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[电子杂谈] 本土EDA厂商,究竟该如何突破?
2018-8-17 09:24:31  2083 EDA 华大电子 IP核
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谈国产EDA的发展历程之前,我们先要了解一下EDA产业的历史。上世纪八十年代,芯片的迅速发展,推动商业计算机进入高速度道,进而推动了CAD产业的兴起。而EDA就是当中一个典型代表。

集成电路产业发展早期,芯片设计是通过人工去布线实现的。但随着芯片集成度的提升,人工布线越来越显得捉襟见肘,恰逢计算机的兴起,于是EDA就应运而生,进而催生了Calma、ComputerVision、Applicon、Mentor Graphics、Daisy和Valid等公司,借助这个电子自动工具,工程师们就可以在电脑上对芯片设计的前后端技术和验证技术进行操作,帮助芯片更好地走线、验证和仿真

经过多年的收购兼并以后,集成电路EDA领域只剩下了Cadence、Synopsys和Mentor这三个巨头。市场的影响力也日益集中。但其实国内其实从上世纪八十年代中后期开始,就投入到EDA产业的研发当中。

资料显示,当时国内包括集成电路在内的高科技领域都受困于“巴统”的禁运,发展倍受掣肘。国内为了更好发展发展集成电路产业,在1986年动员了全国17家单位,200多位专家齐聚原北京集成电路设计中心,开发我国自由的集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统。

攻坚多年之后,国产首套EDA熊猫系统终于在1993年面世,此后的发展以10年一台阶来形容不为过。2001年国内IC设计单位推出了九天Zeni系统,在服务本土需求的同时,进攻海外市场,到了2009年,更是成立了一个新公司华大九天来推动国产EDA发展,这是后话了。

虽然由于主观和客观原因的影响,国产EDA产业没有取得世俗意义上的成功,但在这个过程中,国内已经有了多个EDA厂商萌芽。据相关资料显示,在2008年的时候,国内从事EDA研究的公司也有了华大电子、华天中汇、芯愿景、爱克赛利、圣景微、技业思、广立微和讯美等几家。又经历了一个十年的发展之后,华大九天、芯禾科技、广立微、博达微等几个企业从国产EDA阵型中突围而出:

承载了熊猫系统的技术的华大九天在EDA和IP方面拥有多年的积累,现在的他们能够提供数模混合/全定制IC设计、平板(FPD)全流程设计及高端SoC数字后端优化方向的EDA解决方案。尤其是在FPD领域,华大九天更是成为全球唯一的能够提供全流程FPD设计解决方案的供应商,获得了大部分知名面板厂的市场份额。

而成立于2010年的芯禾科技则是国产EDA的另一股实力。

据公司官网介绍,。他们能为半导体芯片设计公司和系统厂商提供差异化的软件产品和芯片小型化解决方案,包括高速数字设计、IC封装设计、和射频模拟混合信号设计等。这些产品和方案可以应用到智能手机、平板电脑和可穿戴等移动设备上,也可以应用到高速数据通信设备上。

广立微电子有限公司则由硅谷归国精英和浙大资深科学家共同创立于2003年,该公司专业从事集成电路成品率提升服务和EDA软件开发。现在的广立微能提供基于测试芯片的软、硬件系统产品以及整体解决方案,帮助工程师实现高效测试芯片自动设计、高速电学测试和智能数据分析,同时还能为晶圆代工厂的新工艺制程研发提供整合性的技术服务,帮助提高IC设计的可制造性、性能、成品率并缩短产品上市时间。

以SPICE Model参数提取著称的北京博达微则致力于提供高速、高频和高可靠性集成电路EDA解决方案和相关的设计支持服务。公司方面表示,他们能提供的业务范围含括器件模型、PDK、标准单元库相关EDA工具和设计服务和半导体器件量测系统。能够针对高端设计公司和代工厂提供一站式的设计支持服务和完整的设计评估和加固技术服务解决方案 。

另外,专注于SPICE的概伦电子、从事TCAD的珂晶达与擅长仿真研发的创联智软等公司,都是国产EDA领域的一些力量。他们也都正在为国产的EDA崛起而努力。
差距非常明显
虽然国产EDA有了进步,但正如文章开头所说,我们跟国外企业的差距还是相当明显的。主要表现在以下几个方面:

