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对标EDA三巨头,国产企业级硬件仿真系统新突破

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。

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。yiWesmc

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。yiWesmc

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。yiWesmc

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。”yiWesmc

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。yiWesmc

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。yiWesmc

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:yiWesmc

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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。yiWesmc

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。yiWesmc

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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。yiWesmc

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。yiWesmc

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。yiWesmc

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。yiWesmc

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。yiWesmc

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。”yiWesmc

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。yiWesmc

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。yiWesmc

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。”yiWesmc

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。”yiWesmc

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。”yiWesmc

责编:Clover.li
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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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