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五年后或将进入EDA 2.0时代?

半导体 来源:中国科技网 2021年06月11日 1689次浏览 扫描二维码

随着AI、服务器、智能汽车、5G、工业智能控制等应用领域对芯片性能、功耗、成本的要求越来越分化,目前的EDA工具发展速度越来越跟不上芯片设计的规模和需求。系统公司与互联网公司对新一代设计工具的需求越来越强烈。芯华章运营副总裁傅强表示,以开放、智能化、云平台化为特征的EDA 2.0时代正逐渐临近,2026年或将成为EDA产业发展的“2.0时代”元年。而在这一重要产业变革之际,中国企业该如何完成此一革命性的突破,产业又将因此走向何方?

后摩尔时代芯片设计面临挑战

几十年来,集成电路设计工具(EDA)成为芯片设计模块、工具、流程的代称。 从仿真、综合到版图,从前端到后端,从模拟到数字再到混合设计,以及工艺制造等,EDA 工具涵盖了 芯片设计、布线、验证和仿真等所有方面。EDA 过去的发展是一个逐步渐进的过程,因为设计硬件芯片是一个“精雕细琢”的过程,周期很长,每一代芯片都能随着工艺、规模、并行度的发展有大幅的性能提升。但是这种情况正在逐渐发生改变,对通用大规模芯片特别是片上系统芯片(SoC)来说,工艺和规模能带来的综合性能提升空间越来越小,设备厂商越来越需要针对不同的应用系统去定制芯片,才能获得更大的优势。这使得许多系统公司与互联网公司不得不下场自研芯片。

“EDA 的发展速度近十多年来越来越跟不上芯片设计规模和需求的快速增长了。”傅强表示。AI、服务器、智能汽车、5G、工业智能控制等不同应用领域的性能、功耗、成本的要求越来越分化,各种小型和大型硬件系统设备厂商甚至应用厂商都有自己创新和差异化的想法和要求需要通过新的系统芯片设计体现出来,但是这些要求在现有的 EDA 设计流程中并不能快速实现为产品。

芯耀辉联席CEO余成斌也指出,现在最重要的芯片设计流程周期太长,如果未来的EDA工具能够把设计周期缩短,使系统厂商能够更容易地设计芯片,必将受到市场的欢迎。芯耀辉作为IP供应商,也是从这个角度工作,为客户厂商服务的。

这种情况的持续发展导致人们对新一代设计工具的需求越来越强烈。正如近日召开的“2021世界半导体产业大会”上,芯华章董事长兼CEO王礼宾所指出:“我们认为在后摩尔时代中,芯片设计环节必须得到革命性的变革和发展,而未来的数字化系统是由系统、芯片、算法和软件深度融合集成的,系统应用的创新对芯片产生了更多的定制化需求,科学的研究范式也在发生深刻的变革,我们在做好现实产品开发的同时,也必须研究和发展下一代的EDA 2.0技术并构建面向未来的全新生态。”

EDA 2.0的三大特征

那么,什么是EDA 2.0?其与前代产品有何不同?芯华章《EDA2.0白皮书》指出,未来的EDA 2.0应在芯片设计全行业、全流程、全工具的多个方面改进,具体包括开放和标准化、自动化和智能化、平台化和服务化等多个方面。

傅强介绍指出,在Accellera、IEEE、RISC-V等全球标准化组织、EDA或IP厂商、学术界、以及开源社区等推动下,EDA领域已经有很多统一标准、开源项目、开放接口定义,但是整体来看,很多标准没有得到工具厂商的统一支持,各工具的私有接口和数据经常无法互通,导致EDA 1.X的流程比较封闭和碎片化,结果就是设计自动化和定制化很困难,第三方模型和算法也难以得到扩展。因此,EDA 2.0的芯片设计流程,需要在EDA1.X的基础上,进一步增强各环节的开放程度,如更开放的工具软件接口、开放的数据格式以及针对更多硬件平台开放等。

在《EDA 2.0白皮书》的发布会上,中国开放指令生态(RISC-V)联盟秘书长包云岗也指出,开放将给EDA未来更好的愿景。当前,开源软件已经在整个软件开发生态中起到非常重要的作用。统计显示,世界大型软件中,超过90%甚至95%的企业都是在混合使用各种软件模块。因此,开源IP和商业IP的混合使用也将是一个趋势。而EDA可以帮助把它们整合得更好。

智能化也是EDA发展的一个重要方向。在本次发布的白皮书当中指出,智能化的设计和智能化的验证平台都是EDA 2.0时代的重要特征,包括高度并行化的EDA计算和求解空间探索、设计自动化、数据模型化以及智能化验证方法学等。有行业专家也指出,近年来,伴随芯片设计基础数据量的不断增加、系统运算能力的阶跃式上升,人工智能技术应用在EDA工具领域的算法和算力需求正在被更好地满足。此外,芯片复杂度的提升以及设计效率要求的提高同样要求人工智能技术赋能EDA工具的升级,辅助降低芯片设计门槛、提升芯片设计效率。

此外,EDA工具上云的尝试过去20年不断有厂商在推动,随着更开放和智能的EDA 2.0到来,EDA行业生态也必然从“工具和IP集合包”进化到EDA 2.0整体平台。不同规模和不同阶段的芯片设计有多样化的需求,而互联网云平台提供了近乎无限的计算强性、存储强性和访问便捷性。因此EDA 2.0应该与云平台和云上多样化的硬件结合,充分利用成熟的云端软硬件生态。

打造开放平台推动中国EDA发展

根据傅强的介绍,伴随相关技术的逐步成熟、用户使用习惯的改变,具备2.0特征的工具和服务在EDA领域将获得快速发展。EDA 2.0时代正在逐渐临近。2026年有可能成为EDA 2.0元年。而从市场趋势上看,EDA 1.x和2.0的产品服务将有很长一段时间并行,但是行业的总体趋势将是向着EDA 2.0过渡。

数据显示,目前的EDA工具的全球市场规模超过110亿美元。就市场规模来看,EDA 2.0将比EDA1.X时代更大。这将是一个难得的发展机会。那么,对中国企业来说,该如何抓住这个机会呢?傅强指出:“数字应用场景和人才是EDA发展的关键因素。”中国拥有人工智能、智能汽车、通信、智能制造等多元化数字应用场景,将为EDA的原创性突破提供强大的助推力;而EDA作为一门跨学科的专业领域,其技术是以计算机为工具,集数据库、图形学、图论与拓扑逻辑、编译原理、数字电路等多学科最新理论于一体,新一代EDA将需具备算法、云与高性能硬件系统等前沿科学人才。因此,需要更系统化地培养人才,才有助于将知识梳理出来,从而循序渐进地提高新生代EDA人才的相关知识储备。

打造开放的技术共享平台也十分重要。在过去十几年的时间里,很多的优秀人才在人工智能、互联网等科技领域积累了前沿的算法、云计算等丰富经验,他们的眼界与技术经验,能够给EDA带来新的活力。因此,打造开放的技术共享平台,建设开放的产业生态,将成为国内EDA企业撬动市场的一个重要抓手。

此外,赛迪顾问在《2021中国EDA/IP产业创新与投资趋势报告》中也指出,EDA企业要重视统一的数据平台开发。下一代EDA将以方法学整合各种先进工艺,实现设计和工艺之间的互联,统一数据结构,实现数据在芯片制造、测试、封装等不同的环节的流动和共享,EDA企业要重视统一的数据平台开发。


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