芯事重重— EDA的前生现代15-大年夜战物理设计全流程（下）_公司_物理

马德哈万原来受雇于贝尔实验室在加拿大的北方实验室，经由几年的磨砺之后，他加入了Cadence公司。

在Cadence任职的生涯里，他紧张为公司对那些收购标的公司进行尽职调查。
因此，他不仅仅理解公司的运营和管理，还明白 EDA 行业的巨子是如何看待那些收购标的公司。

正是这样的履历使他得到了启示，开始了自己的创业之路。

1992年，马德哈万创立LogicVision公司，做一些半导体测试用的软件。
两年后，他又创办了Ambit Design Systems公司，终极被Cadence以2.6亿美元收购。

这让我们不得不联系上马德哈万本人的职业背景，并非专业的技能出身，也不是大企业的高管，这或许解释他创业目的本身就不是所谓“做成天下一流的EDA企业”，而是出于商业利益。

得到了第一次并购收益之后，马德哈万有了新的思路。
他创造当时的集成电路物理设计寻衅和瓶颈紧张在于冗长的设计流程和不稳定的点工具串联。

如果按照当时的主流设计技能，进入深亚微米的时期后，势必会导致芯片产品上市延迟等重大问题。

因此，Magma公司创立的初衷便是要打通超大规模集成电路物理设计流程。
那么，首当其冲的任务便是要将逻辑设计和物理设计进行领悟。

1997年，Magma公司成立。
为了赢得大客户的青睐，公司专门派工程师去打仗那些用户们不愿意接手的困难设计。

现场支持的工程师把这些寻衅和痛点带回来，有针对性地进行软件的设计和开拓。
这样可以丧失落很多历史包袱，轻装上阵，更加直面深亚微米工艺的设计。

经由两年多的努力，1999年4月，Magma公司的第一款物理设计工具Blast Fusion推向市场，其早期的种子用户中就包含大名鼎鼎的英特尔公司。

6月，英特尔对Magma公司进行了一轮投资，详细金额没有表露，大大增强了 Magma 的产品影响力。

8月，Magma开始进军日本市场，很快拿到了富士通（Fujitsu）公司的订单。

富士通当时声称，采取了Blast Fusion进行设计使得总体的运行韶光被大大缩短。

到了2000年，Blast Fusion还赢得了很多主要客户，包括德州仪器、太阳微系统、AMD等公司，而日本这边的 NEC 公司也成为了它的用户。

新千年伊始，互联网泡沫分裂，高科技行业忽然陷入低迷，半导体行业也受到波及。

不过，EDA 行业来处于全体半导体行业生物链的顶端，抗滋扰能力更强。
按照市场周期理论，逆势投注研发，反而可能成为好窗口，从而发展更好的产品来带动发卖。

2001年，Magma依旧处于亏损状态，因此必须尽快补充“弹药”。
5月，Magma 操持开展IPO，希望筹集5500万美元来缓解现金压力。

此时，Magma面临的紧张竞争对手是Cadence、Synopsys和 Avant!，但Magma仍旧在10月得到了博通（Broadcom）公司的订单。

2001年11月，位于美国加州圣马特奥的一家名为Prolific的公司对Magma提出了诉讼。

该公司认为Magma公司存在违约，没有按照约定供应特定功能的Blast Fusion软件，哀求赔偿320万美元。

除此之外，Prolific公司还哀求更多的额外赔偿，情由是Magma公司软件产品的可靠性、稳定性和客户群体等描述出存在虚假陈述。

实在，这类情形很难界定，特殊是在芯片设计这类小众且技能门槛较高的行业，我们无法将EDA 软件（特殊是物理设计布局布线软件）的性能完备量化，由于这类软件所面临的运用处景万万万，远非一纸条约所能精准描述。

只管如此，2001年的 Magma还是在11月20日进行了 IPO，筹集了6300万美元。

此前，剖析师们估量Magma股票将处于9到11美元之间，但IPO当天就冲到了20美元，终极报收于18美元附近。

有趣的是，像Cadence和Synopsys在上市的时候给自己选取的股票代号是CDNS和SNPS，从公司名字里选出来的四个字母。

而Magma 的股票代号被取名为LAVA。
Magma 在英文里译为岩浆，它是一个地质学名词，而Lava是口语化的岩浆。
Blast Fusion，译为爆炸领悟，听起来和Lava一样非常有冲击力。

