思爾芯林俊雄：完善數(shù)字前端EDA，為芯片差異化創(chuàng)新賦能

EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化），是一種在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助下，完成IC功能設(shè)計(jì)、綜合驗(yàn)證、物理設(shè)計(jì)等流程軟件的統(tǒng)稱。EDA被譽(yù)為芯片之母，貫穿半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，并且是半導(dǎo)體行業(yè)不可或缺的重要研發(fā)和生產(chǎn)類(lèi)工具。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球EDA軟件行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為134.37億美元，僅占全球半導(dǎo)體市場(chǎng)很小一部分。不過(guò)，EDA逐級(jí)賦能，最終撬動(dòng)數(shù)十萬(wàn)億美元的電子信息產(chǎn)業(yè)。從技術(shù)和市場(chǎng)的角度來(lái)看，發(fā)展國(guó)產(chǎn)EDA都是有必要的。那么，2023年國(guó)產(chǎn)EDA廠商取得了怎樣的成績(jī)，對(duì)市場(chǎng)有怎樣的理解，我們聽(tīng)聽(tīng)思爾芯董事長(zhǎng)兼CEO林俊雄的看法。
思爾芯董事長(zhǎng)兼CEO林俊雄

2023年機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存

2023年的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的外部環(huán)境動(dòng)蕩，但機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。首先，市場(chǎng)越來(lái)越卷。我們都知道近幾年成立了上萬(wàn)家集成電路公司，但是從需求的角度來(lái)說(shuō)市場(chǎng)在下行，從芯片設(shè)計(jì)公司增速進(jìn)一步放緩就可以看出。低端的芯片非常卷，高端的芯片雖有市場(chǎng)，但投入大，風(fēng)險(xiǎn)高，資金鏈很緊張。其次，地緣政治持續(xù)緊張。地緣政治緊張關(guān)系和貿(mào)易政策的變化對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有重大影響。這促使許多國(guó)家開(kāi)始重視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的本土化。國(guó)內(nèi)還是需要攻克一些關(guān)鍵難點(diǎn)，并且需要技術(shù)創(chuàng)新。在EDA方面，一直以來(lái)被認(rèn)為國(guó)外技術(shù)更為成熟，但今年國(guó)產(chǎn)EDA供應(yīng)商有較大突破，思爾芯就是其中代表之一，已經(jīng)具有完善的數(shù)字前端解決方案，通過(guò)近20年的發(fā)展和積累，服務(wù)了600多家國(guó)內(nèi)外客戶，證明了其在技術(shù)和服務(wù)上具有競(jìng)爭(zhēng)力。
第三，需求更加多元化。隨著技術(shù)的發(fā)展，從智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、汽車(chē)到工業(yè)自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，對(duì)半導(dǎo)體芯片的需求變得越來(lái)越多樣化。每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都有其特定的性能、功耗和尺寸要求，這迫使半導(dǎo)體制造商必須開(kāi)發(fā)更多樣化的產(chǎn)品來(lái)滿足這些不同的需求。這些技術(shù)的快速發(fā)展與多元化的需求為半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)了新的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。
