【導讀】在很久以前，EDA是一個很“不起眼”的行業(yè)，自從國產(chǎn)替代概念興起，越來越多人意識到這塊基石的重要性。如果沒有EDA，整個芯片行業(yè)就會停擺。
在很久以前，EDA是一個很“不起眼”的行業(yè)，自從國產(chǎn)替代概念興起，越來越多人意識到這塊基石的重要性。如果沒有EDA，整個芯片行業(yè)就會停擺。
2023年是國產(chǎn)EDA爆發(fā)的一年，現(xiàn)如今已有上百家國產(chǎn)EDA廠商。那么從技術上來講，數(shù)字全流程和AI（人工智能）無疑是近幾年的熱詞。
ICCAD 2023上，深圳鴻芯微納技術有限公司CTO、聯(lián)合創(chuàng)始人王宇成分享了鴻芯微納SoC EDA平臺的發(fā)展情況以及對國產(chǎn)EDA發(fā)展的看法。
已實現(xiàn)“數(shù)字全流程”最主要幾步
“我們成立于2018年，2019年開始正式運營，至今已差不多四年，我們的產(chǎn)品方向是搭建國產(chǎn)數(shù)字EDA的全流程工具，雖然目前還沒有完全覆蓋全流程，但它已經(jīng)達成了工具中最主要的幾步，將來會通過自主研發(fā)、技術引進、合作開發(fā)等模式，逐漸補全產(chǎn)品線，形成真正的全流程部署。”王宇成這樣介紹到鴻芯微納。
根據(jù)王宇成的介紹，鴻芯微納的工具開發(fā)分成幾個重要步驟。
第一步，先初步實現(xiàn)國產(chǎn)替代，事實上國外現(xiàn)有工具已經(jīng)演變十多年甚至二十多年，我們用三、四年短時間開發(fā)的工具實現(xiàn)差異化很難。
第二步，新的EDA工具開拓市場， 從來就是充滿了困難和阻力。 對于國內(nèi)新生的EDA產(chǎn)品， 大多數(shù)設計公司仍然處在早期探索階段。 評估工具是很復雜的過程， 決定采購， 直至推廣使用更是充滿了挑戰(zhàn)。國外供應商也是大量的研發(fā)投入而不是止步不前。 國產(chǎn)EDA的成功， 僅僅邁開了一小步，從點工具邁向工具鏈。
第三步，實現(xiàn)基本的全流程之后，就要補全整個工具，達到真正的數(shù)字全流程。鴻芯微納是國內(nèi)第一且唯一實現(xiàn)數(shù)字后端全流程工具鏈的本土EDA企業(yè)。
“王宇成強調(diào)，作為國產(chǎn)EDA工具提供方，只有把數(shù)字全流程中每個環(huán)節(jié)都串在一起，才能形成生態(tài)，在生態(tài)的基礎上才能不斷超越國際，形成真正的國產(chǎn)替代。
四個SoC設計關鍵工具
SoC是現(xiàn)代信息技術的基石，也是數(shù)字IC公司的核心競爭力，強大的數(shù)字SoC實現(xiàn)工具能夠幫助設計公司高效率地實現(xiàn)性能強大的產(chǎn)品，并縮短上市時間，減少開發(fā)人力投入。鴻芯微納的“鴻圖SoC設計實現(xiàn)平臺”能夠幫助中國IC設計公司打造數(shù)字領域全球競爭力。
根據(jù)鴻芯微納官方信息顯示，鴻芯微納最主要幾步和產(chǎn)品涵蓋四個方面：Aguda?（以布線為中心的布局布線工具）、RocSyn?（版圖驅(qū)動的邏輯綜合工具）、ChimeTime?（靜態(tài)時序簽核工具）、HesVesPower?（功耗簽核工具）。
Aguda?是整個流程中非常關鍵的工具，與其它三款工具形成流程一致性。它是一款完整的數(shù)字芯片物理實現(xiàn)工具，提供從門級網(wǎng)表輸入到GDS II 輸出的電子自動化設計流程，涵蓋從布圖、電源網(wǎng)絡設計、布局優(yōu)化、時鐘樹綜合、時鐘樹優(yōu)化、布線優(yōu)化和頂層集成的全部技術。其功能完備的模塊級布局布線，內(nèi)嵌強大的分析引擎為布局布線的每個技術環(huán)節(jié)提供實現(xiàn)和優(yōu)化。支持業(yè)界標準的輸入和輸出數(shù)據(jù)格式，支持完整的自上而下層次化頂層設計需求，提供友好的工具界面和腳本支持。
它擁有五大特點：一是時序收斂速度較傳統(tǒng)工具提高2倍以上，可使設計時間縮短一半以上，人力投入減少一半以上；二是超過75%的時序改善，超過2%的面積改善或繞線布通率，平均減少20%的運行時間；三是易于使用及專業(yè)技術支持；四是解決方案已在業(yè)界頭部客戶得到驗證；五是廣受客戶贊譽。
