芯华章:把握国产EDA发展重要机遇,创新产品与服务用户“内外兼修”

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【编者按】2023年,半导体行业面临宏观经济和地缘政治等多重挑战。迎接2024年,《集微网》推出回顾展望系列,邀请行业代表企业总结过去一年的产业链发展、热点话题,并展望未来。通过这一系列,为半导体行业提供有深度的参考,助力企业更好地应对新的发展趋势。

本期企业视角来自:芯华章科技股份有限公司(以下简称:芯华章)

EDA作为集成电路产业链的工业母机,连接和贯穿于芯片设计、晶圆制造、封装测试,直至电子产品设计,每个环节都离不开EDA工具的支撑。半导体行业在2023年遇到周期性挑战,但机遇和挑战总是并行而来,作为系统级验证EDA解决方案提供商,芯华章见证并参与着技术创新,充分拥抱和迎接着市场发展机遇及行业变化。

“寒冬”是相对的,眼下依然是国产EDA发展的重要机遇

回顾2023年,不管是从市场层面还是投资层面,2023年业界都会有产业变“冷”的感觉,但产业也有不少声音认为眼下依然是国产EDA发展的重要机遇期,主要表现在以下三方面:

第一,“国产替代”的内在需求,特别是高质量的国产替代需求依然存在,市场对国产EDA工具有很高的期待。一方面是出于对供应链安全的考虑,另一方面也是因为目前确实还有很多需求没有被现在的传统工具满足,比如验证效率的问题、覆盖率提升的问题等等。芯华章进一步强调,更高的产品力,更好地解决用户的问题,永远都是产业竞争取胜的不二法门。

第二,目前的“寒冬”是相对的,这里面依然蕴含着大量的新机遇。比如2023年火爆的AI,让大量高性能存储、算力等芯片公司受益;比如智能驾驶汽车的发展,传统燃油车所需汽车芯片数量为600-700颗,电动车所需的汽车芯片数量将提升至1600颗/辆,而更高级的智能汽车对芯片的需求量有望提升至3000颗/辆。“沉舟侧畔千帆过,病树前头万木春”,半导体产业是一个自我升级、自我革命的产业,新的技术、新的需求不断出现,并推动产业走出新的发展曲线。

第三,EDA相对整个大的半导体行业来讲更有发展韧性。半导体行业一直都呈现明显的周期性,受消费市场的波动影响很大。但是EDA作为必要的研发工具,处于整个半导体设计领域的最上游,受下游变动的影响相对较小,同时很多企业在行业下行期间也会积极进行新产品的研发,需要对EDA工具进行必要的投入。近10年,哪怕是疫情时期,EDA市场也一直在稳步增长。

面对外部环境的变化和挑战,2023年芯华章脚踏实地,稳扎稳打。对于2020年成立的芯华章来讲,2023年是芯华章成立的第四个年头,也是芯华章产品全面落地、市场拓展不断稳扎稳打的一年。

产品落地。2020年是中国EDA发展的元年,国产EDA有了新一波布局。其中像芯华章这样的企业经过几年的发展,积累了大量的工具和底层核心技术。2023年,芯华章产品布局围绕两条主线展开,即产品发展的“X和Y轴”。一条是继续补齐验证全流程产品以及其中的各种子功能,一条是在汽车电子、GPU等垂直领域提供系统级验证解决方案。

用户拓展。无论是对于芯华章,还是整个国产EDA行业来讲,取得用户信任都是非常重要的一个挑战。芯华章首席市场战略官谢仲辉表示:“这部分没有捷径,必须要扎扎实实地做好每个客户,让客户去帮助芯华章建立口碑,只有这样才能把口碑积累下来,等到口碑积累到一定程度,能够让客户在开始选择EDA时不需要做太多的评估就认准国产EDA工具,这是整个国产EDA成功的必经之路。”

在芯华章几百个工程师的努力下,2023年在服务用户方面也取得了一些切实进展,比如:

