华大九天:看得更远一点
在芯片设计全流程中,功能规划、布局、布线、版图等种种工作都需要借助EDA软件来实现,因此EDA也被称为“芯片之母”。
业内有人这样感叹:“EDA就像是咽喉一样,虽然很小,但能决定人的生死。”
中国半导体行业协会预测,2025年我国EDA市场规模将达到184.9亿元,占全球市场的18.1%。半导体产业纵横对话华大九天董事长刘伟平,想要了解进一步国产EDA的过去、现在、未来。
01落子观局
20世纪80年代,国外EDA无法进入国内。彼时因巴黎统筹委员会实行战略物资和技术管制,芯片研发进程受阻。
为了摆脱对海外技术的依赖,中国召集了200多名专家聚在北京,想要研发出国产EDA系统。华大九天现任董事长刘伟平也在其中,彼时他还是复旦大学微电子专业的在读研究生,只身前往北京,也没有考虑太多。
1993年,中国第一个自研EDA终于面世,被命名为“熊猫系统”,光听名字就能够听出其稀有珍贵。刘伟平全程参与底层开发,亲历了从技术攻关到1990年系统发布的历程。
一年之后,1994年4月,巴黎统筹委员会正式解散,美国解除了对华电子设计自动化软件(EDA)封锁。于是,Cadence、新思科技、Mentor(2016年被西门子收购)等国外EDA巨头纷纷涌入中国市场。凭借着产品完整度、适用性等方面的优势,国产EDA产品受到了巨大冲击。
在“造不如买,买不如租”观念的影响下,国内EDA发展越发艰难,国产EDA进入了沉寂时期,与国际先进水平的差距逐渐拉大。
从复旦毕业后,刘伟平加入北京集成电路设计中心(后更名为中国华大集成电路设计中心),历任课题组长、副总经理等职,主导EDA工具开发及集成电路设计业务。
为了发展EDA产业,获得更多自主权。2009年,刘伟平率领中国华大的EDA部门独立出来,创立了华大九天。公司继承了“熊猫系统”的技术基因,专注于EDA工具的开发。但积极拓展EDA相关业务还远远不够,国内客户早已习惯了国外EDA软件的操作方式,并不信任国产产品。
2016年,华大九天最困难的时候,公司账面上的资金只够发一个月的工资。为了支持公司发展,刘伟平甚至不得不卖掉房子,才筹到资金。
2019年,华大九天的坚定落子在十年后等来了答案。
2019年,EDA软件三巨头终止了与华为公司的合作,产业内认识到了国产化EDA的重要性,而国产EDA让国产芯片有了喘息的时间。于是,在市场的聚光灯下,华大九天终于迎来了国产EDA的黄金时代,进入快速发展期。
到了现在,国内EDA行业取得了显著的进步。在被问到如何看待国内EDA行业现状时,刘伟平表示:“整体来看进步显著,但仍受制于人。”
他回忆到,2019年时,国产EDA仅能支撑国内产业30% - 40%的需求;经过几年的发展,这个比例现在提升到了70% - 80%,同时国产EDA规模在国内市场的占有率达到约20%。
刘伟平同时提到:“国产EDA对先进工艺的支撑还存在明显不足,尤其是当下的7nm、5nm、3nm等。目前国产EDA可以做到14nm的水平,虽然掌握了7nm工艺技术,但7nm在与实际应用的深度融合上还需要全产业链的协同发力。”
02撑起“一片天”
十多年来,华大九天从一度濒临绝境,逐步发展为国内唯一能提供模拟电路设计全流程EDA工具的企业,其中电路仿真工具达到全球先进水平。
这并不容易。
据了解,华大九天的产品体系主要分为五大类。第一类是全定制设计平台。全定制需要更多专业人士参与和更多专业的经验。目前主要包含4 个平台:模拟电路、射频电路、存储器电路以及液晶面板电路。第二类是数字电路设计,目前可以覆盖到约三分之二的应用场景。第三类是制造相关,目前主要为晶圆制造。除此之外还包括先进封装设计EDA工具和3D IC设计EDA工具。并且,除了具备EDA 工具产品,我们还会提供基于EDA产品和技术的应用服务。
目前国产EDA公司数量有70多家,凭借700多家商业客户数目和超过10亿元的总年收入,华大九天占据了国产EDA总和的半壁江山。
不夸张地说,华大九天肩负着中国EDA产业“全村的希望”。
刘伟平表示:“我们能够看到,近年来国产EDA的发展速度是远超国外同行的。”华大九天近五年的平均销售额增长率保持在30%左右,而国外同期只有10%左右。值得注意的是,华大九天近5年成功商用化的工具,从5年前仅有10几款,而且主要仅覆盖模拟和平板显示设计领域,发展到目前已有将40余款,覆盖数字、模拟、射频、制造、先进封装等所有EDA相关领域。
03看得更远一点
