國(guó)產(chǎn)EDA如何發(fā)展？芯片行業(yè)的三大方向

歷經(jīng)多年的發(fā)展，全球EDA市場(chǎng)基本上被Synopsys、Cadence和西門(mén)子EDA這三大巨頭所壟斷，這對(duì)有著國(guó)產(chǎn)替代迫切需求的本土EDA行業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

思爾芯S2C副總裁陳英仁先生在早前舉辦的ICCAD 2023高峰論壇的演講中指出，對(duì)于國(guó)產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，除了人才和資金的問(wèn)題外，產(chǎn)品之間的協(xié)同、政府配套政策也都是企業(yè)需要考量的。

“EDA國(guó)產(chǎn)化不會(huì)一蹴而就，這是一條艱難的路，我們需要看到未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，持續(xù)創(chuàng)新，發(fā)展生態(tài)，才能共贏(yíng)未來(lái)?！标愑⑷式又f(shuō)。

芯片行業(yè)，三大方向

眾所周知，EDA服務(wù)于芯片行業(yè)，它的出現(xiàn)是為了保證芯片能夠盡量以高效率、低成本的方式設(shè)計(jì)出來(lái)。由此可見(jiàn)，EDA產(chǎn)業(yè)所關(guān)注的趨勢(shì)，當(dāng)中一大部分就是來(lái)自于芯片本身。想要和國(guó)際三巨頭競(jìng)爭(zhēng)，除了追趕現(xiàn)有技術(shù)，還需要另辟賽道關(guān)注新技術(shù)。當(dāng)前行業(yè)主要有三大技術(shù)熱點(diǎn)，分別是RISC-V、AI和Chiplet。

首先看RISC-V。作為一個(gè)開(kāi)源的芯片架構(gòu)，擁有免授權(quán)費(fèi)和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約性等優(yōu)勢(shì)的RISC-V在過(guò)去幾年于全球掀起了發(fā)展熱潮。尤其是進(jìn)入最近幾年，在地緣政治的影響下，RISC-V的崛起勢(shì)頭更猛。據(jù)BCC Research 統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年，RISC-V 技術(shù)市場(chǎng)將達(dá)到 33.1% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率，那就意味著到 2027 年底整體市場(chǎng)總額將達(dá)到 27 億美元。

陳英仁提到，當(dāng)前的RISC-V主要是在IoT市場(chǎng)發(fā)力，特別是其開(kāi)源性和高度可定制性與IoT的需求完美契合。但他同時(shí)指出，展望未來(lái)，在高性能市場(chǎng)如HPC領(lǐng)域，通用性成為了基本需求。隨之而來(lái)的碎片化和兼容性問(wèn)題將是一大挑戰(zhàn)，新的EDA工具將是解決方法之一。

其次看AI。伴隨著ChatGPT的橫空出世，本來(lái)就火熱的人工智能產(chǎn)業(yè)關(guān)注度瞬間提升了好幾倍。這不僅讓英偉達(dá)這樣的GPU龍頭業(yè)績(jī)飆升，很多初創(chuàng)芯片公司也正在鉚足勁，打造高性能AI加速器去抓住人工智能這個(gè)大契機(jī)。

陳英仁在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀(guān)察采訪(fǎng)時(shí)強(qiáng)調(diào)：“生成式AI的出現(xiàn)讓其相關(guān)的應(yīng)用爆發(fā)，帶給整個(gè)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇?！彼瑫r(shí)指出， AI加速器的引擎不是傳統(tǒng)的架構(gòu)，需要一個(gè)新的設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)算法，然后算法再驅(qū)動(dòng)軟件，最后軟件定義硬件的整體架構(gòu)。這些都需要一個(gè)新的探索，是EDA可以發(fā)力的地方。

最后看Chiplet——一個(gè)旨在解決傳統(tǒng)高性能芯片所面臨的性能、功耗和成本取舍的技術(shù)。在陳英仁看來(lái)，Chiplet的崛起是必然，但Chiplet在標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性、靈活性和異構(gòu)設(shè)計(jì)上的搭配上還需要有更多的探索，這就牽扯到新的EDA工具鏈，還關(guān)乎到如何結(jié)合上下游來(lái)達(dá)成新的商業(yè)模式。

“對(duì)于EDA產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，這些變化都是非常好的切入點(diǎn)，如果我們能把握住這些機(jī)會(huì)，創(chuàng)造一些新的出路，新的商業(yè)模式，就能為客戶(hù)創(chuàng)造更大的價(jià)值。”陳英仁說(shuō)。為此，思爾芯正在全力以赴投入其中，做一些預(yù)見(jiàn)性的布局和前瞻性探索，以提供一些領(lǐng)先的解決方案。

構(gòu)建平臺(tái)，隨“機(jī)”應(yīng)“變”

正如陳英仁在文章開(kāi)頭所說(shuō)，資金是有限的，做什么事？怎樣做？就成為了思爾芯這些企業(yè)在面對(duì)上述產(chǎn)業(yè)新趨勢(shì)時(shí)需要解決的頭等大事。具體而言，需要明確如何善用目前已有的產(chǎn)品做應(yīng)用上的創(chuàng)新？如何在軟件、硬件開(kāi)發(fā)上更密切地交互？如何將系統(tǒng)、不同的工具產(chǎn)品相搭配，組合成一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的工程？

