布线工具研发成功。设计自动化研讨会(Design Automation Conference)在这一时期被创立,旨在促进电子设计自动化的发展。
电子设计自动化发展的下一个重要阶段以卡弗尔·米德(Carver Mead)和琳·康维于1980年发表的论文《超大规模集成电路系统导论》(Introduction to VLSI Systems)为标志。这一篇具有重大意义的论文提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想。如果这一想法得到实现,芯片设计的复杂程度可以得到显著提升。这主要得益于用来进行集成电路逻辑仿真、功能验证的工具的性能得到相当的改善。随着计算机仿真技术的发展,设计项目可以在构建实际硬件电路之前进行仿真,芯片布局、布线对人工设计的要求降低,而且软件错误率不断降低。直至今日,尽管所用的语言和工具仍然不断在发展,但是通过编程语言来设计、验证电路预期行为,利用工具软件综合得到低抽象级(或称“后端”)物理设计的这种途径,仍然是数字集成电路设计的基础。
光刻机是半导体制造的关键设备,同芯片精度直接相关,有着无可替代的重要性。而作为芯片设计工具的EDA,是芯片设计方案同半导体物理世界的连接,重要性比肩光刻机。
芯片设计的复杂性、精细性,使得手工绘制芯片完全无法实现。EDA工具成为了不可忽视的存在,甚至被称为“工业之母”。
然而,全球EDA的市场规模却同其重要性严重不符,不过百亿美元,净利润不足15%。
同时,全球EDA市场被Candence、Synopsys与Mentor Graphics三大巨头所占据。中国90%左右的EDA市场,也被这三大巨头垄断在手中。
此外,EDA软件有着极高的技术门槛,是业界公认最难攻克的工业软件之一。
最近几天,有关于EDA软件又被大家推至了风口浪尖上。起因是华为轮值董事长徐直军的一席话,他表示离开了国外的EDA三巨头,芯片肯定是能够设计的,只是芯片设计的效率低了,没那么轻松了。
不过他同时也表示天下并不都是它们的,这句话明显是大有深意的。在我看来,那就是表示国产EDA中也有佼佼者,能够一定程度上取代国外的EDA软件。
对华为来说,2019年5月17日注定是一个难忘的日子。北京时间当天凌晨,华为突然被美国商务部列入“实体清单”,受到美国的第一轮打压。第一轮的打压手段主要是两个:断供美国芯片和软件,断供芯片设计必需的EDA(电子设计自动化)工具。
在中国“缺芯”之痛里,除了广为人知的光刻机,EDA工具也是命门之一。这是一种对芯片进行自动设计的工具,特别是目前一颗芯片集成了几亿甚至几十亿的晶体管,肉眼难见,人工已经无法完成时,EDA自动化设计工具更是不可或缺。而目前国内85%的EDA市场份额被美国Synopsys、Cadence、Mentor三大巨头垄断。
自华为被制裁后,国产EDA工具进入战时状态。按照惯例,一个EDA工具签订购买合同,一般授权3年。事实上,被美国制裁后,华为内部也制定了一个EDA工具3年替代的方案。
如今两年已经过去,AI财经社获悉,国产EDA在单点上取得突破,但还不能像美国巨头那样提供覆盖全部设计流程的平台。如果把国内所有企业的能力加起来,它们能覆盖的芯片设计流程在10%以内。
近几年中国在半导体芯片制造领域一直受到西方国家的打压,而这也间接地激励了中国进一步的发展,现在中国芯片顺利崛起,国产EDA获得了8nm工艺技术认证。如今不少外国媒体纷纷开始担忧,难道中国现在已经能够摆脱美国控制了吗?
据报道,国内著名的EDA软件厂商正式宣布,他们投入大量资金所研发的EM仿真套件已成功通过三星晶圆厂的8nm低功耗(LPP)工艺技术认证,这也意味着我国在芯片制造领域迎来了一个新的阶段,我国芯片制造将迎来崭新的发展。
此次国内EDA成功突破的消息一经传出,就引起外国媒体展开热议,他们纷纷表示现如今中国已经成功突破了研制高端芯片产业链的最后一步,可以说现在“中国芯片”拼图已经完成了最后一步,这也意味着我国想要彻底实现自主化芯片产业链指日可待。
而一旦我国成功实现自给自足,西方国家将彻底失去限制我国的工具,换句话说我国的实力越强大,底气就会越足,其他国家也越不敢对中国轻易动手。这也是美国为什么试图在中国芯片发展初期阶段就遏制中国的主要原因之一,不过现在中国已经彻底摆脱了这种限制,迎来崭新的发展。
而国产EDA工具不断升级、更新,也会打破海外Synopsys、Cadence、Mentor三巨头厂商垄断EDA工具市场的局面,促进中国半导体产业,乃至国际半导体产业发展。
但必须要承认的是,在高端市场,国产EDA工具和海外三巨头的EDA工具还是有着明显差距。
综合来看,大量人才回国振兴EDA市场的确是个好消息,但也要知道,打破海外巨头对高端EDA市场的垄断并非是一朝一夕的事情。
目前,海外EDA巨头的技术积累和研发投入都要高于国内企业。中国想要在EDA领域实现突破,反哺半导体产业链,就必须在EDA市场持续加注。
你认为国内芯片设计厂商使用国产EDA工具设计高端芯片还要等多久?