对标EDA三巨头，国产企业级硬件仿真系统新突破

谈到提供数字芯片验证服务提供商，也许大家会想到EDA三巨头——Cadence、Synopsys、西门子EDA(Mentor Graphics)。由于EDA三巨头掌握着主导权，旗下产品在中国半导体市场的占有率超过八成，其他EDA品牌要与之竞争，面临着非常多的压力和困境。kcUesmc

近年来，半导体行业的国产风潮，带动了国产EDA企业初露锋芒。经过几年的快速发展，中国EDA技术取得了新突破，并推出了一批国产EDA工具。作为中国最早成立的EDA公司之一，思尔芯自2004年在上海成立以来，就一直专注集成电路EDA领域，业务聚焦于数字芯片的前端验证。近日，思尔芯（S2C）发布了企业级国产硬件仿真系统——OmniArk芯神鼎，这是思尔芯对标EDA三巨头，并实现信号全可视的产品。kcUesmc

思尔芯近20年的发展历程

根据思尔芯CEO林俊雄介绍，思尔芯最早于2003年在硅谷成立，其创始人均有美国EDA公司的工作经历。当时，大家看好中国半导体行业的发展，在拿了第一桶金之后就决定到上海设立总部(2004年)。后面经历了十几年的迭代开发，由于EDA一开始在国内有受到太多关注，当时公司大部分的客户在海外，其客户包含英特尔、索尼、三星等，为了满足海外客户的需求，思尔芯也在海外设立了分公司。经过了近20年的发展，思尔芯在全球有600多家客户，在北京、深圳、西安、东京、首尔、香港、圣何塞均有分支机构。kcUesmc

林俊雄也针对思尔芯与国微集团的关系做了解释。“一直到2018年，国微集团开始做EDA业务，那时候我们也觉得，国产EDA将有很好的发展，于是我们就决定加入国微集团。在2019-2020年，国微集团要求我们作为子公司独立运营，去为客户服务更好的提供EDA服务，所以我们在获得了两轮融资后独立了出来，现在我们是独立的专注数字EDA的企业。”kcUesmc

现在，思尔芯在原型验证领域构筑了技术与市场的双优势地位，公司承接了多个国家及地方重大项目，并参与了中国EDA团体标准的制定。据了解，最近几年里，思尔芯每年平均收入的增长都是50%以上。kcUesmc

值得注意的是，2022年年底，思尔芯收购了国微晶锐，并购后两家公司的产品可整合为完整的前端验证工具列。此次发布的OmniArk芯神鼎，即为国微晶锐的产品。kcUesmc

国产硬件仿真系统OmniArk芯神鼎

OmniArk芯神鼎是一个硬件仿真系统，在芯片设计前端验证常用的三类工具包括软件仿真、硬件仿真和原型验证。思尔芯资深副总裁李艳荣在介绍OmniArk芯神鼎前，也对这三类常见的前端验证工具的特点做了分析：kcUesmc

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软件仿真简单易用，能快速上手，但速度非常慢，只适用于小型设计或模块级验证；硬件仿真具备可扩展性，支持大容量，它的调试能力强，支持多种调试模式，速度比软件仿真快千倍以上，满足模块级、芯片级、系统级的仿真验证调试需求；原型验证的速度接近真实芯片的运行速度效率，但它的调试能力偏弱，更适合系统开发，以及协助软件早期开发工作。软件仿真、硬件仿真和原型验证各有各的应用场景，它们之间是互补而非替代关系。kcUesmc

在硬件仿真的选择中，通常会考核很多功能，硬件仿真系统的执行速度、硬件可靠性、是否有更大的设计容量、及多用户资源等，都是芯片设计公司选择时会考虑的多重因素。另外，企业还会考虑是否有其他新特性，来提高这一验证技术的投资回报率。kcUesmc

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基于客户的以上需求，思尔芯在2023年Q1推出了OmniArk芯神鼎，这是一个企业级硬件仿真系统。该产品为思尔芯自主研发，拥有多项自主知识产权的核心技术，实现了对超大规模设计的全自动编译。可满足汽车电子、CPU、AI、5G、云计算等SoC设计所需的复杂验证需求。kcUesmc

