EDA破局,开源或是契机

业界 作者:中国电子报 2020-12-20 16:53:39 阅读:197

“工欲善其事,必先利其器”。EDA是芯片设计制造的必备工具,也是集成电路产业创新发展的关键性技术。当前,EDA市场呈现“三足鼎立”格局,CR3(前三名企业行业集中率)企业形成了较高的市场壁垒。在这种局面下,“开源EDA”概念逐渐流行,并在国内外企业、高校的推动下付诸实践。EDA能否拥抱开源,为IC设计产业注入新的活力?


开源或成EDA发展新路径


当前,全球EDA市场呈现极高寡占型格局。CR3占据全球市场超过65%的份额,在中国所占市场份额甚至高达90%。EDA已经成为国内IC产业必不可少但又与国际先进水平存在较大差距的环节。


在EDA巨头公司主导的产业格局下,“开源”就像搅动池水的一阵清风,有望成为EDA产业及IC设计产业创新发展的新路径。赛迪顾问高级分析师吕芃浩向记者表示,比起商用EDA,开源在成本和灵活性方面具备优势,能够降低开发门槛。


“未来的芯片设计越来越复杂,对EDA的要求也越来越高,因此比起商业软件,开源EDA能降低开发成本。”吕芃浩表示。


“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上。”如牛顿所言,能够促进技术共享、降低技术门槛的开源正在为用户搭建起走上巨人肩膀的台阶。芯华章科技运营副总裁傅强向记者表示,开源EDA将源代码完全敞开。在开放的构架上,开发者可以站在前人的肩膀上融入自己的技术理解,在已有基础上对技术进行再创新。


“在新兴技术的发展初期,一定数量级别的创新和合作能够加速促进技术的成熟。”傅强指出。


为创新带来纵向延伸的同时,开源EDA同样是横向打通产业环节壁垒、发挥数据价值的“桥梁”。


“在过去数十年的发展过程中,集成电路产业逐渐走向精细化分工模式,各环节间存在壁垒,彼此间互不连通。”傅强说:“作为合作模式创新的试验田,开源可根据实际产业链需求来定义数据、量化需求与参数,以实现资源的灵活调配并提高集成电路设计效率。”


要打造自主创新的全流程EDA,构建良好的生态土壤是形成正向循环的基础。而开源正是吸引人才、共建生态的“沃土”。傅强表示,这需要的不仅仅是开放开源EDA技术或是开源标准,更需要真正具备实用性与易用性的开源EDA产品。而开源EDA技术社区能够提供技术支持,也为EDA工程师、IC设计工程师、IC验证工程师和学生等提供技术分享和切磋交流的开放平台,让更多人材看到EDA工具最深层的架构和逻辑,并通过开源EDA进行实践,为EDA的发展和再创新提供更多思路。


在这一趋势下,国内围绕开源EDA的布局已经展开。芯华章在今年8月,率先对外发布开源EDA生态项目,并陆续推出开源EDA仿真器EpicSim,以及首创的开源形式验证工具“灵验”(EpicFV)。芯华章是国内首家推出开源EDA工具的EDA公司。上个月,由南京集成电路设计服务产业创新中心有限公司发起并设立的OpenEDA开源平台正式上线,聚焦于数字集成电路设计、晶圆制造、封装测试等领域,以推动EDA开源软件技术和产业发展。


开源EDA尚不适配商业模式


虽然开源是EDA产业重要的创新方向,但相比商用EDA,开源EDA在盈利模式、开发者易用性、成熟度等方面,仍然存在挑战。


从商业模式上看,EDA的研发成本相对较高。因此,完全采用开源模式,把产业精华部分分享给使用者尚不现实。Mentor公司全球副总裁、中国区总经理凌琳在接受记者采访时表示,虽然EDA纯利很高,但面临30%~35%的研发支出,以及产业集中化带来的收购与投资成本的高压。


