芯和半導體：不做“Me too”的事 下一個十年做大國內(nèi)EDA“拼圖”

10年前在蘇州吳江科創(chuàng)園的一個小房間里，芯禾科技(“芯和半導體”前身)的兩位創(chuàng)始人做了一個決定，決定投身“搞”國產(chǎn)EDA工具。

“當時我和凌博士(現(xiàn)芯和半導體創(chuàng)始人兼CEO)就在那個小房間里慢慢搞研發(fā)，到現(xiàn)在發(fā)展到100多人的團隊。十年時間很長，卻也很短，我們還是對產(chǎn)業(yè)充滿最初的激情?！毙竞桶雽w聯(lián)合創(chuàng)始人兼工程副總裁代文亮博士談起公司十年的發(fā)展歷程，感慨決定創(chuàng)業(yè)做公司“仿佛就是昨天的事”。

如今，芯和已經(jīng)成為國內(nèi)EDA行業(yè)的領導者，集首創(chuàng)革命性的電磁場仿真器、人工智能與云計算等一系列前沿技術(shù)于一身，提供覆蓋芯片、封裝到系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈仿真EDA解決方案。經(jīng)過十年的厚積薄發(fā)，從芯“禾”到芯“和”，用代文亮的話形容，公司正從最初的“小禾苗”逐漸成長起來。

站在下一個十年的起點，芯和對EDA軟件事業(yè)的定位進行了全面的升級——承擔串聯(lián)起從芯片設計到芯片制造的半導體生態(tài)鏈的重任，“和”EDA生態(tài)圈的各個伙伴無縫交互、“和”半導體產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)緊密融合，提供覆蓋芯片、封裝到系統(tǒng)設計的全面解決方案，更好地服務全中國乃至全球的客戶。

專攻EDA仿真工具 不做“Me Too”的產(chǎn)品

在仿真EDA的細分領域，芯和在過去十年里盡力做到極致，并且以此形成公司核心競爭力的基礎。

作為IC設計必需、也是最重要的集成電路軟件設計工具，EDA工具涵蓋了IC設計的方方面面——從仿真、綜合到版圖，從前端到后端，從模擬到數(shù)字再到混合設計，以及后面的工藝制造等。這一半導體產(chǎn)業(yè)最上游賽道，其門檻之高無須贅述。

經(jīng)過三十余年長足發(fā)展，目前全球EDA產(chǎn)業(yè)競爭格局主要由Cadence、Synopsys和西門子旗下的Mentor Graphics壟斷，三大EDA企業(yè)占全球市場的份額超過60%。而十年前這一領域更鮮有中國本土創(chuàng)業(yè)團隊涉足，芯和的兩位創(chuàng)始人當年深知該領域的競爭之劇和難度之高?！爱敃r甚至不少人覺得我們是不是瘋了，選擇這么難的賽道?！贝牧琳f，但是他們在摸索中找準了這其中的“利基市場”——EDA仿真工具。

“某種意義上，最大的核心競爭力是仿真能力?！贝牧翆⒕W(wǎng)指出，這就好比要建造一棟大樓前，設計圖紙的時候，工程師們必須要考慮各種工程問題，比如地基打多深、要多粗的鋼筋、防震級別等等，要想讓實際開工后出現(xiàn)的問題降到最小，仿真能力就極為關(guān)鍵，它可以大大減少迭代周期，實現(xiàn)效率提升。對于半導體產(chǎn)業(yè)更是如此?！岸褽DA仿真工具上，市場容得下2到3家公司。”代文亮說，“不像畫圖工具、版圖工具上，IC設計廠商不會輕易切換。在仿真工具方面，只要我在某一點技術(shù)上比別人的好，廠商愿意切換工具使用?！?

