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概伦电子:共建EDA生态,同享产业链价值

2022-11-11 09:22:35 赵明灿 阅读:
在2022国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shenzhen)的全球CEO峰会上,概伦电子董事兼总裁杨廉峰先生为我们带来“共建EDA生态,同享产业链价值”的主题演讲。

2022年11月10日,在2022国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shenzhen)的全球CEO峰会上,概伦电子董事兼总裁杨廉峰先生为我们带来“共建EDA生态,同享产业链价值”的主题演讲。78tednc

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EDA不仅仅是软件工具,更重要的是它是IC设计和制造流程的支撑,也是芯片设计方法学的载体!换句话说,EDA发挥价值的好坏,对于产业的竞争力至关重要。78tednc

从整个流程讲,EDA的作用是帮助产业从一开始有想法和目标,然后到完成芯片的电路设计、仿真验证、物理实现,到最后的制造,包括良率提升。IC背后所有的流程和方法论是通过EDA完成的,因此它的作用不言而喻。78tednc

从EDA本身发展来讲,它跟集成电路产业密切相关、共同成长。随着集成电路产业工艺节点往前推进,摩尔定律在推进,近期3纳米已经进入量产。这种工艺节点的推进,对EDA提出了更高的要求。这种要求对于工具的复杂度、流程的复杂度要求越来越高。芯片的集成度越来越高,器件的尺寸越来越小,难度和成本越来越高。原因是随着工艺节点的推进,对于设计工程师的设计裕量、可腾挪的空间越来越小。78tednc

随着芯片的供电电压越来越小,芯片尺寸越来越小产生了很多复杂效应,所以设计师能够用于设计的裕量随电压范围越来越小,整个难度和风险就越来越高。在这种情况下,整个EDA需要处理的问题,其实就是涉及到最小的集成电路晶体管本身的物理问题,比如工艺的扰动、版图的效应、噪声、串扰、压降、干扰等等问题,必须通过EDA从设计角度包括最后制造角度来全部解决。78tednc

从整个工艺节点的推进,设计的成本、制造成本,包括风险、包括EDA在这里的作用和价值,事实上是急剧提升的。78tednc

从65nm工艺节点推进到7nm、5nm,其成本提升不是线性而是超线性的。从这个角度来讲,EDA本身的价值也相应地提升。换句话说,在工艺节点比较老旧的时候,EDA的价值可能并没有那么高,甚至可以用二十年前的工具,甚至很多时候可以用开源的来做。但是,越先进的工艺节点对EDA的依赖性,以及EDA在其中所起的作用是越来越高的。很多时候,如果做较先进的工艺,可能用盗版的工具就比较难——你得不到支持,得不到供应商的迭代。越先进的工艺对EDA的依赖性越高。78tednc

此外,随着摩尔定律的发展,工艺节点迭代的速度开始下降,甚至很多时候看到快到极限。同时,在后摩尔时代,现在产品应用的多样性、复杂性,也希望能用一些成熟的工艺节点做出更多的工作,这也取决于行业发展对于应用多样性的特点。像5G、AI、自动驾驶、物联网等的应用,很多时候都需要EDA,在成熟节点做很多工作,比如汽车电子中就使用了一些较成熟的工艺。78tednc

杨廉峰认为,中国在全世界比较特别,用了全世界接近一半的芯片,终端市场也是世界上最庞大的一个。这样一种终端应用市场,反过来也推动了中国去建立一个独有的,甚至自成体系的区域生态链,也提供了一个坚实的基础。这对于EDA也是一个新的话题、新的机遇。78tednc

在EDA的流程方面,经常谈到国际几个巨头有EDA全流程,实际这个概念是比较传统意义上的概念。换句话说,这些EDA巨头都有自己EDA数据全流程、模拟全流程或者跟工艺制造相关的全流程,每一个流程可能都有几十个复杂的EDA工具。国内EDA行业虽然照着做me too的工具,但是它的难度却非常大。从实际的角度,在应用当中,国际上或国内比较领先的公司不完全依赖于某一家,更多还是基于自己特定的应用,比如CPU、存储器或射频,去选择最适合自己定制的工作,形成一个针对于特定应用驱动的EDA全流程。78tednc

