广告

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 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。mdPednc

mdPednc

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。mdPednc

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。mdPednc

在整个环节里,EDA从最开始一直贯穿到制造的结束。mdPednc

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。mdPednc

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。mdPednc

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。mdPednc

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。mdPednc

“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。mdPednc

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。mdPednc

“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。”mdPednc

“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。mdPednc

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。mdPednc

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。mdPednc

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。mdPednc

“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。mdPednc

“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。mdPednc

“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。mdPednc

“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。mdPednc

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。mdPednc

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。mdPednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
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。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 使用BLDC电机助力机械扫描激光雷达实现360度视场 激光雷达系统的视场 (FOV) 决定了激光雷达能够捕捉到的图像的宽度,因此该视场对于自动驾驶决策算法十分重要。扩大FOV的方法有很多种,其中之一就是利用机械扫描,使用电机帮助实现360度FOV。无刷直流 (BLDC) 电机可以实现此目标,且高效低噪,因此广受欢迎。
  • 如何设计小型USB-C PD和PPS适配器 为了实现先进的USB电源协议,除了反激式控制器外,设计工程师还需要使用专用的USB控制器或微控制器。这两个IC之间还需要低时延通信,确保整个解决方案符合USB协议。
  • 英特尔、AMD、Arm等九大企业宣布UCIe开放标准,推动Chip 英特尔、AMD、Arm 和所有领先的代工厂商齐聚一堂,包括高通、三星、台积电、日月光,以及Google Cloud、Meta、微软,宣布他们正在为小芯片互连制定一个新的开放标准Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe),希望以UCIe 1.0规范建立芯片互连、兼容运作,让更多业者能依照此标准打造新款处理器,并且能配合不同微芯片建构差异化设计。
  • 如何使用LTspice仿真来解释电压依赖性影响 问题:如何在电路仿真中考虑多层陶瓷电容器(MLCC)的直流偏置影响?答案:使用LTspice的非线性电容功能和合理的模型。
  • 自耦变压器和风扇 由于我的SPICE版本中并不包括自耦变压器,因此必须设计一个使用两个1:1匝数比变压器的模型...
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:R5总线隔离收发芯片 R5总线隔离收发芯片是金升阳为通信等领域量身打造的产品,该系列产品的开发攻克了很多行业难题,从R1至R5系列,性能与体积不断优化,已经实现了产品性能及封装工艺的同步提升,在产品体积、成本上的优化技术已经做到了国内领先水平产,极大的节约了客户占板空间,更加契合用户的实际使用场景和产业技术发展趋势。在原来的性能优势上,实现更高效率及更优越的保护性能。R5系列产品的核心技术确实在行业内有独创性,极大推动了通信行业等对体积、成本要求很高的行业发展。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:新能源汽车用功率器 比亚迪半导体BF1181是一款电隔离单通道栅级驱动芯片,可兼容并驱动1200V IGBT&SiC功率器件。其互补的输入信号满足5V的信号输入,可直接与微控制器相连。其输出驱动峰值电流高达±8A,满足4500Vus 60s脉冲绝缘要求,适应-40℃~125℃环境运行温度范围。BF1181同时具有优异的动态性能和工作稳定性,并集成了多种功能,如故障报警、源密勒钳位、去饱和保护、主次级欠压保护等,同时集成模拟电平检测功能,可用于实现温度或电压的检测,并提高芯片的通用性,进一步简化系统设计并确保系统更安全,可应用于EV/HEV电源模块、工业电机控制驱动、工业电源、太阳能逆变器等领域。
  • 研发转至FAE(现场应用工程师),是否远离技术了?有前途吗? 前几日,EDN小编在浏览知乎的时候,发现了一个有趣的话题《FAE有什么发展前景吗?》,被浏览次数接近九万次。小编总结了一下题主的提问:FAE是否远离技术了?未来是否有发展前景?
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:3.8V~40V输入,3.5A SCT243x系列产品:SCT2430,SCT2431,SCT2432,主要针对工业和车载应用中的三种不同需求组合(外置补偿可设置,缓启动时间可设置,频率可设置)所开发的系列产品。目前该系列产品累计出货量超千万片以上,目前客户端回诉的质量DPPM为0ppm。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:AC-DC电源管理芯片S SP2738CF是无锡硅动力微电子股份有限公司自主架构的一款性能优异的原边反馈AC/DC控制电路,采用了多项自研技术,已申请并通过了发明专利、实用新型专利技术包括国际PCT专利共9项。产品适用于高功率密度、小体积AC/DC 充电器与适配器,无需光耦和TL431。芯片可以工作在CCM/QR工作模式,可以在十分精简的外围条件下高精度地实现恒流和恒压控制,可以轻松实现6级能效要求。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:电量计芯片CW2217B CW2217B是一款用于系统侧的单节锂电池电量计芯片,其通过内部高精度模拟前端(AFE)采集电池的实时电压、电流和温度,结合内置电池模型,可精准计算的电池剩余电量(SOC)。芯片还能记录电池的充放电循环数(Cycle),追踪电池内阻的变化,计算电池的健康程度(SOH),可使用户更了解电池状态,最终提升用户体验。可广泛用于智能手机、平板电脑、智能POS机等移动便携终端,也可用于智能穿戴设备和使用锂电池的IoT设备。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:Type-C全接口综合保 传统上,需要采用多个OVP保护芯片与TVS等器件,为Type-C接口提供可靠的保护。维安采用”All-IN-One”的技术方案,在单芯片上实现了4个通道的短路与热插拔,和8个通道的系统级静电综合防护。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了