但代文亮指出，他們當時就意識到不能做“Me too”的產(chǎn)品，而要實現(xiàn)差異化——“客戶有痛點的，我們?nèi)プ?大廠不愿做的，我們?nèi)プ?大廠反應慢的，我們?nèi)プ??！本拖瘛扒冕斪右粯印保瑥淖畛醯囊恍c工具(Point tool)開始，他們漸漸進入到EDA生態(tài)中，不斷深入產(chǎn)業(yè)，并逐漸和Cadence、Synopsys等大廠形成競合關(guān)系，更在某些業(yè)務上形成了長期的合作伙伴關(guān)系。

EDA仿真技術(shù)始于上世紀70年代的SPICE電路仿真。隨著芯片、系統(tǒng)的高頻高速的發(fā)展，傳統(tǒng)的場、路仿真技術(shù)遠遠滿足不了先進工藝、先進封裝和復雜系統(tǒng)所帶來的新的需求，電磁場仿真也被引入到EDA仿真的流程，5G、數(shù)據(jù)中心、高性能計算使得電磁場仿真和電路仿真一樣重要。這給芯和這樣的后來者提供了趕超的機會。芯和專注的主要領域正是以電磁場為主的EDA仿真。

目前，在全球電磁場求解器的市場中，除幾家老牌美國廠商外，芯和是唯一擁有兼顧兩條產(chǎn)品線的國產(chǎn)EDA，并且延伸出了不同的產(chǎn)品線，能提供覆蓋芯片、封裝及系統(tǒng)的完整仿真EDA解決方案，擁有多項電磁、電路仿真自主創(chuàng)新技術(shù)，還囊括了新穎的并行云計算方案。

今年初，芯和發(fā)布其在亞馬遜Amazon Web Services(AWS)上的EDA云平臺，這是國內(nèi)首家上云的EDA仿真平臺。代文亮指出，在先進工藝制程和先進封裝技術(shù)的推動下，從芯片到封裝到系統(tǒng)的設計和驗證EDA流程變得越來越復雜，將人工智能、云計算等技術(shù)應用在EDA軟件一定是未來重要的方向。而芯和將其EDA解決方案移植到AWS可以讓用戶利用AWS所提供的接近無限的計算、內(nèi)存、存儲等資源，幫助用戶實現(xiàn)仿真作業(yè)的擴展，大大縮短設計周期和上市時間。

下一個十年 做大產(chǎn)業(yè)生態(tài)“拼圖”

在半導體產(chǎn)業(yè)龐大生態(tài)圈里，EDA是基礎工具，它的成功取決于其與上游的設計、制造公司的密切互動、創(chuàng)造價值。談到公司創(chuàng)立發(fā)展十年來跨越的最艱難的門檻，代文亮認為，構(gòu)建并融入產(chǎn)業(yè)生態(tài)是最難的一步。因為EDA最終落地，不僅僅是落實到代碼，還要懂工藝、半導體器件，EDA工具需要與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。

代文亮回憶，為了和產(chǎn)業(yè)對接，起步之初的芯和做過各種嘗試、經(jīng)歷了不少拒絕?！捌渲械囊粋€矛盾點就在于，當你去問IC設計公司能不能用我們的EDA工具，對方的第一反應就是，哪家晶圓(Foundry)廠支持這個工具?反之亦然?！?

這需要經(jīng)歷無數(shù)次與產(chǎn)業(yè)客戶間的調(diào)整打磨，這個過程中，芯和也越來越意識到與Foundry廠的深度對接對于本土EDA產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立和發(fā)展至為關(guān)鍵。代文亮指出，EDA工具是設計和工藝對接的紐帶，如果與晶圓制造廠沒有深度合作，就很難對工藝真正理解到位，難以針對先進工藝設計改良EDA軟件，這也是目前國內(nèi)EDA廠商欠缺的部分。其中，在EDA工具與工藝結(jié)合的重要支撐——工藝設計套件(PDK)方面，國內(nèi)的發(fā)展更是不足。而PDK開發(fā)非常復雜，需要較大投入，目前國內(nèi)EDA廠商大多都比較缺乏PDK基礎，這與中國整個半導體生態(tài)不夠成熟直接相關(guān)，需要半導體行業(yè)整體的進步。

