芯耀
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編者按：在摩爾定律逼近物理極限的背景下，芯片設計行業(yè)過去幾十年的研發(fā)慣性與規(guī)律被打破，面臨著設計復雜度進一步提升、更新?lián)Q代速度加快、定制化及個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，自身也迎來從服務芯片企業(yè)向服務系統(tǒng)級企業(yè)轉型的歷史節(jié)點。為探索芯片設計行業(yè)的進階之道，《中國電子報》推出“對話EDA”高端訪談欄目，約請全球EDA行業(yè)頭部企業(yè)負責人開展交流。近日，《中國電子報》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話。
對話人：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》總編輯?胡春民
時? ?間：2024年12月30日
地? ?點：華大九天北京總部
STCO已成行業(yè)趨勢，大模型難達高精度
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。但也正是這樣的時代背景才給了我們發(fā)展機會，讓我們有機會在現(xiàn)階段與客戶共同打磨技術和產(chǎn)品。與之前相比，現(xiàn)在的應用市場也呈現(xiàn)出更加多元化的特點，新能源汽車、IoT，甚至6G超高頻、太赫茲等領域出現(xiàn)的新的應用場景，都給我們帶來了機會。
胡春民：當前許多頭部企業(yè)正在考慮向系統(tǒng)工具轉型，華大九天是否有這樣的考量？
劉偉平：我們行業(yè)內(nèi)正在推動系統(tǒng)工藝聯(lián)合優(yōu)化（STCO）。當前的芯片不能僅僅考慮設計或者制造，而是要多考慮未來如何與應用和系統(tǒng)適配。把芯片設計工具和系統(tǒng)設計工具打通，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，那么設計得再精妙的芯片，也會在使用中出現(xiàn)故障。這是行業(yè)的大趨勢。
華大九天正在向這方面努力。例如，很多手機終端已經(jīng)用上了華大九天提供的工具，用來做手機開發(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，效果還是不錯的。效率實現(xiàn)了顯著的提升，有些原來需要做10個小時的工作，現(xiàn)在1個小時就能完成。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技術時，我們采用的是計算的方法，在做各個工藝角的參數(shù)時，計算量特別巨大。但有了AI之后，我們就可以把以前做過的東西給AI學習，再采用AI來做這項工作，效率就會提高很多。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)的應用前景？
劉偉平：AI對于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，是因為我們看到了兩個靠大模型難以解決的問題。一個是模型的學習和訓練，各家的設計數(shù)據(jù)都是自己的，不愿意拿出來交給別人，這樣一來，模型訓練就會缺少足夠的樣本。
另一個問題是，AI工具難以實現(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算，但AI的基本技術方式是推理。而推理的結果是很難實現(xiàn)絕對精準的。
基于這兩點，我們認為，在很多場合，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：當前，云計算技術和EDA工具的結合密切嗎？
劉偉平：不同規(guī)模的集成電路設計對計算平臺的需求是彈性的。規(guī)模大的芯片所需的計算資源相對更多，規(guī)模比較小的芯片相應地不需要太多的存儲空間。針對不同的需求，芯片設計企業(yè)的計算資源配備方式也有所不同。很多大公司會建立自己的私有云，但對于很多中小型公司來說，建設私有云的投入太大、成本太高，此類公司就會選擇外部的云平臺，更方便地實現(xiàn)彈性配置。
此外，EDA工具的使用還需要專門的團隊支持。對于一些中小型企業(yè)而言，配備專門的管理團隊是一件非常耗費成本的事情，而采用云平臺服務就會更加省時省力。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，采用云平臺還能幫助客戶實現(xiàn)更靈活的工具選用，更換設計工具也更容易。
但云端部署的應用模式也存在自身局限性。首先就是安全問題，很多設計公司、芯片制造企業(yè)擔心這一環(huán)節(jié)可能存在安全隱患，不愿意將庫放到公有云上。同時，網(wǎng)絡問題也依然存在，云平臺可能出現(xiàn)的延遲，也可能導致云平臺滿足不了客戶比較大的應用需求。
國產(chǎn)工具仍有差距，下一步有三大重點
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)相比還存在兩個不可忽視的差距。第一，國產(chǎn)工具仍然不全。第二，缺少對先進工藝的支撐。
胡春民：當前國產(chǎn)EDA行業(yè)的競爭格局是怎樣的？
劉偉平：國內(nèi)頭部前十的公司，基本沒有重復性投入，還是比較默契地保持著錯位競爭的關系。
胡春民：對于EDA產(chǎn)業(yè)來說，下一步發(fā)展重點是什么？
劉偉平：在后摩爾時代，我們判斷有這樣三個點是業(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。即便是提升工藝的路線比較難走，我們依然要朝著更先進制程的方向努力，同時通過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，我們要嘗試用新的方法來做。Chiplet就是其中非常重要的一個方向。坦率地說，現(xiàn)在全球規(guī)模最大的三家EDA公司，還沒有一個針對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上修改補充來的，因此在原生Chiplet工具方面存在大量的機會。
