概伦电子推动国产EDA创新,携NanoDesigner突围生态壁垒

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2022-08-16 10:17

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EDA不仅仅是软件,更是集成电路设计和制造流程的支撑,是集成电路设计方法学的载体, EDA串联起了芯片行业的上下游,从一开始的芯片构思,到中期设计,再到仿真、验证、实现、流片,然后提升良率以及后续封装测试,都需要借助EDA工具来完成。

在集成电路产业发展过程中,为满足市场发展需求,专业的EDA公司开始出现,其产品在早期积累的基础上进一步发展和演进,逐渐形成了一个高度细分、数量繁多的EDA工具集。这些EDA工具集经过数十年的市场验证,逐渐完善并形成了较为繁杂、相对标准化的EDA流程。作为连接设计和制造环节的纽带和桥梁,EDA逐渐在全球集成电路行业的有序发展进程中扮演起越来越重要的角色,已成为推动和支撑高端集成电路和先进工艺平台发展的关键要素。

从市场格局来看,在过去三十年的发展历程中,EDA行业经历了多轮淘汰和整合,形成了高度垄断的市场格局。据SEMI统计,2020年全球EDA市场规模为114.67亿美元,同比增长11.63%,2012-2020 年复合增速为7.28%,呈稳定上升趋势。

全球EDA市场规模走势(图源:SEMI) 

其中,2020年前五大EDA公司占据了全球超过85%的市场份额,国产EDA的市场份额仅仅占1.6%,自给率刚刚超过10%。

重要的是,地缘政治影响下,本土集成电路产业正面临EDA断供的风险。最近又有消息传出,为了减缓中国制造先进芯片的能力,要对特定类型的EDA软件实施新的出口限制。

在这样的背景下,加速了本土EDA企业发展及国产替代的进程,成立于2010年的概伦电子正是其中的代表企业之一。

发布EDA全流程平台产品NanoDesigner 

自成立至今十余年来,概伦电子坚持以前瞻性的战略定位和布局为指导,以市场竞争力为导向,持续进行技术开拓创新和产品研发升级,不断提升产业竞争力。

目前概伦电子的核心EDA产品正持续支持和推动7nm、5nm、3nm等最先进的工艺节点以及最高端的各类存储器芯片设计,并已被业内前十大晶圆代工厂和前三大存储器厂所采用,广泛应用于各类存储器、模拟和数字及SoC电路的设计。

在已有成果基础上,为了进一步满足国内IC产业需求,概伦电子着重解决行业痛点问题,致力于推动设计和制造两个环节的深度联动,建设基于DTCO的国产EDA生态,通过国产EDA的发展提升产业的整体竞争力。近日,概伦电子推出了基于DTCO理念打造的、承载EDA全流程的平台产品NanoDesigner。

作为全定制IC设计解决方案的平台产品,NanoDesigner能为用户提供一个灵活、可扩展的针对存储器和模拟/混合信号/射频等芯片的全定制电路设计环境,包括原理图编辑、版图编辑、物理验证、电路仿真以及AI算法驱动的电路设计优化等功能。

据概伦电子高级应用经理逯文忠介绍:“NanoDesigner产品界面直观、易操作,无缝集成概伦电子电路仿真器NanoSpice系列引擎、良率导向设计平台NanoYield、大容量波形查看器NanoWave,并全面兼容Open Access数据库等业界标准文件、各类标准工具接口,还支持强大的电路查看、编辑、自动连接等功能选项,真正做到整合原理图与版图设计、电路仿真与分析、物理验证与设计自动化于一体,为以各类存储器电路、模拟电路等为代表的定制类芯片设计提供完整的EDA全流程,从而极大地提升设计效率。”

综合来看,在一系列工具和平台的加持下,NanoDesigner综合设计平台将为用户提供丰富的电路模板库、智能的辅助设计界面与插件、APR相关以及PV验证工具。类似C++的AXEL解释性语言以及Python语言用于支撑用户进行脚本开发编辑。其中基于AI以及遗传进化算法的优化器,将应用于器件、工艺及电路优化。在电路优化方面,可以利用自动调整电路中的器件参数,通过不断仿真迭代、杂交变异,自动生成满足spec和constraint的最优器件组合。

NanoDesigner的推出标志着概伦电子“优先选择突破关键环节EDA工具,逐步形成关键流程解决方案”的发展战略取得阶段性成果, 同时在设计与制造的相关阶段实现协同优化,推动DTCO流程的应用落地,加快工艺开发和芯片设计的迭代,提升最终产品的竞争力。

持续深化及落地DTCO战略 

概伦电子董事、总裁杨廉峰博士表示: NanoDesigner的推出标志着概伦电子以DTCO理念创新打造应用驱动的EDA全流程的战略落地, 将继续致力于为行业解决存储器设计与制造、先进工艺开发、高端芯片竞争力提升等关键问题,实现概伦电子的商业价值。

DTCO即Design Technology Co-Optimization,推动集成电路设计与制造领域的深度和高效联动的方法学。

自成立之初,概伦电子便以“提升集成电路设计和制造竞争力的良率导向设计”理念为指导进行前瞻性的技术研发和产品布局,并经过多年积累进一步演进成为新的“设计-工艺协同优化(DTCO)”方法学。

