隨著先進制程不斷推進，以及AI、大數(shù)據(jù)、云計算等一系列新技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字電路的處理能力越來越強，電路規(guī)模越來越大，對大規(guī)模數(shù)字芯片的需求也越來越多。因此，如何加速大規(guī)模數(shù)字電路設(shè)計就成為了業(yè)內(nèi)芯片設(shè)計企業(yè)關(guān)注的焦點。

作為芯片產(chǎn)業(yè)的根技術(shù)和硬科技，EDA和IP在大規(guī)模數(shù)字電路設(shè)計中發(fā)揮著不可替代的作用，也是集成電路技術(shù)發(fā)展的重要助推器。其運用的好壞，決定著一個芯片設(shè)計公司的開發(fā)效率，還影響著產(chǎn)品質(zhì)量和最終性能，因此優(yōu)秀的芯片公司與EDA和IP企業(yè)之間相互成就，彼此激勵。

因此，在大規(guī)模數(shù)字電路設(shè)計面臨挑戰(zhàn)的當下，EDA和IP如何協(xié)同發(fā)力才能更好地滿足芯片設(shè)計企業(yè)面對新應(yīng)用、新市場和新技術(shù)時的復雜需求，持續(xù)為本土芯片產(chǎn)業(yè)升級提供強大動力呢？帶著這個問題，半導體行業(yè)觀察采訪了兩位資深的行業(yè)老兵——思爾芯董事長兼CEO林俊雄先生和芯動科技董事長兼CEO敖海先生，和大家暢談加速大規(guī)模數(shù)字電路設(shè)計的那些事兒。

林俊雄

思爾芯董事長兼CEO

林俊雄先生于2003年創(chuàng)立思爾芯，曾就職于美國的Altera和Aptix公司。林先生擁有美國康奈爾大學電氣工程學士學位，及中歐國際商學院的高級管理人員工商管理碩士學位。作為一位資深的電子設(shè)計自動化（EDA）專家和經(jīng)驗豐富的企業(yè)管理人士，他成功引領(lǐng)思爾芯成長為行業(yè)內(nèi)的佼佼者。

敖海

芯動科技董事長兼CEO

敖海先生于2006年從海外歸國創(chuàng)辦芯動科技，17年來，他帶領(lǐng)芯動團隊攻關(guān)克難，成長為國內(nèi)一站式IP和芯片定制的生態(tài)賦能型領(lǐng)軍企業(yè)。芯動是國內(nèi)唯一獲得全球6大晶元代工廠簽約支持的IP供應(yīng)商，在14nm到3nm的FinFET工藝上成果卓著，超100億顆國內(nèi)外知名公司的主流芯片背后有芯動IP。作為國家級特聘專家，他擁有數(shù)十項中美發(fā)明專利。他本科畢業(yè)于華中科技大學、并在多倫多大學電器與計算機工程、斯坦福大學EE等研究生院深造。以下為采訪實錄

Q1

在大規(guī)模數(shù)字電路設(shè)計中，EDA 和 IP 分別扮演什么角色？他們之間相互的關(guān)系和互動是如何影響整個芯片設(shè)計過程的？