第一、产品不够全,尤其在数字电路方面,我们整个国内EDA产业在这个领域短板明显。

以华大九天为例,据知情人士介绍,他们在这个方面大约只做了三分之一的产品,另外还有三分之二需要补上。而造成这个局面的一个重要原因就在于没有足够的人力去支撑全方位的研发。 产学研各界专家在过去的对中国EDA发展的讨论中曾表示,如果国内想把整套EDA工具做起来,这并不是某一个国产厂商一朝一夕能够做到的,而是需要多样化的合作。

第二,与先进工艺结合的缺失;

在现代的集成电路产业里,芯片设计和制造的对接桥梁是很重要的,因为只有处理好了这部分,才能把芯片更好的制造出来,EDA正好充当这样一个角色,但我们在这个对接的时候,却有两个难以逾越的鸿沟:

一方面,国内EDA厂商与先进工艺接触的机会少,限制了我们的提高。

据了解,现在工艺全球领先的晶圆厂台积电和三星等厂商在开发新工艺的时候,基本不会优先或着重考虑与国内EDA厂商合作,这就让我们无法从外资厂商获得相关支持。当然,在笔者看来,这也可以理解。毕竟厂商没有这个冒风险的义务。
即使国内EDA厂商在某些方面有了进步,但类似台积电这些先进晶圆厂规划新一代工艺的时候,会在开发早期就引入诸如Cadence和Synopsys这样的厂商全方位合作,而不会选择国产EDA厂商,前者在与新芯片厂商在新工艺上进行相关合作的时候,又将更上一层楼。他们的强上加强,进一步拉大了与国产EDA的差距。

知情人士表示,即使国产EDA有机会和台积电这样的厂商在先进工艺方面合作,也不会在早期就引入,而是在工艺开发后期,才被纳入进来,且这些合作仅仅限于一部分,这就使得国内EDA产业无法接触到先进工艺的核心部分。

另一方面,我们在PDK方面的不足,也对国产EDA的发展造成了一些不良的影响。

所谓PDK就是Process Design Kit的简称,中文译名是集成电路工艺设计包。这个由晶圆厂提供的文件包包括了工艺电路模拟用的器件的SPICE(Simulation Program with Emphasis)参数,版图设计用的层次定义,设计规则(Design Rule),晶体管,电阻,电容等元件和通孔(VIA),焊盘(PAD)等基本结构的版图,与设计工具关联的设计规则检查(DRC),参数提取(EXT)和版图电路对照(LVS)等文件,是设计好的芯片能在晶圆厂顺利生产的关键。这是沟通IC设计公司、代工厂与EDA厂商的桥梁。

国产厂商在PDK方面的缺失,从某种程度上就影响了国产EDA产业的发展。相关人士告诉半导体行业观察记者。

第三、人才投入的不足;

人才短缺是限制国产EDA发展的一个关键因素,力量薄弱的研发队伍难以支撑起海量的攻坚任务。而造成这一表象的根本原因是产业对EDA的投入不足造成的。

数据显示,我国约有1500人的EDA软件开发工程师,但在本土EDA公司和研究单位工作的工程师加起来不到三百人,其他大部分都是在三大巨头工作。而放大到全球,对比于Synopsys 7000多的研发人员(当中有5000多从事EDA的研发,其他从事IP研发),这个差距更是明显。

最后,在研发投入方面,国内与巨头相比也有差距;

据半导体行业观察了解,目前的本土EDA企业中,即便是团队规模最大,成立时间最长的华大九天,他们在过去十年间所花费的研发资金也只有几个亿而已,与国外先进竞争对手每年数十亿的投入相比(距离:Synopsys 2017年的研发投入约为8.1亿美元),这根本就是杯水车薪。国产EDA如果想进一步发展,加大投入也是势在必行的。

如何突破?
既然知道了差距在哪里,国产EDA需要做的就是各个击破了。

虽然现在三大巨头在EDA行业的影响力已经足够巨大,EDA行业的利润状态也让它不可能吸引足够多的投资者、初创企业和足够有天赋的工程师投入到这个领域,因此国产EDA想突破,还需要多费点心思和功夫。

面对产品分散,不够全面这个问题,相信那些已经拿到几轮投资的EDA厂商想必正在摩拳擦掌,在研发上加大投入,积极扩展待开发领域,满足下游设计和制造领域的多样化需求。但如果能够获得国家基金等多方面的支持,对他们来说是一个更大的促进和鼓舞。