在多年的發(fā)展過程中，芯和在構(gòu)建和融入產(chǎn)業(yè)生態(tài)上做了大量努力，漸漸構(gòu)建起豐富的晶圓廠及合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，也這是芯和重要的護城河。目前芯和的EDA工具經(jīng)過了像臺積電、三星、格芯、中芯國際、意法半導體等主流晶圓廠嚴格認證，包括傳統(tǒng)CMOS、FinFET、BiCMOS 、SOI、IPD等不同的工藝，都已經(jīng)通過了技術(shù)認證;與此同時，芯和生態(tài)圈中還有眾多的EDA合作伙伴，包括Synopsys、Cadence、Mentor、Ansys等大廠，實現(xiàn)與主流設計流程的無縫銜接。

目前芯和一共有11款EDA工具，覆蓋從芯片、封裝到系統(tǒng)半導體全產(chǎn)業(yè)鏈，技術(shù)涵蓋先進工藝、先進封裝、高速數(shù)字、射頻毫米波及模擬芯片等五大領域，面向5G移動終端/基站、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心/高性能計算、汽車電子四大終端市場。隨著多款工具在半導體先進工藝節(jié)點和先進封裝上不斷得到驗證，并在5G、智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和數(shù)據(jù)中心等領域得到廣泛應用，芯和EDA有效聯(lián)結(jié)了各大IC設計公司與制造公司。

而在縱深發(fā)展EDA仿真軟件全鏈路覆蓋的同時，芯和也將業(yè)務拓展至硬件層面。其通過自主創(chuàng)新的濾波器和系統(tǒng)級封裝(SiP)設計平臺為手機和物聯(lián)網(wǎng)客戶提供射頻前端濾波器和模組，并被Yole評選為全球集成無源器件(IPD)濾波器領先供應商。

值得一提，芯和是國內(nèi)唯一自有濾波器IC設計和系統(tǒng)級封裝設計團隊的EDA公司。其內(nèi)部的IC設計團隊就是芯和EDA工具上市前的第一個客戶，經(jīng)過他們實際項目驗證的EDA工具發(fā)布后將能確保產(chǎn)品的效率和質(zhì)量。

今年4月，芯和發(fā)布了首款國內(nèi)自主開發(fā)的高頻體聲波濾波器產(chǎn)品，這款低插損、高抑制WiFi2.4GHz帶通濾波器基于高性能體聲波諧振器技術(shù)，以及全套晶圓級加工與封裝工藝技術(shù)，封裝尺寸僅為1.1mm×0.9mm×0.6mm，完全兼容當前主流1109的WiFi帶通濾波器尺寸。產(chǎn)品性能媲美同類國際領先產(chǎn)品，可滿足智能手機、無線終端、便攜路由器、無線模組等多種系統(tǒng)應用需求。

從EDA仿真軟件到濾波器，代文亮表示，這“一軟一硬”也將是芯和下一個十年繼續(xù)重點探索的領域，正好也都是國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)被卡脖子的部分。

“目前在濾波器領域，94%以上的市場被國外廠商把控?！贝牧林赋?，而5G時代對于射頻前端尤其是濾波器的要求特別高，需要集成各種不同技術(shù)的濾波器來實現(xiàn)在不同頻段和性能上的最佳應用，IPD濾波器被認為是在sub-6G和毫米波頻段上的最佳解決方案，也是芯和在未來幾年的爆發(fā)點之一。據(jù)Yole Development統(tǒng)計，2019年射頻濾波器的市場規(guī)模是128億美元，2025年將上升到約280億美元，年均增長率超20%。

EDA這個在集成電路產(chǎn)業(yè)領域內(nèi)“小而精”的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，以其不到100億美元的產(chǎn)值撬動了全球4000多億美元的半導體市場產(chǎn)值。代文亮表示，對于芯和而言，下一個十年意味著更大的想象空間。但他也指出，當前國內(nèi)的EDA產(chǎn)業(yè)還很弱?！拔覀冎皇亲隽似渲械囊恍〔糠??！彼Ｍ酉氯ビ性絹碓蕉嗟娜送渡韲鴥?nèi)EDA領域，這樣才能夠把產(chǎn)業(yè)生態(tài)的“拼圖”越做越完善，“半導體產(chǎn)業(yè)鏈太長，工藝、技術(shù)發(fā)展迅速，這是一個需要很多人長期堅持并且扎根下來的產(chǎn)業(yè)。”