隨著先進制程不斷推進，以及AI、大數(shù)據(jù)、云計算等一系列新技術的快速發(fā)展，數(shù)字電路的處理能力越來越強，電路規(guī)模越來越大，對大規(guī)模數(shù)字芯片的需求也越來越多。因此，如何加速大規(guī)模數(shù)字電路設計就成為了業(yè)內(nèi)芯片設計企業(yè)關注的焦點。

作為芯片產(chǎn)業(yè)的根技術和硬科技，EDA和IP在大規(guī)模數(shù)字電路設計中發(fā)揮著不可替代的作用，也是集成電路技術發(fā)展的重要助推器。其運用的好壞，決定著一個芯片設計公司的開發(fā)效率，還影響著產(chǎn)品質(zhì)量和最終性能，因此優(yōu)秀的芯片公司與EDA和IP企業(yè)之間相互成就，彼此激勵。

因此，在大規(guī)模數(shù)字電路設計面臨挑戰(zhàn)的當下，EDA和IP如何協(xié)同發(fā)力才能更好地滿足芯片設計企業(yè)面對新應用、新市場和新技術時的復雜需求，持續(xù)為本土芯片產(chǎn)業(yè)升級提供強大動力呢？帶著這個問題，半導體行業(yè)觀察采訪了兩位資深的行業(yè)老兵——思爾芯董事長兼CEO林俊雄先生和芯動科技董事長兼CEO敖海先生，和大家暢談加速大規(guī)模數(shù)字電路設計的那些事兒。

林俊雄

思爾芯董事長兼CEO

林俊雄先生于2003年創(chuàng)立思爾芯，曾就職于美國的Altera和Aptix公司。林先生擁有美國康奈爾大學電氣工程學士學位，及中歐國際商學院的高級管理人員工商管理碩士學位。作為一位資深的電子設計自動化（EDA）專家和經(jīng)驗豐富的企業(yè)管理人士，他成功引領思爾芯成長為行業(yè)內(nèi)的佼佼者。

敖海

芯動科技董事長兼CEO

敖海先生于2006年從海外歸國創(chuàng)辦芯動科技，17年來，他帶領芯動團隊攻關克難，成長為國內(nèi)一站式IP和芯片定制的生態(tài)賦能型領軍企業(yè)。芯動是國內(nèi)唯一獲得全球6大晶元代工廠簽約支持的IP供應商，在14nm到3nm的FinFET工藝上成果卓著，超100億顆國內(nèi)外知名公司的主流芯片背后有芯動IP。作為國家級特聘專家，他擁有數(shù)十項中美發(fā)明專利。他本科畢業(yè)于華中科技大學、并在多倫多大學電器與計算機工程、斯坦福大學EE等研究生院深造。以下為采訪實錄

Q1

在大規(guī)模數(shù)字電路設計中，EDA 和 IP 分別扮演什么角色？他們之間相互的關系和互動是如何影響整個芯片設計過程的？

林俊雄：EDA和IP的目的都是一樣的，幫助客戶開發(fā)出更高效能、更低功耗、更低成本、更有競爭力的芯片產(chǎn)品。區(qū)別在于實現(xiàn)方式，EDA工具是通過自動化以及更好的算法來達到優(yōu)化 PPA 的目的，而 IP 通常是利用設計模塊的復用性來幫助客戶縮短設計時間。EDA + IP可以達到更好的效果。以搭積木舉例，常規(guī)的芯片設計就像用小積木搭建小的建筑，而利用EDA+IP像用更大的積木來蓋更大的房子。同時，這個大積木的質(zhì)量已經(jīng)做過充分驗證，搭出來的房子不僅規(guī)模大，品質(zhì)也更有保障。
敖海：芯片設計搭積木的過程中，EDA是提前進行數(shù)字化驗證的平臺工具，而IP就是其中的可復用模塊組件。通過EDA工具+IP組件的自由組合，客戶能夠?qū)崿F(xiàn)工具的流程化、驗證自動化和設計自動化。EDA和IP供應商的共同點就在于賦能客戶盡快把產(chǎn)品做出來，區(qū)別就是術業(yè)有專攻。像思爾芯這樣的EDA 公司，除了提供原型驗證、硬仿等快速敏捷開發(fā)平臺和工具之外，還可以搭配外部子卡，構建客戶真實使用場景。芯動科技則是提供DDR、USB、HDMI等各種和先進工藝綁定的高速接口IP，一部分數(shù)字邏輯放在思爾芯的原型驗證系統(tǒng)上，一部分非數(shù)字邏輯可以作為物理接口、物理芯片，和思爾芯的整體方案搭配，并在仿真過程中提供完整的庫作為支持。
理論上，EDA和IP是兩個不同的供應商，擁有不同的技能，但從大型數(shù)字電路設計的角度來說，適應客戶對完整技術支持服務的需求，我們打造的這種生態(tài)合作關系就提前給客戶做了適配，幫助客戶少走彎路，并且通過分享我們的經(jīng)驗來幫助客戶縮短開發(fā)周期，提高生產(chǎn)力。對于大規(guī)模數(shù)字設計來說，我相信這是一個非常好的組合，也相信未來這樣的組合必要性會越來越高。