第四，迭代速度的提高。技術(shù)的快速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇導(dǎo)致產(chǎn)品生命周期縮短，從而對(duì)芯片產(chǎn)品的迭代速度提出了更高要求。芯片廠商需要快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，并及時(shí)推出新一代產(chǎn)品。更需要本地化支持與客制化服務(wù)。
在風(fēng)云變幻的市場(chǎng)中，回顧2023年，思爾芯也取得了一些成績(jī)和進(jìn)步。目前，思爾芯已經(jīng)完善了數(shù)字前端EDA——2023年，思爾芯公司推出了一款新的數(shù)字電路調(diào)試軟件，名為“芯神覺(jué)Claryti”。這款軟件的加入使得公司的數(shù)字前端EDA解決方案更加完整。
通過(guò)更加完善的數(shù)字前端EDA解決方案，思爾芯主要解決了兩大芯片設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：確保設(shè)計(jì)芯片正確，并且確保設(shè)計(jì)正確的芯片。整個(gè)方案包含：架構(gòu)設(shè)計(jì)軟件芯神匠（Genesis Architect）、數(shù)字邏輯仿真軟件芯神馳（PegaSim）、企業(yè)級(jí)硬件仿真芯神鼎（OmniArk）、業(yè)內(nèi)先進(jìn)的原型驗(yàn)證芯神瞳（Prodigy），并通過(guò)數(shù)字電路調(diào)試軟件芯神覺(jué)（Claryti）和豐富的驗(yàn)證IP庫(kù)、降速橋方案等，建立統(tǒng)一的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與調(diào)試環(huán)境，確保在同一芯片項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，不同團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)高效協(xié)作，從而提高整體開(kāi)發(fā)效率。
同時(shí)，思爾芯積極倡導(dǎo)生態(tài)合作，公司一直積極與IP 供應(yīng)商及高校等行業(yè)關(guān)鍵合作伙伴緊密合作一起來(lái)服務(wù)芯片設(shè)計(jì)公司，降低芯片設(shè)計(jì)的門(mén)檻，共創(chuàng)共贏，希望共同推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同進(jìn)步，以實(shí)現(xiàn)中國(guó)在生態(tài)合作數(shù)字EDA領(lǐng)域的自主創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展。攜手合作伙伴，2023年思爾芯提前布局前瞻性解決方案：服務(wù)于人工智能、Chiplet、高性能計(jì)算、圖像處理等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)滲透到物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G通信、汽車(chē)電子等眾多終端領(lǐng)域，覆蓋廣泛，無(wú)處不在。
目前，思爾芯在全球的客戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到600多家。通過(guò)成熟、穩(wěn)定且可靠的技術(shù)與服務(wù)，結(jié)合高效的本地化客戶服務(wù)團(tuán)隊(duì)，思爾芯成功地為全球超過(guò)600家企業(yè)提供了全面的芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證解決方案。其中包含世界前10大半導(dǎo)體企業(yè)中的6家，中國(guó)前10大集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)中的7家，提供了自主可信賴的底層技術(shù)支持。另外，思爾芯獲國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)、國(guó)家工業(yè)軟件優(yōu)秀產(chǎn)品、上海市級(jí)企業(yè)技術(shù)中心等多項(xiàng)榮譽(yù)資質(zhì)。