林俊雄：EDA和IP的目的都是一樣的，幫助客戶開發(fā)出更高效能、更低功耗、更低成本、更有競爭力的芯片產(chǎn)品。區(qū)別在于實現(xiàn)方式，EDA工具是通過自動化以及更好的算法來達到優(yōu)化 PPA 的目的，而 IP 通常是利用設(shè)計模塊的復用性來幫助客戶縮短設(shè)計時間。EDA + IP可以達到更好的效果。以搭積木舉例，常規(guī)的芯片設(shè)計就像用小積木搭建小的建筑，而利用EDA+IP像用更大的積木來蓋更大的房子。同時，這個大積木的質(zhì)量已經(jīng)做過充分驗證，搭出來的房子不僅規(guī)模大，品質(zhì)也更有保障。
敖海：芯片設(shè)計搭積木的過程中，EDA是提前進行數(shù)字化驗證的平臺工具，而IP就是其中的可復用模塊組件。通過EDA工具+IP組件的自由組合，客戶能夠?qū)崿F(xiàn)工具的流程化、驗證自動化和設(shè)計自動化。EDA和IP供應(yīng)商的共同點就在于賦能客戶盡快把產(chǎn)品做出來，區(qū)別就是術(shù)業(yè)有專攻。像思爾芯這樣的EDA 公司，除了提供原型驗證、硬仿等快速敏捷開發(fā)平臺和工具之外，還可以搭配外部子卡，構(gòu)建客戶真實使用場景。芯動科技則是提供DDR、USB、HDMI等各種和先進工藝綁定的高速接口IP，一部分數(shù)字邏輯放在思爾芯的原型驗證系統(tǒng)上，一部分非數(shù)字邏輯可以作為物理接口、物理芯片，和思爾芯的整體方案搭配，并在仿真過程中提供完整的庫作為支持。
理論上，EDA和IP是兩個不同的供應(yīng)商，擁有不同的技能，但從大型數(shù)字電路設(shè)計的角度來說，適應(yīng)客戶對完整技術(shù)支持服務(wù)的需求，我們打造的這種生態(tài)合作關(guān)系就提前給客戶做了適配，幫助客戶少走彎路，并且通過分享我們的經(jīng)驗來幫助客戶縮短開發(fā)周期，提高生產(chǎn)力。對于大規(guī)模數(shù)字設(shè)計來說，我相信這是一個非常好的組合，也相信未來這樣的組合必要性會越來越高。

Q2

從目前的行業(yè)現(xiàn)狀來看，市場上有的公司提供EDA+IP的綜合性服務(wù)，也有很多公司專注于單一的領(lǐng)域，僅提供EDA或者IP，那么這兩種商業(yè)模式在實際應(yīng)用中各有什么優(yōu)勢和限制呢？

敖海：正如我前面所提到的，EDA和IP公司的共同點就是服務(wù)同一類客戶，我們的專業(yè)能力基本上能做到無縫對接。有些公司的業(yè)務(wù)能覆蓋兩者，其耦合點也是在于能共同服務(wù)一類客戶。所以我認為EDA公司、IP公司是獨立的還是綜合在一起的，并不是那么重要，重要的是雙方有沒有協(xié)同性，有沒有經(jīng)驗和能力真正幫到客戶。

Q3

思爾芯作為國內(nèi)首家數(shù)字 EDA 供應(yīng)商，如今即將迎來成立20周年，公司目前的發(fā)展現(xiàn)狀和主要成就有哪些？以及在數(shù)字EDA領(lǐng)域思爾芯在哪些技術(shù)和服務(wù)方面展現(xiàn)出了特別的專業(yè)性和創(chuàng)新性？

林俊雄：思爾芯早期是從單點工具原型驗證起家，從3、4年前開始，通過自主研發(fā)、重大政府項目的成果轉(zhuǎn)化，以及并購、技術(shù)引進等方式，目前已經(jīng)組成了一個非常強大的研發(fā)團隊，也完成了前端設(shè)計和驗證工具的主要工具鏈，包括架構(gòu)設(shè)計、軟件仿真、硬件仿真、原型驗證、數(shù)字調(diào)試，還有 EDA 上云相關(guān)的一些工具和服務(wù)等等。我們在全球擁有600多家客戶，這個數(shù)量應(yīng)該是國內(nèi)第一的，我們的國外客戶包括Intel、索尼、三星等，國內(nèi)前十的半導體設(shè)計公司中也有7家是我們的客戶。
我們的工具可以按照不同的組合滿足客戶項目在不同設(shè)計階段的需求，包含從 IP 開發(fā)開始，到 SoC 集成、軟硬件集成、軟件開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)驗證等。通過使用我們的通用數(shù)字電路調(diào)試軟件和豐富的驗證 IP 以及外置應(yīng)用庫，我們可以建立統(tǒng)一的設(shè)計驗證與調(diào)試環(huán)境，確保在同一個芯片項目中，不同的團隊都能夠高效地協(xié)作，提高整體開發(fā)的效率。