至于与先进工艺方面结合缺失这个问题,那就既需要国内晶圆厂提高自身的制造技术,又需要加强和先进晶圆厂的合作,但我们也要清楚明白到,打铁还需自身硬。

来到人才不足的问题,那就需要从根源上解决。

我国EDA产业整体从业人员偏少的原因一方面在于EDA开发本身门槛高,需要计算机、数学等综合型人才;另一方面,整体薪酬偏低。这就使得很多EDA工程师,尤其是年轻的EDA工程师转向了AI和互联网行业,这写问题就需要厂商去各个击破。国内外的EDA巨头为了迎合人才的需求和流向,抓住人才这个核心,也纷纷在南京、武汉、成都等地建立研发中心。

但在我们看来,如果想解决EDA的人才问题,我们不但需要提升工程师的待遇,还要利用股权激励等方式让工程师用主人翁的精神来做产品开发,这样才能吸引到更多的人投入其中,进而产出更好的成果。

现在,本土EDA厂商目前均也在各自专长的领域单点突破,如果能够再从点到面,齐头发展,才能更上一层楼,打造本土EDA全方位竞争力,但这需要产业链各界的共同努力。

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2018-8-17 09:24:31   评论 分享淘帖
16 个讨论
对于中国工业来说,工业软件岂止是短板,已经是“断”板,是“断”命之板。一边是差距增大,一边是国际顶级CAE公司一年研发=我国15年的全部投入。当许多人都在沉迷工业互联网、人工智能、大数据来推动制造业转型升级的时候,没有人意识到这些概念如果脱光了一层一层衣服,最内核的就是工业软件。发展自主的高端CAD、CAE软件,已经成为人们心中认定的不可能之事。
2018-8-17 09:25:42 评论

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什么都想要自己掌握 怪不得要被人家封锁 自己贪心才是最大的恶
2018-8-17 09:25:50 评论

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而美国电子复兴计划ERI中,工业设计软件仍然是稳稳当当的受益者。美国国防部高级预研局DARPA官方资料显示,在2018财年,将有2.16亿美元的资金流入电子复兴计划。在前面提到的峰会上,世界电子设计软件EDA的三大巨头的Synopsys也获得610万美元。

美国国家对软件的扶持,可谓直截了当。

而在中国,一切都是无声。

工业软件的黎明静悄悄,并无太阳升起。


一句话结尾—在共产党政府统治下,因人成事,因人败事。依人治国,依人修宪。
2018-8-17 09:26:00 1 评论

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1 条评论
基于仿真的验证软件(simulation based verification software) 在国内完全空白.
2018-8-17 09:26:19 评论

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芯禾宣传能力强,软件开发基本停了,靠sip封装赚钱。proplus盖伦电子是美国公司,做spice勇气可嘉,前途不妙。珂晶达TCAD主要服务抗辐射芯片设计,做军工宇航产品。漏掉了天津蓝海微,做drc服务。
国外的工资也挺不错呀,博士毕业拿个150k,在国内除了父母的因素之外,真的没有吸引力……
2018-8-17 09:26:41 评论

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一笔CAE研发投入的小账

随着整个设计研发数字化技术主流的发展转向三维CAD/CAE一体化,由于国家对此重视不足,整个行业对三维CAD/CAE的资金投入强度一直非常低。在十五、十一五期间,在三维CAD软件研发方面的总投入大概是4000万—5000万的规模,CAE则主要通过国家自然基金委有一些面上的项目,一年可能有一千万左右的投资弱度。再加上十二五搞两化融合的一些间接性的促进,估计在三个五年计划之中,国家对三维CAD/CAE等核心工业软件研发的投入强度不足2亿人民币。

国家投入的这些资金与国外软件厂商的投入相比,可以直接被瞬间碾压。全球最大的CAE仿真软件公司Ansys2016年在研发的投入强度为3.5亿美元,大约为20亿人民币。
2018-8-17 09:26:55 评论

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中提到的某国内的EDA厂家,还在代工设计,重心难以辨清,主营业务怎么壮大哟。
2018-8-17 09:27:11 评论

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华大九天的EDA还不错,不过电路设计的EDA需要加强了,PDK方面,由于是用Tcl写的,所以自由化程度比较高,统一比较难,假如有foundry可以提供的话,可以省去设计公司的非常多的麻烦,毕竟拿到TLR之后,设计公司还需要自己定义mapping file,还有自己做Vcell(即PDK),以及还有把symbol定义起来,假如一整套都提供的话,市场起码可以抢回来一点。一个会Aether PDK全套的打工仔为你们喊666
2018-8-17 09:27:26 评论

