近年來,EDA市場受到全球芯片行業變化的深刻影響,發展激烈且動蕩。EDA,即電子設計自動化,是一種在計算機系統輔助下,完成IC功能設計、綜合驗證、物理設計等流程軟件的統稱。據統計,2023年全球EDA產值約為146億美元,但對5360億美元的全球集成電路產業而言起著舉足輕重的作用。使用EDA工具,芯片設計成本可以從數十億美元降至幾千萬美元,顯示其獨特的經濟價值和行業地位。
長期以來,EDA市場一直被海外巨頭所壟斷,這使得國內半導體產業在技術和市場上都面臨著巨大的挑戰。同時,全球芯片市場的動蕩和變革,以及地緣政治緊張關系和貿易政策的變化,進一步加劇了半導體產業的不確定性。在這樣的背景下,加速發展本土EDA技術變得尤為迫切。
幸運的是,伴隨著中國EDA產業的“黃金二十年”,我們見證了眾多本土EDA企業的崛起。其中,一家具有代表性的企業——思爾芯(全稱為“上海思爾芯技術股份有限公司”),經過20年的工匠精神沉淀,已經在數字前端EDA領域實現了從0到1的突破。接下來又如何從這一堅實的基礎出發,實現從1到N的跨越式發展?
思爾芯成立20年,也是中國EDA產業的“黃金二十年”
自上世紀60年代自動化集成電路設計興起以來,EDA行業逐漸發展,并在80年代迎來了全面崛起,正式步入黃金發展期。然而,我國本土EDA產業直到90年代初才起步,由于產業基礎較弱且長期受制于海外技術限制,發展較為緩慢,尤其是高端市場幾乎被國際三大巨頭Synopsys、Cadence和Siemens EDA所壟斷。
進入21世紀以來,在國家對半導體芯片產業的大力支持下,國內集成電路行業的發展持續加速,國產EDA廠商也準備開始發力。在這期間,思爾芯的創始人,也是現任董事長兼CEO林俊雄先生,2004年從硅谷回到上海建立了思爾芯的總部和第一個研發中心。彼時,中國的芯片設計業還處于起步階段,國產EDA領域還是一片荒蕪。
EDA創業要從哪里入手呢?在集成電路產業不斷演進中,數字芯片設計變得日益復雜,芯片驗證因此面臨巨大的資金和時間挑戰。為了減少成本和縮短開發周期,高效的EDA驗證工具顯得尤為關鍵,成為芯片開發者驗證設計的必備工具,這也成為了思爾芯入局的切入點。
從2004年成立至今,思爾芯一直聚焦數字驗證領域,是業內最早開發原型驗證工具的企業。到2020年,其原型驗證解決方案在全球市場的占有率已達8.88%,位居全球第二。然而,這背后的成功并非沒有挑戰。
林俊雄回憶說:“我們的第一代原型驗證系統在研發過程中付出了巨大努力,但市場推出后遇到了重大挑戰。初代產品嘗試將原型驗證與硬件仿真結合,雖然理念先進,卻未能滿足國內芯片設計公司的實際需求,結果僅售出三臺。”
經過對市場的初步嘗試和深入了解客戶需求后,思爾芯于2006年推出了第二代原型驗證——邏輯模塊(Logic Module),短時間內便獲得了市場和客戶的廣泛認可。
2016年政府工作報告中首次提出了大國工匠精神。無論是在工業經濟還是數字經濟中,工匠精神都是推動中國發展的重要力量,是創新創業的精神源泉。林俊雄指出:“從數字經濟的視角看,工匠精神中最關鍵的是創新精神。創新不僅象征著發展與進步,每一步前行都是對障礙和誤區的一次清掃。即使遭遇失敗和挫折,這些都是不斷打磨和完善的必要過程。” 如今回望初創時期,思爾芯在產品研發上所堅持的,正是一直提倡的大國工匠精神。
與此同時,EDA產業被納入國家科技重大專項范疇,本土EDA產業才在政策的驅動下走上正軌,包括思爾芯在內的國產EDA企業迎來了爆發期,在很多細分市場持續突破,不斷縮小與海外巨頭的差距,規模化優勢漸起。
盡管國內EDA廠商在部分領域已取得突破,但全流程EDA工具的完整鏈條仍面臨挑戰,導致行業內競爭分散且企業同質化嚴重。鑒于全流程數字工具鏈的復雜性,單一公司難以獨立完成,中國EDA行業需要通過并購整合來加速成長。思爾芯的發展路徑也遵循了這一趨勢。