Q4

芯動科技作為一家一站式IP和GPU領(lǐng)軍企業(yè)，也已擁有17年的行業(yè)經(jīng)驗，芯動在IP領(lǐng)域的主要研發(fā)方向有哪些？主要關(guān)注哪些特定的賽道和市場需求？

敖海：芯動科技成立至今已經(jīng)和包括臺積電、三星、中芯國際、華力、Global Foundries、UMC等在內(nèi)的主流晶圓廠都建立了密切合作，創(chuàng)造了200多次流片紀錄。在接口領(lǐng)域我們擁有一系列具有競爭優(yōu)勢的IP組合，諸如全球唯一的高端HBM2E/HBM3組合以及GDDR6X/GDDR6高帶寬設(shè)計，LPDDR5X/ LPDDR5 Combo也達到了10Gbps的速度，DDR系列產(chǎn)品實現(xiàn)了全球最高性能和最全覆蓋，做到全球領(lǐng)軍；再如我們的高性能計算IP三件套，不僅做到了從最高24Gbps的GDDR6X到最低端的DDR全面覆蓋，還擁有PCIe5.0、PCIe4.0以及其他各種標準32-56G SerDes；芯動科技還是全球第一家發(fā)布Chiplet的公司，我們在UCIe發(fā)布協(xié)議之前就已經(jīng)和Intel有兩年的合作了?，F(xiàn)在我們也支持中國標準的Chiplet，已經(jīng)在思爾芯平臺上得到過驗證，并且實現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)，也應(yīng)用在了我們自研的風華GPU上。芯動的Chiplet優(yōu)勢明顯，一是密度高，我們通過DDR技術(shù)，只傳時鐘不傳數(shù)據(jù)進行同步，PPA 比競品好20%以上；二是低延遲，Chiplet在做整體的總線延伸過程中，低延遲也是非常關(guān)鍵的啟動性能。針對消費電子領(lǐng)域，我們還有通用的USB3.0、HDMI/eDP TX/RX等，而且大部分IP都有PHY和控制器的完整組合。除了能夠給客戶提供相關(guān)的IP驗證模型外，還提供系統(tǒng)模型、驅(qū)動驗證模型，并且提供全流程的定制服務(wù)，幫助客戶解決更多問題。
此外，我們聚焦高性能計算、多媒體&汽車電子、IoT物聯(lián)網(wǎng)4大平臺提供全套IP和芯片定制服務(wù)，可進行原型驗證、EDA仿真以及測試片，并且提供IP兜底。這些產(chǎn)品和能力結(jié)合思爾芯完整的平臺功能，基于雙方十多年的成功經(jīng)驗，將為客戶提供端到端的保障。而且芯動科技一直都很專注于先進工藝的發(fā)展，具備全球14nm到3nm的IP搭建能力和覆蓋能力，累計服務(wù)客戶超過300家，囊括了高通、亞馬遜、AMD、微軟等國際知名公司，以及本土前十的設(shè)計企業(yè)，使用芯動IP成功流片的高端SoC超過100億顆。這足以證明我們的能力完全能夠服務(wù)現(xiàn)代產(chǎn)品線的發(fā)展，是我們行業(yè)地位和技術(shù)先進性的佐證，也是我們“客戶的成功就是我們的成功”理念的體現(xiàn)。
總而言之，芯動科技是先進工藝一站式的IP提供商，我們希望為客戶提供各種硬化服務(wù)，提供一站式IP以及各種封裝、驅(qū)動、驗證和系統(tǒng)量產(chǎn)解決方案，幫助客戶加速設(shè)計流程。整套服務(wù)體系過程中，我們跟思爾芯有非常強的無縫對接，一旦客戶使用了思爾芯的平臺+芯動的IP，我們能提供測試片、測試板和相關(guān)的解決方案來讓我們雙方的EDA、IP和FPGA組合達到便捷開發(fā)的能力。未來，我們也會加強在先進工藝大芯片上的投入，為客戶提供更加完整高效的服務(wù)體系。

