2016
編者按：在摩爾定律逼近物理極限的背景下，芯片設(shè)計(jì)行業(yè)過去幾十年的研發(fā)慣性與規(guī)律被打破，面臨著設(shè)計(jì)復(fù)雜度進(jìn)一步提升、更新?lián)Q代速度加快、定制化及個(gè)性化要求更高的要求。EDA企業(yè)在幫助客戶解決上述問題的同時(shí)，自身也迎來從服務(wù)芯片企業(yè)向服務(wù)系統(tǒng)級(jí)企業(yè)轉(zhuǎn)型的歷史節(jié)點(diǎn)。為探索芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的進(jìn)階之道，《中國電子報(bào)》推出“對(duì)話EDA”高端訪談欄目，約請(qǐng)全球EDA行業(yè)頭部企業(yè)負(fù)責(zé)人開展交流。近日，《中國電子報(bào)》總編輯胡春民與北京華大九天科技股份有限公司董事長劉偉平展開了深度對(duì)話。
對(duì)話人：北京華大九天科技股份有限公司董事長 劉偉平；《中國電子報(bào)》總編輯?胡春民
時(shí)? ?間：2024年12月30日
地? ?點(diǎn)：華大九天北京總部
STCO已成行業(yè)趨勢(shì)，大模型難達(dá)高精度
胡春民：最近幾年，EDA行業(yè)發(fā)生了哪些變化？
劉偉平：中美的科技博弈是最近幾年我們感觸最深的行業(yè)變化。但也正是這樣的時(shí)代背景才給了我們發(fā)展機(jī)會(huì)，讓我們有機(jī)會(huì)在現(xiàn)階段與客戶共同打磨技術(shù)和產(chǎn)品。與之前相比，現(xiàn)在的應(yīng)用市場(chǎng)也呈現(xiàn)出更加多元化的特點(diǎn)，新能源汽車、IoT，甚至6G超高頻、太赫茲等領(lǐng)域出現(xiàn)的新的應(yīng)用場(chǎng)景，都給我們帶來了機(jī)會(huì)。
胡春民：當(dāng)前許多頭部企業(yè)正在考慮向系統(tǒng)工具轉(zhuǎn)型，華大九天是否有這樣的考量？
劉偉平：我們行業(yè)內(nèi)正在推動(dòng)系統(tǒng)工藝聯(lián)合優(yōu)化（STCO）。當(dāng)前的芯片不能僅僅考慮設(shè)計(jì)或者制造，而是要多考慮未來如何與應(yīng)用和系統(tǒng)適配。把芯片設(shè)計(jì)工具和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具打通，是頭部行業(yè)從業(yè)者都在做的事情。如果不能解決好系統(tǒng)層面的問題，那么設(shè)計(jì)得再精妙的芯片，也會(huì)在使用中出現(xiàn)故障。這是行業(yè)的大趨勢(shì)。
華大九天正在向這方面努力。例如，很多手機(jī)終端已經(jīng)用上了華大九天提供的工具，用來做手機(jī)開發(fā)過程中的一些工作。
胡春民：AI給EDA行業(yè)帶來了哪些影響？
劉偉平：我們有些工具已經(jīng)開始采用AI技術(shù)，效果還是不錯(cuò)的。效率實(shí)現(xiàn)了顯著的提升，有些原來需要做10個(gè)小時(shí)的工作，現(xiàn)在1個(gè)小時(shí)就能完成。舉例來說，建庫是我們現(xiàn)在用AI完成的比較多的功能。這一環(huán)節(jié)有很多類似的操作，區(qū)別只在于產(chǎn)品類型和工藝。在沒有采用AI技術(shù)時(shí)，我們采用的是計(jì)算的方法，在做各個(gè)工藝角的參數(shù)時(shí)，計(jì)算量特別巨大。但有了AI之后，我們就可以把以前做過的東西給AI學(xué)習(xí)，再采用AI來做這項(xiàng)工作，效率就會(huì)提高很多。這樣一來，工程師只要做優(yōu)化處理的工作就可以了。
胡春民：如何看待大模型在EDA行業(yè)的應(yīng)用前景？
劉偉平：AI對(duì)于EDA工具的影響，肯定不是顛覆性的，更多的是輔助性的。之所以這樣判斷，是因?yàn)槲覀兛吹搅藘蓚€(gè)靠大模型難以解決的問題。一個(gè)是模型的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，各家的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)都是自己的，不愿意拿出來交給別人，這樣一來，模型訓(xùn)練就會(huì)缺少足夠的樣本。
