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日报道，近日，美国商务部长Gina Raimondo称，由于中国半导体公司依赖美国软件，美国政府甚至可以以此“关闭”中国公司。
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，就如同美国商务部长说的一样，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独立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中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、教授唐璞山等前辈领导下，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，中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，芯片工程师可以从系统最抽象层次出发，做高层次仿真，经过仿真验证后，再进行整体规划，将系统行为操作分为多个子系统。
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“中国半导体第一城”，在矽极软件的周边，有很多的下游企业，都是矽极软件的潜在用户；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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