EDA再掀熱潮，中國積極投身其中成為重要參與者

EDA正在從一個沉淀已久的領(lǐng)域轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€熱門的市場，這得益于市場中對定制設(shè)計的呼聲，以及人工智能等先進技術(shù)的推出，這些工具將需要開發(fā)具有更高性能的芯片架構(gòu)。

因為市場更需要定制芯片，這意味著更多的芯片設(shè)計工作正在發(fā)生，這對EDA行業(yè)來說是個好消息。?

這種轉(zhuǎn)變是由幾個因素驅(qū)動的。ChatGPT的大規(guī)模增長始于去年，需要大幅增加算力，以及多樣化的計算引擎來滿足這一需求。

1、CPU正在被異構(gòu)計算所取代，我們看到云成為 CPU、GPU、AI 處理器、定制加速器、FPGA 等的混合體。其中許多新處理器是由初創(chuàng)公司開發(fā)的，這對于提高不同類別計算的效率至關(guān)重要。

2、這些定制處理器中的許多都超出了光罩限制，迫使芯片制造商使用先進封裝來分解不同的功能，例如 2.5D、3D-IC ，這都需要更先進的EDA工具。

3、第三個驅(qū)動因素是加速EDA和系統(tǒng)空間之間的協(xié)同作用。復(fù)雜性呈指數(shù)級增長，但可以使用的勞動力卻沒有。那么，當(dāng)芯片制造商無法擴大員工隊伍規(guī)模時，如何處理復(fù)雜性呈指數(shù)級增長的問題呢？芯片制造商必須自動化工作流程。由于許多不同的原因，單個供應(yīng)商無法處理所有這些事情，這是一場涉及整個生態(tài)系統(tǒng)的游戲。

EDA 和 RISC-V

另一個轉(zhuǎn)變是RISC-V的快速采用和接受。隨著生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展和成熟，越來越多的公司開始冒險開發(fā)自己的定制處理器，他們迫切需要工具。這些類型的工具很早以前就存在，但當(dāng) Arm 成為 CPU IP 市場的主導(dǎo)供應(yīng)商時，這些工具就減少了。雖然可擴展的處理器開發(fā)工具繼續(xù)存在于 Cadence （Tensilica） 和 Synopsys （ARC） 中，但它們的范圍相當(dāng)有限?，F(xiàn)在這種情況（RISC-V）正在擴大。

預(yù)計 2024 年將有許多新的創(chuàng)新 RISC-V 產(chǎn)品投放市場。例如，Meta公司正在將 RISC-V 用于視頻轉(zhuǎn)碼器、推理加速器和訓(xùn)練芯片。此外，高通強調(diào)，它已經(jīng)出貨了10億臺配備RISC-V微控制器的設(shè)備，并將基于RISC-V的可穿戴設(shè)備解決方案推向市場。

RISC-V的一些問題仍然存在，一些關(guān)于驗證的問題正在得到解決。芯片自由的創(chuàng)新伴隨著巨大的驗證責(zé)任，RISC-V生態(tài)系統(tǒng)將需要進一步成熟以支持市場的增長。除了驗證之外，RISC-V用戶在RISC-V峰會上還指出，IOMMU、調(diào)試和跟蹤、中斷控制器、電源管理和SoC 一致性等方面需要RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的支持。

2023 年底，Synopsys 悄悄收購了 Imperas，后者是 RISC-V 參考模型的領(lǐng)先供應(yīng)商，也是針對 RISC-V 的不斷增長的驗證工具套件。此外，Synopsys 還宣布了 ARC-V，該合資企業(yè)利用他們在 ARC 可擴展處理器方面的多年經(jīng)驗并將其應(yīng)用于 RISC-V 架構(gòu)。

雖然開源硬件越來越受歡迎，但開源 EDA 卻沒有。好的EDA需要很多錢。EDA的采用者是那些非常關(guān)心質(zhì)量和上市時間的公司，他們想一次把事情做對。這些公司，尤其是世界老牌芯片公司，并沒有向開源、稍微便宜的EDA工具敞開大門。不幸的是，開源 EDA 還沒有在 RISC-V 領(lǐng)域切入。造成這種情況的最大原因是RISC-V芯片供應(yīng)商以及所有構(gòu)建芯片的公司都沒有投資開源EDA。

EDA中的AI?

