EDA 處于IC設(shè)計(jì)最上游，在集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)屬于“小而精”的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，但它卻對集成電路和芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

從20世紀(jì)90年代開始，伴隨著硬件語言的標(biāo)準(zhǔn)化和集成電路設(shè)計(jì)方法的不斷發(fā)展，EDA設(shè)計(jì)工具得到了普及和發(fā)展。眾所周知，摩爾定律推動(dòng)了過去幾十年集成電路的發(fā)展，而每當(dāng)摩爾定律實(shí)現(xiàn)突破，EDA也必定跟隨著工藝制程的進(jìn)步而不斷更新迭代。 時(shí)至今日，摩爾定律正逐漸走向物理極限，但EDA卻仍在市場中保持著活力。根據(jù)2020世界半導(dǎo)體大會(huì)EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展分論壇中賽迪顧問有限公司呂芃浩博士的演講內(nèi)容顯示，2019年全球EDA市場從2018年的96.9億美元上升至102.5億美元，首次突破了百億美元大關(guān)。他指出，現(xiàn)代EDA技術(shù)已在多種產(chǎn)業(yè)中得以應(yīng)用，各環(huán)節(jié)皆可在EDA環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)驗(yàn)證。

被寡頭壟斷的EDA市場

賽迪數(shù)據(jù)顯示，由于EDA軟件能夠降低芯片設(shè)計(jì)的成本，也促使IC制造商增加研發(fā)投資并采用EDA工具——據(jù)加州大學(xué)的教授分析，如果一顆系統(tǒng)SoC的設(shè)計(jì)費(fèi)用大約為4000萬美元，在沒有EDA技術(shù)進(jìn)步的情況下，費(fèi)用會(huì)達(dá)到77億美元，EDA軟件讓設(shè)計(jì)費(fèi)用降低了200倍。

由此便可以看出，EDA工具對于現(xiàn)代集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，但就目前的形勢來看，這個(gè)市場卻已形成寡頭壟斷的局面。根據(jù)賽迪發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，Synopsys，Cadence和Mentor（后被西門子收購）三大巨頭占據(jù)了全球66%的市場份額，而這三者在中國EDA市場份額更是高達(dá)了85%。 EDA行業(yè)從20世紀(jì)90年代百家爭鳴的競爭局勢，發(fā)展到如今的三足鼎立模式。在這個(gè)過程中，頻繁的并購，多維的整合是不可忽視的一部分。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在這些年當(dāng)中，Synopsys進(jìn)行了80多次并購，其它兩家也曾分別進(jìn)行了60余次的并購。

而在這期間，也并不是沒有新的EDA企業(yè)出現(xiàn)。與這三家巨頭企業(yè)相比，這些規(guī)模相對較小的EDA企業(yè)只能以單點(diǎn)突破，為設(shè)計(jì)公司提供的功能也相對單一。而為了生存下去，這些EDA公司就要主動(dòng)兼容大廠的產(chǎn)品，這也就使得強(qiáng)者愈強(qiáng)。

