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概伦电子董事长:联动IC设计与制造,打造创新EDA解决方案

2021-11-04 13:39:02 赵明灿 阅读:
在由ASPENCORE举办的2021全球双峰会的CEO峰会上,概伦电子董事长兼总裁刘志宏博士带来“联动IC设计与制造,打造创新EDA解决方案”的主题演讲。

2021年11月3日,在由ASPENCORE举办的2021全球双峰会的CEO峰会上,概伦电子董事长兼总裁刘志宏博士带来“联动IC设计与制造,打造创新EDA解决方案”的主题演讲。ofNednc

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他指出,EDA(电子设计自动化)是近年来一个比较热的话题,特别是在过去的两年,瞬间在中华大地上就有超过30家新的EDA公司成立和注册。为什么呢?因为它非常重要。因此,刘志宏博士讲述了它的重要之处,以及从概伦电子的角度,在这方面的思路和发展方向。ofNednc

很多人都认为EDA是涉及软件设计,但其实并不准确。EDA是芯片设计和制造的纽带桥梁,同时也是芯片设计方法学的载体。“简单地说,你怎样设计这个芯片?这套方法是通过一系列EDA的工具和手段来实现的。基本就是从想法到设计,把你的思想变成设计图纸,变成代码,再通过各种各样的计算机软件和手段,验证你的设计芯片特性,以确保在制造之前你的设计是对的,因为人都会犯错误。最后,还要把你的电路和已经验证过的电路功能实现在工艺的制版当中。因为我们都知道,集成电路是通过光刻工艺实现的,所以需要做很多的光刻板,最终才能交付、生产,去做芯片的制造。” 刘博士指出。ofNednc

在整个环节里,EDA从最开始一直贯穿到制造的结束。ofNednc

集成电路的制造成本和风险,近年来随着工艺技术的不断提升,也在飞速地提升。主要是芯片的集成度和复杂度不断提升,从早期每个芯片有上万个晶体管,到现在的十几亿、几十亿个晶体管。毫无疑问,在实现这些设计的过程当中,难度在不断提升,而且也更大程度地依赖于计算机辅助,并自动帮助我们的设计师完成工作。更重要的是,随着集成电路在应用端的不断发展,集成电路的供电在不断降低。集成电路的可靠性对功耗的要求,在复杂度大幅提升的情况下,也是越来越高的。ofNednc

举个简单的例子,从早期在90nm工艺技术的情况下,静态存储器的供电电压大概是在1.2V。到了22nm的时候,它的供电电压已经下降到0.9V。供电电压的下降,意味着设计的余量有所下降。比方说,从0.9V到0.4V,在这个范围之内芯片有可能成功。到了22nm,设计余量已经非常小了,要求设计人员非常准确且更加全面仔细地验证其设计,才能确保实现设计目标。ofNednc

除了复杂度以外,集成电路的制造成本也在逐步攀升,设备越来越复杂,周期越来越长,各种各样的物料越来越昂贵。因此,没有人能够承受得了“投片以后变砖”的悲惨命运。ofNednc

靠什么解决这个问题?这里面有一个非常重要的环节——EDA。“从65nm开始,在先进设计上的成本,大概是在2800万美金的水平。随着工艺水平的不断提升,到了22nm,算是今天平面工艺的主流,现在攀升了接近3倍,到了7000万美金。再往前走,现在有一些先进的芯片设计单位,已经走到了7nm,有些也正在看FinFET工艺(9-14nm之间),成本大概是接近3亿美金。在这么昂贵的设计成本之下,需要解决架构、验证、物理植入、原形以及最终验证,每一个环节都跟EDA有关,甚至有的环节完全依赖于EDA而实现,因此,EDA是整个集成电路行业当中不可或缺的一环。”刘博士谈道。ofNednc

“很遗憾,过去几十年当中,中国EDA一直不太受重视。原因不去深究,现实情况就是的EDA全面落后。我们现在谈的很多的是缺乏EDA的解决方案,更缺乏的是EDA的全流程解决方案。全流程是什么?所谓的全流程,就是EDA的everything,什么都得有(稍后会谈现状)。实际上真正做EDA,不是一夜之间就可以成功的,也不是一两年就可以实现全流程的。国际大厂都经过几十年、几百亿美金的投入和积累,才能有今天的领先地位。”刘博士说。ofNednc