比较领先的设计公司更有能力或者做得最好的是对自己的流程进行定制。“很多时候我们讲COT,就是有能力对工艺厂商、工艺平台定制出一些适合自己应用的工艺平台,对工序、设计流程进行定制和优化。这是能够真正帮助他们把芯片设计最终达到世界领先水平的方法。这也是中国从产业链角度与国际上差距最大的一个方面。我们要做国际的EDA,也要沿着这样的一个思路,看怎么样发展自己国内的EDA工具,而不是简单照着国外所有的工具做。这样的情况是非常难,甚至不可能达到国际水平的,原因是在国际上EDA行业竞争格局已经在形成了。在国际上已经有几个大巨头,像西门子的发展在过去三十多年是非常复杂的,也伴随着整合并购,也有很多知识产权的纠纷。不管怎么样,行业的领先公司每年的投入是10亿美元的量级。几十年持续下来,严格意义上来说,他们的技术壁垒是非常高的。这是我们必须要面临的行业发展的规律。”杨廉峰指出。78tednc

除了技术壁垒之外,还有一个更重要的是生态的壁垒或生态的垄断。这种生态的垄断,并不是某一家公司,甚至EDA行业能独立去实现的。更重要的是过去这么多年每年工艺节点的推进之后,代工厂跟IC公司、跟EDA公司,甚至客户,一起共同去推动。这么十几年下来,不断地去迭代,而且经过了上千亿、上万亿芯片的验证,而打造了这种参考设计流程。比如领先的代工厂,其实他们已经迭代了十几版,甚至二十几版。每年随着工艺节点的推进迭代,这就形成了一种生态壁垒。换句话说,对于代工厂也好,对于设计公司也好,事实上是非常难于对整个流程当中任何一个点去进行替换。那就更不用说替换整个流程了,因为这种基础迭代的背后具备了巨大的历史积累和风险。EDA工具和流程这么多年的发展,是伴随着工艺节点及设计制造的复杂性而不断推动的,是一种打补丁式的。每年工艺节点推进有了一些新的物理现象、物理效应,碰到了新的问题,整个设计流程并没有做出一些本质上的变化,更多的是在这些基础上打一些补丁去解决新的问题。打补丁式的发展,这样一种生态的壁垒,就造成了我们要去替代是非常难的。78tednc

从国内来看,国内EDA行业面临着“卡脖子”或国产率很低的问题,其原因就是过去这么多年国内对EDA的投入不够。概伦做了12年,同行业的很多公司也是做了十几年。这两年国内EDA非常火爆,概伦第一个上市,也推动了资本市场的关注。国内EDA公司从原来几家发展到现在几十家,整体非常火爆。然而,我们现在面临的问题首先是这种技术壁垒。EDA的整个流程包含十几项或二十几项关键技术,每一项技术都需要长时间积累和巨大投入。从国内现状来看,杨廉峰认为,这里面的关键技术可能只有几项具备国际领先的水平。未来行业需要去研发更多新的关键技术,但是这需要时间。78tednc

第二个更重要的问题就是生态的差距。要发展国内的EDA行业,除了需要突破技术的垄断,也需要突破生态的垄断。在全球化产业链下,EDA流程不是单一公司,也不是单一产业,而是整个行业一起迭代出来的。从国际上来讲,我们今天的设计公司也好,制造公司也好,只要依赖于全球产业链,它依赖的EDA流程就不是任何一家能够提供的,实际上是众多EDA厂商跟众多代工厂、设计公司、IP厂共同打造的。EDA流程里依赖的工具可能是集各家工具在一起的,它背后的方法论和流程可能是分散在各个环节,而不是任何一家掌握的。我们必然要去面对这样一种巨大的生态壁垒。这里还有一个很重要的就是COT或DTCO能力的缺乏。国内行业缺乏这样一种能够跟工艺和设计之间迭代,能够对流程进行定制和优化的能力。其造成的结果就是如果我们完全脱离自己做,那么在当前我们无法用我们自己的工具做出在国内设计国内制造的有竞争力的产品。78tednc

怎么判断EDA核心价值和市场竞争力?现在有很多新的EDA公司和新的产品,EDA核心价值在于能不能突破EDA行业在过去三十几年建立的技术壁垒。换句话说,如果我们只想做一个me too的、跟国际同行业最领先的有差距的产品和技术,那么这对集成电路行业就没有价值,客户也不会采用。第二个核心竞争力在于市场竞争力,就是有没有客户真正掏钱买单。因为设计行业是非常现实的,其投入巨大,风险巨大,可能容易赤字,也就是只允许流一两次片,所以不会用不好的工具去冒险。78tednc