2002年，Magma 的营收亏损开始收窄，有望不才一年实现盈利，而且Magma 还被业内有名媒体评比为商业创新Top 50之一的上市公司。
但是，羽翼渐丰的Magma 招来的法律轇轕也越来越多。

2001年，Prolific公司诉Magma公司的案件还没有落地，Magma又反诉Prolific公司。
结果，Prolific公司也积极回应，把去年提交的诉状进行修订，新增了对全体Magma董事会的诉讼，并哀求赔偿增加到1亿美元。

2003年，Magma推出了新产品，包括Blast Create和Blast Rail。
与此同时，Magma 也开始了并购之路。

2003年7月，Magma收购Aplus Design Technologies；10月，Magma收购了Random Logic公司和Silicon Metrics公司。

由此，Magma公司的产品开始向物理验证方向推进。
同时，Magma在2003年进军中国，于北京、上海、深圳设立了办事处，并在当年实现了盈利。

2004年4月，Magma以总计2500万美元的现金和股票收购了Mojave公司，匆匆使Magma得到了名为Quartz DRC的物理验证工具。

2004年，Magma的收入已经打破1亿美元，并推出了Quartz Formal和Blast Power等工具，而且还与中科院达成了互助协议，建立了纳米技能集成电路设计实验室。

然而，就在古迹如日方升的时候，2004年7月1日，Magma 溘然对 Synopsys 发难，声称有三项自己的专利遭到了 Synopsys 的侵权。

此时，Synopsys收购 Avant! 公司已过去了三年多的韶光，也刚刚推出了自己的重磅物理设计全流程工具—— IC Compiler。

Magma选择此时发难，很难不让人产生更多的遐想。
Synopsys法律顾问团队接到 Magma的关照，仔细研究了这三项专利之后创造并没有所谓的侵权。

个中，两项专利有位共同作者是卢卡斯·凡·金尼肯（Lukas van Ginneken），曾经在 Synopsys 事情过。
随后，Synopsys 法律团队研究他之前的事情记录，证明了这些专利本应属于 Synopsys。

于是，9月17日，Synopsys反诉Magma专利侵权，算是对付Magma发难的回应。
就这样，Magma 和 Synopsys 开始了一场专利互诉之旅。

这个案件的核心是三项专利。
它们一起描述了一种时序收敛（timing closure）的手段，详细的技能细节就不在此赘述。

Synopsys认为自己没有在IC Compiler里利用如专利所描述的方法，因此没有侵权，反而认为金尼肯在 Synopsys事情期间就开始了这项专利的研究和实践。

这些技能已经被用于Magma当家产品Blast Fusion中，因此Synopsys认为该来提出专利诉讼的该当是自己。

总之，Magma和Synopsys据理力争，派出了强大的状师和顾问团队来应对。
因此，这个案件打来打去一贯持续到了2007年。

终极，美国加州地区法院宣判，这三项专利中的两项归属于Synopsys和IBM共有，其余一项归属于Synopsys独占。

不过，由于Magma和IBM在2004年签署过专利互授协议，因此Magma虽然没有专利的著作权，但有利用的权利。

三年的专利官司所带来的结果，竟然只是搞清楚了这些专利的历史，谁也没有从对方那里捞到什么好处。

因此，当时的行业不雅观察家在评论这个案件的时候，一方面以为Magma并没有仔细研究这些专利，另一方面也在鞭笞这些大公司花了高昂的诉讼费，却没有推动技能的进步。

Magma公司最初的主打产品是物理设计工具Blast Fusion。
它通过创新性地将逻辑综合与物理设计进行领悟来实现高性能和更快速的设计迭代，成为了它打开市场的拍门砖。

随后，Magma开始进行纵向拓展，通过研发和并购，试图尽快补全芯片物理设计流程。

例如，逻辑综合工具Talus、RC参数提取工具QuickCap、物理版图检讨工具Quartz，时序剖析工具Tekton，以及Blast系列工具，如Blast Fusion，Blast Rail、Blast Power等等。

同时，在定制电路设计领域，它也推出了一些产品参与残酷的竞争，如 Titan 定制设计平台、FineSim 电路仿真工具等。

然而，Magma自从上市起，虽然产品销量不断提升，但研发和并购的用度也一贯高居不下，因此总体财务一贯在盈利和亏损的边缘反复试探。

从2002年IPO起，Magma曾经一度站到30美元每股的高位，但在2003和2004年之间就回落到15美元高下的区间里。
在2004年报出与 Synopsys 的专利争端后，股价表现更加低迷，频繁下探到10美元附近，不温不火。

