“工欲善其事，必先利其器”。EDA是芯片設(shè)計制造的必備工具，也是集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)。當前，EDA市場呈現(xiàn)“三足鼎立”格局，CR3（前三名企業(yè)行業(yè)集中率）企業(yè)形成了較高的市場壁壘。在這種局面下，“開源EDA”概念逐漸流行，并在國內(nèi)外企業(yè)、高校的推動下付諸實踐。EDA能否擁抱開源，為IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)注入新的活力？
開源或成EDA發(fā)展新路徑
當前，全球EDA市場呈現(xiàn)極高寡占型格局。CR3占據(jù)全球市場超過65%的份額，在中國所占市場份額甚至高達90%。EDA已經(jīng)成為國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)必不可少但又與國際先進水平存在較大差距的環(huán)節(jié)。
在EDA巨頭公司主導的產(chǎn)業(yè)格局下，“開源”就像攪動池水的一陣清風，有望成為EDA產(chǎn)業(yè)及IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新路徑。賽迪顧問高級分析師呂芃浩向記者表示，比起商用EDA，開源在成本和靈活性方面具備優(yōu)勢，能夠降低開發(fā)門檻。
“未來的芯片設(shè)計越來越復雜，對EDA的要求也越來越高，因此比起商業(yè)軟件，開源EDA能降低開發(fā)成本。”呂芃浩表示。
“如果說我比別人看得更遠些，那是因為我站在了巨人的肩上。”如牛頓所言，能夠促進技術(shù)共享、降低技術(shù)門檻的開源正在為用戶搭建起走上巨人肩膀的臺階。芯華章科技運營副總裁傅強向記者表示，開源EDA將源代碼完全敞開。在開放的構(gòu)架上，開發(fā)者可以站在前人的肩膀上融入自己的技術(shù)理解，在已有基礎(chǔ)上對技術(shù)進行再創(chuàng)新。
“在新興技術(shù)的發(fā)展初期，一定數(shù)量級別的創(chuàng)新和合作能夠加速促進技術(shù)的成熟。”傅強指出。
為創(chuàng)新帶來縱向延伸的同時，開源EDA同樣是橫向打通產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)壁壘、發(fā)揮數(shù)據(jù)價值的“橋梁”。
“在過去數(shù)十年的發(fā)展過程中，集成電路產(chǎn)業(yè)逐漸走向精細化分工模式，各環(huán)節(jié)間存在壁壘，彼此間互不連通。”傅強說：“作為合作模式創(chuàng)新的試驗田，開源可根據(jù)實際產(chǎn)業(yè)鏈需求來定義數(shù)據(jù)、量化需求與參數(shù)，以實現(xiàn)資源的靈活調(diào)配并提高集成電路設(shè)計效率。”
要打造自主創(chuàng)新的全流程EDA，構(gòu)建良好的生態(tài)土壤是形成正向循環(huán)的基礎(chǔ)。而開源正是吸引人才、共建生態(tài)的“沃土”。傅強表示，這需要的不僅僅是開放開源EDA技術(shù)或是開源標準，更需要真正具備實用性與易用性的開源EDA產(chǎn)品。而開源EDA技術(shù)社區(qū)能夠提供技術(shù)支持，也為EDA工程師、IC設(shè)計工程師、IC驗證工程師和學生等提供技術(shù)分享和切磋交流的開放平臺，讓更多人材看到EDA工具最深層的架構(gòu)和邏輯，并通過開源EDA進行實踐，為EDA的發(fā)展和再創(chuàng)新提供更多思路。
在這一趨勢下，國內(nèi)圍繞開源EDA的布局已經(jīng)展開。芯華章在今年8月，率先對外發(fā)布開源EDA生態(tài)項目，并陸續(xù)推出開源EDA仿真器EpicSim，以及首創(chuàng)的開源形式驗證工具“靈驗”（EpicFV）。芯華章是國內(nèi)首家推出開源EDA工具的EDA公司。上個月，由南京集成電路設(shè)計服務(wù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司發(fā)起并設(shè)立的OpenEDA開源平臺正式上線，聚焦于數(shù)字集成電路設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等領(lǐng)域，以推動EDA開源軟件技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
開源EDA尚不適配商業(yè)模式
雖然開源是EDA產(chǎn)業(yè)重要的創(chuàng)新方向，但相比商用EDA，開源EDA在盈利模式、開發(fā)者易用性、成熟度等方面，仍然存在挑戰(zhàn)。