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国内那么多形式化方法的院士杰青,一个能打的都没有
2018-8-17 09:27:37 评论

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我记得有位行业大佬说过,国产eda和国外的差距是10年
2018-8-17 09:27:48 评论

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一晃多年过去,而在今年,中兴事件意外捅开了一个窟窿。芯片的重要性,软件的重要性,终于成为裘衣鲜鞍下面的黑窟窿。

此一刻,我们才发现,自主CAD/CAE的国家报告,从来未曾得到重视,这是“一份从来没有上交的答卷”。

刻骨铭心的工业误判
工业软件的本质是工业品。它从来都是工业的结晶,而非IT的产物。工业软件是工业化长期积累的工业知识与诀窍的结晶,是工业化进程的不可缺少的伴生物。而在中国,很多时候,它却被简单地认为更多是IT软件属性,跟其他管理软件、甚至互联网一起发展。这是一个天大的误判。

而且,这个误判对制造业的发展而言,是一个致命的误伤。如今西门子、GE、施耐德等工业巨头都在拼命并购软件,打造软硬一体化的公司。仅就代码行数而言,世界上最大的软件公司,不是微软,不是 SAP,而是制造业的翘楚、全球最大的军火商洛克希德马丁公司。
2014年美国总统科技委员会确定的11个关键领域有一个打分,根据对国家的影响等指标,这其中,可视化、信息化和数字制造是三大关键领域之一,这里面都是围绕着数字化建模和仿真。而在最新的美国制造业创新网络NNMI,跟智能制造最相关的两个创新中心,一个是数字化的设计与制造,一个是清洁能源的智能制造。无论是国防部牵头,还是能源部牵头,基本上都是围绕着数字化建模和仿真这个核心技术。

然而在中国,核心自主工业软件,从来未曾得到高层的重视。

借鉴美国总统科技顾问委员会给总统办的报告,中科院在2006年的时候曾经给国务院上交过一份报告;紧接着科技部有一个香山会议,会后报告也往上呈交,但基本上都是没有下文。2010发改委在做“十二五”规划的时候,当时说要讨论CAE的发展,后来还是不了了之。以后还有多次人大代表做提案往上呼吁,但高层决策者似乎从来没有真正地认为核心自主工业软件有多重要。
这个等式是这样的:

一个CAE公司一年研发=一个国家15年的全部投入

换言之,国外一个CAE仿真软件公司一年的研发投入,相当于中国政府在三个五年计划(十五、十一五和十二五)在三维CAD/CAE软件研发方面投入总和的10倍。考虑到这是一家公司持续十多年年的集中投入,而我国政府项目是采用了分散的撒胡椒面方式,更加凸显出美国和中国在软件投入上的差别之巨大。

一份不曾上交的答卷

美国的国家战略一直把“数字化建模和仿真”作为核心战略。美国几乎每年都有新报告,递交到美国高层,反复强高调“建模与仿真”的技术。这也得到美国政府积极的回应和普遍的重视。

几十年来,美国产业界从来没有停止过呐喊,也从来没有停止过行动,从1995年开始加速数字化建模和仿真创新战略,到2005年布什的报告提出计算科学,到2009年依靠建模和仿真,到2010年高性能计算谈到建模和仿真,以及到现在先进制造伙伴计划,都是在围绕着工具模块化和开放式的平台。
《自主CAE涅槃》一书中提到,在20世纪80年代,中国的CAE发展也是自成一派。具有讽刺意味的是,随着CIMS如火如荼的发展、带来的并非是自主工业软件的崛起,而是国外工业软件的长驱直入,而随后两化融合的大举投入,国外工业软件愈加兴旺发达,此时正是三维CAD开始勃发,CAE开始更加发力的时候,中国自主软件则步步后退。在高端CAD领域,PTC、UG(现在属于西门子)、CATIA已经确立了垄断的位置,中低端的Solidworks、Autodesk、SolidEdge则牢牢把手。

中国的CAD、CAE都溃不成军。以CAE为例,当年一款飞箭软件以其独到的有限元仿真语言,独树一帜。但在多年寻求商业化而无果的境遇下,目前尽管已经更名成元计算,但仍然尴尬地挣扎着,空有好技术却被搁于冷仓。