2007年，Magma与Synopsys的专利轇轕落幕。

在经历了短暂的股价上扬之后(最高达到15美元），随着2008年金融危急到来，Magma没能经受住洗礼。
一年的韶光里，Magma的股价跌到了1美元。
随后，从2009年到2011年，Magma 的股票逐步地回血，缓缓地打破了5美元大关，最高冲击到8美元附近。
然而，Magma累计赤字已经高达3亿多美元，成本市场对付其未来开始呈现悲观态度。
2011年下半年伊始，Magma的股价从8美元高点迅速回落到5美元以内。

在经历了几周的苦苦支撑之后，Magma与Synopsys共同宣告了收购操持。
市场对付这次收购操持反应强烈，致使 Magma 股价飞腾到7.5美元。

终极，Synopsys 在2011年10月30日宣告与 Magma 正式签署了收购协议，以每股7.35美元的价格收购其股票。
这笔收购交易的总代价高达5亿美元。

2004年末，一家名为ATopTech的公司横空出世，其产品针对当时前辈的纳米级物理设计流程。

显然，ATopTech公司迈出的第一个脚步与Magma一模一样。
他们的主打产品是面向模块级物理设计的Aprisa和面向顶层方案设计的Apogee。
该公司的创始人是曹东民（Don-Min Tsou）和李凯文(Kaiwin Lee)。

曹东民从前毕业于台湾国立交通大学，与黄炎松等人是校友。
后来，他来到美国宾州州立大学求学而得到打算机博士学位。
毕业后，他在 IBM 和王安电脑都有过事情经历。

值得一提的是，曹东民在Tandem公司任职的时候(1983-1991)是 NonStop SQL 的发明人之一，因此与数据库结下了不解之缘。
1992年，曹东民加入Avant! 公司（当时还叫ArcSys），发明了 MilkyWay 数据库格式。
这个格式使得图形界面、单元库、设计数据等等信息都得到了统一。
在Avant!公司被Synopsys公司收购之后，曹东民创立了ATopTech公司，连续在物理设计的EDA软件市场中拼杀。

李凯文从前也毕业于台湾国立交通大学，后来前往美国，得到了耶鲁大学运用物理学硕士与电气工程博士学位。
1997年，李凯文加入了 Tera Systems 公司，领导开拓了行业里第一个RTL设计方案类产品—— TeraForm。
这个产品的观点后来被各大EDA公司仿效，从而形成了以Synopsys的Chip Architect 为主的类似工具。
后来，这类工具被逐渐融入了集成电路物理设计流程中，成为了像IC Compiler和SoC Encounter 这类工具的标配功能。

由此可见，分解与领悟总是相伴的。

所有的产品都值得基于本日的生态环境重做一遍。

后来，李凯文加入了Avant!公司，开拓了名为Jupiter的RTL设计方案器。
在被Synopsys收购之后，李凯文离开Avant!而成为了ATopTech 的首席运营官。

可以说，曹东民和李凯文两人怀揣着一身的本事，想在短韶光内构建新一代物理设计工具并非难事。
不过，想要实现这个目标，须要快速吸引人才。

为此，两人请来了曾平山（Ping-San Tzeng）博士为首席架构师，而后又招揽来了很多原 Avant! 团队成员。

由此，ATopTech在短韶光内组建了以华人工程师为主的研发团队，而且均匀研发履历超过了10年，可以说是名副实在的“华人天团”。

后来，EDA 行业内评价曾平山的技能实力时，称他的布线器(Router)算法天下第一。
作为一个布线器，表面上并不会直接对物理设计的结果有巨大的性能提升。
衡量一款布线器的利害，首先作为参考的指标便是遗留下的 DRC（Design Rule Check）数量。

大略来说，DRC 是一个标记，它会在屏幕上标注哪里涌现了设计规则违例。
在超大规模芯片项目中，哪怕是模块级的设计也可能有上百万条互联线须要被合规、合理地进行布线。
越是前辈工艺，布线的规则越繁芜。
如果一款布线器能在较短的韶光内实现这么多条互联线的方案，同时让留下的 DRC 数量尽可能少。
它便是一款能独步天下的布线器。

ATopTech 的产品研发过程十分机密，哪怕是alpha版本的试用也十分谨慎。

2006年12月，ATopTech的第一款产品Aprisa正式发布。
没有宣扬，没有广告，只是悄悄地在其官网发布了一条。

实在，Aprisa已经悄悄地与早期种子用户完成了五次项目流片，还有十个用户项目正在进行中。
Aprisa在模块级的物理设计中，可以支持最大两百万单元规模的设计。
这个能力与本日常见的物理设计工具（IC Compiler II 和 Innovus）所能支持的规模相称。

