“芯片之母”EDA软件是什么？没有EDA软件我们能设计出芯片吗？_巨擘_芯片

那么国产芯片到底什么水平呢？本日就来聊一聊第一课“EDA软件”。

EDA是英文 Electronic Design Automation 的缩写，翻译成汉语便是 电子设计自动化。
它是设计大规模集成电路必备的工具，因此也被称为EDA工具。

其实在EDA软件涌现之前，设计师只能用手完成芯片设计、布线，当然当时的芯片都十分大略，不像现在这样动不动就集成几十亿、乃至上百亿个晶体管。

到了70年代中期，“设计自动化研讨会”创建，同时开拓出了第一款电路布局、布线工具，芯片设计开始逐步走向自动化。

1980年，卡弗尔·米德和琳·康维发布了一篇论文，名为《超大规模集成电路系统导论》。
它的最大意义在于提出了利用编程措辞来进行芯片设计的新方案，芯片设计的繁芜程度开始成指数级的增长。

新方案也将EDA工具大幅度的改进，对人工设计的哀求大幅降落，缺点率也随着降落，乃至可以在构建硬件之提高行仿真。

1981年，EDA开始商用，并在1984年举办了第一个EDA为主题的发卖展览。

1986年，设计措辞Verilog出身，可以用来进行各种层次的逻辑设计，也可以进行数字系统的逻辑综合，仿真验证和时序剖析等。

1987年，美国防部设计出了VHDL措辞，紧张用于描述数字系统的构造、行为、功能和接口。
可以提高设计的可靠性和缩减开拓周期。

2000之后，逐渐形成了三大EDA公司（EDA三巨子），即：Synopsys（新思科技）、Cadence（铿腾电子）、Siemens EDA（前明导国际，现被西门子收购）。

三大EDA公司历经多轮商业厮杀和良好劣汰后侥幸存活下来，它们通过吞并重组做强做大，完善设计流程，终极形成了强大的家当链、绝对的专利壁垒和一流的人才技能。

此时，EDA软件已经和芯片制造厂商紧密结合在一起，开拓出了OPC（过程掌握）工具、DFM（可制造性设计）工具。

同样，芯片制造厂商也成为了EDA的深度用户，不仅在制造方面须要利用EDA工具，在标准单元库、SRAM设计上也须要利用。

在摩尔定律的指引下，芯片每隔18-24个月就要迭代一次，EDA软件也随之更新。

智好手机、平板电脑、蓝牙耳机等产品的出身极大地推进了移动芯片的增速，移动芯片更加精密，对制造、设计提出了更高的哀求，也更加依赖EDA。

如今的芯片从系统架构、设计、到制造端，乃至封装测试都离不开EDA软件。

EDA软件极大的赋能了芯片的设计与制造，当之无愧的站上了家当链的顶端。

芯片设计流程如下：

前端设计和仿真——后端设计及验证——后仿真——signoff检讨——数据交付代工厂。

前端设计：紧张是仿照电路设计和Verilog代码；仿真便是功能和性能的仿真。

后端设计：从设想到实体，也称物理设计和版图设计。
将用器件符号和字母组成的数据转换为图形。
制造厂商将以此作为掩膜版的制作依据。
这个过程会引入寄生电容和寄生电阻。

后仿真：前端设计无法预见到后端设计的全部内容，因此在布线、引入电容、电阻时按照空想状态来设计。
此时，后仿真便是一个验证过程，如果无法通过就必须返回重新设计。

Signoff, 翻译成中文为“签核”，即按厂家的哀求做末了一次的规则验证，常日我们在设计的时候，会将厂家哀求的标准提高一些来做。

数据交付：以gds的形式，同时确保验证和仿真全部通过。

这一系列流程最好用的EDA工具基本都来自三巨子。
最要命的是不管苹果、英特尔、高通、ARM、三星、华为、联发科，再牛的设计公司也要用到三巨子的部分软件。

在EDA行业中，有三家公司非常强大，基本垄断了全体行业。
分别是新思科技、铿腾电子、Siemens EDA。

新思科技成立于1986年，总部位于加利福尼亚州，紧张供应EDA办理方案，芯片接口IP、信息安全做事等；

铿腾电子成立于1998年，总部位于加利福尼亚州，供应智能设计谋略，硬件、软件、IP做事；

Siemens EDA 便是之前的明导国际，于2017年被西门子收购，改名为Siemens EDA。
供应全面的EDA硬件、软件、做事组合产品。

目前三巨子霸占了70%的市场份额，个中新思科技占比32%，铿腾电子占比23%，Siemens EDA占比14%，剩余30%被其他厂商瓜分。

三巨子业务遍布环球，同时全面布局，又各具特色。

新思科技主攻数字芯片设计、静态时序验证、SIP，长期与台积电、三星、英特尔互助。

铿腾电子主攻仿照、数模稠浊平台，数字后端、DDR、IP，长期与台积电、ARM互助。

Siemens EDA主攻后端验证、可测试性设计、光学附近改动，长期与台积电、ARM、AMD互助。

还有一点也足以证明三巨子的强大。

我们都知道芯片的制程是不同的，28nm、14nm、7nm、5nm等等，而芯片制造环节最强的台积电、三星均已量产4nm芯片，开始研发3nm芯片了。
但是你知道EDA软件也分制程吗？

