国产EDA异军突起！40年芯片老将回国创业，要PK国际巨头
作者 | 高歌
编辑 | Panken
芯东西4月2道，近日，美国***长Gina Raimondo称，由于我国半导体公司依赖美国软件，美国政府甚至可以以此“关闭”我国公司。
在芯片行业中，最重要的软件之一就是被誉为芯片产业皇冠上明珠的EDA（电子设计自动化）工具。但在EDA领域，就如同美国***长说的一样，新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence）和Mentor（后被德国西门子收购）等三大国际巨头都是美国公司。
据赛迪数据统计，2020年三大国际巨头合计占约80%的国内市场份额，在国内EDA市场呈主导地位。
在芯片设计类EDA工具中，物理编译技术是技术门槛很高且国际大厂必争的领域。这一技术决定了芯片的频率、运行速度，并影响着芯片流片的成功与否。如今我国只有少数企业拥有**自主知识产权的数字芯片物理编译解决方案，成立于2021年10月的矽极软件就是其中一家。
矽极软件的创始人蔡振是我国本土培养的第一代EDA学子。近日，芯东西也有机会和矽极软件的创始人蔡振进行了深入交流。在EDA这一“卡脖子”的领域，他没有将精力放在所谓的“国产替代”上，而是希望以创新做国际巨头做不到的事。
▲矽极软件创始人蔡振
一、首个专利推动大规模SoC设计，为芯片“卡脖子”归国创业
芯东西采访到蔡振时，恰逢上海新一轮疫情较为严重。尽管如此，蔡振对矽极软件的工作进度表示十分满意，他提到员工们已经熟悉了远程办公，只要平平安安就好。
蔡振1978年就读于复旦大学物理系的半导体专业。当时复旦大学的EDA研究在校长谢希德、教授唐璞山等前辈下，氛围十分热烈。
当时的计算机辅助芯片设计（那时EDA被称作ICCAD）是一门新兴的学科，蔡振认为自己可以在著名教授指导下，探索更多的领域，于是读研时选择了这一学科。
硕士毕业后，他曾在新加坡特许半导体任CAD工程师。此后，蔡振又曾任Cadence东南亚地区技术负责人、Aztech芯片部门CAD和物理设计部主任等职。之后蔡振又在新加坡进行了第一次EDA创业，之后转向了物联网芯片设计。
在芯片设计公司工作时，蔡振发现，EDA工具和用户需求之间的差距还相当大。即便是像自己这样的EDA专家，在使用先进的EDA工具时，如果在芯片layout布线中出现少数几个问题，整个芯片设计就要重新进行长时间的迭代。普通工程师在使用EDA工具时，则可能会面临更多问题。
▲半导体产业的事实和痛点
蔡振回忆起当时的工作情况：“常常到了tape-out的时候，因为在芯片layout的少数几个地方布线错误，而必须通宵达旦地长时间迭代，最后只好把芯片面积放大，才能解决问题，不耽误tape-out的期限。”
因此，蔡振就想，能不能在EDA中实现：把出现问题的芯片小块切出来单独进行处理，而不影响芯片其他部分的设计？经过很多次的实验，他终于实现了这一想法，这就是现在SoC芯片设计常用的“Feed-Through”技术，也是蔡振在美国的首个专利。
在多年的工作和创业中，蔡振发现，要开发高端的EDA工具，单单懂一点算法是不够的，需要有实际设计芯片的阅历和需要时间积累打磨的源代码平台建设。
由于2018年的美国制裁，我国企业开始进入缺芯困境。因此蔡振就与自己在新加坡的团队进行了讨论，探讨回国创业的可能。
不过矽极软件的创建并非一帆风顺。当时蔡振团队在物联网芯片领域发展得比较顺利，部分团队成员对回到EDA领域存有一定的顾虑。最终，因为在EDA领域有着多年的积累，蔡振和其团队决定归国重新回到EDA这一赛道。
如今，矽极软件的整个团队有10多人，正计划进行新一轮的融资。蔡振透露，等融资结束后，矽极软件会引进更多的EDA人才。
二、要用创新打开市场，专利已被巨头引用80余次
矽极软件主要专注于数字芯片的物理编译解决方案。
当前，芯片上的晶体管数量已达百亿、千亿级，最近苹果推出的M1 Ultra和英伟达的Hopper GPU晶体管数量分别为1140亿颗和800亿颗，其芯片布局布线的复杂程度和工作量远不是人工可以完成的。
物理编译技术决定了芯片设计的时间周期、流片情况，以及设计出来的芯片PPA（芯片的性能、功耗、尺寸）。这也是EDA工具的主要技术门槛之一。
从市场定位来说，矽极软件十分重视技术的创新，希望成为“物理编译领域以创新见长的解决方案供应商”。蔡振谈道，当前芯片行业经常提到国产替代这个词，但他更希望去做那些国际巨头还没有做到的事情，以创新打开新的市场，而不是替代国际巨头已经做到的事情。
蔡振称，实际上EDA巨头们在物理编译这一块，很多产品都是引用了十几年前的技术。矽极软件希望能够用一种新的技术去进行技术迭代，而不是和国际巨头硬碰硬做同样的方法、同样的事情。