他强调,在数字流程、模拟流程、工艺制造这三大板块当中,实际真正的流程,并不是由这些性质来决定的,更重要的是应用驱动。“也就是说,设计什么东西,你就要构建什么样的设计流程和EDA工具链。不同的时代,有不同的追求;不同的产品,也有不同的要求。做RF的,有RF的工艺流程,对电子理论要求很高。对于仿真器的要求,就是高可靠性、高良率、低成本。对于模拟电路,主要是精确度、数字电路、规模、CPU、体系。每一个芯片的设计,都有不同的要求。”他谈道。ofNednc

“今天的人工智能芯片,对于高度自动化,从图纸、idea,到最终芯片的实现,希望能全自动化流程。这些都在不断对EDA提出挑战和要求。所谓的全EDA流程,是每天都在变化的,永远都不全。只有在芯片设计、产品驱动的情况下,才能提供一个比较完善、完整的EDA解决方案。从EDA的核心价值来看,并不是有了全EDA的流程就可以称霸天下、高枕无忧了。事实上,除了今天的世界三大EDA公司(Cadence、Synopsys和西门子旗下的Mentor)之外,仍然有若干几乎名不见经传的EDA解决方案提供者,但用户的依赖性几乎是没有的,它的生存没有太多人会关心。”ofNednc

“为什么?集成电路人所关心的是完成芯片设计,整个的过程,到最后把芯片设计、制造出来,能不能实现芯片设计的功能?说得白一点,芯片有没有竞争力?要想芯片有竞争力,就需要在设计初期做具有市场竞争力的指标。这个指标并不一定是要用多么先进的技术、能省多少钱,更重要的是有没有市场竞争力,是不是在大家最需要的时候,它恰到好处地实现了。比如汽车电子的芯片,今天大家这么需要,到处都缺货。在这个时候,如果你能提供,而且有一定的市场竞争力,你就占据了市场先机。你的设计指标和生产出来的东西,在最后检测的时候,要能够匹配,需要有性能和良率结果。最终靠什么让这两者匹配在一起?就是EDA。EDA可以帮你缩短设计周期,可以帮你对制造流程做优化,甚至可以帮助工艺开发者缩短工艺开发的周期。同时,当你第一版的产品出来之后,你会进一步优化,增加它的市场竞争力,减少成本,提高良率。整个过程,都靠EDA去迭代。尽管你可能说从头到尾这些你都有,但它不能在同等的要求下达到更好的结果,就算你有,也不一定有人去用。特别是从设计到制造的签收过程,如果你的EDA产品和工具没有经过千锤百炼,都没有人敢去用,这就是EDA最难的地方。找几个人,写几行不错的指标,貌似不错的工具,你找不到designer跟你玩,因为你要失败了,他们要承受几十亿、上百亿的风险,这就是这个行业的残酷。”刘博士表示。因此这个行业靠的不只是技术,更多的是多年经验积累、客户信任和口碑。ofNednc

据介绍,概伦电子是2010年在中国注册成立的一家EDA公司。时至今日,概伦一直把“联动IC设计与制造,提供独特的EDA创新解决方案”当作自己的使命。在这方面,基于中国半导体行业的特点,概伦重点要提供的是联动设计、技术的共同优化平台,帮助工艺开发、工艺设计和芯片设计之间做快速迭代。不是简单地提供全流程,而是要先解决最需要解决的问题。“中国大地上现在有这么多间代工厂,光12寸的就有二十多间,这么多代工厂,竞争力从何而来?简单地说,填产能。但更重要的是,我们需要有国际竞争力的芯片制造业,为高端芯片赋能,为高端芯片生产赋能。谁来帮助他们跟设计人员、工艺之间互动?概伦承担了,今后仍然会继续承担这个重要的使命。”他表示。ofNednc

概伦希望以精准的模型为基础,准确地描述半导体器件的特征,快速准确地提供设计库和设计的PDK,用高效的电路仿真作为引擎,来提高芯片的成功率,加快产品上市,减少产品失败或不达标的风险。通过这个简单的思路,实现工艺设计的联合优化,提高整体制造和设计的竞争力。ofNednc