另一個(gè)問題是，AI工具難以實(shí)現(xiàn)足夠的參數(shù)精度。在EDA行業(yè)，工程師工作的核心方法是計(jì)算，但AI的基本技術(shù)方式是推理。而推理的結(jié)果是很難實(shí)現(xiàn)絕對(duì)精準(zhǔn)的。
基于這兩點(diǎn)，我們認(rèn)為，在很多場(chǎng)合，AI即便被采用，也只能起到輔助的作用，仍然需要工程師再做優(yōu)化。
胡春民：當(dāng)前，云計(jì)算技術(shù)和EDA工具的結(jié)合密切嗎？
劉偉平：不同規(guī)模的集成電路設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)算平臺(tái)的需求是彈性的。規(guī)模大的芯片所需的計(jì)算資源相對(duì)更多，規(guī)模比較小的芯片相應(yīng)地不需要太多的存儲(chǔ)空間。針對(duì)不同的需求，芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的計(jì)算資源配備方式也有所不同。很多大公司會(huì)建立自己的私有云，但對(duì)于很多中小型公司來說，建設(shè)私有云的投入太大、成本太高，此類公司就會(huì)選擇外部的云平臺(tái)，更方便地實(shí)現(xiàn)彈性配置。
此外，EDA工具的使用還需要專門的團(tuán)隊(duì)支持。對(duì)于一些中小型企業(yè)而言，配備專門的管理團(tuán)隊(duì)是一件非常耗費(fèi)成本的事情，而采用云平臺(tái)服務(wù)就會(huì)更加省時(shí)省力。他們只要提出需要什么樣的工具、存在哪些問題，像我們這樣的EDA公司就可以協(xié)助客戶完成配置。
不僅如此，采用云平臺(tái)還能幫助客戶實(shí)現(xiàn)更靈活的工具選用，更換設(shè)計(jì)工具也更容易。
但云端部署的應(yīng)用模式也存在自身局限性。首先就是安全問題，很多設(shè)計(jì)公司、芯片制造企業(yè)擔(dān)心這一環(huán)節(jié)可能存在安全隱患，不愿意將庫放到公有云上。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)問題也依然存在，云平臺(tái)可能出現(xiàn)的延遲，也可能導(dǎo)致云平臺(tái)滿足不了客戶比較大的應(yīng)用需求。
國產(chǎn)工具仍有差距，下一步有三大重點(diǎn)
胡春民：國產(chǎn)EDA已經(jīng)走到哪一步了？
劉偉平：EDA的產(chǎn)業(yè)鏈很長，需要完善的工具很多。整體來看，國產(chǎn)EDA與國際頭部企業(yè)相比還存在兩個(gè)不可忽視的差距。第一，國產(chǎn)工具仍然不全。第二，缺少對(duì)先進(jìn)工藝的支撐。
胡春民：當(dāng)前國產(chǎn)EDA行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局是怎樣的？
劉偉平：國內(nèi)頭部前十的公司，基本沒有重復(fù)性投入，還是比較默契地保持著錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。
胡春民：對(duì)于EDA產(chǎn)業(yè)來說，下一步發(fā)展重點(diǎn)是什么？
劉偉平：在后摩爾時(shí)代，我們判斷有這樣三個(gè)點(diǎn)是業(yè)內(nèi)共同努力的方向。
第一是仍然要沿著摩爾定律繼續(xù)推進(jìn)。即便是提升工藝的路線比較難走，我們依然要朝著更先進(jìn)制程的方向努力，同時(shí)通過GAA晶體管，在硅片背面布局電路、器件等方式繼續(xù)提高晶體管集成度，以持續(xù)縮小與國際先進(jìn)水平之間的差距。
第二是要采用新的方法。在摩爾定律面臨失效時(shí)，我們要嘗試用新的方法來做。Chiplet就是其中非常重要的一個(gè)方向。坦率地說，現(xiàn)在全球規(guī)模最大的三家EDA公司，還沒有一個(gè)針對(duì)Chiplet需要的完整的原生工具，現(xiàn)存工具都是在原有工具的基礎(chǔ)上修改補(bǔ)充來的，因此在原生Chiplet工具方面存在大量的機(jī)會(huì)。