對(duì)此，思爾芯的應(yīng)對(duì)之法是利用自身產(chǎn)品打造平臺(tái)，推動(dòng)一個(gè)新的EDA生態(tài)圈。

據(jù)陳英仁介紹說(shuō)，思爾芯成立接近20年，聚焦在數(shù)字前端，提供了包括架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件仿真、硬件仿真和原型驗(yàn)證在內(nèi)的驗(yàn)證解決方案。有了這一系列工具，就可以更好地將其搭配在一起，提供早期的虛擬建模和仿真需求，為新的科技探索提供更大的方便性。他進(jìn)一步指出，在整體產(chǎn)品的虛、實(shí)、云方面，思爾芯提供了一個(gè)新的應(yīng)用的結(jié)合，包括“芯神匠”架構(gòu)設(shè)計(jì)、“芯神馳”軟件仿真、“芯神鼎”硬件仿真、“芯神瞳”原型認(rèn)證和可以上云的“芯神云”，將其整合在一起，一個(gè)更有效的平臺(tái)就誕生了。

基于這個(gè)平臺(tái)，和生態(tài)結(jié)合，在面臨新科技需求的時(shí)候，將不同的芯片設(shè)計(jì)公司、IP供應(yīng)商、主流架構(gòu)廠(chǎng)商及高校等結(jié)合到一起，以提供更有效的方案。如在RISC-V方面，思爾芯早前已發(fā)布消息，無(wú)論是在一代、二代，還是即將到來(lái)的三代“香山”系列RISC-V處理器，開(kāi)芯院都采用了思爾芯“芯神瞳”原型驗(yàn)證解決方案，加速其技術(shù)的演進(jìn)與應(yīng)用落地。

據(jù)透露，為了應(yīng)對(duì)“香山”項(xiàng)目中所面臨的驗(yàn)證設(shè)計(jì)的功能、性能和可靠性等技術(shù)挑戰(zhàn)，思爾芯為“香山”提供了一個(gè)針對(duì)性的原型驗(yàn)證解決方案：“芯神瞳”VU19P原型驗(yàn)證系統(tǒng)。其靈活與可擴(kuò)展的架構(gòu)體系，可滿(mǎn)足不同設(shè)計(jì)容量、應(yīng)用程序和設(shè)計(jì)階段的需求，使“香山”能夠更加高效地完成SPEC跑分驗(yàn)證、IO驗(yàn)證以及BSP驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)等工作，涵蓋了從硬件設(shè)計(jì)到軟件集成的整個(gè)生命周期的不同方面。

開(kāi)芯院則認(rèn)為，思爾芯的原型驗(yàn)證系統(tǒng)不僅為公司提供了一個(gè)在真實(shí)硬件環(huán)境進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證的平臺(tái)，還助力項(xiàng)目從性能評(píng)估到軟硬件集成的每一個(gè)關(guān)鍵步驟，為‘香山’項(xiàng)目的成功奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

除此以外，思爾芯還與多家RISC-V原廠(chǎng)配合做微架構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化工具，尤其是在硬件仿真的需求上，提前規(guī)劃出規(guī)范性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)能夠有效緩解RISC-V接下來(lái)可能會(huì)面臨的碎片化問(wèn)題，這也是他們看好的一個(gè)重要機(jī)會(huì)。

針對(duì)AI與Chiplet這樣的新技術(shù)，思爾芯的工具作為主要載體和平臺(tái)，在早期階段通過(guò)虛擬建模和仿真，并在可編程硬件上進(jìn)行高精度的驗(yàn)證。這種“虛+實(shí)”的結(jié)合，適用于各種新技術(shù)，在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)驗(yàn)證環(huán)境中便于進(jìn)行構(gòu)思、探索與實(shí)踐。并結(jié)合不同EDA廠(chǎng)商、IP廠(chǎng)商、后端制作等產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴進(jìn)行共同探索與優(yōu)化。

寫(xiě)在最后

在談到未來(lái)的發(fā)展時(shí)，陳英仁重申：“在EDA產(chǎn)業(yè)鏈中，如果光靠一家公司利用政府的資金去開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、開(kāi)發(fā)新環(huán)境、對(duì)標(biāo)‘三大家’，是不可能的”。為此，思爾芯希望借由公司的工具平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，與大家一起合作，解決EDA產(chǎn)業(yè)“既要、又要、還要”的問(wèn)題。

“以往我們?cè)跀?shù)字前端部分都是以原型驗(yàn)證為主，過(guò)去一年我們也陸續(xù)加入了包括硬件仿真和軟件仿真在內(nèi)的一些新產(chǎn)品，近來(lái)也發(fā)布了一個(gè)用于數(shù)據(jù)調(diào)試的新工具。我們希望可以攜手國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈上不同環(huán)節(jié)的合作伙伴，在新的應(yīng)用和技術(shù)上發(fā)力，提供新的解決方案?！标愑⑷收f(shuō)。

審核編輯：黃飛