RocSyn?是一款功能齊全的邏輯綜合工具，實現(xiàn)從硬件描述語言（HDL）輸入到門級網(wǎng)表輸出的電子自動化設計流程，涵蓋從HDL編譯，高層次優(yōu)化，低功耗綜合，技術映射，時序驅(qū)動優(yōu)化和版圖驅(qū)動優(yōu)化的全部技術。支持業(yè)界標準的輸入和輸出數(shù)據(jù)格式，內(nèi)含多層次，多方位的優(yōu)化引擎，提供多樣化的報告輸出，提供友好的工具界面和腳本支持。
它能夠處理各個工藝節(jié)點下的超大規(guī)模數(shù)字集成電路設計，性能指標（延時，面積，功耗，即PPA）達到國內(nèi)領先和國際一流水平。其優(yōu)勢是綜合流程組件完全自主可控、擁有強大的高層次優(yōu)化技術、精確的時序分析引擎、重映射和重優(yōu)化技術、與布局布線工具緊密結(jié)合、靈活，高效的Tcl和C應用程序接口。
ChimeTime?是集靜態(tài)時序分析、串擾延時和信號完整性分析等功能于一體的靜態(tài)時序簽核工具，提供達到SPICE精度的高性能時序簽核解決方案。其強大的分布式分析引擎支持上億規(guī)模單元的大規(guī)模設計，提供快速且準確的時序、信號完整性、多角多模（MCMM）等分析結(jié)果。支持業(yè)界標準的輸入和輸出數(shù)據(jù)格式，支持先進的片上偏差分析，支持層次化分析以及快速PBA分析能力。
值得一提的是，它提供友好的工具界面和腳本支持，貼近用戶使用習慣，幫助設計人員快速精準定位設計缺陷，提高設計迭代效率。目前，ChimeTime?解決方案已在業(yè)界頭部客戶得到驗證。
HesVesPower?是一款數(shù)字芯片系統(tǒng)的功耗簽核工具，其分析結(jié)果用于優(yōu)化芯片運行的穩(wěn)定性和使用壽命，也可以用于電源信號方面的系統(tǒng)集成需求。功能涵蓋功耗分析，電源網(wǎng)絡阻抗分析，壓降分析，電遷移分析，帶封裝分析，功耗模型抽取，信號模型抽取，特征化建模，ESD分析等方面。
具體來說，主流功能“功耗壓降電遷移分析”經(jīng)過PR流片驗證，專利支持，功耗，壓降，電遷移精度與主流工具一致性超過99.5%；核心功能“高性能計算引擎”支持十億級別自由度的矩陣求解，支持分布式計算；擴展功能“從器件到系統(tǒng)級的功耗簽核流程”器件特征化精度與SPICE誤差小于3%，支持系統(tǒng)級壓降分析和功耗建模，支持數(shù)字門級仿真和模擬時域頻域仿真。
AI與EDA的inside與outside
今年是AI發(fā)展里程碑式的一年，ChatGPT這種AIGC（生成式AI）工具的問世，讓越來越多人關注到AI技術，也代表著AI開始進入應用爆發(fā)期。那么AI與EDA能夠碰撞出什么火花？
王宇成表示，實際上傳統(tǒng)EDA應用AI并不多。在2019年左右，國外工具開始嘗試在EDA中應用AI技術并開始建立專門的AI團隊。
目前，鴻芯微納幾年的國產(chǎn)替代開發(fā)任務已經(jīng)基本完成，現(xiàn)在更加關注如何形成更強的競爭力，AI就是不可或缺的技術之一。
按照鴻芯微納的理解，EDA在AI領域分為兩個方向，一是AI inside，即利用AI和ML（機器學習）加強EDA傳統(tǒng)算法，可以讓工具跑得更快，甚至讓性能提升一個量級，鴻芯微納在這方面已有一些研究與積累，目前處于擴大應用與深度探索的階段；二是AI outside，比較明顯的就是有一些設計空間優(yōu)化的新產(chǎn)品問世，它們會在調(diào)參上輔助工程師進行優(yōu)化，找到最好的那組參數(shù)。目前這方面的產(chǎn)品研發(fā)主要基于成熟的工具展開。目前鴻芯微納經(jīng)過三年的開發(fā)，主要產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，計劃今年年底進行一些嘗試，如果有相應成果，可能后續(xù)步子會邁得更大。
“像現(xiàn)在Open AI的ChatGPT這種大語言模型可能帶來一個更大的效果，我們希望EDA工具方不是提供一個工具給專家去使用，而是提供一個解決方案，對于應用企業(yè)來說，他不需要顧慮，就能達到他想要的效果?！蓖跤畛蛇@樣強調(diào)。
國產(chǎn)EDA這三五年的發(fā)展有了一些積累，也逐漸形成一些規(guī)?；厔?，作為立足本土的EDA公司， 鴻芯微納相信我們比國外同行更能敏捷快速開發(fā)出更適用國內(nèi)設計客戶需求的，有競爭力和差異化的產(chǎn)品和技術。王宇成在分享中這樣總結(jié)道。
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