第三是要嘗試新的材料，比如二維材料、寬禁帶半導(dǎo)體等。黑磷、硫化鉬、二硫化鉬等二維材料都具備比較好的特性，但也存在材料制備問題，其成本還沒能降下來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。推動(dòng)這些產(chǎn)品的市場(chǎng)化也是產(chǎn)研界共同努力的方向。
胡春民：哪個(gè)方向能支撐起未來整個(gè)行業(yè)的增長？
劉偉平：第一個(gè)是汽車電子。當(dāng)前，華大九天的產(chǎn)品正在做安全、可靠性方面的認(rèn)證，就是因?yàn)槲覀兛吹搅似囯娮宇I(lǐng)域存在的眾多機(jī)會(huì)。第二個(gè)是AI。算力芯片的設(shè)計(jì)需要核心技術(shù)的支持，AI芯片未來的需求越來越復(fù)雜，也需要EDA技術(shù)的支持。第三個(gè)是綠色能源。此類市場(chǎng)對(duì)工藝的要求不高，產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)也比較完善，這一領(lǐng)域的國內(nèi)外企業(yè)參與者眾多，市場(chǎng)容量也比較大。不僅僅是新能源汽車，風(fēng)電、水電等類型的綠色能源領(lǐng)域都蘊(yùn)藏著巨大的市場(chǎng)空間。第四個(gè)是系統(tǒng)級(jí)市場(chǎng)。當(dāng)前，系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品要想提升自己的競(jìng)爭(zhēng)力，已經(jīng)不能僅僅靠采購芯片，而是要深入到芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域。很多系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品企業(yè)已經(jīng)在自建芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)或者與芯片設(shè)計(jì)公司合作，為自己的產(chǎn)品做個(gè)性化開發(fā)。這就帶動(dòng)了EDA企業(yè)向系統(tǒng)化應(yīng)用和芯片與系統(tǒng)相結(jié)合的方向做業(yè)務(wù)延展。
拳頭產(chǎn)品已經(jīng)領(lǐng)跑，生態(tài)完善成為關(guān)鍵
胡春民：作為一家國產(chǎn)EDA企業(yè)，華大九天的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)何在？
劉偉平：華大九天提供的部分工具軟件，即便是在全球EDA范圍內(nèi)比較，其技術(shù)都是領(lǐng)先的。比如，我們做的GPU加速電路仿真平臺(tái)。有的客戶在產(chǎn)品升級(jí)過程中，由于電路規(guī)模變大、復(fù)雜性提高，原先一周就能做完的工作需要耗費(fèi)幾個(gè)月才能完成。在這樣的情況下，客戶希望我們可以提供一款工具，幫助提升其設(shè)計(jì)效率。我們的平臺(tái)推出后，將客戶的芯片設(shè)計(jì)周期縮短到了原來的1/10，甚至某些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期縮短到原來的1%。
我們提供的另一款工具，也幫助客戶解決了其他企業(yè)沒能解決的難題。隨著電路規(guī)模擴(kuò)大之后，產(chǎn)品的版圖規(guī)模也變得更大了，原本G級(jí)別的數(shù)據(jù)量達(dá)到了T級(jí)別。這樣一來，查看版圖和處理版圖就會(huì)變得很麻煩，甚至難以打開。但華大九天提供的工具，不僅能支持打開版圖，還支持在此基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯。
但我們做出來的這些業(yè)界領(lǐng)先的成果，并不是因?yàn)楫?dāng)前的行業(yè)頭部企業(yè)不屑于做或者是其關(guān)注重點(diǎn)不在這里。相反，這些問題是產(chǎn)業(yè)界必然會(huì)遇到的常見問題，而國際頭部企業(yè)也在嘗試各種各樣的方法解決，但他們并沒有達(dá)到比較理想的效果。
