【專題 | 「半導(dǎo)體芯片」芯片設(shè)計(jì)制造公司廠商_芯片行業(yè)市場(chǎng)分析】

　　近期，不少半導(dǎo)體公司出現(xiàn)了減產(chǎn)或是砍單現(xiàn)象，部分芯片價(jià)格下跌達(dá)到8成。盡管越來越多的跡象都在表明，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)正在承受下行壓力，但研究公司Needham & Company分析稱，EDA領(lǐng)域正表現(xiàn)出逆勢(shì)增長(zhǎng)的強(qiáng)大韌性。這一點(diǎn)從近期不平靜的EDA市場(chǎng)中也可見一斑。日前，國(guó)內(nèi)EDA領(lǐng)先企業(yè)華大九天開啟申購(gòu)，發(fā)行市值達(dá)177億元;EDA廠商英諾達(dá)電子科技有限公司近日宣布完成A輪融資，融資金額達(dá)數(shù)千萬元;數(shù)字驗(yàn)證EDA領(lǐng)先企業(yè)芯華章發(fā)布一系列強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)EDA產(chǎn)品。眼下較為火熱的EDA市場(chǎng)，似乎正透露出更多行業(yè)發(fā)展的新信號(hào)。

　　EDA驗(yàn)證成為高端通用芯片突圍關(guān)鍵

　　今年第二季度以來，消費(fèi)市場(chǎng)的帶動(dòng)能力有所下降，再疊加新冠肺炎疫情防控和通貨膨脹等多重因素，半導(dǎo)體市場(chǎng)近年來供不應(yīng)求的高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)近期有所收斂。相比之下，全球EDA市場(chǎng)正在穩(wěn)步發(fā)展。賽迪顧問發(fā)布的最新報(bào)告顯示，2020年全球EDA市場(chǎng)規(guī)模約為115億美元，預(yù)計(jì)2025年有望達(dá)到157億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為6.4%。同時(shí)，IBS也預(yù)測(cè)，2025年中國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)?？偤蛯⑦_(dá)到22.72億美元。

　　在半導(dǎo)體行業(yè)承受下行壓力的背景下，EDA市場(chǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的態(tài)勢(shì)。賽迪顧問集成電路中心高級(jí)咨詢顧問池憲念向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，這一方面是由于半導(dǎo)體制程的精進(jìn)、設(shè)計(jì)工藝的升級(jí)需要EDA相應(yīng)的軟件進(jìn)行更新，先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)極大推動(dòng)EDA需求增長(zhǎng);另一方面是后摩爾時(shí)代芯粒(Chiplet)技術(shù)、SiP 等發(fā)展，驅(qū)動(dòng)EDA技術(shù)應(yīng)用延伸拓展，促進(jìn)了EDA工具升級(jí)迭代的需求。

EDA貫穿電子設(shè)計(jì)全流程

　　被稱為“芯片之母”的EDA工具市場(chǎng)規(guī)模日益增長(zhǎng)，正在撬動(dòng)上萬億元量級(jí)的芯片市場(chǎng)，已經(jīng)成為名副其實(shí)的行業(yè)支點(diǎn)。而在整個(gè)EDA產(chǎn)業(yè)鏈條中，技術(shù)壁壘和門檻較高的驗(yàn)證環(huán)節(jié)貫穿于芯片設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟。以7nm的GPU SOC為例表示，接近7成的投入是在數(shù)字前端設(shè)計(jì)，驗(yàn)證占據(jù)芯片設(shè)計(jì)總成本的70%以上。

驗(yàn)證環(huán)節(jié)貫穿芯片設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟

　　當(dāng)前芯片驗(yàn)證工具的市場(chǎng)，主要由Synopsys、Cadence和西門子EDA這三家國(guó)外EDA廠商占領(lǐng)。其中，Synopsys和Cadence有自己完整的全套前端驗(yàn)證軟硬件工具集。由此可見，EDA驗(yàn)證環(huán)節(jié)已經(jīng)成為高端通用芯片設(shè)計(jì)廠商突圍的關(guān)鍵。芯謀研究高級(jí)分析師張彬磊向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，驗(yàn)證環(huán)節(jié)往往是EDA軟件與專業(yè)硬件相結(jié)合的方式，相對(duì)價(jià)格比較高，在中大型高端芯片企業(yè)中非常有價(jià)值，市場(chǎng)前景十分廣闊。