良率,是产品竞争力的核心。有很多芯片,设计出来并通过了验证,可是一到量产的时候,良率上不去,裕量太低。因此需要重新迭代。这严重影响了上市的时间,错失市场的机会。如果能够加快工艺开发和产品之间的迭代,在电路导向的良率分析、可靠性导向的设计、电路噪声的分析、工艺设计互动等方面加快整个芯片的成熟与上市时间,就能够帮助企业快挣钱、多挣钱。ofNednc

“举个例子,很多人都说DTCO是一个梦想,甚至很多人讲,我们最终要做虚拟代工厂。任重而道远,这是一个美好的愿望。我们先说一件最重要的事,大家也许不知道,集成电路制造厂商的工艺比较成熟后,需要提供一套PDK,大概要花多长时间?就算不吃不喝不睡觉,玩命加班加点,至少需要两个月。不管你放多少人,跟人没关系。加上library,还要再加两个月。这很大程度取决于你第一件工作的好坏,如果这部分出了问题,后面的design不可能成功。假如你想把工艺和设计之间做快速迭代,每一次迭代都要改你的PDK、model、library,再做EDA,需要花两三个月甚至更长的时间。这样的速度,完全不能满足于我们行业和中国集成电路发展的现状。我们远远落后,需要追赶、赶超,靠什么?喊口号不行,要解决实际问题。”他强调。ofNednc

“第一件要解决的事,就是工艺和设计之间的快速迭代。把这些库,以及所有library产生的时间好好缩短一下,从几个月缩短到几周、几天、几小时。如果能做到这件事,我们所说的才有可能。但这只是第一步要做的事情,没关系,我们只做这一件事,因为我们很多大厂的领导告诉我,概伦有本事,先解决这件事。通过这件事,不但我们做到了,还不只是在中国,我们在世界最大的半导体公司当中验证成功了,建库的时间从七八个星期,缩短到了两个小时,靠的就是我们在中国的工程师,靠的是概伦电子的研发人员。”刘博士说。ofNednc

“我们有能力解决我们自己的问题,我们有能力超过我们的竞争对手。”他补充说。ofNednc

“概伦成立十一年来,没有什么补贴,也没有人给我们捐钱。我们也没有什么项目,就靠自己赚钱,百分之百都是商业收入,体量并不大,但是饿不死自己,也有足够的钱做我们想做的事。其中很遗憾,但是正在好转,也是不得已而为之,60%的收入来自于国际,两年前买国产EDA工具的人不多,现在正在好转,我们这当中最大的收入,来自于世界Top10的半导体公司。”他介绍说。ofNednc

概伦的基本理论和想法,就是“测试-工艺开发-电路设计-仿真验证”全参与。“我们不提所谓的全流程,因为这当中有太多的事情要做,但我们可以踏踏实实、一步一个脚印地解决我们自己需要解决的问题。从2010年成立到今,我们已经具备一定的国际市场竞争力了,我们已经拥有领先、关键的核心技术了,而且整个公司也以推动IC设计和制造的深度联动为自己的历史使命。2019年,我们并购了另外一家友商博达微科技,2020年完成近十亿人民币融资,2021年继续并购韩国企业Entasys Inc,2021年9月提交证监会科创板IPO注册申请。企业在快速成长,但我们任重而道远,因为我们的国际竞争对手富有非常高的经验和声誉,占有绝大部分的市场份额,我们还有很多的事情要像他们去学习,还有很多的事情要追赶别人。但这并不妨碍我们在局部上解决问题,而且要解决得比别人更好。我们有这种志气,一定要做得最好。不管是在建模、电路设计、仿真、性能、良率、优化,各个环节我们都有自己的世界级、顶尖级产品,而且极具市场竞争力。”他继续介绍说。ofNednc

面临全球竞争,全球化的产业链对于EDA的需求非常广泛,而且很深入。“我们突然发现差距很大,是因为过去我们没有足够重视。即便概伦十年前成立并努力,但也只能用有限的资源做一些非常有限的工作。但我们相信,在今后区域型的生态圈里,我们可以做得更好、更多。也希望能够跟更多国内的厂商朋友们合作,把我们的事情做得更好。我们希望探索模式上的创新,但模式创新是有风险的,更重要的是希望能解决一些实实在在的问题,而不是简单地谈创新。刚才我谈到DTCO,这就是我们今后重点要推动的设计工艺,协同优化。希望在这方面独辟蹊径,解决具体问题,解决国内产业的问题。”他总结道。ofNednc

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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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