EDA企業應打造面向未來應用需求、計算機架構、系統芯片的要求的EDA 2．0技術理念。除了技術之外,還包含開發模式的創新、商業模式的創新,使用模式的創新、生態鏈的創新。此外,EDA 2．0的定義和使命,是讓EDA從自動化向智能化發展,從而降低EDA使用門檻和系統級芯片的設計門檻,并縮短設計周期一半以上,讓芯片設計更簡單、更普惠。
2020年注定是要被載入史冊的一年,對于半導體行業來說,也是喜憂參半的一年。2020年即將馬上過去,又到了回顧過去,展望未來的時刻。探索科技(Techsugar)走訪了諸多行業領先廠商,邀請他們分享了他們對于2020這一魔幻之年的總結以及對于新的一年2021的展望。
2020年,數字經濟浪潮正以勢不可擋之勢席卷全球,以第五代移動通信技術(5G)、云計算、人工智能(AI)、大數據為代表的新技術開啟新一輪產業革命,成為推動社會發展的關鍵動能。EDA驗證的應用場景比以往更加廣泛,EDA正面對比過往成倍數復雜的系統芯片設計,這一切給EDA的發展提出新要求。EDA新秀企業芯華章科技的董事長王禮賓分享了他們對這一年EDA發展的總結,探討當下EDA領域所面臨的挑戰與機遇,也對EDA的未來進行了展望。
回顧歷史,瞄準“驗證”
早期集成電路設計由純手動描繪版圖的方式揭幕,第一個突破點是CAD的誕生,CDA也可稱計算機輔助設計。第二個突破點,即三十年前EDA 1．0技術的誕生,這讓工程師可以用計算機語言描述設計,可以透過仿真在流片前提前驗證,并且在提高了設計效率的同時,大大的減少芯片制造環節的風險。
被視為“芯片之母” 的EDA在長達30年的1．0時期,支撐著集成電路設計從幾千顆晶體管到現在百億級晶體管的集成度,但在如今AI、云、智能汽車、5G等不同的細分領域得以發展的時代大前提下,EDA面對的數據結構、計算架構等有了新的變化,芯華章認為EDA正面臨以下挑戰:
首先,隨著SoC集成的設計復雜程度日益提高,EDA驗證需要探索的空間和范圍呈現指數級的增長,驗證所需要時間亦越來越長。驗證工具已然必不可缺,驗證越充分,芯片的成功率便越高。傳統國際EDA公司多運用老牌工具,底層的架構沒有改變,算法、新功能的疊加,造成很大的冗余。
另外,EDA應用場景比以往更加廣泛,AI、云、智能汽車、5G等不同的細分領域關注的是不同的挑戰,EDA作為芯片設計必不可少的工具,必須響應芯片設計提出的細分需求。
基于過去數據結構和計算結構做開發,EDA1．0的優化效果非常有限。過去30年間,作為主流的EDA 1．0是基于二十年前的數據結構和計算結構而做得開發,發展過程中EDA一定程度上提高了自動化,EDA也正在嘗試融合云、AI等技術。但由于底層數據架構沒有改變,以及適配新的軟硬件框架,僅僅基于1．0的軟硬件框架上的優化,效果非常有限。EDA 1．0對設計效益的提升已經跟不上芯片設計發展對效率的需求,需要從自動化走向智能化,才能進一步提升設計和驗證效率,降低技術門檻的和縮短項目周期。
透過多年經驗,芯華章作出了敏銳的市場判斷——選擇了決定芯片成敗的關鍵“驗證”作為其賽道。成立不到一年的國內EDA廠商芯華章,向業界展示了其團隊在EDA公司成功的五大要素上的深厚積累:人才與團隊、技術與產品、資金與政策、市場與生態、法律與規范。從大的產品布局和分類上,芯華章的產品將包括:硬件仿真系統、FPGA原型驗證系統、智能驗證、形式驗證以及邏輯仿真,全面覆蓋數字芯片驗證需求。
2020年國內自主研發成破局之路
2020年國產EDA有所突破,但面臨挑戰依然嚴峻,難以獨立滿足中國電子產業發展對EDA的需求。具體來看,雖然模擬芯片工具上取得了進展,但在數字仿真、驗證等多個環節存在短板。美國商務部于2019年5月對華為實施了出口管制,未經許可,任何公司不得向其交付可溯源美國技術的設備和軟件,而EDA軟件是芯片設計工程師設計開發芯片必不可少的工具,該領域具有極高的技術門檻,目前仍沒有可完全替代的國產方案。
不過芯華章等國產EDA公司以極大的歷史使命感加快推進EDA工具的國產化進程。芯華章表示,通過創新的軟硬件EDA框架和算法,融合人工智能、機器學習、云技術等前沿科技,可以降低系統級芯片(System-on-Chip, SoC)的設計門檻,縮短產品開發周期。芯華章正在部署研發的更智能化的EDA 2．0,獲得多項技術突破。
仿真技術基于LLVM架構有助于支持更多計算機架構的相關生態