国产EDA与国际三巨头的差距依然存在。
三大EDA头部企业——新思科技(Synopsys)、楷登电子(Cadence)与西门子EDA(原Mentor Graphics)已经实现对全流程EDA工具解决方案的布局,合计占据国内超过70%的市场。
国内半导体设计公司普遍使用国外工具,一个重要的原因在于——国外公司从20世纪开始深入高校,在本科生、研究生中推广它的设计工具。学生在学会使用EDA工具后,步入工作岗位时,会自然地将其应用到实际工作中。他们也会主动推荐和使用EDA产品。
华大九天也看到了这一点,并且看得更远。
刘伟平分享到:“不论从华大九天的角度、还是国产EDA产业与发展的角度来看,人才都是产业发展的基础。我们需要两方面的人才,一种是能够掌握国产EDA工具的人才,另一种是能够开发 EDA 工具的专业人才。国外的一些EDA 企业已在国内布局多年,国产 EDA 企业更应加大EDA人才培养投入。”
因此,华大九天需要各种机会来挖掘和培养能够胜任国产EDA产业的优秀创新人才,研电赛这一高水平赛事就是这样一个好的媒介和机会。
华大九天从第一届研电赛就设立“华大九天杯”开始参与命题,并且很多EDA新产品,首次在国内教育界的大规模面世和推广,都是通过研电赛。如2022年华大九天通过两道赛题,推广了其的射频微波全流程设计平台AetherMW;2023年通过两道建模的赛题,又推出了SPICE建模工具XModel。刘伟平表示:“通过赛题的应用推广,使国内众多的研究生和顶尖高校了解到国产EDA工具的最新进展,也了解到国内的EDA平台的能力并不弱于国外的EDA产品。”
值得一提的是,今年EDA精英挑战赛和研电赛合并,华大九天会在研电赛上推出基于国产全新模拟设计脚本化平台PyAether的算法二次开发题目。这是华大九天最近几年正在重点打造的模拟IC设计全新生态系统,有望实现模拟IC设计习惯的“换道超车”。
此外,华大九天一直把产教融合作为一项公司基础战略性工作,通过一系列的高校教学、开发教材、学科竞赛、联合培养、科研项目合作等手段,与400多所高校建立了广泛联系,取得了丰硕成果。
04国产EDA的下半场
早在2022年,刘伟平撰写的《EDA产业与IP核产业发展现状及发展趋势》的文章中就指出,EDA未来发展四个主要方向之一:AI加持的EDA技术。
当时,刘伟平就已经看到了AI对于EDA技术的影响,并观察到EDA领域工程师们也在积极导入AI技术,以期取得EDA技术的新突破。
对于AI未来会如何影响EDA产业的发展,刘伟平给出了三个方向。其一,可以提升EDA智能化水平。当前EDA 软件自动化程度较高,但智能化仍有提升空间,AI 可助力其进一步发展。其二,优化EDA 工具的运算效率。AI 技术能加速复杂运算推演,先得出基础结果,再进行精细化优化。其三,利用大模型解决EDA 工具应用过程中的技术支持问题。通过对用户手册、EDA行业经验等数据进行训练,AI大模型能够辅助处理约 70% 的常见应用问题。
目前,设计类EDA工具正在朝着更加高效、更高自动化程度发展。Synopsys、Cadence等国际巨头已经在推出spec-in到GDS-out的一站式全流程自动生成工具。华大九天也在这方面积极布局,于去年推出了模拟电路设计的一站式全流程自动生成平台Andes。
对于制造EDA工具,刘伟平表达了保守的态度,他表示,制造类EDA工具,由于AI训练所需的源数据往往是Fab客户的敏感数据,难以获取,所以AI方法在这方面的推动作用可能还有待观察。
华大九天已经是国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的EDA企业。今年来,华大九天在EDA领域的更是动作频频。
在当前全球化深入发展的背景下,电子信息产业发展对自身能力建设提出了更高要求。搭建成熟的产业生态体系,对推进国产EDA 行业持续发展至关重要。刘伟平说到:“这需要整个大产业、大环境以及全社会共同努力,形成合力。”
对于EDA的下半场,刘伟平充满期望:“我们对国产EDA的发展空间和良好前景充满信心。华大九天也希望通过努力,在不远的将来跻身世界前四EDA供应商的行列!”
【镂芯者】第四期:刘伟平,华大九天董事长。这位中国EDA领域的拓荒者,用二十几载光阴诠释了何为“芯之所系,行必致远”,华大九天也从一度濒临绝境,逐步发展为国内唯一能提供模拟电路设计全流程EDA工具的企业。没有EDA,就造不出芯片。