Q2

從目前的行業(yè)現(xiàn)狀來看，市場上有的公司提供EDA+IP的綜合性服務，也有很多公司專注于單一的領域，僅提供EDA或者IP，那么這兩種商業(yè)模式在實際應用中各有什么優(yōu)勢和限制呢？

敖海：正如我前面所提到的，EDA和IP公司的共同點就是服務同一類客戶，我們的專業(yè)能力基本上能做到無縫對接。有些公司的業(yè)務能覆蓋兩者，其耦合點也是在于能共同服務一類客戶。所以我認為EDA公司、IP公司是獨立的還是綜合在一起的，并不是那么重要，重要的是雙方有沒有協(xié)同性，有沒有經(jīng)驗和能力真正幫到客戶。

Q3

思爾芯作為國內(nèi)首家數(shù)字 EDA 供應商，如今即將迎來成立20周年，公司目前的發(fā)展現(xiàn)狀和主要成就有哪些？以及在數(shù)字EDA領域思爾芯在哪些技術和服務方面展現(xiàn)出了特別的專業(yè)性和創(chuàng)新性？

林俊雄：思爾芯早期是從單點工具原型驗證起家，從3、4年前開始，通過自主研發(fā)、重大政府項目的成果轉(zhuǎn)化，以及并購、技術引進等方式，目前已經(jīng)組成了一個非常強大的研發(fā)團隊，也完成了前端設計和驗證工具的主要工具鏈，包括架構設計、軟件仿真、硬件仿真、原型驗證、數(shù)字調(diào)試，還有 EDA 上云相關的一些工具和服務等等。我們在全球擁有600多家客戶，這個數(shù)量應該是國內(nèi)第一的，我們的國外客戶包括Intel、索尼、三星等，國內(nèi)前十的半導體設計公司中也有7家是我們的客戶。
我們的工具可以按照不同的組合滿足客戶項目在不同設計階段的需求，包含從 IP 開發(fā)開始，到 SoC 集成、軟硬件集成、軟件開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)驗證等。通過使用我們的通用數(shù)字電路調(diào)試軟件和豐富的驗證 IP 以及外置應用庫，我們可以建立統(tǒng)一的設計驗證與調(diào)試環(huán)境，確保在同一個芯片項目中，不同的團隊都能夠高效地協(xié)作，提高整體開發(fā)的效率。

Q4

芯動科技作為一家一站式IP和GPU領軍企業(yè)，也已擁有17年的行業(yè)經(jīng)驗，芯動在IP領域的主要研發(fā)方向有哪些？主要關注哪些特定的賽道和市場需求？