AI大趨勢(shì)下，EDA市場(chǎng)有何變化？

AI是當(dāng)今最具變革性的技術(shù)之一，2023年AI行業(yè)依然火熱，并且2023年是生成式AI元年。從思爾芯的角度來(lái)看，AI的訓(xùn)練需要海量的數(shù)據(jù)和參數(shù)，例如ChatGPT采用了千億數(shù)量級(jí)的參數(shù)，和大量的高性能GPU。可以說(shuō)算力和算能決定了AI的能力，因此，AI領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步需要大量的算力芯片，芯片的復(fù)雜度也急劇上升，整體市場(chǎng)需求旺盛。此外在AI應(yīng)用中通常會(huì)集成不同類(lèi)型的處理單元（如CPU、GPU、TPU等），以優(yōu)化特定任務(wù)的處理效率。
AI技術(shù)的發(fā)展還催生了對(duì)非馮諾依曼架構(gòu)的需求，這種新的框架旨在突破傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)的限制，更好地適應(yīng)AI的特殊需求。這意味著，未來(lái)的芯片設(shè)計(jì)需要更加靈活和創(chuàng)新，以支持應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的算法，同時(shí)保證算法能夠有效地驅(qū)動(dòng)軟件。這就需要芯片設(shè)計(jì)者采用創(chuàng)新的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些不同組件的有效整合，包括確保不同處理單元之間的高效通信、如何管理它們之間的能源使用，以及如何優(yōu)化整體芯片設(shè)計(jì)以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。軟件與硬件架構(gòu)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)，成為一個(gè)新的探索領(lǐng)域，旨在更有效地利用算力，同時(shí)優(yōu)化能效和性能。
在這樣的背景下，芯片的計(jì)算能力和片上軟硬件的協(xié)同工作提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，需要進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化、軟硬件結(jié)合優(yōu)化，以及存算架構(gòu)優(yōu)化。思爾芯針對(duì)這些挑戰(zhàn)已經(jīng)進(jìn)行了多年的技術(shù)布局和優(yōu)化，通過(guò)自研的完整數(shù)字前端EDA解決方案，特別針對(duì)AI領(lǐng)域進(jìn)行了專門(mén)優(yōu)化。這包括系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)的探索和驗(yàn)證，以協(xié)助芯片設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工作的提前實(shí)施，從而加快產(chǎn)品上市時(shí)間（TTM），更好地滿足市場(chǎng)對(duì)高性能、高效率芯片的迫切需求。
對(duì)于EDA行業(yè)來(lái)說(shuō)，思爾芯看到兩大發(fā)展趨勢(shì)：
AI+EDA：在半導(dǎo)體領(lǐng)域，AI技術(shù)正逐漸拓展其應(yīng)用范圍，特別是在數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、邊緣計(jì)算和終端設(shè)備領(lǐng)域。一種是AI+EDA。通過(guò)應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)等AI技術(shù)優(yōu)化EDA算法，會(huì)達(dá)到更佳的PPA（功耗、性能和面積）效果。一些研究已經(jīng)表明，采用AI可以實(shí)現(xiàn)更高效的芯片設(shè)計(jì)，如臺(tái)積電和英偉達(dá)的報(bào)告所示，AI和GPU結(jié)合能顯著提高計(jì)算效率。思爾芯的EDA工具也在多個(gè)環(huán)境用到了機(jī)器學(xué)習(xí)方法，達(dá)到了提升迭代效率，和尋求更好的解空間的效果。
云+EDA：這也是一個(gè)重要的發(fā)展方向，有助于優(yōu)化整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程。在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，芯片設(shè)計(jì)初創(chuàng)公司不斷涌現(xiàn)，卻常常面臨資金困境、工作效率問(wèn)題及流片時(shí)間不確定性等挑戰(zhàn)。云平臺(tái)作為一種可擴(kuò)展、低初始投資并能快速采納的解決方案，為初創(chuàng)公司帶來(lái)了希望。另外，芯片設(shè)計(jì)在早期需求對(duì)于計(jì)算能力是巨大的，但單靠擴(kuò)大本地?cái)?shù)據(jù)中心難以滿足需求。云模式的靈活性和近乎無(wú)限的計(jì)算資源為工程師們提供了更廣闊的設(shè)計(jì)空間。
不過(guò)思爾芯認(rèn)為，出于安全考量，目前主流的趨勢(shì)還是向私有云發(fā)展。思爾芯作為早期推進(jìn)EDA云端化的先行者，已經(jīng)有幾年的經(jīng)驗(yàn)累積。目前已為客戶提供了幾百至上千個(gè)IP原型驗(yàn)證系統(tǒng)，其中基于云服務(wù)的千核級(jí)別私有云仿真驗(yàn)證系統(tǒng)已經(jīng)為多家國(guó)內(nèi)知名企業(yè)提供服務(wù)并穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)三年。雖然私有云是主要的方向，但思爾芯也與學(xué)校和政府機(jī)構(gòu)在公有云上展開(kāi)合作，推動(dòng)EDA工具的普及和發(fā)展。