而在最近几年,当工业4.0变成德国的国家名片,智能制造到了举国热浪的阶段,人们重新认识到,工业软件在其中举足轻重的作用。然而,中国曾经有过起步发展的CAD/CAE软件,却早已经陷入“失去的三十年”。
工信部从分管工作而言,不能直接以资金支持企业研发的,只能通过搞两化融合支持企业上信息化,通过试点示范和两化贯标等方式,给企业补贴,重点支持对象的是制造业企业。国产工业软件研发公司则基本得不到直接的支持,变成了“姥姥不疼舅舅不爱”的苦孩子。通过企业应用拉动信息化建设,推动了制造业信息化的普及,也培养了一批人才,但它也带来的一个间接的后果,即国家补贴的大量两化融合资金都去买了国外工业软件。

如果从CAD产业发展来看,可以说CAD被无声无息地被调包了。自此以后,近十年来,国家部委层面几乎再也没有明确的资金投入支持国产自主CAD/CAE软件了。
时至今日,每一件工业品,几乎都是工业软件的结晶,每一台装备,离开了软件都不能运行。但是,每一种国外工业软件里面究竟有什么,却是谁也说不清。这是一个失控的数字世界。貌似强大的“中国制造”,恰恰就是站立在失控的工业软件的数字世界之颠。

对于中国工业来说,工业软件岂止是短板,已经是“断”板,是“断”命之板。

黎明静悄悄

伴随着数字化、网络化和智能化的深入发展,中国正在向智能制造迅速转型。中国制造业缺少核心工业软件,将是一柄达摩克利斯之剑,长悬于中国制造之项顶。没有自主核心工业软件的支撑,中国制造强国只能是一梦之醉。

而此刻,整个行业却呈现可怕的沉默。当许多人都在沉迷工业互联网、人工智能、大数据来推动制造业转型升级的时候,没有人意识到这些概念如果脱光了一层一层衣服,最内核的就是工业软件。更可怕的是,人们连呐喊的力气都没有了。发展自主的高端CAD、CAE软件,已经成为人们心中认定的不可能之事。
随着CAD/CAE软件在制造业的推广普及,清华大学、浙江大学、华中科技、大连理工等一批高校和中科院、航空航天等一批院所先后开展CAD/CAE软件自主研发,取得了一些研究成果,包括中科院的飞箭、郑州机械所的紫瑞、大连理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商业化和大企业自用软件。

一时间也是热闹。

一次悄无声息的CAD调包

从“十五”和“十一五”开始,科技部对研发设计软件的重点支持,转到了三维CAD。而在“十二五”(2011年)以后,中国的信息化开始走两化融合的道路,该工作转由工信部负责,863合并到国家重点科技研发计划中,科技部也不再分管信息化工作。这是一个重要的分水岭。由于工信部并不对认为属于基础科研的工业软件研发进行补助,国家对三维CAD研发的资金投入几乎没有了。
国家机械部、国家科委早期重点支持的是二维CAD,后来发展到简单实用的“两甩”,即甩图板、甩账本。对于技术难度不算太高的二维CAD的扶持,还是取得了一些成效的,出现了高华CAD、CAXA电子图版、开目CAD、浙大大天CAD、山大华天等一批软件产品。即使在开发难度比较大的三维CAD领域,也出现了北航的熊猫CAD系统(后来的金银花)等。

此后国家机械部逐渐淡出对CAD的支持,而由国家科技部接手,彼时863项目声名大噪,国产CAX软件公司也跟着颇有斩获。一个二维CAD软件小阳春的局面呼之欲出。

而在CAE领域,也出现了一个百花齐放的大好开局。20世纪80年代后期。以北航、清华为代表的一批高校和科研人员开始做相关的软件开发。这些人中,以唐荣锡老师、孙家广老师、梁友栋老师、周儒荣老师为代表,成为国内第一代从事CAD软件开发的标志人物。
CFD软件还不是基本上用老外的,无论飞机还是汽车,软件差距更大盗版是最大功臣
2018-8-17 09:29:37 评论

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工艺不落后啊,TSMC 不是中国的么~~~ 台湾的EDA 公司也是中国的
2018-8-17 09:29:52 评论

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有能力做eda的enginner早就去做别的了...这才是最大的问题
2018-8-17 09:30:09 评论

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