-渡芯科技部署芯华章双模硬件仿真系统HuaPro P2E,利用其在PCIe高速接口领域的独特双模验证优势,渡芯科技在高性能PCIe/CXL Switch芯片产品研发中成功使用该产品,来应对大型高速交换芯片研发过程中的验证和测试挑战;

-清微智能的AI IPC项目使用了芯华章硬件仿真系统HuaEmu E1,来进行TBA和ICE模式的功能验证,能达到1-10MHz的高运行性能,帮助用户更高效地完成算力和带宽的性能评估;

-矽昌通信引入了芯华章等价性验证工具GalaxEC,来帮助他们进行无线通信芯片的开发,特别是在综合与布线过程中对设计做细微优化后,可以直接快速验证优化前后设计的等价性;

-涌现科技基于芯华章硬件仿真系统HuaEmu E1精准触发器、波形抓取和源代码联动调试等功能,在高密度视频处理芯片设计中,快速定位并解决了性能测试中发现的多路并发问题,并且帮助客户解决了PCIE接口和DDR5的验证需求。 

融入新技术,产品力争“青出于蓝而胜于蓝”

2023年,芯华章在产品全面落地,巩固用户品牌认知的同时,锐意创新夯实产品基石。这一年,芯华章完成了国产EDA数字验证全流程平台的打造,并且在汽车电子这一垂直领域取得了比较好的进展。

6月,芯华章发布了硬件仿真系统桦敏HuaEmu E1,这是国内首台设计上支持超百亿门大容量的硬件仿真器,得到了中国通信学会的官方认证,以及清微智能、涌现科技等天使用户的联合打磨;

7月,芯华章发布了高性能逻辑仿真器GalaxSim Turbo,相比传统的仿真器,这款工具应用分布式、并行仿真技术,芯华章希望借此突破验证容量和速度对逻辑仿真器的限制,在RTL阶段就提早进行系统级验证;

8月,芯华章自研的数字全流程等价性验证工具GalaxEC也正式推出,芯华章自主研发了高效形式验证求解引擎库XSolver,有更高的求解能力,支持原生云部署,提供了丰富完备的用户开放接口,可以更好地满足敏捷验证与设计需要。

上述产品都是在原有的验证方法学基础上,融入了近些年最新的一些技术,试图做到“青出于蓝而胜于蓝”。

谢仲辉表示:“一定要有差异化的价值,这也是芯华章的产品路线之一,不能仅仅是“ME TOO”,要针对用户那些尚未被完全满足的需求深入挖掘。在这个基础上打造的全流程工具,会更有意义,对于客户和国产EDA生态的建构亦是如此。”

举个例子,一直以来由于EDA工具都被垄断在国际巨头公司手里,因此不仅是工具自身,包括更底层运行的服务器等也都是由国际公司提供。芯华章通过创新工具的底层架构,实现对国产服务器,诸如飞腾、鲲鹏等的支持,打破了这一垄断局面。

2021年7月,芯华章相关产品通过华为鲲鹏计算领域OpenLab兼容性测试,成为华为认证级ISV伙伴。2022年,芯华章数字仿真产品GalaxSim荣获华为鲲鹏创新大赛一等奖。

目前,芯华章自主EDA工具七大产品系列、十多款产品全部推向了市场,完成了对数字验证全流程的完整覆盖,进一步完善了自身丰富的系统级验证产品组合。其中包括:硬件仿真系统、FPGA原型验证系统、智能场景验证、形式验证、逻辑仿真、系统调试以及验证云。

在汽车电子这一垂直领域,芯华章不断丰富系统级产品解决方案——“PIL处理器在环仿真解决方案”。芯华章提供的汽车场景仿真和芯片仿真两大技术,是PIL处理器在环仿真解决方案的关键技术底座。PIL处理器在环仿真解决方案通过云场景遍历仿真,可以为HIL硬件在环仿真测试节省80%的时间,帮助车规级芯片开发提前1-2年实现上车应用。该解决方案最近已经被国家市场监管总局认研中心及中国汽车芯片标准检测认证联盟联合确认为“汽车芯片优秀案例成果”。