敖海：芯動科技成立至今已經(jīng)和包括臺積電、三星、中芯國際、華力、Global Foundries、UMC等在內(nèi)的主流晶圓廠都建立了密切合作，創(chuàng)造了200多次流片紀錄。在接口領域我們擁有一系列具有競爭優(yōu)勢的IP組合，諸如全球唯一的高端HBM2E/HBM3組合以及GDDR6X/GDDR6高帶寬設計，LPDDR5X/ LPDDR5 Combo也達到了10Gbps的速度，DDR系列產(chǎn)品實現(xiàn)了全球最高性能和最全覆蓋，做到全球領軍；再如我們的高性能計算IP三件套，不僅做到了從最高24Gbps的GDDR6X到最低端的DDR全面覆蓋，還擁有PCIe5.0、PCIe4.0以及其他各種標準32-56G SerDes；芯動科技還是全球第一家發(fā)布Chiplet的公司，我們在UCIe發(fā)布協(xié)議之前就已經(jīng)和Intel有兩年的合作了。現(xiàn)在我們也支持中國標準的Chiplet，已經(jīng)在思爾芯平臺上得到過驗證，并且實現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)，也應用在了我們自研的風華GPU上。芯動的Chiplet優(yōu)勢明顯，一是密度高，我們通過DDR技術，只傳時鐘不傳數(shù)據(jù)進行同步，PPA 比競品好20%以上；二是低延遲，Chiplet在做整體的總線延伸過程中，低延遲也是非常關鍵的啟動性能。針對消費電子領域，我們還有通用的USB3.0、HDMI/eDP TX/RX等，而且大部分IP都有PHY和控制器的完整組合。除了能夠給客戶提供相關的IP驗證模型外，還提供系統(tǒng)模型、驅(qū)動驗證模型，并且提供全流程的定制服務，幫助客戶解決更多問題。
此外，我們聚焦高性能計算、多媒體&汽車電子、IoT物聯(lián)網(wǎng)4大平臺提供全套IP和芯片定制服務，可進行原型驗證、EDA仿真以及測試片，并且提供IP兜底。這些產(chǎn)品和能力結(jié)合思爾芯完整的平臺功能，基于雙方十多年的成功經(jīng)驗，將為客戶提供端到端的保障。而且芯動科技一直都很專注于先進工藝的發(fā)展，具備全球14nm到3nm的IP搭建能力和覆蓋能力，累計服務客戶超過300家，囊括了高通、亞馬遜、AMD、微軟等國際知名公司，以及本土前十的設計企業(yè)，使用芯動IP成功流片的高端SoC超過100億顆。這足以證明我們的能力完全能夠服務現(xiàn)代產(chǎn)品線的發(fā)展，是我們行業(yè)地位和技術先進性的佐證，也是我們“客戶的成功就是我們的成功”理念的體現(xiàn)。
總而言之，芯動科技是先進工藝一站式的IP提供商，我們希望為客戶提供各種硬化服務，提供一站式IP以及各種封裝、驅(qū)動、驗證和系統(tǒng)量產(chǎn)解決方案，幫助客戶加速設計流程。整套服務體系過程中，我們跟思爾芯有非常強的無縫對接，一旦客戶使用了思爾芯的平臺+芯動的IP，我們能提供測試片、測試板和相關的解決方案來讓我們雙方的EDA、IP和FPGA組合達到便捷開發(fā)的能力。未來，我們也會加強在先進工藝大芯片上的投入，為客戶提供更加完整高效的服務體系。

Q5

思爾芯和芯動科技為何選擇生態(tài)合作？在面對各自領域的強勢地位時，這種合作帶來的相互增值和市場優(yōu)勢有哪些？

林俊雄：我們雙方合作的主要原因還是有大量的客戶重疊，例如君正，他們利用我們的 EDA + IP組合，大大縮短了整個驗證周期，提高了整體效率。那我們合作可以分成幾個層面：
第一個層面是單個 IP 的部分，主要是接口 IP，比如PCIe，Memory等，芯動的這些IP大部分已經(jīng)在思爾芯的工具上驗證過了，并且在我們的原型驗證系統(tǒng)上也都有參考設計。所以當客戶使用時，不需要從零開始，只需要關注如何跟自己的設計做整合。國內(nèi)的大部分芯片設計公司已經(jīng)采用了思爾芯的原型驗證，，這時候接入芯動的IP，銜接就非常快。舉個例子，最近有家自動駕駛的客戶，他們在選IP的時候，PHY和Controller部分的兼容性問題困擾了他們非常久，最后我們在原型驗證平臺上為客戶提供參考設計，為客戶解決了適配問題，從而節(jié)省了很多時間。
第二個層面是在應用領域，比如說IoT，客戶可以根據(jù)自己的需求，組合我們的產(chǎn)品，然后自己重新設計，在很短時間內(nèi)就可以重新搭建，利用我們原來的驗證架構，就可以完成充分的驗證，并開始開發(fā)軟件，做系統(tǒng)的整合，這方面我們也有非常多的客戶案例。
第三個層面是在設計的更前端，比如在架構設計的時候，因為現(xiàn)在大規(guī)模設計的復雜度非常高，在還沒有做RTL設計之前，客戶就需要做大量的性能評估、器件和IP選型。我們的工具中已經(jīng)整合了很多芯動科技的IP，讓客戶在很早期就能模擬搭建SoC的過程。思爾芯的架構設計工具還可以和我們其他驗證工具整合，在設計過程中幫助客戶從高階的模型一步一步移植到軟仿，最后移植到原型驗證中，在投片之前就可以把整套系統(tǒng)級的設計全部做完。
敖海：林總介紹的非常全面，我再補充幾點：
第一，FPGA大型芯片的開發(fā)需要確保敏捷開發(fā)平臺有非常高的逼真度，在軟硬件方面都要能夠和真實的流片對齊。芯動有大量的成功流片經(jīng)驗，思爾芯有大量軟仿、硬仿的驗證接口，把雙方的工具庫和產(chǎn)品庫搭配在一起，能夠形成更加完整的經(jīng)驗，以應對芯片功能和接口的復雜化，幫助客戶少走彎路。
第二，我們積累的大量經(jīng)驗能幫助客戶縮短開發(fā)周期，更快完成芯片集成、系統(tǒng)驗證。以傳統(tǒng)流程體系為例，芯片設計企業(yè)買一個IP，回去看datasheet，然后把它玩轉(zhuǎn)，最后量產(chǎn)、封裝，完成這一套工作需要很多的人力和時間，并且不是百分百成功的。而通過我們IP和EDA合作的一站式服務，在軟硬件配置過程中搭好敏捷開發(fā)平臺，打通大家交流的窗口，賦予客戶更強的經(jīng)驗值，并且給客戶充分的試錯機會，從而開發(fā)出來更有競爭力的產(chǎn)品。
第三，國產(chǎn)生態(tài)以前是比較弱的，現(xiàn)在我們服務客戶的核心就是要積極解決客戶的痛點，比如把所有IP處理器和相關復雜系統(tǒng)打包提供給客戶，并且把我們的原型驗證平臺用軟件/硬件、IP硬核/軟核的模式呈現(xiàn)給他們。對此，我們提前做了大量的適配，這些經(jīng)驗對于客戶會非常有價值。未來，我們希望這種生態(tài)合作的體系能夠越來越大，比如思爾芯把平臺的極限開拓到64個甚至128個FPGA的組合，實際上這個組合我們已經(jīng)在合作過程之中了，將對未來GPU、NPU、CPU開發(fā)有巨大的助力。