開源EDA或?qū)噭?dòng)這一池水

在過去EDA發(fā)展的過程當(dāng)中，該市場的模式并沒有產(chǎn)生太大的變化，這或許也是新企業(yè)難以擠進(jìn)EDA市場的障礙之一。

而近幾年開源EDA項(xiàng)目的提出，或許能夠?yàn)榘雽?dǎo)體市場帶來一些新的契機(jī)。上海復(fù)旦微電子總工程師、高級工程師沈磊介紹，這一輪開源EDA的主要推進(jìn)者之一是美國國防部高級研究計(jì)劃局（DARPA）。 北京大學(xué)高能效計(jì)算與應(yīng)用中心執(zhí)行主任羅國杰介紹道，從國際開源EDA項(xiàng)目中看，目前，DARPA領(lǐng)導(dǎo)影響EDA行業(yè)的兩個(gè)項(xiàng)目——Intelligent Design of Electronics Assets（簡稱IDEA）和 Posh Open Source Hardware（簡稱POSH）。據(jù)了解，其目標(biāo)是通過利用現(xiàn)有芯片設(shè)計(jì)作為數(shù)據(jù)源，來幫助我們訓(xùn)練由機(jī)器學(xué)習(xí)加速的應(yīng)用程序，從而能夠更好的進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證和布局布線自動(dòng)化。IDEA和POSH都是DARPA投資15億美金的Electronic Resurgence Initiative計(jì)劃（簡稱ERI）的一部分，ERI同樣也在推進(jìn)小芯片（Chiplet ） 以及致力于簡化封裝和芯片設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，而這些項(xiàng)目的最終實(shí)現(xiàn)都要依賴于開源軟件。 據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，通過IDEA/POSH兩個(gè)開源項(xiàng)目的實(shí)施，可供使用的開源EDA數(shù)量增加了近一倍。 開源軟件之所以得到重視，是因?yàn)闊o論是芯片設(shè)計(jì)，還是EDA工具的開發(fā)，其門檻都十分高，需要具有極強(qiáng)的入門知識，所以這也造成了這些領(lǐng)域人才的稀缺。而開源技術(shù)和社區(qū)可以降低領(lǐng)域的門檻，使得更多領(lǐng)域外的研究者可以接觸到更前沿、更具體的問題及解決方案，吸引他們參與其中。 中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所高級工程師常軼松在本次論壇中指出，開源軟件的成功經(jīng)驗(yàn)，降低了技術(shù)門檻，由此，軟件開發(fā)人才也實(shí)現(xiàn)了持續(xù)增長的趨勢。他認(rèn)為，降低芯片設(shè)計(jì)門檻，也是人才危機(jī)的一種破解之道。在輪次論壇中，常軼松介紹了中國科學(xué)院學(xué)生使用現(xiàn)有開源EDA工具完成真實(shí)處理器芯片后端設(shè)計(jì)流程的例子，以此也證明了，采用開源EDA設(shè)計(jì)的芯片在實(shí)際應(yīng)用中的可實(shí)施性。

EDA創(chuàng)新中心的成立將帶來什么

根據(jù)賽迪的報(bào)告顯示，2019年中國EDA市場規(guī)模約為5.8億美元，僅占全球市場的5.6%。 中國EDA廠商總營收不到4.2億元，規(guī)模只占全球市場份額的0.6%； 中國EDA國產(chǎn)化率約為10%。