汽车电子领域产品不断成熟的同时,芯华章也落地了更多的主机厂及Tier1方案商用户,比如:芯擎和黑芝麻等。作为国内唯一实现7纳米车规芯片量产的厂商,芯擎部署了芯华章相关EDA验证工具。借助芯华章的工具,芯擎能够在芯片设计阶段,就进行和真实使用场景一致的系统级软硬件联合仿真和调试,提升系统级应用环境下软硬件协同表现,降低芯片在整车应用过程中的风险。

黑芝麻智能通过使用芯华章高性能数字仿真器GalaxSim Turbo,来强化新一代大算力车规芯片的开发,借助GalaxSim Turbo独有的智能分割以及分布式仿真技术,帮助黑芝麻优化验证资源的投入,通过提前引入软硬件协同的系统级验证,极大地缩短了开发周期。

积极拥抱AI大模型,持续关注大系统级芯片验证难题

2023年,芯华章在融入创新技术,不断丰富产品的同时,积极迎接AI热潮,拥抱大模型。以ChatGpt为代表的生成式AI热潮持续,芯华章也在AI以及大模型方面不断进行探索和实践。

谢仲辉指出,整个大模型时代最突出特征就是大,数据大、模型大、成本大,其核心是预训练,在大量数据的投喂下完成智能化学习。但大模型的知识是隐性地存储在神经网络参数中的,因此是模糊、不可解释的,所以其偶尔会产生看似正确的错误,这样的错误通常也难以修正。这在成本高昂、精确度要求高的芯片设计行业是不允许的。

为了更好地让大模型服务好EDA,芯华章认为有几个方面需要加强,也正是芯华章一直提倡的EDA 2.0中提到的,新一代EDA工具应该具备的特征。

1、开放性。针对大模型的应用场景和需求,设计开放的、可扩展的模型架构和接口,以支持训练数据的快速整合,同时提高模型的灵活性和可扩展性,使其能够适应不断变化的应用需求。

2、数据标准化。为了降低大模型训练和理解数据的成本,不同点工具的数据需要统一的格式,打破彼此的壁垒

3、可解释性。针对大模型的复杂性和黑箱特性,通过可解释性算法和技术来提高模型的可解释性和透明度。这有助于开发人员更好地理解模型行为,提高模型的可信度和可靠性。

4. 良好的算力基础。大模型需要更大的训练和推理算力,需要更有效的打破内存墙,因此也需要国产AI和GPU芯片厂商发力,尽快提高国产AI算力和效率。对此,芯华章EDA产品方案也会全力支持提升系统级大芯片的设计验证效率提升。

展望2024年,芯华章将持续关注针对大系统级芯片的验证难题。谢仲辉指出,过去的几年,集成电路产业确实正在发生巨大的变化。最突出的一点,就是为了追求极致的算力与性能,芯片的规模变得越来越大,结构变得越来越复杂。一个必然的结果就是芯片不再只是单一的个体,而成为软硬件一体化、多节点一体化的复杂系统。Chiplet和异构封装就是这种形势下突出的两个技术发展路线。

“但是日益复杂的芯片,却没有带来必然的效能提升。”谢仲辉表示:“一方面是越来越多的公版IP集合而成的SoC,缺乏自身特点的产品往往缺乏足够的市场竞争力;另一方面,系统化的芯片带来的验证难题,让大规模的创新始终存在效率和成本的双重瓶颈。”

针对大的系统级芯片验证难题,芯华章成立之初就做出了判断,并在产品研发的早期就做出了创新优化。比如芯华章所有点工具,都建立在统一的EDA数据库之上,这样从IP到子系统再到系统级,从不同的验证手段到系统调试,都可以复用统一的数据,不同验证工具之间能够充分协同,对验证效率提高起到很大帮助。

回看国产EDA产业发展历程,“国产替代”可能是起点,但一定不是终点。越来越多像芯华章这样重创新、强产品的企业,立足用户与产业需求,一边追赶国际先进水平“补作业”,一边努力做出自己的差异化亮点,让用户为产品和服务“买单”。功不唐捐,当越来越多国产EDA工具被用户津津乐道的时候,国产替代或者将不再是一个问题。

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