EDA廠商有一個武器——人工智能。在過去十年中，EDA公司一直在有選擇地采用人工智能，其實用性正在擴大。

正如 ChatGPT 等工具所展示的那樣，EDA 中使用的 AI 類型可能不如生成式 AI 那么性感。然而，強化學(xué)習(xí)已被證明可以很好地取代目前由人類執(zhí)行的一些更重復(fù)的任務(wù)，特別是當(dāng)涉及到許多因素之間的復(fù)雜關(guān)系時。例如，驗證工作中工程師難以分析的覆蓋率，以及后端工程師難以收斂的timing。

人工智能取代芯片設(shè)計師的可能性很小。人工智能是經(jīng)過訓(xùn)練的，如果你訓(xùn)練你的人工智能，它會從已經(jīng)完成的事情中學(xué)習(xí)。如果我用 1,000 個加法器設(shè)計來訓(xùn)練 AI，它就知道加法器是什么。然后，我可以要求它設(shè)計一個具有一組某個特征的加法器。但我不會讓人工智能提出chiplets的想法，因為它以前從未做過。

在EDA領(lǐng)域和設(shè)計領(lǐng)域，我們所做的最重要的部分是創(chuàng)新。每次我們制造新芯片時，我們都會發(fā)明一些比上一個更好的東西。我們沒有做同樣的事情，而人工智能非常擅長執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)。

工程是創(chuàng)造性和有條不紊的結(jié)合。我們會有較少的創(chuàng)意部分，然后是一絲不茍的執(zhí)行部分。開發(fā)代碼，完成功能測試和物理實現(xiàn)，這需要大量的工程時間。EDA會提高工程師的生產(chǎn)力 ，通過自動化更多“一絲不茍”的工作，就可以讓芯片工程師有更多時間考慮其他需要創(chuàng)意的部分。

在過去的一年里，像Synopsys這樣的公司，已經(jīng)做了40年的邏輯綜合，突然因為人工智能而提供了更好的結(jié)果，AI確實也足夠神奇！其中大部分收益來自利用強化學(xué)習(xí)。但現(xiàn)在，生成式人工智能正在解鎖一些全新的功能。

未來還有更多的可能性，人工智能可以繼續(xù)提高自動化，在未知中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

EDA受到尊重

在很長一段時間內(nèi)，EDA一直不被視為一個值得投資的行業(yè)，即使也一直在改變世界。半導(dǎo)體和EDA又酷起來了，今天又開始被看到了。

高估值往往使收購的可能性更大，我們看到該領(lǐng)域的資本活動有所增加，Synopsys和Ansys的合并完成是很長一段時間以來最大的交易。

大多數(shù)EDA工具都是由美國公司制造的。這些工具是如此先進，包含如此多的知識，以至于沒有人試圖嘗試重新創(chuàng)造它們。但隨著中美之間的貿(mào)易挑戰(zhàn)，中國將在開發(fā)EDA工具方面投入大量精力。

事實上，美國是在創(chuàng)造一個競爭對手，或者在EDA工具領(lǐng)域創(chuàng)造一個參與者。

正如我們在傳統(tǒng) EDA 中看到的那樣，當(dāng)一家公司領(lǐng)先足夠遠(yuǎn)時，只要他們繼續(xù)投資，就很難趕上他們，甚至不可能。

有時，當(dāng)你從頭開始構(gòu)建時，你可以做一個更好的解決方案，因為你可以在開始時使用更好的技術(shù)。但對于EDA來說，很難從頭開始構(gòu)建更好、更快的解決方案，因為有太多的知識和努力已經(jīng)融入了一堆代碼中。需要很長時間才能趕上。

結(jié)論
無論從哪個角度來看，對于EDA來說，這都是偉大的一年。新技術(shù)和新機遇確保了未來幾年的好日子。中國有很大機會可以誕生一個EDA巨頭。

審核編輯：黃飛

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