针对中国集成电路行业的特点,概伦电子围绕DTCO方法学,首先在集成电路制造和设计两大关键环节进行重点突破,自主研发了相关EDA核心技术,可有效支撑7nm/5nm/3nm等先进工艺节点下的大规模复杂集成电路的设计和制造,帮助晶圆厂在工艺开发阶段评估优化工艺平台的可靠性和良率等特性,建立精确的器件模型、PDK和标准单元库,并通过快速精准的电路仿真帮助集成电路设计企业有效预测芯片的性能和良率,优化电路设计。

概伦电子深耕多年,在制造类EDA和设计类EDA领域积累了丰厚的技术成果,同时服务了大量国内外知名客户,深刻理解了高端芯片在设计和制造两个环节的痛点和需求,使其具备了实施DTCO所需的基础,打造了基于DTCO的EDA流程,战略性地进行技术规划和产品布局,并拥有了相当程度的先发优势。

NanoDesigner的推出为概伦电子在现有DTCO方法学和流程创新探索成果的基础上,集成了公司的优势设计工具和核心引擎,进一步完善DTCO平台搭建及相关EDA工具的研发,继续拓宽DTCO流程的覆盖。

另一方面,复盘EDA巨头的发展路径不难发现,EDA联动设计与制造环节,因此构筑全流程EDA工具,打造联动制造与设计的EDA产品生态是必然选择。目前概伦电子依托DTCO平台推动工艺开发和芯片设计之间的协同优化,可以有效提升产品的PPA、良率和可靠性等,为客户提供具备国际竞争力的全流程解决方案。

在全球范围内,DTCO方法学也得到了行业的普遍认可,以Synopsys、Cadence为代表的行业领先EDA公司已推出了基于DTCO方法学的EDA流程和解决方案,以台积电和三星为代表的行业领先集成电路企业在先进工艺节点的研发中也进行了DTCO的实践。DTCO是先进节点下实现工艺平台的性能和良率等核心竞争力的关键技术。

相较于行业友商,概伦电子拥有成熟完整的设计支持解决方案作为DTCO协同优化的桥梁,其在设计和制造两个环节均拥有业界领先的核心EDA技术并已得到了国际领先客户的广泛采用,具备了DTCO落地的实施基础,能够针对我国集成电路产业的实际需求进行创新,一方面加快工艺平台的开发和芯片设计之间的迭代推动产品早日上市,另一方面提升同等工艺平台下的芯片竞争力,以DTCO的理念推动和支撑国产EDA生态的建设,从而打破国际EDA巨头的生态垄断,提升集成电路产业的整体竞争力。

未来,概伦电子将基于已有产品及技术优势,持续打造从测试设备、器件模型、PDK、标准单元库到电路输入、电路仿真、版图设计、物理验证、验证和优化的EDA全流程解决方案。

杨廉峰博士表示,“基于NanoDesigner平台,公司将通过DTCO流程创新持续打造应用驱动的EDA全流程解决方案,众多在研项目将在2022年及未来逐步推出。”

写在最后 

除了技术壁垒,EDA行业的生态壁垒也极大推高了后来者的进入门槛。这种生态垄断是指国际EDA巨头与集成电路的各个环节都深度合作,在过去十多年来一起推动了先进工艺的迭代和高端芯片的升级,久而久之形成了一个难以撼动的生态。

这里面不仅包括主流EDA厂商提供的种类繁杂的工具组合而成的流程,也有分散在各个环节包括晶圆代工厂、领先的设计公司或IP厂商等各自在工具使用、流程整合、设计方法学等方面的经验积累和工程实践。

这些都是国产EDA厂商面临的差距,且需要长时间沉淀才能赶上的,但考虑到本土发展需求,我们又很迫切需要打造适合中国集成电路产业发展的EDA供应链。因此,帮助芯片设计公司定制和优化其COT(Customer Owned Technology)流程,把工艺潜力更好地挖掘出来,最终加快工艺和开发的迭代,提升产品竞争力,这就是概伦电子打造基于DTCO和应用驱动的EDA全流程的核心。

结合NanoDesigner平台的推出,除了在战略层面加强全流程产品的国产替代外,也是概伦电子以业界领先的DTCO技术作为核心驱动力进行差异化定位和价值提升的重要体现,标志着概伦电子选择优先突破关键环节,并以多个具备国际领先地位的核心优势产品推动全流程建设的发展战略取得阶段性成功。

国产化过去经历了两轮的浪潮,第一轮是以PC整机、服务器以及相关的软硬件的信创浪潮;第二轮是以半导体为主的芯片国产化浪潮。第三轮以基础工具链软硬件为主的国产化浪潮即将到来,典型代表包括EDA和科学仪器。

过去三十多年,EDA一直都是“打补丁”式的发展。国内EDA行业的突围,不能简单考虑国产替代,更不能简单地做me too产品,关键还是创新,不止是技术创新,还要考虑流程及方法学的创新,甚至商业模式的创新。

在国产化浪潮之下,概伦电子作为具备全球竞争力且国内第一家上市的EDA厂商,在上述的产品布局和战略规划下,有望在加速自身发展的同时引领国内EDA生态建设,提升产业竞争力,共享产业链价值。

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