Q5

思爾芯和芯動科技為何選擇生態(tài)合作？在面對各自領(lǐng)域的強勢地位時，這種合作帶來的相互增值和市場優(yōu)勢有哪些？

林俊雄：我們雙方合作的主要原因還是有大量的客戶重疊，例如君正，他們利用我們的 EDA + IP組合，大大縮短了整個驗證周期，提高了整體效率。那我們合作可以分成幾個層面：
第一個層面是單個 IP 的部分，主要是接口 IP，比如PCIe，Memory等，芯動的這些IP大部分已經(jīng)在思爾芯的工具上驗證過了，并且在我們的原型驗證系統(tǒng)上也都有參考設(shè)計。所以當客戶使用時，不需要從零開始，只需要關(guān)注如何跟自己的設(shè)計做整合。國內(nèi)的大部分芯片設(shè)計公司已經(jīng)采用了思爾芯的原型驗證，，這時候接入芯動的IP，銜接就非常快。舉個例子，最近有家自動駕駛的客戶，他們在選IP的時候，PHY和Controller部分的兼容性問題困擾了他們非常久，最后我們在原型驗證平臺上為客戶提供參考設(shè)計，為客戶解決了適配問題，從而節(jié)省了很多時間。
第二個層面是在應(yīng)用領(lǐng)域，比如說IoT，客戶可以根據(jù)自己的需求，組合我們的產(chǎn)品，然后自己重新設(shè)計，在很短時間內(nèi)就可以重新搭建，利用我們原來的驗證架構(gòu)，就可以完成充分的驗證，并開始開發(fā)軟件，做系統(tǒng)的整合，這方面我們也有非常多的客戶案例。
第三個層面是在設(shè)計的更前端，比如在架構(gòu)設(shè)計的時候，因為現(xiàn)在大規(guī)模設(shè)計的復雜度非常高，在還沒有做RTL設(shè)計之前，客戶就需要做大量的性能評估、器件和IP選型。我們的工具中已經(jīng)整合了很多芯動科技的IP，讓客戶在很早期就能模擬搭建SoC的過程。思爾芯的架構(gòu)設(shè)計工具還可以和我們其他驗證工具整合，在設(shè)計過程中幫助客戶從高階的模型一步一步移植到軟仿，最后移植到原型驗證中，在投片之前就可以把整套系統(tǒng)級的設(shè)計全部做完。
敖海：林總介紹的非常全面，我再補充幾點：
第一，FPGA大型芯片的開發(fā)需要確保敏捷開發(fā)平臺有非常高的逼真度，在軟硬件方面都要能夠和真實的流片對齊。芯動有大量的成功流片經(jīng)驗，思爾芯有大量軟仿、硬仿的驗證接口，把雙方的工具庫和產(chǎn)品庫搭配在一起，能夠形成更加完整的經(jīng)驗，以應(yīng)對芯片功能和接口的復雜化，幫助客戶少走彎路。
第二，我們積累的大量經(jīng)驗?zāi)軒椭蛻艨s短開發(fā)周期，更快完成芯片集成、系統(tǒng)驗證。以傳統(tǒng)流程體系為例，芯片設(shè)計企業(yè)買一個IP，回去看datasheet，然后把它玩轉(zhuǎn)，最后量產(chǎn)、封裝，完成這一套工作需要很多的人力和時間，并且不是百分百成功的。而通過我們IP和EDA合作的一站式服務(wù)，在軟硬件配置過程中搭好敏捷開發(fā)平臺，打通大家交流的窗口，賦予客戶更強的經(jīng)驗值，并且給客戶充分的試錯機會，從而開發(fā)出來更有競爭力的產(chǎn)品。
第三，國產(chǎn)生態(tài)以前是比較弱的，現(xiàn)在我們服務(wù)客戶的核心就是要積極解決客戶的痛點，比如把所有IP處理器和相關(guān)復雜系統(tǒng)打包提供給客戶，并且把我們的原型驗證平臺用軟件/硬件、IP硬核/軟核的模式呈現(xiàn)給他們。對此，我們提前做了大量的適配，這些經(jīng)驗對于客戶會非常有價值。未來，我們希望這種生態(tài)合作的體系能夠越來越大，比如思爾芯把平臺的極限開拓到64個甚至128個FPGA的組合，實際上這個組合我們已經(jīng)在合作過程之中了，將對未來GPU、NPU、CPU開發(fā)有巨大的助力。