虽然，本日的工具早已支持更大规模的模块级设计，但是运行韶光可能不受控。
为了能进行快速的设计迭代，一两百万单元规模的层次化切分方案一贯是行业内普遍的共识。

同时，ATopTech还将低功耗等设计方法也纳入了 Aprisa 之中，包括多电压域、门控时钟等等技能。
这些技能都是针对未来 65nm 以下可能碰着的寻衅所准备的。

此外，Aprisa还能实现基于多模式多工艺角(MMMC)的并行打算，从而实现更快的时序收敛。

ATopTech 的另一款产品 Apogee 更像一个芯片顶层方案器，用于实现超大规模设计的早期探索。

2004年，ATopTech公司得到了1400万美元的早期投资。
一年后又得到了博通公司几百万美元的订单。

2009年，ATopTech 公司实现盈利。

2010年，Aprisa软件还得到了TSMC 40nm工艺的认证，与其它主流商用物理设计工具不相上下。

同年，ATopTech 公司任命了新的CEO程觉贤（Jue-Hsien Chern）。

1978年，程觉贤毕业于台湾国立大学土木工程专业，曾经以为自己未来要在台湾主修各种桥梁和工程。
不过，怀着对工程的激情亲切，程觉贤来到美国，在布法罗大学拿到了工程学博士学位。
1984年到1994年的十年韶光里，他一贯在德州仪器公司事情，终极成为了产品线经理。

基于这样的早期求学和事情经历，程觉贤一贯认为土木工程和芯片设计有着类似之处，例如它们都对可靠性或者良率有很高的哀求。

为了实现高可靠性，无论是设计本身，还是所采取的工具都须要进行过度设计(over design），以确保结果可控。
为此，程觉贤从德州仪器离开，加入了Technology Modeling Associates（TMA）公司从事工艺技能类的软件(TCAD)开拓。

TMA 是首家推出商用 SUPREM 程序的公司。
SUPREM 是 Stanford University Process Modeling 程序的缩写。
当 TMA 公司向市场推出这类商用程序的时候，该程序的核心算法已经更新到了第四代，因此也被称为 T-SUPREM4。

经由了三年的磨炼，程觉贤荣升为工程副总裁。
随后，他加入了 Avant! 公司成为了一名部门经理，参与到了物理设计工具的开拓。

后来，一次有时的机会，陈觉贤和当时 Mentor Graphics CEO 沃利·莱茵斯相识。
2000年，陈觉贤离开 Avant! 加入了 Mentor Graphics，开始了稠浊旗子暗记集成电路设计工具的研发之路。

程觉贤在 Mentor 一干便是八年，终极成为 DSM 部门的总经理兼公司副总裁。

2009年，ATopTech 把程觉贤从 Mentor 挖过来卖力产品线管理。
当时，环球经济刚刚经历了次贷危急，市场非常低迷。

ATopTech此举很可能是为自己储备人才，准备奋力一击。
一年后，陈觉贤被推上了CEO的位置。

2013年，发展迅猛的ATopTech溘然遭遇了重大打击。
7月，Synopsys 以12项专利陵犯起诉 ATopTech。

要想清楚理解这个案件，我们还要追溯到更早的时候。

2003年，一家名为ExtremeDA的EDA公司成立。
这家公司得到了700多万美元的初始融资之后，开始朝着 DFM 优化的方向发展。

当时，半导系统编制造工艺正朝着纳米级发展。
为了在设计过程中考虑到诸多物理效应，EDA工具急迫须要提升对良率、工艺敏感性、可制造性等方面的增强。

后来，Extreme DA公司开拓了行业首款基于POCV的商用静态时序剖析(STA)工具—— GoldTime。

OCV，On-Chip Variation，一样平常译作片上偏差，说的是晶圆制造的过程中普遍存在的工艺随机偏差。
一片12寸的晶圆，少则切出几十块裸片，多则切出数百个裸片。
受限于微不雅观物理学的限定和人类的技能能力，我们无法确保每块裸片的制造都能保持同等。
因此，这些可能的偏差效应须要被提前考虑，并在设计过程中进行优化。

说到POCV，也便是参数化(Parametric)OCV。
它采取了一些参数化算法来缓解原来OCV带来的过度约束（over constraint）问题。
因此，POCV 在前辈工艺（FinFET）设计上就成为了必选项。

