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[導讀]數(shù)十年中,摩爾定律演進推動著芯片制造工藝和設計架構發(fā)生了翻天覆地的變化,隨著晶體管尺寸逼近物理極限,未來先進設計及工藝向著延續(xù)摩爾定律(More Moore)、超越摩爾定律(More than Moore)和新型器件(Beyond CMOS)等方向演進,作為核心工具的 EDA 也需同步邁入發(fā)展新時期,以支撐更先進工藝節(jié)點、更復雜的設計和制造及更多樣化的設計應用。

數(shù)十年中,摩爾定律演進推動著芯片制造工藝和設計架構發(fā)生了翻天覆地的變化,隨著晶體管尺寸逼近物理極限,未來先進設計及工藝向著延續(xù)摩爾定律(More Moore)、超越摩爾定律(More than Moore)和新型器件(Beyond CMOS)等方向演進,作為核心工具的 EDA 也需同步邁入發(fā)展新時期,以支撐更先進工藝節(jié)點、更復雜的設計和制造及更多樣化的設計應用。

中國 EDA 產(chǎn)業(yè)起步并不晚,上世紀 90 年代初就誕生了首個國產(chǎn)自研 EDA 系統(tǒng) " 熊貓 ",但由于缺乏芯片設計產(chǎn)業(yè)鏈的土壤以及國家對產(chǎn)業(yè)的支撐,中國 EDA 產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了近 20 多年的寒冬。2018 年后國產(chǎn) EDA 迎來創(chuàng)業(yè)潮,據(jù)集微咨詢不完全統(tǒng)計,2021 年 EDA 賽道融資事件就超 15 起,融資企業(yè)超 12 家,融資規(guī)?;虺?20 億元;遠超 2020 年的超 5 起融資事件、超 13 億元規(guī)模,從政策扶持到資本涌入,推動了該領域的井噴式增長。

在電子設計自動化出現(xiàn)之前,設計人員必須手工完成集成電路的設計、布線等工作,這是因為當時所謂集成電路的復雜程度遠不及現(xiàn)在。工業(yè)界開始使用幾何學方法來制造用于電路光繪(photoplotter)的膠帶。到了1970年代中期,開發(fā)人應嘗試將整個設計過程自動化,而不僅僅滿足于自動完成掩膜草圖。第一個電路布局、布線工具研發(fā)成功。設計自動化研討會(Design Automation Conference)在這一時期被創(chuàng)立,旨在促進電子設計自動化的發(fā)展。

現(xiàn)今數(shù)字電路非常模組化(參見集成電路設計、設計收斂、設計流程 (EDA)),產(chǎn)線最前端將設計流程標準化,把設計流程區(qū)分為許多“細胞”(cells),而暫不考慮技術,接著細胞則以特定的集成電路技術實現(xiàn)邏輯或其他電子功能。制造商通常會提供組件庫(libraries of components),以及符合標準模擬工具的模擬模型給生產(chǎn)流程。模擬 EDA 工具較不模組化,因為它需要更多的功能,零件間需要更多的互動,而零件一般說較不理想。

日前,華大九天宣布了一則好消息,就是這家企業(yè)的模擬全流程系統(tǒng)現(xiàn)在能夠完整支持28nm及以上成熟工藝,該系統(tǒng)已經(jīng)在大規(guī)模推廣應用中了。這對于國產(chǎn)半導體產(chǎn)業(yè)來說,絕對是振奮人心的好消息,因為這么簡單的一句話,透露了眾多關鍵信息,讓未來更加值得期待了。

華大九天作為目前國內(nèi)唯一能夠提供模擬全流程電路設計的EDA工具系統(tǒng)企業(yè),其具有一定的不可替代性,而這次支持的28nm及以上工藝,表明該系統(tǒng)已經(jīng)可以生產(chǎn)眾多成熟工藝的芯片了。

更為關鍵的是,華大九天提到該系統(tǒng)在“大規(guī)模推廣應用中”,則驗證了國產(chǎn)EDA工具系統(tǒng)正在國內(nèi)市場上快速普及。華大九天作為國內(nèi)最大的EDA廠商,經(jīng)過多年的努力,在數(shù)字電路設計、晶圓制造以及平板顯示電路設計的EDA工具領域,具有了一定的技術沉淀,相信接下來這家企業(yè)還有更大的突破。

亞系外資法人指出,2020 年全球EDA 市場規(guī)模約115 億美元,預估今年規(guī)模逼近134 億美元,盡管規(guī)模不大,卻直接攸關全球超過6000 億美元規(guī)模的半導體產(chǎn)業(yè)、以及全球數(shù)十兆美元規(guī)模的數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展。

EDA 工具是利用電腦軟件將復雜的半導體設計自動化,縮短產(chǎn)品開發(fā)時間,是半導體產(chǎn)業(yè)鏈上游中的上游,芯片設計大廠輸出EDA文件交由晶圓代工廠生產(chǎn)高階芯片,因此EDA 軟件工具與高階晶圓生產(chǎn)制造關系高度密切。

資料顯示,全球EDA市場主要掌握在Synopsys、Cadence、以及Siemens EDA三大廠商手中,這3 大廠在全球EDA 市占率高達78%,且都是美國企業(yè)。此外,美企ANSYS、是德科技(Keysight Technologies)也積極布局EDA 工具,但兩者市占率各小于5%。

根據(jù)臺積電官網(wǎng)資料,臺積電持續(xù)與全球16 家EDA 廠商組成電子設計自動化聯(lián)盟,其中就包括全球前5大EDA 廠商。

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