從商業(yè)模式上看，EDA的研發(fā)成本相對較高。因此，完全采用開源模式，把產(chǎn)業(yè)精華部分分享給使用者尚不現(xiàn)實。Mentor公司全球副總裁、中國區(qū)總經(jīng)理凌琳在接受記者采訪時表示，雖然EDA純利很高，但面臨30%～35%的研發(fā)支出，以及產(chǎn)業(yè)集中化帶來的收購與投資成本的高壓。
“目前，開源尚不適用于商業(yè)模式。”芯原微電子（上海）股份有限公司董事長兼總裁戴偉民也發(fā)表了類似觀點。他認為，在商業(yè)模式中，是否盈利是公司主要考量的因素。開源的目的是創(chuàng)新，比如面向大學或研究院所，EDA公司會開源一部分產(chǎn)品用于共同研發(fā)。但出于盈利考慮，商業(yè)化產(chǎn)品很難采用開源模式。
較高的技術(shù)門檻也阻礙了開源EDA的大規(guī)模普及。“EDA技術(shù)門檻決定了需要一定技術(shù)實力才能對代碼進行再創(chuàng)新。”傅強告訴記者。
中科院計算所助理研究員解壁偉博士在“開源EDA助力產(chǎn)學融合論壇”上指出，目前開源EDA框架結(jié)構(gòu)不清晰，這導致了代碼不統(tǒng)一且復用率低。而工具與算法綁定使得設(shè)計新算法通常需要大量重寫，阻礙了開源EDA的推廣和大規(guī)模使用。
EDA人才需要具備多學科知識，但這類人才的基數(shù)較少，導致開源EDA的貢獻者數(shù)量有限。傅強談道，目前國內(nèi)從事EDA研發(fā)的人才總數(shù)不到兩千人，學院也尚未開設(shè)EDA專業(yè)課程，人才缺失也是限制開源EDA發(fā)展的一大瓶頸。
多措并舉 突破CR3市場壁壘
“首先，CR3 EDA企業(yè)擁有多年研發(fā)積累、深厚的專利積累和完善的設(shè)計服務(wù)體系，具有先發(fā)優(yōu)勢；其次，三家企業(yè)擁有全球80%的研發(fā)人才，形成了強大的人才壁壘，具有人才優(yōu)勢；最后，頭部企業(yè)與制造廠商深度合作，能夠率先獲得新工藝數(shù)據(jù)以便進行EDA工具的開發(fā)。這些都是后發(fā)EDA公司難以企及和打破的‘護城河’。”談到新入者突破CR3市場壁壘的難度，呂芃浩向記者表示。
由于芯片設(shè)計環(huán)節(jié)極為復雜，EDA研發(fā)需要通曉微電子、計算機、數(shù)學、物理等多方面知識的復合型人才。資料顯示，一個EDA人才從高校課題研究到從業(yè)實踐，往往需要10年左右的時間。行業(yè)人才的匱乏直接導致國內(nèi)EDA尚未出現(xiàn)能與三巨頭產(chǎn)生競爭態(tài)勢的技術(shù)和產(chǎn)品。
面對這種局面，以產(chǎn)教融合為基礎(chǔ)的開源模式，成為EDA人才培養(yǎng)的新嘗試。上個月，芯華章與南京集成電路大學打造的“X-行動人才培養(yǎng)項目”，讓EDA課程融入開源實踐。
“‘X-行動人才培養(yǎng)項目’的目標是，讓所培育的人才符合企業(yè)研發(fā)人員的能力和素質(zhì)模型，他們擁有領(lǐng)先的技術(shù)視野和全新的技術(shù)能力。”傅強向記者指出，EDA開源社區(qū)的目的就是引導各方力量積極參與EDA的研究和開發(fā)，加快國內(nèi)EDA創(chuàng)新，并降低EDA使用門檻，為國內(nèi)研發(fā)出具有突破性的、能與未來接軌的EDA軟件和系統(tǒng)積蓄力量。
開源EDA的演進和落地，離不開與底層硬件相結(jié)合。解壁偉表示，以RISC-V為代表的開源硬件與開源EDA相結(jié)合，極有可能在AIoT等新興領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速擴張，構(gòu)建一個完整且開源的生態(tài)系統(tǒng)。
在尋求“突圍”的同時，下游市場的新需求和新業(yè)態(tài)也已傳導到EDA產(chǎn)業(yè)。智能化、云化的EDA，將開啟EDA產(chǎn)業(yè)下半場的競爭。
“作為未來數(shù)字經(jīng)濟的核心驅(qū)動力，EDA技術(shù)正在經(jīng)歷從自動化到智能化轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期。以后發(fā)優(yōu)勢實現(xiàn)突破已經(jīng)有非常多的案例，比如中國的5G超越世界4G水平；智能汽車正在顛覆傳統(tǒng)汽車的商業(yè)模式等。”傅強表示，我們正在研究全新的芯片設(shè)計和驗證方法學，從打造全流程驗證EDA系統(tǒng)出發(fā)，通過融合AI算法、機器學習、云計算與高性能硬件系統(tǒng)等前沿技術(shù)，重構(gòu)集成電路驗證系統(tǒng)的底層運算架構(gòu)，從而打造與未來接軌的新一代EDA軟件和系統(tǒng)。
除了下游終端客戶，中游芯片制造商也對EDA代碼庫及工具鏈的更新迭代提出要求。與晶圓廠的密切合作是EDA跟進先進工藝設(shè)計需求的關(guān)鍵助力。
“國內(nèi)EDA要盡快建立與晶圓廠商聯(lián)動發(fā)展的模式，使得EDA企業(yè)可以獲得最新的工藝參數(shù)，優(yōu)化軟件開發(fā)。” 呂芃浩說。