胡春民：從企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù)來看，我們發(fā)現(xiàn)華大九天的利潤增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上營收的增長，這是為什么？
劉偉平：很多股民發(fā)現(xiàn)我們的利潤下滑很明顯，這主要是因?yàn)樽罱鼉赡晡覀冊(cè)趯?shí)施股權(quán)激勵(lì)計(jì)劃。我們的方法是，以一定的折扣價(jià)將股票分給公司員工，而員工可以根據(jù)市場(chǎng)價(jià)將其所持股份出售。這一過程中產(chǎn)生的差價(jià)會(huì)被財(cái)務(wù)計(jì)入公司成本，稱之為股權(quán)支付成本。這并不是日常經(jīng)營帶來的成本。
研發(fā)也是華大九天非常注重的環(huán)節(jié)，我們一直堅(jiān)持高研發(fā)投入比例，將每年70%的營收投入到研發(fā)中。把產(chǎn)品線做全是我們現(xiàn)階段的重要任務(wù)，但工具的開發(fā)和成熟是一個(gè)非常漫長的過程，其中也需要大量的投入。我們的一個(gè)工具，從研發(fā)開始到產(chǎn)品成熟，大概需要五六年的時(shí)間，其中約包含三四年的開發(fā)周期再加兩年左右的市場(chǎng)開拓周期，期間都需要大量且持續(xù)的投入。
胡春民：華大九天未來三到五年有何發(fā)展目標(biāo)？
劉偉平：總的來說，華大九天的發(fā)展目標(biāo)分為兩個(gè)層面。首先是要做全。
其次是要把工具做好，為產(chǎn)業(yè)鏈做好支撐工作。我們對(duì)標(biāo)的始終是國際頭部企業(yè)，但我們不能一直跟在國際頭部企業(yè)的后面走，要想辦法找機(jī)會(huì)做超越。目前我們的經(jīng)營規(guī)模相對(duì)較小，在全球EDA行業(yè)前十名的行列中排在第七位，未來我們希望能夠進(jìn)入到前五名的行列。
除此之外，我們還要配合后摩爾時(shí)代的市場(chǎng)需求，結(jié)合AI、云等不同技術(shù)應(yīng)用。舉例來說，我們看到了EDA在數(shù)字孿生領(lǐng)域的應(yīng)用空間，利用虛擬制造技術(shù)，我們可以幫助行業(yè)從業(yè)者看到芯片從材料到制造、封裝測(cè)試和應(yīng)用加工的全生命周期是什么樣的，我們有很多EDA工具可以與數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景適配。
胡春民：對(duì)于如何促使中國EDA產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展，你有何建議？
劉偉平：國內(nèi)的EDA產(chǎn)業(yè)要想發(fā)展好，從業(yè)人員必須要關(guān)注生態(tài)。一方面要做好工具，且使其與工藝適配；另一方面要推動(dòng)EDA工具認(rèn)證。目前工具認(rèn)證工作仍然非常復(fù)雜，而且需要花費(fèi)大量的時(shí)間，背后還牽涉到芯片質(zhì)量責(zé)任劃分的問題。例如，一款芯片生產(chǎn)出來之后，如果客戶發(fā)現(xiàn)成品率不高，就會(huì)沿著供應(yīng)鏈路徑向上追責(zé)。在這種情況下，工具是否通過了認(rèn)證就非常重要。如果工具已經(jīng)通過認(rèn)證，那么問題就會(huì)被歸在制造端；但如果工具沒有通過認(rèn)證，那么設(shè)計(jì)公司就要承擔(dān)責(zé)任。
目前，這種認(rèn)證工作一般是制造企業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)公司來做。但因?yàn)楣ぞ哒J(rèn)證是一件很麻煩的事情，所以現(xiàn)在大部分企業(yè)還是堅(jiān)持采用國外成熟的、經(jīng)過認(rèn)證的工具，這也是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)界面臨的比較嚴(yán)峻的生態(tài)問題。而要解決這個(gè)問題，就需要產(chǎn)業(yè)主管部門和政府的共同推動(dòng)。
作者丨姬曉婷
編輯丨張心怡
美編丨馬利亞
監(jiān)制丨連曉東