举一个比较贴合的例子,EDA的发展有一点像造车。假如我们能造出一辆车并且指标很高,这有没有价值?这至少先解决了有和无的问题,也就是有价值的。但是没有市场价值,因为量产之后不能保证每辆车都保持相同的速度。还有其他指标,比如是不是能在各种恶劣环境和特殊交通环境下都满足这样的指标,这是个巨大问题。第三,还有一个很重要的就是它的价格,是不是能够维持市场竞争力。有了这些竞争力之后,造车才有价值,但是最终有没有核心竞争力取决于这个车上市之后能不能突破生态的壁垒,这是它的核心竞争力。EDA基本可以用同样的逻辑去分析。78tednc

关于概伦

概伦于2010年成立,并2021年在科创板上市。虽然概伦的研发在国内,但其早期客户主要在国外,比如很多国际上比较领先的集成电路企业都是其客户。这两三年,随着上市,概伦在国内市场的拓展也集聚地提升。其上一季度,历史上第一次出现了其国内市场的收入开始超过国际市场的收入,这标志着国内对EDA的需求包括投入越来越高。78tednc

概伦主要侧重在几个方面。一方面是在制造端,针对工艺开发和良率提升,概伦有一两项国际领先的产品和技术,例如其给半导体工艺提供建模和建库的能力。国际上大的晶圆厂和存储器厂都在用概伦的工具。第二是在设计端,也即针对芯片设计。概伦现在可以给芯片设计,特别是存储器设计或模拟/混合信号设计提供全流程。特别是快速电路仿真器处于世界领先,实现了对国际竞争对手产品的替代。78tednc

基于这样的基础,概伦上市之后也实现了快速发展。概伦希望给国内提供以下几方面支持:一是在工艺开发和制造方面提供制造的EDA全流程;二是在存储器和模拟/混合信号方面提供定制化的EDA全流程。78tednc

概伦的产品和解决方案,一方面是提供全套的设计支持解决方案,帮助晶圆厂提供全套接口。二是针对设计,针对存储器和模拟/混合信号提供EDA全流程,同步提供全套工程服务,包括客户从工艺开发一直到最后的IP,包括建模建库的服务,包括测试。78tednc

概伦有一个很大的服务团队,可以给全球的晶圆厂、设计公司提供很多支持。还有一块是跟EDA相关的,概伦提供半导体的测试,这个测试主要是针对于最小的晶体管单元进行电学特性、可靠性、噪声的测试设备。78tednc

概伦希望给国内不仅仅是提供可以用的工具,更重要的是能帮助他们提升产品的竞争力。其中的一个关键就是生态。生态的概念就是希望能帮助设计企业跟工艺厂商多一些互动,这种互动不仅仅是对话,更多的是通过一些工具和流程,帮助他们在设计的时候把工艺平台用好,在工艺开发的时候能针对于特定的应用把工艺平台做好。最终的目的是希望加速这样的迭代而加速产品上市的时间。78tednc

概伦也希望能够帮最终工艺平台和芯片开发更具备竞争力。什么叫竞争力?良率更好,可靠性更好,性能更好,所以在市场上竞争力就会比较好。这样一种工作,概伦称之为DTCO(Design Technology Co-optimization),也即在设计和工艺之间做一些协同的优化。这样的一种协同优化,在过去更多的是理念和方法论。现在概伦要做的就是通过自己的努力把这样的理念和方法论给实现。在国际上更多是大家协同,但是在国内没有这么多厂商的时候就需要通过工具、通过EDA的流程去解决。这是概伦在国内的使命,希望能够帮助大家通过概伦的DTCO平台把设计跟制造之间的迭代、流程、生态给建设起来。最终的目的是希望帮助设计工程师更好地了解器件的问题和潜力,解决在设计过程当中可能碰到的一些问题,包括可靠性的问题,工艺的扰动。工艺扰动影响最终芯片的良率。可靠性和噪声影响最终芯片可靠性。汽车电子、工业电子甚至高性能的计算都需要解决可靠性的问题。良率影响价格和性能。通过这样的工作,能够帮助大家确保自己工艺能够在特定工艺里达到更好的性能。78tednc