最初思爾芯在上海集成電路技術與產業促進中心(ICC)的孵化下成長,并在2018年被國微集團收購。之后思爾芯不斷加大對研發的投入,擴展產品線,使得其行業影響力和銷售業績均獲得了大幅提升。2022年,思爾芯更是將國微晶銳納入旗下,通過核心技術整合,將國微晶銳的硬件仿真技術融入其數字EDA全流程布局中,進一步豐富了產品線。
發展國產EDA產業的緊迫性和必要性得到了廣泛認識。為響應這一需求,政府陸續推出了多項支持政策,同時下游市場的需求也不斷增長,為國產EDA產業的加速發展提供了良機。布局已久的思爾芯,也正式迎來了國產EDA騰飛的黃金窗口。
在大力投入技術研發的基礎上,思爾芯通過強化核心技術與外部并購,形成了完善的數字前端EDA全流程。國產EDA產業的興起為思爾芯提供了成長的沃土,而思爾芯的布局也為國產EDA的蓬勃發展注入了新的活力和動力。
憑借20年工匠精神,在不斷創新與發展中,思爾芯已在EDA驗證工具領域實現了從單一產品到完整解決方案鏈的突破。從2005年推出第一代原型驗證系統開始,思爾芯至今已經推出了八代產品。目前,公司全面布局了多個數字前端EDA工具,包括架構設計(Genesis芯神匠)、軟件仿真(PegaSim芯神馳)、硬件仿真(OmniArk芯神鼎)、原型驗證(Prodigy芯神瞳)和數字調試(Claryti芯神覺),并支持全面上云。此外,配備了豐富的驗證IP庫和降速橋方案,為芯片設計企業提供了全方位的產品組合,賦能芯片設計,加速芯片技術的未來發展。
如今思爾芯已成功為全球超過600家企業提供了全面的芯片設計驗證EDA解決方案。其中包含世界前25大半導體企業中的11家,中國前15大集成電路設計企業中的10家。
思爾芯的成長歷程不僅見證了中國集成電路產業的砥礪前行,也展現了國產EDA攻堅克難、不斷打磨、精益求精的工匠精神。
回顧思爾芯20年來的風雨歷程,林俊雄將其分為兩個階段:第一個十年在播種耕耘,第二個十年是快速成長。能看到,從0到1的階段,思爾芯在國內EDA市場中率先交卷,從單個點工具發展為5大產品線及EDA云服務,其EDA產品目前已經在國內外眾多客戶中實現了推廣和使用。而伴隨著國內EDA企業的成長,中國EDA行業也將進入下一個發展階段,完成從1到N的蛻變。
林俊雄坦言,過去的20年間,中國EDA企業經歷了不斷技術探索、產業落地等多個發展階段。盡管當前芯片行業面臨市場波動和“內卷”等現象,但長期來看,在巨大的市場需求和產業國產化趨勢下,國內EDA產業依然面臨巨大的市場機遇,比如快速技術迭代、更快的本地化支持、增加新功能等方面,國產EDA均優于海外的EDA企業。
精準芯策略,本土EDA產業的“破局”之道
近年來,隨著AI、Chiplet、RISC-V、汽車電子等新興技術和產業的發展,新興架構、標準、需求和理念不斷推動行業進步,對芯片的性能要求急劇提升,芯片規模和復雜度也不斷攀升。同時,技術的快速發展和市場競爭的加劇,使得芯片廠商需要快速響應市場變化,縮短產品開發周期,并及時推出新一代產品。
這些都為EDA行業提供了新的成長空間。“而這正是國產EDA廠商與國際廠商同臺競爭的全新機會”,林俊雄興奮的表示道。
面對全新的機遇和挑戰,在當前多變的半導體生態中,思爾芯圍繞精準芯策略(Precision Chip Strategy,PCS),采用異構驗證方法,以及并行驅動、左移周期方法,旨在確保芯片設計正確(Design the Chip Right),也確保設計正確芯片(Design the Right Chip)。
芯片開發一直以來都在強調設計的準確性,因為流片失敗不僅會導致高額的成本損失,還可能使企業錯過重要的市場窗口。但觀察整個芯片開發流程會發現,每個階段的設計和驗證需求各不相同。為了確保每一步都設計準確,就需要充分的仿真和驗證。為此,思爾芯提出了“異構驗證”的概念。
