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2018中国芯片企业现状

2018-05-23 eNet&Ciweek/面壁者

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目前中国能提供芯片EDA设计工具的本土企业很少,大部分芯片企业从事芯片代工行业。

从现状来看,中国企业还没有掌握最尖端的EDA工具的核心原理,所以中国企业在这一领域还处于初级阶段。也正因为EDA工具的原理没有被中国企业完全掌握,所以中国企业也不太擅长设计芯片。

中国芯片产业的命门在哪里?

2018年4月,中兴被美国禁运芯片,特朗普打出中美贸易战中最厉害的组合拳。中国的普罗大众这才如梦方醒,认识到中国在芯片设计领域落后于美国等发达国家。而芯片设计就好像是造房子之前画设计图,需要用到专用的设计工具,设计工具的欠缺已经成为中国芯片行业的“命门”。

芯片设计是上游产业,整个下游行业都不可避免地受到上游产业的控制。而EDA工具是这个上游产业的核心技术,是中国最需要攻艰克难的地方。

芯片设计是上游产业

在全球芯片工业分工中,美国主要从事芯片的设计工作,而剩下的流程(包括流片、生产、封装与测试)则分散到全球比如中国台湾与中国大陆等地进行。

芯片设计就好像是造房子之前建筑设计师画设计图——如果让建筑设计师设计一间房子,很多设计师都能做这个事情,但现代的芯片设计相当于要在一亩地上设计出几十万个故宫的房子(每个故宫都有近万间房子,可见设计难度很大),在世界上都没有几个设计师团队能干这样的事情。

美国人通过大规模资金投入(肯定超过了1万亿人民币)与时间投入(至少30年),在芯片设计方向上占据了产业链的上游。芯片设计成为赚钱最多的部分,这一部分工作相当于是靠脑子吃饭,卖的是知识产权。

美国的芯片设计公司主要有英特尔、高通与英伟达等。比如高通设计的手机芯片一直占据着智能手机芯片的第一把交椅。而英伟达公司擅长设计GPU芯片,在最近比较流行的比特币挖矿中,英伟达的GPU发挥了很大的作用。

芯片设计需要什么工具?

无论多大的芯片设计公司,都需要借助芯片设计工具进行芯片设计。

为什么需要用到芯片设计工具呢?

因为芯片内的晶体管的数量动辄上亿个,这就好像地球上有70亿人,如果我们想把这70亿人之间的人物关系全部标清楚,这就是一个巨大的工程:比如张三是李四的舅舅,王五是张三的侄子,王五的老婆又是李四的表外甥女……这样复杂的人物关系在芯片中就代表了各个晶体管之间复杂的电路连接与逻辑连接,没有芯片设计工具的帮助,工程师靠蛮力无法处理如此巨大的数据库之间的逻辑关系。

在1980年,卡弗尔·米德(Carver Mead)和琳·康维(Lynn Conway)发表了著名的论文《超大规模集成电路系统导论》,在这个论文中,他们首先提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想。如果这一想法得到实现,那么电脑软件就可以帮助工程师进行芯片设计。

这种电脑软件叫做EDA工具。EDA 是一个英文缩写,全称是Electronic Design Automation,翻译成中文是“电子设计自动化”。这是一种以计算机为工作平台,以 EDA 软件工具为开发环境,以硬件描述语言为设计语言,以可编程器件为实验载体,以芯片为设计目标器件,以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。

EDA工具与相关公司有哪些?

EDA 设计工具成为大规模集成电路设计行业发展的基础。随着芯片规模的不断扩大,芯片内线路的复杂程度不断增加,采用传统的设计方法根本无法完成其功能设计。因此,芯片设计工程师们必须在先进的 EDA 开发工具的基础上, 采用自上至下的结构化设计方法,才能实现软硬件的协同工作。

利用 EDA 工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出集成电路版图或 PCB 版图的整个过程的计算机上自动处理完成。 

就目前情况来讲,进入我国并具有广泛影响的 EDA 软件有: EWB、 PSPICE、 OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor  Graphics、Synopsys、LSIlogic、 Cadence、MicroSim 等。这些工具都有较强的功能,一般可用于几个方面,例如很多软件都可以进行电路设计与仿真,同时也可以进行 PCB 自动布局布线,可输出多种网表文件与第三方软件接口。

从最高精尖的芯片设计工具的市场排名来看,目前已经形成了Mentor  Graphics、Synopsys与Cadence“三足鼎立”的局面。2.jpg

 有哪些开发芯片设计EDA工具的中国公司?

在美国公司占据芯片设计领域垄断地位的背景下,中兴事件爆发了。中国人开始意识到快速提升中国的芯片基础设计能力迫在眉睫,而从实践层面来说,改变目前中国芯片设计业严重依赖进口EDA工具的现状是未来工作的重点方向之一。

很明显,如果美国对中国芯片产业进行全面的封锁,中国必须面对没有美国的EDA设计工具可用的窘境。

在这种不利的情况下,有哪些正在攻坚芯片设计EDA工具的中国公司呢?

据《互联网周刊》了解,北京华大九天软件有限公司是一家自主设计EDA工具的中国公司。

这家公司成立于2009年6月,当时由中国华大集成电路设计集团有限公司与国投高科技投资有限公司共同投资设立。该公司总部位于北京市望京高科技园区。

华大九天是中国本土的EDA软件提供商。曾经参与国家的“核高基”重大专项的研发任务,因此它被称为“中国的EDA国家队”。

华大九天推出的EDA工具能满足40纳米工艺制程以上的芯片设计,虽然这与美国公司适用于7纳米的工艺制程以上的芯片设计还有不小的技术差距。

目前,华大九天的用户包括华为海思、紫光展讯通信等通讯类设计厂商以及京东方、华星光电、惠科等面板厂商。

除了华大九天稍具规模外,中国几乎没有别的能提供芯片EDA工具的公司,深圳嘉立创公司建立了基于云端的“立创EDA”,可让在线用户制作简单电路所需的PCB板。该公司提供的产品与芯片设计所需要的电路复杂度还有较大的差距。3.jpg

按一般逻辑,为何中国在EDA工具上无法追上美国?

北京世纪金光半导体公司是一家专业从事功率芯片开发设计制造与销售的高科技公司,该公司器件研发总监倪炜江告诉《互联网周刊》,他们正在用新思科技(Synopsys)公司的EDA工具做产品开发。他认为中国本土如果想要开发出性能优越的EDA工具,一方面要有良好的算法,另一方面需要和芯片技术相结合。虽然在算法方面中国有可能取得一定的技术突破,但EDA设计工具特别是底层的元器件级要和芯片制造的技术相结合,国内晶园制造厂的工艺处于相对落后状态,对EDA工具的开发也带来了限制。

同时,倪炜江认为,EDA工具的技术发展也离不开商业因素,在美国的三巨头公司占有垄断地位的情况下,国产EDA工具很难打开市场,也很难从市场得到资金支持与技术反馈,从而失去自我迭代更新的能力。因此,中国国内的EDA工具目前还不可能赶超美国。

结语

虽然如此,世界历史上、地区史上、行业史上无数个人间奇迹都是怎么创造出来的呢?因为,有很普遍、很深刻的动力!

(文/面壁者)

 

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