“开源可能并不适用于商业模式。”华芯原微电子(上海)股份有限公司董事长兼总裁戴伟民也发表了类似观点。他认为,在商业模式中,是否盈利是公司主要考量的因素。开源的目的是创新,比如面向大学或研究院所,EDA公司会开源一部分产品用于共同研发。但出于盈利考虑,商业化产品很难采用开源模式。


较高的技术门槛也阻碍了开源EDA的大规模普及。“EDA技术门槛决定了需要一定技术实力才能对代码进行再创新。”傅强告诉记者。


中科院计算所助理研究员解壁伟博士在“开源EDA助力产学融合论坛”上指出,目前开源EDA框架结构不清晰,这导致了代码不统一且复用率低。而工具与算法绑定使得设计新算法通常需要大量重写,阻碍了开源EDA的推广和大规模使用。


EDA人才需要具备多学科知识,但这类人才的基数较少,导致开源EDA的贡献者数量有限。傅强谈道,目前国内从事EDA研发的人才总数不到两千人,学院也尚未开设EDA专业课程,人才缺失也是限制开源EDA发展的一大瓶颈。


多措并举 突破CR3市场壁垒


“首先,CR3 EDA企业拥有多年研发积累、深厚的专利积累和完善的设计服务体系,具有先发优势;其次,三家企业拥有全球80%的研发人才,形成了强大的人才壁垒,具有人才优势;最后,头部企业与制造厂商深度合作,能够率先获得新工艺数据以便进行EDA工具的开发。这些都是后发EDA公司难以企及和打破的‘护城河’。”谈到新入者突破CR3市场壁垒的难度,吕芃浩向记者表示。


由于芯片设计环节极为复杂,EDA研发需要通晓微电子、计算机、数学、物理等多方面知识的复合型人才。资料显示,一个EDA人才从高校课题研究到从业实践,往往需要10年左右的时间。行业人才的匮乏直接导致国内EDA尚未出现能与三巨头产生竞争态势的技术和产品。


面对这种局面,以产教融合为基础的开源模式,成为EDA人才培养的新尝试。上个月,芯华章与南京集成电路大学打造的“X-行动人才培养项目”,让EDA课程融入开源实践。


“‘X-行动人才培养项目’的目标是,让所培育的人才符合企业研发人员的能力和素质模型,他们拥有领先的技术视野和全新的技术能力。”傅强向记者指出,EDA开源社区的目的就是引导各方力量积极参与EDA的研究和开发,加快国内EDA创新,并降低EDA使用门槛,为国内研发出具有突破性的、能与未来接轨的EDA软件和系统积蓄力量。


开源EDA的演进和落地,离不开与底层硬件相结合。解壁伟表示,以RISC-V为代表的开源硬件与开源EDA相结合,极有可能在AIoT等新兴领域实现快速扩张,构建一个完整且开源的生态系统。


在寻求“突围”的同时,下游市场的新需求和新业态也已传导到EDA产业。智能化、云化的EDA,将开启EDA产业下半场的竞争。


“作为未来数字经济的核心驱动力,EDA技术正在经历从自动化到智能化转变的关键时期。以后发优势实现突破已经有非常多的案例,比如中国的5G超越世界4G水平;智能汽车正在颠覆传统汽车的商业模式等。”傅强表示,我们正在研究全新的芯片设计和验证方法学,从打造全流程验证EDA系统出发,通过融合AI算法、机器学习、云计算与高性能硬件系统等前沿技术,重构集成电路验证系统的底层运算架构,从而打造与未来接轨的新一代EDA软件和系统。


除了下游终端客户,中游芯片制造商也对EDA代码库及工具链的更新迭代提出要求。与晶圆厂的密切合作是EDA跟进先进工艺设计需求的关键助力。


“国内EDA要尽快建立与晶圆厂商联动发展的模式,使得EDA企业可以获得最新的工艺参数,优化软件开发。” 吕芃浩说。

 



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