2011年，ATopTech正在开拓支持 FinFET 工艺的 Aprisa 软件更新，并向Extreme DA公司购买了POCV技能授权。

在静态时序剖析这个领域，自从 Synopsys PrimeTime 在上世纪末发布以来早已成为了行业标杆。
其它的静态时序剖析工具可能或多或少地借鉴了 PrimeTime 的技能思想。

因此，经由一番调查，Synopsys认为Extreme DA公司的GoldTime产品涉嫌陵犯PrimeTime的知识产权，并向当地法院提起诉讼。
作为一家小公司，Extreme DA 公司并没有花太多的韶光和精力去应对这次诉讼，而是选择了被收购。

2011年10月，Synopsys 宣告收购 Extreme DA 公司。

得知的 ATopTech必须立即采纳行动来“洗濯”与Extreme DA有关的痕迹，同时赶紧开拓自己的 POCV 剖析引擎。

过了两年，Synopsys 仍以12项专利陵犯的罪名起诉 ATopTech公司，个中不仅包括之前跟Extreme DA公司有关的内容，还包括Aprisa工具未经授权采取了PrimeTime的报告呈现办法，以及不属于SDC标准格式的 PrimeTime 软件命令。

说到SDC格式，要从1998年 Synopsys推出TAP-In操持提及。
这个操持吸取了之前Cadence诉讼CCT公司的教训，也将特定的接口开放出来，并公布了标准的数据格式。
该操持包括未来成为行业标准的单元库模型 Liberty 和时序约束文件SDC。

本日，险些所有的芯片工程项目都采取这个标准的单元库模型（常日被称为.lib 文件），里面包含了对该单元的逻辑描述、功能描述、时序描述等等。
后来，这个格式的描述还增加了面积、功耗等等信息。

SDC的全称叫，Synopsys Design Constraint，由很多时序约束命令组成。
我们通过 SDC这个文件来见告 EDA 软件这颗芯片的时序约束关系。

Synopsys将部分SDC格式开放之后，称之为Standard Design Constraint。
SDC和 Liberty 这两个文件可以说是本日超大规模数字电路设计的根本，所有跟逻辑设计和物理设计干系的 EDA 工具险些都因此它们为根本输入文件。

让我们回到Synopsys诉ATopTech的案件。

前者认为后者把那些不在SDC标准格式里的命令，未经授权地利用在了自己的产品中。

经由2013年的初步审理，美国地方法院驳回了Synopsys提出的12项指控中的11项，认为原告供应的指控细节不敷。
同时，法院许可 Synopsys 针对其它11项内容重新修正后再提出诉讼。

于是，又经由两年多的准备，Synopsys对原诉讼内容进行大量调度，将指控指向了四个专利，以及非标准 SDC 命令的版权侵权。

终极，2016年3月，美国加州北部地方法院裁定ATopTech公司赔偿Synopsys公司约3000万美元。

12月，法院对ATopTech的产品发布了永久禁售令，并于2017年3月开始履行。
由此，2017年1月，ATopTech公司不得不进入了破产清算程序。

2018年，在 ATopTech 破产清算程序的后期，公司资产被搬上了破产法庭进行公开拍卖。
一名来自喷鼻香港的贩子低调地买下了这些资产。

9.9 尾声

Cadence与Synopsys在物理设计领域激战多年，Mentor那边也时时时有一些动静来流传宣传自己在这个领域的存在。

2007年，Mentor宣告以9000万美元的价格收购Sierra Design Automation公司，一半以现金支付，另一半以 Mentor 的普通股来支付。

Sierra公司的旗舰产品名为Olympus-SoC，一款用于物理设计的 EDA 软件，当时已经得到了65/45nm 工艺的认证。

Mentor 收购这家公司的目的是两个：第一，试图补全自己的产品线，得到更多用户；第二，将自己拿手的 DFM 和 DFT 工具与 Olympus-SoC 深度领悟，来实现低功耗、高可靠性等芯片设计的差异化竞争。

然而，用户并没有因此受到影响，仍旧恪守在Cadence和Synopsys的 EDA 方案上。

总之，在 Avant!、Sierra、Magma 和 ATopTech 等公司对物理设计 EDA 领域几次冲锋失落败之后，直到本日，再也没有新的玩家涌现。

更故意思的是，自从 Magma 上市之后，再也没有一家 EDA 企业在美国上市。
从环球市场格局来说，EDA 行业正式进入了夕阳期。

此后，EDA 头部企业开始了自我改造、自我破圈之路。