OmniArk芯神鼎采用超大规模商用可扩展阵列架构设计，机箱模块结构，方便维护和扩展。产品形态从桌面型到机柜型，设计容量可扩展至20亿门。包含一套便捷易用的软件系统，支持GUI图形界面和TCL脚本命令，集成编译、运行、调试的完整流程。kcUesmc

除此之外，OmniArk芯神鼎也提供创新配套软件，包括用户设计语法自动纠错、Smart P&R技术，ABS(Auto-Block Select)技术, 多样化信号采集手段等等，可让用户实现MHz级仿真加速、全自动智能编译流程、强大调试能力，以及多种仿真验证模式。还拥有丰富的VIP库，适合超大规模高端通用芯片设计的系统级验证。kcUesmc

OmniArk产品未来的规划

前文有提到，新推出的OmniArk芯神鼎是思尔芯对标全球EDA三巨头的产品。目前，Cadence、Synopsys、西门子EDA三家均有硬件仿真加速器，且提供了信号全可视的调试功能。OmniArk芯神鼎则具备多样化信号采集手段，包括静态探针、动态探针、信号全可视、Memory全可视、无限制运行周期波形跟踪调试。同时，OmniArk采用商用FPGA架构，该架构将促使OmniArk能顺应发展而快速迭代。kcUesmc

在产品规划方面，OmniArk有三类产品路线：第一类是桌面型的OmniArk Desktop,设计规模为2.5亿门，运行频率为1-2MHz，可供一位用户使用，上市时间是2022年Q3；第二类是OmniArk，设计规模达10亿门，运行频率为0.5-2MHz，可同时供4个用户使用，上市时间是2023年Q1；第三类是OmniArkⅡ，设计规模达20亿门，运行频率为1-4MHz，可同时供48个用户使用，上市时间在2023年Q4。kcUesmc

在使用案例方面，西安电子科技大学微电子学院的游海龙教授做了分享。据介绍，他于2022年采购了硬件仿真器桌面板芯神鼎，该设备在该校集成电路设计与教学科研中发挥了重要作用。“在面向先进集成度研发研验证中，基于芯神鼎实现了快速的移植和部署，提前计划完成了工程搭建，无需对硬件环境进行手工连线，整个全自动的编译流程，大大提高其验证效率。”kcUesmc

将打造国产数字EDA全流程

验证是集成电路设计中极其重要的一环，也占用了设计企业相当多的时间。目前，思尔芯主要聚在于验证部分。林俊雄以天线设计为例表示，天线设计中有70%的时间在做验证，仅有30%的时间是在做设计。随着芯片集成度越来越高，其复杂度也越来越高，它所使用的软件也更多，搭建一个好的环境非常困难。不仅要求做出来的芯片是正确的，还要求该芯片符合市场需求，这对验证工具也提出了非常多的需求。kcUesmc

他还指出，在如今这么复杂的设计下，只采用一个软件仿真解决方案无法满足需求。因此，思尔芯将结合其他产品线，通过独立的硬件仿真配上帮助与软件仿真、原型验证协同仿真的软件，实现软硬件协同仿真的完美运行。以先进的异构验证方法学来进行SoC设计，打造出真正的国产数字EDA全流程。kcUesmc

思尔芯在原型验证部分有近20年的经验。“我们做原型验证的时间非常早，这项技术可对标国际EDA巨头。从技术实力方面来讲，近20年来我们累积了一些专利，目前境内外专利共计40余项，还有33项在申请中，我们也是上海市重点EDA企业。”kcUesmc

思尔芯目前已完善了整个芯片设计的功能验证布局，提供了成熟商用的架构设计软件、高性能多语言混合的数字软件仿真工具、企业级国产硬件仿真系统、多组合方案的原型验证解决方案等。“我们目标是要打造国产数据EDA全流程，思尔芯负责前端工具，国微芯将负责后端工具。未来几年内，将全面覆盖所有数字EDA工具。”kcUesmc

林俊雄最后感叹道，国产EDA是一个艰苦的产业，虽然它的市场不算很大，但是重要性非常高，尤其是在当前的国际局势下。“国内EDA产业要做好，肯定是要创造一个好的生态，必须要让生态内的参与者共赢。首先政府要有好的政策做支持，还需要一些平台企业做整合，初创企业做创新，有足够人才、良好的资本/用户/合作伙伴等。国内的EDA企业正往这个方向走，后面在大家的共同努力之下，应该会把国内EDA生态做好。”kcUesmc