支持5G+AIoT方案快速落地

除了AI技術(shù)本身，2023年5G+AIoT依然是一個(gè)熱門(mén)概念。隨著5G技術(shù)的逐漸成熟和加速商用，5G與熱門(mén)的AIoT產(chǎn)業(yè)的結(jié)合也越來(lái)越緊密，其聚焦場(chǎng)景化應(yīng)用將促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈延伸至泛在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在5G+AIoT領(lǐng)域，思爾芯看到了一些市場(chǎng)變化并給出了針對(duì)性的解決方案：
高速5G網(wǎng)絡(luò)：5G網(wǎng)絡(luò)因其高速度、低延遲和高容量而成為推動(dòng)AIoT發(fā)展的關(guān)鍵。在中國(guó)和許多其他國(guó)家，5G基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和優(yōu)化正在迅速進(jìn)行，這為智能設(shè)備提供了更加快速和可靠的連接。新基訊通信技術(shù)有限公司是以5G/4G技術(shù)為核心的專業(yè)無(wú)線通信芯片廠商，他們就采用了思爾芯的芯神瞳邏輯系統(tǒng)S7-19PQ，在研發(fā)初期快速、高效地支撐了其5G 芯片系統(tǒng)的原型驗(yàn)證，為他們完整的5G芯片平臺(tái)順利推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。RISC-V的應(yīng)用增長(zhǎng)：作為一種開(kāi)放源碼的指令集架構(gòu)，RISC-V由于其靈活性和低成本優(yōu)勢(shì)，在嵌入式系統(tǒng)、IoT設(shè)備和某些服務(wù)器領(lǐng)域中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。根據(jù)RISC-V基金會(huì)的數(shù)據(jù)，截至2022年底，全球RISC-V處理器的出貨量已達(dá)到100億顆，其中近一半來(lái)自中國(guó)。在中國(guó)和其他地區(qū)，許多公司和研究機(jī)構(gòu)正在采用RISC-V進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)。北京開(kāi)源芯片研究院（簡(jiǎn)稱“開(kāi)芯院”）在其歷代“香山” RISC-V 處理器開(kāi)發(fā)中就采用了思爾芯的芯神瞳邏輯系統(tǒng)S7-19PQ，不僅加速了產(chǎn)品迭代，還助力多家企業(yè)基于“香山”開(kāi)發(fā)各種高端芯片。
物聯(lián)網(wǎng)Iot市場(chǎng)的增長(zhǎng)：在物聯(lián)網(wǎng)Iot市場(chǎng)，無(wú)線連接技術(shù)正成為推動(dòng)新一輪科技浪潮的關(guān)鍵力量，其中Wi-Fi6的發(fā)展尤為引人注目。思爾芯在與RF IP解決方案提供商Sirius Wireless的合作中，思爾芯的原型驗(yàn)證EDA工具為構(gòu)建Wi-Fi6/BT射頻IP驗(yàn)證系統(tǒng)提供了關(guān)鍵支持。通過(guò)這種端到端的驗(yàn)證解決方案，思爾芯和Sirius Wireless共同推動(dòng)了無(wú)線連接技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，從而為整個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力。
自動(dòng)駕駛技術(shù)：自動(dòng)駕駛技術(shù)正成為AI與IoT結(jié)合的一個(gè)典型例證，它通過(guò)這種結(jié)合實(shí)現(xiàn)了高效且安全的導(dǎo)航與操作。在這一領(lǐng)域，黑芝麻智能是領(lǐng)先的車(chē)規(guī)級(jí)智能汽車(chē)計(jì)算芯片及基于芯片的解決方案供應(yīng)商。以其華山系列高算力芯片為例，從IP級(jí)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證到系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，再到固件和驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)，黑芝麻智能都廣泛采用了思爾芯的芯神瞳解決方案。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)：隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐步進(jìn)化為更加智能化的工具，它們不僅能實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，還能快速做出響應(yīng)。在這一領(lǐng)域，埃瓦科技是一家以芯片設(shè)計(jì)和視覺(jué)算法為核心技術(shù)創(chuàng)新的系統(tǒng)方案供應(yīng)商，提供超低功耗 3D 視覺(jué)人工智能模塊化軟硬件開(kāi)放平臺(tái)。思爾芯的芯神瞳解決方案同樣為埃瓦科技提供了強(qiáng)大支持。
展望未來(lái)，思爾芯認(rèn)為，在面對(duì)快速迭代的終端市場(chǎng)時(shí)，2024年中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展和突破將不僅集中在提供本地化支持和深度客制化服務(wù)上，還將強(qiáng)調(diào)構(gòu)建一個(gè)共贏的生態(tài)系統(tǒng)和合作伙伴關(guān)系。這涉及加強(qiáng)企業(yè)間的合作、促進(jìn)與高校和研究機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)，以及借助政府的支持和政策引導(dǎo)。通過(guò)這種多方面的合作和生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能夠更好地適應(yīng)市場(chǎng)變化，加速技術(shù)創(chuàng)新，從而在全球競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。