在這種情況下，開源EDA作為一項(xiàng)比較新的項(xiàng)目也可能會(huì)為本土企業(yè)帶來新的發(fā)展契機(jī)，因此，開源EDA的發(fā)展也引起了本土企業(yè)的關(guān)注。 2019年6月，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司與南京市江北新區(qū)共同牽頭，由我國規(guī)模最大的EDA龍頭企業(yè)——華大九天和江北新區(qū)產(chǎn)業(yè)投資集團(tuán)、南京集成電路產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心、東南大學(xué)、華大半導(dǎo)體共同發(fā)起成立了南京集成電路設(shè)計(jì)服務(wù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司（ 簡稱：EDA創(chuàng)新中心 ）。 據(jù)介紹，EDA創(chuàng)新中心的建立旨在集聚全國優(yōu)質(zhì)資源、引入全球高端人才，以創(chuàng)新模式開展EDA前沿技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。據(jù)公司簡介顯示，EDA創(chuàng)新中心將對標(biāo)海外先進(jìn)EDA產(chǎn)品，助力我國在全球EDA領(lǐng)域的技術(shù)追趕。 而談及追趕就要“對癥下藥”，目前國產(chǎn)EDA現(xiàn)狀為：先進(jìn)工藝支撐不夠，暫未進(jìn)入先進(jìn)代工廠的聯(lián)盟；無法支撐全流程設(shè)計(jì)，但在部分領(lǐng)域具有優(yōu)勢。 對此，EDA創(chuàng)新中心也將主要業(yè)務(wù)放在了開發(fā)支持先進(jìn)工藝的目前我國欠缺的EDA工具領(lǐng)域，并開展EDA前沿技術(shù)研究，填補(bǔ)我國EDA產(chǎn)業(yè)技術(shù)空白，推動(dòng)EDA行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立，建設(shè)開放開源的EDA平臺(tái)，助力我國實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)EDA工具的全流程覆蓋。 在本次論壇中，EDA創(chuàng)新中心研發(fā)副總經(jīng)理陳剛博士認(rèn)為，開源EDA基礎(chǔ)構(gòu)件（OpenEDI）是構(gòu)建一套整合的EDA工具鏈必不可少的基礎(chǔ)。同時(shí)基于OpenEDI，我們可以建設(shè)一個(gè)開源開放的科研平臺(tái)、教育平臺(tái)以及創(chuàng)新平臺(tái)。為此，EDA創(chuàng)新中心投入大量的研發(fā)資源開發(fā)了OpenEDI開源平臺(tái)。據(jù)介紹該開源平臺(tái)擁有簡潔的數(shù)據(jù)模型，可以同時(shí)支持層次化設(shè)計(jì)、增量設(shè)計(jì)，同時(shí)還擁有高效的內(nèi)存與符號表管理功能。在數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，OpenEDI還包含通用算法層與計(jì)算架構(gòu)層。通用算法層包括Steiner tree，最短路徑，整數(shù)線性規(guī)劃等多種算法與求解器。計(jì)算架構(gòu)層支持多線程/分布式的開發(fā)要求，并能夠滿足異構(gòu)運(yùn)算的要求。陳剛博士透露，OpenEDI的1.0版本將在今年九月正式發(fā)布，并定期陸續(xù)推出代碼更新。 從整體的研發(fā)進(jìn)度上看，目前EDA創(chuàng)新中心已經(jīng)完成了基礎(chǔ)架構(gòu)和物理數(shù)據(jù)的工具開發(fā)，同時(shí)，公司還在推進(jìn)邏輯數(shù)據(jù)、工藝、Floorplan等模塊的開發(fā)。

開源更重要的是生態(tài)圈的建設(shè)。南京江北新區(qū)作為中國集成電路新地標(biāo)，也在著力解決 EDA 產(chǎn)業(yè)核心“卡脖子”問題。南京江北新區(qū)管委會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展局副局長李嘉瑋表示：“南京江北新區(qū)緊跟國家發(fā)展戰(zhàn)略，前瞻布局、夯實(shí)基礎(chǔ)，正在著力優(yōu)化 EDA 產(chǎn)業(yè)生態(tài)。”他指出，單一的 EDA 企業(yè)發(fā)展模式已不足以支撐現(xiàn)有的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度及需求，亟需聯(lián)合國內(nèi)集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，共同探索生態(tài)發(fā)展模式，打造一條安全可控的自主化發(fā)展道路。 在這種產(chǎn)業(yè)模式的規(guī)劃下，我們注意到，EDA創(chuàng)新中心已聯(lián)合了多家合作伙伴來共同創(chuàng)建這個(gè)生態(tài)圈，紫光云就是其中一家。紫光云技術(shù)有限公司CTO、辦公室主任鄧世友認(rèn)為，在芯片設(shè)計(jì)當(dāng)中，前端設(shè)計(jì)和后端設(shè)計(jì)都需要進(jìn)行仿真，而這或許會(huì)花費(fèi)數(shù)周時(shí)間。將芯片設(shè)計(jì)放在云端，可以有效地節(jié)約仿真時(shí)間。

EDA創(chuàng)新中心助力人才培養(yǎng)

除了在技術(shù)上進(jìn)行攻關(guān)的同時(shí)，EDA創(chuàng)新中心還著力將自己打造成一個(gè)人才培養(yǎng)與集聚中心。