矽极软件团队长期调研后发现，在EDA领域的顶层设计领域，存在一个空缺的市场机会。因此蔡振选择这一市场进行切入，再带动其他软件或者解决方案的布局。
▲矽极软件EDA产品
如今矽极软件已经拥有后端物理设计Top-down Hierarchical design架构的创新实现。这一技术基于蔡振原来的两项美国专利，并叠加了新的很多创新，矽极软件也将陆续申请一些新的专利。
通过这种Top-down Hierarchical design架构，芯片工程师可以从**最抽象层次出发，做高层次**，经过**验证后，再进行整体规划，将**行为*作分为多个子**。
这是一个目前很多公司都在研究的概念，矽极软件的创新主要在这一架构的自动化和智能化实现（implementation）上，能够充分利用多CPU资源，处理几十亿甚至上百亿的instance（实例）。这种设计架构和此前的Flat design架构相比，在大容量的SoC设计上有着巨大的优势。
而对下游厂商来说，矽极软件的EDA工具也能够为其创造很大价值。目前一款芯片的设计周期长达几个月，在矽极软件产品成熟后，这一时间将缩短到几周。这将为芯片设计公司带来极大的生产效率提升。
蔡振还是如今芯片设计中Feed-Through技术的奠基者。
简单地说，大规模的数字芯片是由很多模块组成的，传统上模块之间的连接需要在芯片上留出通道来实现，这样会增大芯片面积，使走线较为曲折，增加延迟。通过Feed-Through技术，工程师可以去掉这些通道，模块之间的连接从模块内部穿过，从而大幅减少芯片面积、加快电流的通行速度、设计芯片的时间也能够快很多倍。
据悉，这两项专利技术已被其他企业的专利应用了80余次，引用的公司包括英特尔、IBM、赛灵思、Synopsys和Cadence等国际巨头。此外，矽极软件当前还正和上海交通大学的AI研究团队进行合作，希望通过AI技术将自身的EDA工具变得更加智能，并具备更多的AI功能。
▲矽极软件专利被应用情况
三、风投入局带动创业高峰，人才招募、培养是重点
作为一家创企，矽极软件的短期目标就是做好自己的第一款产品。
蔡振透露，矽极软件希望通过几个月的时间，将自己的第一款产品在客户那里打磨好，使其成为市场需要、客户满意的EDA工具。矽极软件也将优先服务好国内客户，并做好产品的成熟度，以便在未来打入国际市场。
目前矽极软件和很多其他创企一样，最大的问题就是缺人。蔡振提到他归国创业时，已预料到国内的半导体人才会比较少，但是没有想到现实情况是人才稀缺。
矽极软件原本计划多招聘一些具有EDA背景的人才，但现在已经调整了招聘方向，希望招聘到有C语言、Linux编程经验的人才。在招聘到这些具有编程经验的人才后，矽极软件将边培训，边让他们上手一些项目中比较小的模块工作，用3到5年让他们成为EDA人才。
在创办矽极软件后，上海的EDA创业氛围令蔡振印象十分深刻。一方面，上海作为“我国半导体第一城”，在矽极软件的周边，有很多的下游企业，都是矽极软件的***户；另一方面，上海此前颁布了相关的芯片政策，当地的集成电路协会也提供了很多支持。蔡振补充说：“我们真正感受到是在创业的土壤上进行创业。”
近两年，EDA领域出现了一波创业小高峰，很多从三大国际巨头出来的人才开始自主创业，矽极软件也在这一波高峰中。对于这种现象，蔡振认为有两种原因，一方面是国家政策支持为芯片行业带来了非常好的发展机遇；另一方面是风险投资的进入，为创企提供了成长所需的资源。
他认为，这一波创业小高峰，肯定是存在一定的泡沫，但现在国产EDA企业缺乏懂技术、懂“know how”的人才，这种创业热潮为行业带来了一定的活力。他强调，对于创企，EDA开发平台同样必不可少，否则即使是最厉害的行业人才也需要从头做起。
从下游芯片设计公司来看，近两年出现了大量新兴的高端芯片设计公司，他们不仅需要更新的技术，也渴望定制化的工具。这对矽极软件等EDA创企来说，是一个难得的发育良机。
四、结语：国产EDA创企发力或补足国产半导体供应链
作为“芯片之母”，EDA是芯片供应链的最上游产业之一，不仅影响着芯片设计，同样影响着晶圆制造、封装、测试等环节。
如今EDA市场主要被Cadence、Synopsys、Mentor三大国际巨头所占据，成为了芯片产业中的“卡脖子”领域。如果想要打破国际巨头垄断，国产EDA企业除了进行产品替代，技术或商业模式的创新也必不可少。
随着更多像矽极软件这样的国产EDA企业出现、融资、上市，国产EDA行业发展正进入一个新的节点，国产EDA不再被“卡脖子”或许就在不远的未来。
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