芯片设计软件EDA上市公司(特性使得芯片集成难度巨大)

记者|彭鑫
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从技术角度来看，芯片领域新技术层出不穷，新兴的架构、标准、需求、概念不断推动着行业的进步。综上所述，开源技术逐渐受到青睐，RISC-V、Chiplet等技术成为行业高频词。处于芯片设计领域上游的EDA软件公司在这个转型期应该如何应对？对此，全球三大EDA公司西门子EDA给出意见。
EDA的前身Mentor Graphics是一家美国自动化软件设计商和供应商。其业务范围包括集成电路设计、测试和制造；电子系统设计和分析；片上系统(SoC)设计；以及汽车电子设计解决方案等。2017年门拓被西门子收购后，并入西门子数字工业软件，完善西门子软件领域的整体布局。2021年，门拓图形更名为西门子EDA。
EDA工具是一个基础的工业软件，每个企业在设计芯片的时候都会用到，就像盖房子之前要用工具画图一样。在芯片设计领域，世界各地的芯片公司都在使用Synopsys、Cadence和西门子EDA开发的工具。国内EDA公司还处于初级阶段，在先进制造工艺中无法替代。近两年，EDA自主化的话题在国内引发热议。
这次合并让重组后的西门子EDA受益匪浅，包括来自西门子集团的技术和客户支持。西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理林绫表示，从2017年到2021年，西门子EDA基本实现了两位数以上的增长，在EDA市场的份额从2016年的20%增长到2021年的24%。
在中国，蓬勃发展的芯片产业近年来呈现爆炸式增长。在这股浪潮的背后，还经历了新冠肺炎疫情后缺芯片风波和汽车电子化浪潮引发的芯片行业结构性变化，带动了更多业外人士参与到芯片行业中来。EDA亚太技术总经理李观察到，越来越多的玩家进入这个行业，他们的身份也越来越复杂。
“因为数据的增加，对半导体的需求更多。原来是一个系统，一个通讯设备，甚至是一辆车，一部手机。它也制造自己的芯片。”李表示，这些公司之前都有自己的芯片供应商，但也深度参与芯片的设计和研发，形成了基于芯片的上下游应用的垂直整合现象。林绫表示，从制造端来看，十年前这类系统公司的业务不到5%，现在已经接近30%。“自研芯片的生力军是增长最快的客户群。”
这种趋势也给很多同行公司带来了挑战，比如西门子EDA。李将其总结为芯片的“系统伸缩”。“有些系统公司是把芯片、软件、系统一起做，所以设计的时候不用先把芯片做完，再去做它的系统或者软件。”他表示，在芯片设计中允许软件、机械和芯片同时验证和设计，已经是西门子EDA努力满足的需求。
实现更高级的工艺规模化和设计规模化也是西门EDA需要跟进行业技术发展的芯片工艺过程中的两大方向，分别对应着芯片工艺的进步和所谓的“大芯片”设计。
与中国芯片创业大潮同步，在物联网领域，开源架构RISC-V的出现，进一步点燃了新人的热情。如何看待RISC-V等新兴技术背后开源技术在芯片领域的流行？林绫说，不管是否开源，我相信市场最终会决定一切。其中，西门子EDA的任务就是倾听客户的需求，满足他们对不同方向的产品设计或应用场景或生态系统的支持。目前西门子EDA肯定会支持主流和所有生态系统。
最近正处于风口浪尖的Chiplet引起了热议。全球半导体行业正在合作制定互连标准。产业链上的EDA公司应该如何应对？
Chiplet指的是“小芯片”或“芯片颗粒”。通过将不同芯片的能力模块化，并使用设计、互连和封装等新技术，在一个封装产品中使用不同技术、不同工艺甚至不同工厂的芯片。在芯片行业，这一技术方向受到业界追捧，AMD、Intel等公司都采用了Chiplet方案来提前设计芯片。这种方案也被称为“异构集成”。
3月，AMD、Arm、Intel、高通、三星、TSMC、Sunmoon等十家半导体行业上下游企业组成UCIE(Universal chip let Interconnect Express)产业联盟，旨在推动小芯片互联标准的标准化，构建开放的生态系统。
李认为，UCIe解决的问题主要是不同的小芯片用什么标准相互通信。对于EDA公司来说，在数据互通过程中，更注重在芯片设计阶段解决数据格式、热仿真等实际问题。目前在EDA领域，业内有一个CDX (Chiplet Design Exchange)联盟，其中西门子EDA积极参与与fabs等公司的Chiplet技术合作。
他说，异构集成的挑战可以分为三个方面：一是制造，以及如何提高良品率。其次，生态系统，上下游需要促进统一标准的形成；其次，还有测试、散热等问题需要考虑。
小芯片是一个系统工程，涉及芯片设计、晶圆制造、封装、测试等环节。根据林绫的说法，任何工程问题都可能在各方面都具有成本效益。芯片行业流行异构集成，因为高级集成越来越贵：“电路越来越复杂，你需要的资源不仅仅是软硬件的计算资源、授权资源、工程师的资源，实际上非常贵。现在大家都在说摩尔定律慢下来，人们发现深度慢的时候，广度用3D和2.5D异构集成，做出同样的高性能芯片组甚至子系统。这是为了解决目前的技术演进，仍然需要加速演进。”