根據(jù)EDA創(chuàng)新中心在人才建設(shè)方面的規(guī)劃，創(chuàng)新中心將大力引進(jìn)海內(nèi)外優(yōu)秀的集成電路人才，同時(shí)通過完善的內(nèi)部培訓(xùn)機(jī)制，培養(yǎng)出年輕的后備力量，搭建起完整的人才梯隊(duì)，并為員工創(chuàng)建完善的職業(yè)發(fā)展通道。在未來的5至10年，創(chuàng)新中心將打造成為我國乃至全球EDA/IP前沿技術(shù)研究中心、技術(shù)儲(chǔ)備中心、人才培養(yǎng)與集聚中心。 華大九天和東南大學(xué)作為EDA創(chuàng)新中心的共同發(fā)起單位之一，他們也在本次論壇中強(qiáng)調(diào)了EDA人才培養(yǎng)的重要性。 華大九天副總經(jīng)理郭繼旺表示：“以EDA為平臺(tái)的產(chǎn)教融合是集成電路人才培養(yǎng)的重要途徑。”他認(rèn)為，EDA處于集成電路產(chǎn)業(yè)的最上游，培養(yǎng)出來的人才也將輻射到集成電路產(chǎn)業(yè)中的各個(gè)環(huán)節(jié)。為此，華大九天與高校之間進(jìn)行了EDA培訓(xùn)課程、成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、進(jìn)行研發(fā)項(xiàng)目合作、參與競賽、提供工作實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)等多種合作，以此來促進(jìn)相關(guān)人才的培養(yǎng)。 東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院國家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心閆浩老師也在本次論壇中表示，國產(chǎn)EDA突圍，市場、技術(shù)、資金和人才缺一不可。其中，人才是根本。 最后，EDA創(chuàng)新中心行政副總經(jīng)理李琳為本次論壇做了總結(jié)，他表示：“本次論壇與會(huì)嘉賓圍繞著人才培養(yǎng)，開源EDA，開源芯片，云平臺(tái)進(jìn)行了探討，為我國EDA的發(fā)展提供了全新的思路。開源已經(jīng)成為了集成電路產(chǎn)業(yè)當(dāng)中一股不可忽視的力量，EDA作為集成電路產(chǎn)業(yè)最上游的環(huán)節(jié)，也正在逐漸向開源方向發(fā)展，這將推動(dòng)我國EDA技術(shù)和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展?！?/p>

（出席本次EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇嘉賓（按照出場順序排序）： 中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體分立器件分會(huì)秘書長趙小寧（主持人）、南京江北新區(qū)管委會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展局副局長李嘉瑋、賽迪顧問股份有限公司呂芃浩博士、華大九天副總經(jīng)理郭繼旺、東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院國家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心閆浩、上海復(fù)旦微電子總工程師、高級工程師沈磊、EDA創(chuàng)新中心研發(fā)副總經(jīng)理陳剛博士、北京大學(xué)高能效計(jì)算與應(yīng)用中心執(zhí)行主任羅國杰博士、中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所高級工程師常軼松、紫光云技術(shù)有限公司CTO、辦公室主任鄧世友 、EDA創(chuàng)新中心行政副總經(jīng)理李琳）

結(jié)語

開源EDA工具的推出，不僅將會(huì)為芯片設(shè)計(jì)降低門檻，更重要的是，由于門檻降低也會(huì)吸引更多的新鮮血液加入到集成電路產(chǎn)業(yè)中，進(jìn)而推動(dòng)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

南京擁有非常豐富的高校資源，同時(shí)集聚了大量集成電路企業(yè)，這些條件為EDA創(chuàng)新中心的開源項(xiàng)目的發(fā)展提供了契機(jī)。同時(shí)，EDA創(chuàng)新中心作為產(chǎn)教融合之間的橋梁，將進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
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