芯片设计配套生态逐步完善IP国产化EDA上云进行时

　　随着国产集成电路行业发展壮大，芯片设计配套生态亟待完善和升级。在日前召开的2022中国（深圳）集成电路峰会上，专家们纷纷建言献策IP、EDA软件等 ＂卡脖子＂环节，呼吁建立专利共享池，开展IP评估验证、测试并建立国产化标准机制，推动国产IP的工程创新和IP复用。另外，云厂商在积极布局芯片设计上云。
　　推动国产IP工程创新
　　＂IP与EDA都属于芯片的‘ 一砖一瓦’，是集成电路产业的支撑基础。＂牛芯半导体（深圳）有限公司AE经理何鑫男表示。参考2021年数据，每1美元的IP将会带来110倍的芯片市场，主要增长动力来自先进制程的推动以及缩短开发周期等需求。
　　目前美国企业在全球EDA和IP市场占比达到七成，而中国企业IP占比仅接近2%。
　　深圳市先行示范区湾区专家、国家集成电路设计深圳产业化基地首任主任张克科指出，在半导体全产业链中，国产半导体已经覆盖了芯片制造与设计，但缺乏公共平台的IP，包括一些工艺平台和单元库和和模型。
　　张克科建议开展IP评估验证、测试，建立国产化标准的机制，同时通过国际合作来推动国产IP的工程创新和IP复用。具体实施路径上，对可用的、一般性IP尽快国产化，并形成联合发展再创新平台；培育和工艺优化形成国产标准化，在晶圆制造和自主研发的EDA工具之间搭设IP＂桥梁＂；另外长远规划一些尚未形成垄断的生态功能处理器，培育可控的核心资源。
　　国产半导体产商也在发力中高端核心IP领域。牛芯半导体从事接口IP相关技术的自主知识产权研发，产品包含SerDes（有线与无线通信应用中的关键互联技术）、DDR（双倍速率）等中高端接口IP。目前公司产品在32G、56G上都有最高速率达到56G，未来两年速率有望达到112G，并覆盖DDR4、DDR5以及Chiplet。
　　新型集成电路服务平台也在赋能芯片产业。深圳市华芯集成电路有限公司总经理张劲松介绍，公司掌握了超过700项IP，规模在国内居前，可提供IP授权以及高水平IP验证，目前已经服务国微、芯华章等EDA头部企业。另一方面，华芯联合国产晶圆厂合肥晶合解决芯片企业投片难问题，华芯与还武汉大学深圳研究院联合设立了集成电路设计与IP创新工程中心，培育产业人才。
　　国产EDA工具标准化
　　相比而言，国外EDA产品不仅矩阵更齐全，支持工艺节点更先进，而且国产EDA还面临标准和底座缺乏等问题。据了解，标准和底座是连接不同EDA工具的＂纽带＂，由于全球EDA产品所使用的行业标准和底座绝大多数是由国际EDA三巨头（Synopsys、Cadence、Siemens）主导定义的，很大程度上限制了国产EDA产品的开发和应用。
　　在本次峰会上，国微芯执行总裁兼CTO白耿博士介绍，多个EDA工具之间需要建立统一的数据底座技术，来支撑上层高速并行运算的EDA工具。另外，通过统一的物理数据库格式，不仅能支撑公司内部不同工具，也可支持其他厂商后端和制造端的EDA工具，后期公司也将会开放统一的API接口，帮助国产EDA标准建立。
　　去年12月底，国产EDA厂商国微芯发布了＂芯天成＂五大系列EDA工具。以形式验证环节为例，这项步骤占据了全球集成电路70%以上的项目周期，是确保芯片设计正确性的关键环节。国微芯的形式验证平台EsseFormal就帮助了某国内头部FPGA设计企业和AI企业发现芯片设计缺陷。
　　人工智能也在赋能EDA工具。白耿介绍，通过人工智能简化芯片设计流程，减少人为介入。比如在点工具的开发方面，可以结合应用AR技术，比如反演光刻的算法，来实现点工具的核心功能模块大规模加速。
　　整体来看，工艺设计协同优化（DTCO）正是海外EDA企业与本地企业拉开差距的重要原因。通过EDA工具、IP与设计服务、制造工艺形成闭环流程，选择最佳晶体管架构和工艺选项，可以有效优化芯片速度、功耗、面积以及设计周期。
　　＂国微芯的EDA产品可以联系起IC设计公司与国内制造厂，形成闭环流程，帮助真正实现国产EDA的生态核心价值，工艺设计协同优化是我们的发展愿景。＂白耿表示。
　　EDA工具上云
　　EDA工具上云已经成为重要趋势。白耿介绍，作为EDA厂商国微芯已经与腾讯云达成了战略合作，使得形式验证工具成为首次在腾讯云上上云的商业工具，供国内头部企业进行使用，并预计未来更多工具将上云。
　　国家芯火深圳双创基地组长、微纳研究院院长张国新透露，目前正在策划芯片全流程国产化的设计云平台，海内外的云厂商都很关注，主动前来联系。
　　当前中国芯片设计企业以中小型企业居多，数据建设投入普遍较小，但芯片设计的仿真环节需要占用超过一半的精力，开发周期缩短，芯片设计需要借助上云进一笔提升效率。
　　亚马逊云科技解决方案架构师团队高级经理陈水生介绍，亚马逊芯片研发就经历了2017年混合云办公模式，到2019年已经基本在云端完整开发SoC，完成了7纳米工艺的芯片设计。以合作伙伴ARM为例，通过使用亚马逊云工具加速创新，部分产品周期从月缩短到周，云上的规模从500核拓展到30000核，并且实现按需使用，减少了在此前数据中心预制资源产生的浪费。
　　＂云资源对于整个EDA行业来说更偏向于底层的基础资源，这些基础资源的灵活度和扩展性加快了整个芯片设计创新的速度。＂陈水生表示，相比数据中心，云最大的特点在于部署灵活，可以按需分配，优化整个芯片设计的流程。
　　＂公有云+私有云＂的混合云模式逐渐成为芯片设计企业的主流IT构建模式。紫光云技术有限公司芯片云业务总架构师耿加申介绍，通过在本地构建私有云的方式，将本地基础的资源通过云化的方式构建起来，再通过专线打通各个公有云，逐渐形成混合云，通过平台进行统一管理，按需使用。
　　耿加申表示，由于紫光公有云和私有云采用统一套架构，所以支持本地资源和云上的资源统一管理，构建混合云模式。同时，紫光集团旗下新华三也可提供基层高性能的服务器和高性能的存储，满足芯片设计企业一系列的需求。目前紫光云以及存储、服务器、网络等配套方案已经获地平线芯、华兴半导体、华虹集团、台积电等芯片厂商使用。
　　针对芯片仿真耗时长、EDA仿真压力大、上市周期压缩等行业痛点，华为面向半导体EDA、半导体CIM智能制造等场景推出了OceanStor存储，为半导体行业提供数据存储底座，能将芯片仿真性能提升30%，电力能耗降低70%，保证仿真连续性。
　　芯片企业上云还普遍存在安全顾虑。对此，华为云半导体行业解决方案首席架构师陈宝罗介绍，华为云会为客户做芯片EDA上云的系统规划和落地。一方面，参考行业实践和客户特点，设计安全规划以及合适的技术落地路径，并在实施阶段会测评数据保密等级和设置不同的保护标准。