除了EDA全流程,能够从前端到后端把芯片做出来,更重要的是针对良率的设计方法和工具,针对于可靠性的方法和工具,针对噪声及互动优化的引擎,能够提升最终产品的良率,这也是概伦在国际上区别于其他国际竞争对手的产品和方向,恰恰也是其最终帮助行业提升竞争力的一些点。78tednc

这样的工作推动了概伦未来的定位,包括在工艺开发端,从模型、PDK、到标准单位库、到工艺设计引擎。在设计端,提供EDA全流程,从设计平台、从前端的设计到后端仿真验证,到最后优化,包括良率、可靠性优化等等。这样的流程工具能够帮助客户真正把工艺平台用好,最终形成自己独有的生态。78tednc

在应用案例方面,概伦也给客户提供流程的定制,包括提供一些服务。概伦的服务是一个全流程的服务,从晶圆级的测试系统开始,可以提供测试结构的设计。概伦有一个国内最大规模的量产及器件测试的实验室,也可以去做器件模型、PDK、标准单元库,包括PCL,包括IP的一些开发服务。这是全套能够帮助客户从整个工艺开发一直到最后IP所能完成的工作。从流程定制,基于概伦的DTCO平台,过去十几年给国际客户服务的经验,可以帮助大家做一些参考的流程,跟晶圆厂合作伙伴一起去制定参考设计流,帮助设计师和晶圆厂之间做更好的工艺和互动,包括对他们的库进行定制和优化,对于模型、对于标准单元,包括对IP进行定制和优化。最终的目的是希望帮助行业、设计公司客户定制出COT这样的能力,希望能够推动整个行业竞争力,而不仅仅是提供一套工具、一套流程,更重要的是希望帮助他们提升能力,这也是EDA本身应该发挥的价值和作用,不仅仅是做一个工具。78tednc

概伦的目标是希望能够帮助建设国内区域内生态圈。从过去到现在我们绝大多数都依赖于全球产业链,我们用国外的工具,用国外的代工厂,用国外的设计公司,去服务客户。现在行业的发展虽然仍继续需要依赖于全球化的产业链,但是同时在很多领域,我们也需要建立自己的生态圈。这种生态圈当然是要依赖于中国庞大的应用终端的市场,但同时我们也要看有没有可能把我们国内的设计和制造能力在一定区域形成闭环。这种闭环,一方面是形势的需要,一方面也是未来产业发展的需要。全球化产业链下的EDA流程不可能支撑区域产业的发展,必须需要国产EDA去形成这样一种支撑的能力,建设国内的EDA生态。针对于中国产业发展的需求,打造应用驱动的EDA流程是必须要做的一件事情,这也是概伦努力想实现、想推动的一个目标。78tednc

最终概伦希望通过这样的目标制定,引领EDA流程和模式的创新,能够实现国内EDA行业跨越式发展。整体来讲,概伦的理念是以DTCO(也即设计和制造之间做互动)做一些推动客户深度合作、推动他们之间的优化,能够联合代工厂,提供EDA参考设计流程。概伦推动设计公司COT能力的建立,加快工艺开发迭代和芯片产品上市,最终提高产品的性能和良率。在这个目标上,其实概伦今年推出了共建EDA生态的概念,希望联合产业链上下游把设计和制造之间联动起来,希望通过过去在国际上的经验基础,包括跟各个晶圆厂之间的合作,推动设计、制造之间的联动。概伦作为一个上市平台,也希望承担社会责任、行业责任,这也是结合公司EDA行业发展规律,结合概伦未来发展的战略。“我们希望联合国内其他EDA合作伙伴,一起能给行业提供更完整的解决方案。因为EDA在过去38年的发展过程当中,没有任何一家可以给行业提供100%的解决方案,都必须要通过合作,要不然就是整合,要不然就是联合。我想国内现在号称几十家EDA公司,事实上都没有能力给国内提供完整的解决方案,更需要大家一起合作。概伦有这种格局和心胸,我们希望以概伦这个平台或者国内其他平台,一起推动联合更多EDA合作伙伴,给行业提供解决方案。这个解决方案,不应该仅仅是考虑me too,更重要的是考虑中国特有的行业需求,我们想打造什么样的产业链,我们根据这种需求定制出自己的EDA流程,所以这里面就需要创新。这也是概伦希望能够引导创意和推动行业应该往这个方向发展。”杨廉峰总结道。78tednc

责编:Franklin
赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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