Q6

針對Chiplet這個特定的應用領域，思爾芯和芯動是如何協(xié)作的？雙方的合作給整個芯片產(chǎn)業(yè)帶來了哪些顯著影響？

林俊雄：我們和芯動在Chiplet方面的合作優(yōu)勢主要有兩點：第一點是架構設計上，Chiplet是復雜性很高，在設計早期就要提前做架構設計、后端設計、物理實現(xiàn)等方面的考量。在這方面，我們的架構設計工具跟芯動的UCIe等IP可以很好地組合成為設計方法學，幫助客戶在早期判斷他的設計是否適合其應用場景。
第二點，Chiplet本身的設計也是需要充分驗證的。其實Chiplet可以理解為一個更大的IP，如果我們剛剛講的EDA + IP是用小積木來搭建房子，那EDA+Chiplet就是用大積木來搭建房子了。在這方面，我們跟芯動的合作帶來的諸多優(yōu)勢和好處又得到了進一步放大，比如剛剛提到的原型驗證平臺，客戶不需要從零開始，而是可以很快完成他的設計。
敖海：正如林總所說，Chiplet是一個大積木，需要去組合。在設計過程中我們不能盲人摸象，而是要從系統(tǒng)架構的角度和硬件評估的角度把Chiplet 的組合提前適配好。芯動的UCIe Chiplet采用了DDR模式，端到端連線可以直接通過GPIO在FPGA上進行互聯(lián)，只需要調(diào)整頻率就可以完成整個Chiplet在總線整體協(xié)議方面的全套仿真、驗證和硬仿的工作，因此功耗很低。而且我們在思爾芯的FPGA里面，已經(jīng)實施了Chiplet的硬化模塊，通過FPGA與FPGA互聯(lián)，能夠完整的仿真整個Chiplet的總線功能。同時我們還有另外一個模式，就是兩套平臺之間可以通過Chiplet PHY芯片進行互聯(lián)，可以是低速模式的FPGA與FPGA，也可以是高速模式的FPGA體系與FPGA體系，這套體系都可以通過思爾芯的EDA工具進行集成。在Chiplet領域，我們不但提供多種互聯(lián)方式，也給客戶提供大量互聯(lián)的可定制化協(xié)議能力，并且已有很多成功經(jīng)驗能幫助到大家把芯片組合的風險降到最低。
舉個例子，在做GPU等大型芯片的過程之中，可能涉及到很多內(nèi)核的數(shù)據(jù)交換，期間出現(xiàn)卡頓或者相關協(xié)議方面的性能問題會影響整體的性能評估。通過傳統(tǒng)的仿真可能需要很多時間，但通過我們和思爾芯共同打造的這個平臺可以快速實現(xiàn)這一步的跨越，這種可組合的Chiplet和可組合的平臺放在一起就給客戶提供了大量敏捷開發(fā)的能力和domain knowledge的深度，并且得到相對應的服務兜底，無需擔心Chiplet理解和風險問題。
我們很高興看到，Chiplet未來將會成為我們雙方組合的強大優(yōu)勢，Chiplet和大型芯片、大型FPGA組合的綁定也是未來的市場趨勢。