　　根據(jù)IBS預(yù)測(cè)，2025年，僅中國(guó)的EDA驗(yàn)證市場(chǎng)規(guī)模就將達(dá)到12.5億美元，超過其他EDA細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模的總和?，F(xiàn)階段，所有芯片設(shè)計(jì)公司都希望通過更加充分的驗(yàn)證，來降低投片風(fēng)險(xiǎn)與流片成本。但目前來看，EDA驗(yàn)證環(huán)節(jié)還有待進(jìn)階。張彬磊對(duì)記者表示，在驗(yàn)證環(huán)節(jié)，設(shè)備和EDA工具往往需要針對(duì)客戶需求進(jìn)行大量的調(diào)試工作，而EDA服務(wù)商的人力又相對(duì)有限，因此許多中小設(shè)計(jì)公司得到的服務(wù)體驗(yàn)非常不好，普遍感覺響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、解決問題的速度慢。

　　后摩爾時(shí)代對(duì)EDA驗(yàn)證提出更高要求

　　后摩爾時(shí)代序幕的拉開讓EDA行業(yè)，特別是EDA驗(yàn)證走在了行業(yè)的聚光燈下，對(duì)EDA驗(yàn)證提出了更高要求。而這其實(shí)離不開當(dāng)前業(yè)內(nèi)發(fā)展的三大重要趨勢(shì)。

　　芯華章科技首席市場(chǎng)戰(zhàn)略官謝仲輝對(duì)記者表示，首先是新興應(yīng)用領(lǐng)域的飛速發(fā)展推動(dòng)需求急劇分化。以當(dāng)前火熱的汽車電子為例，預(yù)計(jì)到2025年，汽車領(lǐng)域在軟件與集成的投入將達(dá)到620億美元。這不僅使得應(yīng)用系統(tǒng)需求映射到芯片規(guī)格和驗(yàn)證，也推動(dòng)軟硬件協(xié)同驗(yàn)證從系統(tǒng)集成階段向IP階段延伸。

　　其次是應(yīng)用領(lǐng)域需求的滿足，要求業(yè)界從多維度構(gòu)建自主芯片。謝仲輝具體解釋道，在軟件維度，代碼驅(qū)動(dòng)的軟件1.0時(shí)代已經(jīng)進(jìn)入到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟件2.0時(shí)代;在架構(gòu)維度，異構(gòu)計(jì)算推動(dòng)封裝從2D到2.5D，再向3D演進(jìn)，在有限的體積里集成更多芯片和模塊，提升輸入輸出速度，以提高應(yīng)用效率;在工藝維度，Chiplet帶來“IP芯片化”的趨勢(shì);在多模塊維度，高速接口和協(xié)議需要支持多晶片、多芯片、多板卡協(xié)同。謝仲輝說，這些都對(duì)EDA驗(yàn)證可靠性、完備性提出了更高的要求。在硅前階段，其實(shí)很難完成多晶片、多芯片的全系統(tǒng)驗(yàn)證。

　　最后是在壓力巨大的應(yīng)用創(chuàng)新周期，芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證受限于資深人才經(jīng)驗(yàn)和數(shù)量，項(xiàng)目工具和算力無法滿足應(yīng)用快速創(chuàng)新需求等。對(duì)此，謝仲輝特別強(qiáng)調(diào)了幾個(gè)環(huán)節(jié)。在模塊設(shè)計(jì)及驗(yàn)證環(huán)節(jié)，可能會(huì)產(chǎn)生仿真資源不夠、覆蓋率未達(dá)標(biāo)問題;在系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證環(huán)節(jié)，可能會(huì)出現(xiàn)原型實(shí)現(xiàn)耗時(shí)、仿真性能低、軟硬件聯(lián)調(diào)困難問題;芯片測(cè)試對(duì)ATE(集成電路自動(dòng)測(cè)試機(jī))覆蓋率提出了更高要求;系統(tǒng)集成則可能導(dǎo)致芯片測(cè)試功能未能覆蓋系統(tǒng)級(jí)功能。