異構驗證方法就是通過整合思爾芯的多種驗證方法,使得多種不同形式的設計在各個階段得以協同仿真和交叉驗證,并建立統一的設計、驗證與調試環境。這個環境不僅促進了跨團隊的高效協作,也能確保設計的每個環節都能達到預定的準確性,從而在短時間內高效實現“確保芯片設計正確”的目標。
針對“確保設計正確芯片”的目標,思爾芯通過并行驅動,左移周期方法,從設計的初期階段就開始實現高效且準確的工作流程。
以RISC-V為例,雖然其免費開源、簡潔指令集和高度模塊化設計帶來優勢,但不同廠商的自由定制也增加了設計復雜性和驗證難度。為此,EDA工具需提供高級建模、模擬和驗證功能。特別是在確保定制化的RISC-V核心滿足設計規范、性能要求以及處理器性能、功耗和安全性方面的嚴格驗證。
此時,工程師可以通過芯神瞳原型驗證(Prodigy)與芯神匠架構軟件(Genesis Architect)的協同建模,將RTL代碼映射進原型驗證中,使得設計模型和最終芯片相一致。透過架構設計與原型驗證的模型,它的運行速度可接近最終芯片,因此可以進行提前軟件開發,客戶演示等,亦可提早進行各種認證。這種方法大大縮短了開發時間,同時實現了設計和驗證過程的時間提前,即“左移”,從而又快又好地實現“確保設計正確芯片”的目標。
簡單來看,關于異構驗證和并行驅動左移周期方法,前者是強調設計準確性的強調,防止成本損失和錯過市場機會;后者則是注重創新設計方法和工具,高效且精準地設計出真正有市場價值的芯片。
對于EDA產業來說,尤其是國產EDA,想要和國際三巨頭競爭,除了追趕現有技術,另辟賽道關注新技術十分重要,新興技術和市場變化將是國內廠商非常好的切入點和機會窗口。
思爾芯通過“精準芯策略”,正在全力以赴投入其中,嘗試為新興市場提供高效的技術方案和戰略布局。
工匠精神,就是二十年如一日
工匠精神是一種對技術精益求精的追求,代表了長期的專注與創新。傳統上,工匠是手工藝者,致力于實體手工藝品的創造與完善。然而,在信息時代,我們看到了“信息工匠”的興起,他們處理的是無形的信息。隨著國家對數字經濟的大力推進,作為“芯片之母”的EDA,該行業的從業者面臨著更多的發展機遇。
在過去20年中,思爾芯作為國內首家數字EDA企業,在數字前端領域深耕不輟,不斷打磨、優化和完善產品,贏得了600多家全球客戶的信任和支持。
有業內前輩曾表示,國產芯片產業最缺的并非人才,而是那些具有“工匠精神”的堅持。這是一種對技術的極致追求,是對每個工序的極致細化,是長期以來對于細分產業的專注與創新,不斷地深耕、優化、提升,這也是當前集成電路領域中最寶貴的企業特質。
思爾芯在保持傳統精髓的基礎上,也不斷尋求創新。在通過持續地努力,實踐這些高標準的自我要求,推動公司持續發展,并在客戶心中建立一個強大而可信賴的品牌形象。或許正是有像思爾芯一樣的更多“匠人”對極致的追求,才使得國產EDA產業變的越來越好。
林俊雄在接受筆者采訪時表示,思爾芯之所以能夠長時間的深耕于此,一方面原因在于隨著中國半導體產業的迅速發展,國產EDA工具的需求顯著增加。思爾芯作為國內早期的EDA工具提供者,響應了國家對自主創新和國產化的號召,這對其長期發展具有重要意義。同時,政府對半導體行業的大力支持,也為EDA企業提供了良好的發展環境,使得思爾芯等公司能在這個領域持續深耕。
另一方面,國家對工匠精神的倡導與強調,鼓勵企業專注技術深耕,精益求精。思爾芯所體現的專業執著和對產品質量的持續追求,與這種大國工匠精神不謀而合。思爾芯通過自主創新,從最初的原型驗證工具的開發到后續不斷的技術迭代和更新,不斷提升產品性能,以適應日新月異的市場和技術要求,從而得以在競爭中保持優勢。
如今的思爾芯遠不是二十年前疲于0到1的初創企業,早已有了數字EDA工具的硬核技術實力。在此堅實的基礎上,下一步,朝著跨越式發展進發!
行穩致遠,進而有為,莫失心所念,萬物盡可期。
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