Q7

最后，兩位嘉賓可否分別展望一下，鑒于目前的技術發(fā)展和市場的趨勢，數(shù)字電路涉及領域的未來發(fā)展是怎樣的？

林俊雄：毫無疑問，未來芯片發(fā)展的復雜度會呈幾何式上升。我們可以看到，不管是 AI、ChatGPT還是大模型等需要大量的算力，也就需要大量高端的芯片作為支撐。本土市場又具有需求多元化、接近應用端的特點，所以對芯片產(chǎn)品的迭代速度也提出了更高要求。芯片產(chǎn)業(yè)鏈的整體能力決定了國內(nèi)的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度。在與國際市場的競爭中，我們?nèi)绾尾拍苓_到這樣的水平呢？除了EDA+IP之外，還有很多關鍵技術，比如剛剛提到的Chiplet，需要大家齊心協(xié)力，加強合作去創(chuàng)建一個共贏的生態(tài)，我相信硅谷之所以成功，也是因為當初他們建立了很好的生態(tài)鏈。
我覺得現(xiàn)在其實是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的好機會，雖然我們也遭遇了一些阻礙，但是我相信在像思爾芯合芯動這樣優(yōu)秀的國產(chǎn)公司的共同努力下，一步一個腳印，一定能夠取得新的進展和成果。同時也希望可以有更多的產(chǎn)業(yè)鏈伙伴加入我們，不僅是企業(yè)，也包括高校、政府等，我們早日走出有中國特色的半導體產(chǎn)業(yè)道路。
敖海：關于數(shù)字電路的發(fā)展趨勢，我認為有幾點：
一是芯片在突破先進工藝的極限之后會轉(zhuǎn)向Chiplet組合的趨勢。當前，國際工藝已經(jīng)發(fā)展到3nm，但國內(nèi)先進工藝受限，我們更多地需要在成熟工藝上進行組合。想要做大規(guī)模芯片，就要考慮新的架構、新的組合，包括I/O die、存儲die、邏輯die，還有相關的高速互聯(lián)、高速大帶寬的設計組合，這其中就會用到更多的IP和更多的芯片進行復雜的軟硬件組合，也必然會要求有更加強大的EDA工具和強大的IP兜底能力作為基礎。
二是市場會越來越卷。我們都知道近幾年成立了上萬家集成電路公司，但是從需求的角度來說市場在下行，同時又出現(xiàn)了像ChatGPT這樣的智能化爆發(fā)，在這樣的環(huán)境下，只有那些跑得快，更貼近市場的企業(yè)才能獲得成功。這就是為什么我們強調(diào)國產(chǎn)生態(tài)要有好的服務能力、支持體系和兜底能力，要能支持客戶把做芯片做的又快又好，同時還要減少開支，才能提高在市場上的生命力。
三是對國產(chǎn)化的支持。傳統(tǒng)印象里，大家可能都認為國外的IP或EDA更好，但從發(fā)展的角度來看，國內(nèi)也有很多耕耘了十幾年的企業(yè)，他們服務了大量國內(nèi)外客戶，足以證明其能力是具有競爭力的。而且我們也在腳踏實地為國產(chǎn)市場服務、為國產(chǎn)生態(tài)賦能，并在過程中不斷成長，不斷優(yōu)化產(chǎn)品和服務。所以我希望大家相信國產(chǎn)，相信國產(chǎn)生態(tài)一定會發(fā)展的枝繁葉茂。
所以結(jié)合這三個趨勢，我認為未來兩年也是屬于大模型，從端到云到車遍地開花的時代。對此，我們期待能夠和更多的同行一起建設國產(chǎn)生態(tài)，合作共贏。

結(jié)語大規(guī)模數(shù)字電路設計是一個集高精尖于一體的復雜系統(tǒng)工程，需要的是一個能夠提供全面解決方案的生態(tài)系統(tǒng)，以支持更復雜的設計和更快的開發(fā)周期。國內(nèi)EDA和IP供應商能聚焦在各自專長領域結(jié)合自身優(yōu)勢，提供更加全面和協(xié)同的解決方案，才能更好地滿足芯片設計企業(yè)面對新應用、新市場和新技術時的復雜需求，持續(xù)為本土芯片產(chǎn)業(yè)升級提供強大動力。國產(chǎn)生態(tài)體系的建設，對于行業(yè)進步具有重大意義，也離不開產(chǎn)業(yè)各界的大力支持。
轉(zhuǎn)載自半導體行業(yè)觀察公眾號