　　基于后摩爾時(shí)代為EDA驗(yàn)證帶來的種種挑戰(zhàn)，謝仲輝認(rèn)為，EDA要面向整個(gè)系統(tǒng)市場(chǎng)提供整體解決方案。他以芯華章發(fā)布的智V驗(yàn)證平臺(tái)為例向記者表示，該驗(yàn)證平臺(tái)融合了不同工具，支持云原生、人工智能等前沿技術(shù)，在不同場(chǎng)景需求下，對(duì)各類設(shè)計(jì)提供定制化的全面驗(yàn)證解決方案。

　　新興技術(shù)推動(dòng)EDA工具進(jìn)行新的變革

　　后摩爾時(shí)代，人工智能、云計(jì)算等新興領(lǐng)域?qū)Υ笠?guī)模計(jì)算的需求不斷釋放，芯片集成度和制造工藝復(fù)雜度呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)上升。在此背景下，新興技術(shù)的發(fā)展也會(huì)反向促進(jìn)芯片設(shè)計(jì)和EDA工具的發(fā)展，定義EDA發(fā)展的新趨勢(shì)。

　　以復(fù)雜人工智能芯片的設(shè)計(jì)過程為例，眾多控制密集型單元、協(xié)議復(fù)雜的接口模塊等對(duì)EDA工具的可靠性要求極高，芯片的設(shè)計(jì)驗(yàn)證效率和可靠性亟待提升，有關(guān)功能也急需進(jìn)一步增強(qiáng)。芯華章科技產(chǎn)品和業(yè)務(wù)規(guī)劃總監(jiān)楊曄對(duì)記者表示，在這種情況下，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于EDA驗(yàn)證工具中，能夠提升新一代復(fù)雜AI芯片的設(shè)計(jì)驗(yàn)證效率，并進(jìn)一步保障復(fù)雜AI芯片的功能和可靠性。

　　事實(shí)上，在過去幾年里，圖像已經(jīng)成為人工智能技術(shù)在EDA工具中應(yīng)用的代表性領(lǐng)域。楊曄表示，從之前的市場(chǎng)情況來看，人工智能技術(shù)在后端的布局、OPC(光學(xué)鄰近校正)這兩方面的落地最快。部分原因是這兩個(gè)領(lǐng)域與AI特別擅長(zhǎng)的圖像處理相關(guān)性較高。

　　不過，目前人工智能技術(shù)與EDA工具的結(jié)合已經(jīng)進(jìn)入“深水區(qū)”。在楊曄看來，如何用人工智能技術(shù)處理高維度數(shù)據(jù)，是當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。楊曄對(duì)記者談道，在EDA仿真、形式化驗(yàn)證、調(diào)試等幾個(gè)階段，都有與人工智能結(jié)合的空間。在前端的仿真環(huán)節(jié)，通過融合自然語言處理等最新AI算法與傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法來縮小求解空間，更快完成AI輔助的驗(yàn)證和調(diào)試。這已經(jīng)在芯華章的數(shù)字調(diào)試產(chǎn)品中得到了初步應(yīng)用。此外，在形式化驗(yàn)證中，AI算法同樣能夠優(yōu)化計(jì)算調(diào)度，從而改進(jìn)性能。

　　在人工智能技術(shù)崛起的同時(shí)，云計(jì)算正在悄悄改變EDA的運(yùn)行架構(gòu)。當(dāng)芯片設(shè)計(jì)變得愈發(fā)復(fù)雜之后，算力和存儲(chǔ)開始出現(xiàn)瓶頸，傳統(tǒng)的自建數(shù)據(jù)中心已不堪重負(fù)。楊曄認(rèn)為，云端對(duì)于EDA工具的彈性算力非常有幫助，與上云相關(guān)的工具和服務(wù)能夠幫助客戶更好地利用云端的彈性算力，同時(shí)也可以幫助云廠商更好地對(duì)接芯片廠商。

　　系統(tǒng)集成和異構(gòu)計(jì)算也將推動(dòng)EDA工具進(jìn)行新的變革。楊曄表示，在過去的30年中，芯片設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)是逐漸分離的。但是現(xiàn)在，芯片設(shè)計(jì)和制造又成為一個(gè)上下游協(xié)同的過程，因此EDA工具在芯片設(shè)計(jì)階段，就必須考慮如何滿足未來異構(gòu)集成趨勢(shì)下系統(tǒng)驗(yàn)證的驗(yàn)證需求，以更好地支持芯片行業(yè)的上下游協(xié)同。

　　來源：中國(guó)電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)　　作者：張依依

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