Q6

針對Chiplet這個特定的應(yīng)用領(lǐng)域，思爾芯和芯動是如何協(xié)作的？雙方的合作給整個芯片產(chǎn)業(yè)帶來了哪些顯著影響？

林俊雄：我們和芯動在Chiplet方面的合作優(yōu)勢主要有兩點：第一點是架構(gòu)設(shè)計上，Chiplet是復雜性很高，在設(shè)計早期就要提前做架構(gòu)設(shè)計、后端設(shè)計、物理實現(xiàn)等方面的考量。在這方面，我們的架構(gòu)設(shè)計工具跟芯動的UCIe等IP可以很好地組合成為設(shè)計方法學，幫助客戶在早期判斷他的設(shè)計是否適合其應(yīng)用場景。
第二點，Chiplet本身的設(shè)計也是需要充分驗證的。其實Chiplet可以理解為一個更大的IP，如果我們剛剛講的EDA + IP是用小積木來搭建房子，那EDA+Chiplet就是用大積木來搭建房子了。在這方面，我們跟芯動的合作帶來的諸多優(yōu)勢和好處又得到了進一步放大，比如剛剛提到的原型驗證平臺，客戶不需要從零開始，而是可以很快完成他的設(shè)計。
敖海：正如林總所說，Chiplet是一個大積木，需要去組合。在設(shè)計過程中我們不能盲人摸象，而是要從系統(tǒng)架構(gòu)的角度和硬件評估的角度把Chiplet 的組合提前適配好。芯動的UCIe Chiplet采用了DDR模式，端到端連線可以直接通過GPIO在FPGA上進行互聯(lián)，只需要調(diào)整頻率就可以完成整個Chiplet在總線整體協(xié)議方面的全套仿真、驗證和硬仿的工作，因此功耗很低。而且我們在思爾芯的FPGA里面，已經(jīng)實施了Chiplet的硬化模塊，通過FPGA與FPGA互聯(lián)，能夠完整的仿真整個Chiplet的總線功能。同時我們還有另外一個模式，就是兩套平臺之間可以通過Chiplet PHY芯片進行互聯(lián)，可以是低速模式的FPGA與FPGA，也可以是高速模式的FPGA體系與FPGA體系，這套體系都可以通過思爾芯的EDA工具進行集成。在Chiplet領(lǐng)域，我們不但提供多種互聯(lián)方式，也給客戶提供大量互聯(lián)的可定制化協(xié)議能力，并且已有很多成功經(jīng)驗?zāi)軒椭酱蠹野研酒M合的風險降到最低。
舉個例子，在做GPU等大型芯片的過程之中，可能涉及到很多內(nèi)核的數(shù)據(jù)交換，期間出現(xiàn)卡頓或者相關(guān)協(xié)議方面的性能問題會影響整體的性能評估。通過傳統(tǒng)的仿真可能需要很多時間，但通過我們和思爾芯共同打造的這個平臺可以快速實現(xiàn)這一步的跨越，這種可組合的Chiplet和可組合的平臺放在一起就給客戶提供了大量敏捷開發(fā)的能力和domain knowledge的深度，并且得到相對應(yīng)的服務(wù)兜底，無需擔心Chiplet理解和風險問題。
我們很高興看到，Chiplet未來將會成為我們雙方組合的強大優(yōu)勢，Chiplet和大型芯片、大型FPGA組合的綁定也是未來的市場趨勢。