仿真技術是保證集成電路設計正確性的關鍵技術之一,芯片設計公司通過軟件仿真數字電路的行為,發現并修復問題。芯華章與國內最領先的自主高性能計算微處理器企業、全球領先的互聯網企業、全國領先的5G通信和AI芯片設計公司合作,突破傳統仿真器僅支持單一X86架構的局限,基于擁有友好軟硬件生態的LLVM架構進行EDA仿真工具的研發,并對數據結構進行了優化,確保高效的算法,提升驗證效率。此外,芯華章全新仿真技術具備靈活的可移植性,可兼容當前主流架構并有助于支持未來多核與異構的大規模計算機處理器結構。
靈動支持主流/自研的原型驗證平臺,兼容現有生態
目前在主流FPGA原型驗證平臺上,用戶通常需要購買昂貴的、多種不同的單一協議的進口子板,給開發帶來了困難。芯華章發布的“靈動”高性能多功能可編程適配解決方案,靈動支持主流與自研的FPGA原型驗證平臺,可一卡替代多種原型驗證進口子板,具備強大的功能和適配能力,可以釋放更多的接口資源加速創新并提供靈活性,進一步加快驗證收斂,助力軟硬件協同開發,提高芯片設計的研發效率。
驗證云平臺以及驗證專家服務,構建產業生態
近幾年來,越來越多的芯片初創公司紛紛涌現。但是,這些公司在起步階段資金非常有限,可是其芯片設計又很需要硬件仿真器。芯華章推出完備、高效、可擴展的驗證云平臺,幫助他們節省成本,完成芯片研制任務。此外,針對國內芯片設計公司日益增加的驗證需求,以及不斷遇到的各種驗證挑戰,芯華章還組建了實力雄厚的驗證專家團隊,提供專家級的顧問式服務。
開源吸引人才,降低使用門檻,建設計生態圈
2020年最新中國IC設計總體發展報告中顯示,IC設計企業的數量較去年增長了24．6%達到2218家。其中,有許多芯片設計公司在開發中并不使用最先進工藝節點。在這樣的項目中,使用開源EDA是一個不錯的選擇,作為完全開放的資源,開源EDA可以為院校項目、初創企業試航提供源動力。
為加速EDA技術創新,培養生態,芯華章在2020年8月率先對外發布開源EDA生態項目,并陸續推出全球最快的開源EDA仿真器EpicSim,以及全球首創的開源的形式驗證工具“靈驗”(EpicFV),芯華章也是國內首家推出開源EDA工具的EDA公司。通過開源EDA構建集成電路設計社區的生態圈,需要的不僅僅是開放開源EDA技術或是開源標準,而是真正具備實用性與易用性的開源EDA產品。
面向未來需求、架構與要求,EDA從自動化向智能化
2017年美國DARPA推出了電子復興計劃(Electronics Resurgence Initiative,ERI),其中電子設備智能設計計劃和高端開源硬件計劃與EDA的發展息息相關,其目的是應對先進系統級芯片、系統級封裝和PCB的設計所需成本和時間的急劇增加。這兩個計劃的核心在于將人工智能技術和大數據更好地應用于EDA產品中,從而極大程度降低集成電路設計的難度,大幅增加研發的效率。這似乎指明了EDA技術未來的發展方向。
分析EDA1．0所面對的挑戰,芯華章認為,已經看見2021年EDA的突破方向:
首先,芯華章表示EDA企業應樹立面向未來應用需求、計算機架構、系統芯片要求的EDA 2．0技術理念。除了技術之外,還包含開發模式的創新、商業模式的創新,使用模式的創新、生態鏈的創新。
其次,芯華章認為,EDA 2．0的定義和使命,是讓EDA從自動化向智能化發展,從而降低EDA使用門檻和系統級芯片的設計門檻,并縮短設計周期一半以上,讓芯片設計更簡單、更普惠。
最后,在前人積累上,芯華章可對EDA軟硬件框架和算法做創新、融合、重構,如基于LLVM 的EDA1．X框架,有利于朝智能化EDA2．0演進的探索和創新。
芯華章的發展思路
芯華章推出的基于LLVM的全新仿真技術以及高性能多功能可編程適配解決方案「靈動」,已經運用EDA 2．0的理念和部分底層技術,結合LLVM的全新架構有助于支持未來的多核與異構,靈動的多功能、可編程特性,可以釋放更多的接口資源加速創新并提供靈活性,芯華章的產品策略將繼續基于EDA 2．0的理念做創新。
在這一突破路徑上,作為EDA新力量,芯華章可以繞開技術包袱,站在當今科技發展的高技術起點,以后發優勢突破現有技術圍城,希望能在短時間內專注于自身領域的突破,并形成合力,為中國芯片產業鏈補齊EDA短板,以團隊深厚的研發實力將EDA從1．0向更加智能化的EDA 2．0演進。