第三是要嘗試新的材料，比如二維材料、寬禁帶半導體等。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現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。推動這些產(chǎn)品的市場化也是產(chǎn)研界共同努力的方向。
胡春民：哪個方向能支撐起未來整個行業(yè)的增長？
劉偉平：第一個是汽車電子。當前，華大九天的產(chǎn)品正在做安全、可靠性方面的認證，就是因為我們看到了汽車電子領域存在的眾多機會。第二個是AI。算力芯片的設計需要核心技術的支持，AI芯片未來的需求越來越復雜，也需要EDA技術的支持。第三個是綠色能源。此類市場對工藝的要求不高，產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設也比較完善，這一領域的國內(nèi)外企業(yè)參與者眾多，市場容量也比較大。不僅僅是新能源汽車，風電、水電等類型的綠色能源領域都蘊藏著巨大的市場空間。第四個是系統(tǒng)級市場。當前，系統(tǒng)級產(chǎn)品要想提升自己的競爭力，已經(jīng)不能僅僅靠采購芯片，而是要深入到芯片設計領域。很多系統(tǒng)級產(chǎn)品企業(yè)已經(jīng)在自建芯片設計團隊或者與芯片設計公司合作，為自己的產(chǎn)品做個性化開發(fā)。這就帶動了EDA企業(yè)向系統(tǒng)化應用和芯片與系統(tǒng)相結合的方向做業(yè)務延展。
拳頭產(chǎn)品已經(jīng)領跑，生態(tài)完善成為關鍵
胡春民：作為一家國產(chǎn)EDA企業(yè)，華大九天的競爭優(yōu)勢何在？
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，其技術都是領先的。比如，我們做的GPU加速電路仿真平臺。有的客戶在產(chǎn)品升級過程中，由于電路規(guī)模變大、復雜性提高，原先一周就能做完的工作需要耗費幾個月才能完成。在這樣的情況下，客戶希望我們可以提供一款工具，幫助提升其設計效率。我們的平臺推出后，將客戶的芯片設計周期縮短到了原來的1/10，甚至某些產(chǎn)品的設計周期縮短到原來的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)模擴大之后，產(chǎn)品的版圖規(guī)模也變得更大了，原本G級別的數(shù)據(jù)量達到了T級別。這樣一來，查看版圖和處理版圖就會變得很麻煩，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，還支持在此基礎上進行編輯。
但我們做出來的這些業(yè)界領先的成果，并不是因為當前的行業(yè)頭部企業(yè)不屑于做或者是其關注重點不在這里。相反，這些問題是產(chǎn)業(yè)界必然會遇到的常見問題，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遠趕不上營收的增長，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，這主要是因為最近兩年我們在實施股權激勵計劃。我們的方法是，以一定的折扣價將股票分給公司員工，而員工可以根據(jù)市場價將其所持股份出售。這一過程中產(chǎn)生的差價會被財務計入公司成本，稱之為股權支付成本。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，但工具的開發(fā)和成熟是一個非常漫長的過程，其中也需要大量的投入。我們的一個工具，從研發(fā)開始到產(chǎn)品成熟，大概需要五六年的時間，其中約包含三四年的開發(fā)周期再加兩年左右的市場開拓周期，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？
劉偉平：總的來說，華大九天的發(fā)展目標分為兩個層面。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。我們對標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，要想辦法找機會做超越。目前我們的經(jīng)營規(guī)模相對較小，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入到前五名的行列。
除此之外，我們還要配合后摩爾時代的市場需求，結合AI、云等不同技術應用。舉例來說，我們看到了EDA在數(shù)字孿生領域的應用空間，利用虛擬制造技術，我們可以幫助行業(yè)從業(yè)者看到芯片從材料到制造、封裝測試和應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)字孿生的應用場景適配。
胡春民：對于如何促使中國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EDA工具認證。目前工具認證工作仍然非常復雜，而且需要花費大量的時間，背后還牽涉到芯片質(zhì)量責任劃分的問題。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，就會沿著供應鏈路徑向上追責。在這種情況下，工具是否通過了認證就非常重要。如果工具已經(jīng)通過認證，那么問題就會被歸在制造端；但如果工具沒有通過認證，那么設計公司就要承擔責任。
目前，這種認證工作一般是制造企業(yè)聯(lián)合設計公司來做。但因為工具認證是一件很麻煩的事情，所以現(xiàn)在大部分企業(yè)還是堅持采用國外成熟的、經(jīng)過認證的工具，這也是當前產(chǎn)業(yè)界面臨的比較嚴峻的生態(tài)問題。而要解決這個問題，就需要產(chǎn)業(yè)主管部門和政府的共同推動。
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