Q7

最后，兩位嘉賓可否分別展望一下，鑒于目前的技術(shù)發(fā)展和市場的趨勢，數(shù)字電路涉及領(lǐng)域的未來發(fā)展是怎樣的？

林俊雄：毫無疑問，未來芯片發(fā)展的復雜度會呈幾何式上升。我們可以看到，不管是 AI、ChatGPT還是大模型等需要大量的算力，也就需要大量高端的芯片作為支撐。本土市場又具有需求多元化、接近應(yīng)用端的特點，所以對芯片產(chǎn)品的迭代速度也提出了更高要求。芯片產(chǎn)業(yè)鏈的整體能力決定了國內(nèi)的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度。在與國際市場的競爭中，我們?nèi)绾尾拍苓_到這樣的水平呢？除了EDA+IP之外，還有很多關(guān)鍵技術(shù)，比如剛剛提到的Chiplet，需要大家齊心協(xié)力，加強合作去創(chuàng)建一個共贏的生態(tài)，我相信硅谷之所以成功，也是因為當初他們建立了很好的生態(tài)鏈。
我覺得現(xiàn)在其實是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的好機會，雖然我們也遭遇了一些阻礙，但是我相信在像思爾芯合芯動這樣優(yōu)秀的國產(chǎn)公司的共同努力下，一步一個腳印，一定能夠取得新的進展和成果。同時也希望可以有更多的產(chǎn)業(yè)鏈伙伴加入我們，不僅是企業(yè)，也包括高校、政府等，我們早日走出有中國特色的半導體產(chǎn)業(yè)道路。
敖海：關(guān)于數(shù)字電路的發(fā)展趨勢，我認為有幾點：
一是芯片在突破先進工藝的極限之后會轉(zhuǎn)向Chiplet組合的趨勢。當前，國際工藝已經(jīng)發(fā)展到3nm，但國內(nèi)先進工藝受限，我們更多地需要在成熟工藝上進行組合。想要做大規(guī)模芯片，就要考慮新的架構(gòu)、新的組合，包括I/O die、存儲die、邏輯die，還有相關(guān)的高速互聯(lián)、高速大帶寬的設(shè)計組合，這其中就會用到更多的IP和更多的芯片進行復雜的軟硬件組合，也必然會要求有更加強大的EDA工具和強大的IP兜底能力作為基礎(chǔ)。
二是市場會越來越卷。我們都知道近幾年成立了上萬家集成電路公司，但是從需求的角度來說市場在下行，同時又出現(xiàn)了像ChatGPT這樣的智能化爆發(fā)，在這樣的環(huán)境下，只有那些跑得快，更貼近市場的企業(yè)才能獲得成功。這就是為什么我們強調(diào)國產(chǎn)生態(tài)要有好的服務(wù)能力、支持體系和兜底能力，要能支持客戶把做芯片做的又快又好，同時還要減少開支，才能提高在市場上的生命力。
三是對國產(chǎn)化的支持。傳統(tǒng)印象里，大家可能都認為國外的IP或EDA更好，但從發(fā)展的角度來看，國內(nèi)也有很多耕耘了十幾年的企業(yè)，他們服務(wù)了大量國內(nèi)外客戶，足以證明其能力是具有競爭力的。而且我們也在腳踏實地為國產(chǎn)市場服務(wù)、為國產(chǎn)生態(tài)賦能，并在過程中不斷成長，不斷優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)。所以我希望大家相信國產(chǎn)，相信國產(chǎn)生態(tài)一定會發(fā)展的枝繁葉茂。
所以結(jié)合這三個趨勢，我認為未來兩年也是屬于大模型，從端到云到車遍地開花的時代。對此，我們期待能夠和更多的同行一起建設(shè)國產(chǎn)生態(tài)，合作共贏。

結(jié)語大規(guī)模數(shù)字電路設(shè)計是一個集高精尖于一體的復雜系統(tǒng)工程，需要的是一個能夠提供全面解決方案的生態(tài)系統(tǒng)，以支持更復雜的設(shè)計和更快的開發(fā)周期。國內(nèi)EDA和IP供應(yīng)商能聚焦在各自專長領(lǐng)域結(jié)合自身優(yōu)勢，提供更加全面和協(xié)同的解決方案，才能更好地滿足芯片設(shè)計企業(yè)面對新應(yīng)用、新市場和新技術(shù)時的復雜需求，持續(xù)為本土芯片產(chǎn)業(yè)升級提供強大動力。國產(chǎn)生態(tài)體系的建設(shè)，對于行業(yè)進步具有重大意義，也離不開產(chǎn)業(yè)各界的大力支持。
轉(zhuǎn)載自半導體行業(yè)觀察公眾號