三巨子的EDA软件可以设计7nm以下制程的芯片，而其他厂商则很少能够做到，有的乃至只能设计160nm以上的芯片，这便是赤裸裸的差距啊！

可以说三巨子以外的EDA公司，不仅市场份额偏低，技能差，而且无法全面布局，与台积电、三星、ARM这类芯片巨子互助也甚少。

那么问题来了，海内EDA软件是什么水平呢？与三巨子差距有多大呢？

1978年，在广西桂林召开了一个“数字系统设计自动化”学术会，吸引了67个单位，140多名代表参加。

会议结束后，刊登了18篇文章，包括：自动逻辑、仿照技能、电路剖析、排版布线、集成电路设计等多个方面。
我国EDA奇迹从此开始。

但没过多久，出口到我国的EDA软件就遭受牵制，无奈，只能自己研发。

1988年，国家动员了17个单位，200多名专家进京共商大事，这件大事便是研发自己的EDA软件系统。

1993年，中国第一款自主知识产权 EDA工具问世，并被命名为“熊猫系统”，寓意 EDA 的宝贵且罕有。

“熊猫系统”得到国家科学技能进步一等奖，不仅补充了我国在EDA领域的空缺，同时冲破了国外的封锁。

“熊猫系统”核心部分由 28 个设计工具组成，共 180 万行代码，具有集成电路设计所须要的行为功能级描述、版图编辑、逻辑和电路仿照、测试码天生、自动布局布线和版图验证等功能。

很快熊猫软件就被海内芯片设计公司采取，安装了55套系统，开拓了200多种芯片，并建成了7个单元库。

当时的“熊猫系统”比三巨子掉队5年旁边，但价格只有1/10，因此外洋一些哀求不高的芯片厂商也开始采取“熊猫系统”。

正当熊猫软件快速发展时，“禁令”被冲破。
于是EDA三巨子纷纭进入中国市场。
很快，海内设计公司、研究中央、科研院校开始放弃熊猫系统，转而采取了新思科技的EDA软件。

“禁令”一事被抛到九霄云外，“造不如买”的思想重新站上高地，国产熊猫系统迅速陷入了低谷。

在今后的10多年中，三巨子攻城略地，吞并重组。
而以熊猫系统为代表的国产EDA软件则原地踏步，乃至不进反退。
失落去了追赶三巨子的绝佳机会。

2008年，EDA得到国家支持，国产EDA的春天再度到来，而这个春天萌发的第一支新芽便是“华大九天”。

华大九天成立于2009年6月，由华大集团和国投高科共同出资，专门从事EDA软件开拓和做事。

华大九天接管了熊猫系统的技能、团队、产品和市场，拥有了海内最强的产品开拓团队和浩瀚客户群体。

经由多年的研发，华大九天在液晶显示领域成功打破，成为了环球唯一一个能够在全流程 FPD（平板）设计办理方案的供应商。

只管华大九天在海内是顶级的EDA软件商，但拿到国际上只能算二流水平，与EDA三巨子根本不可同日而语。

华大九天研发团队不敷500人，三巨子任何一家研发团队规模都比其多10倍以上。

在工艺方面，华大九天只有电路仿真支持5nm工艺，别的尚未支持16nm及以下前辈工艺。
而三巨子已经全面支持3nm工艺了。

最现实的例子，海内华为、遐想、紫光都采取了三巨子的EDA软件。
个中，仿照/数模稠浊芯片设计一样平常采取铿腾电子平台，数字芯片设计一样平常采取新思科技平台。

那么有网友问了，当年熊猫和三巨子差距仅有5年，如今继续熊猫的华大九天就真的没有任何亮点吗？

华大九天在EDA中真正认可的便是正向设计，当然也紧张是在仿照电路中，也便是常说的ALPS（仿照电路仿真）。
在14nm及以上成熟工艺中和三巨子水平相称。

究其缘故原由，由于仿照设计对软件哀求较低，但对设计工程师哀求相对较高。
以是华大九天就以仿照的电路仿真软件为打破口，然后逐步过渡到仿照全流程、数字后端等软件的发展。

华大九天未来只能从点打破，打破成功后，再向面扩展。
但由于大部分技能、专利被三巨子垄断，加之海内子才稀缺，华大九天的突围注定是困难的。

“芯片之母”EDA是用来设计大规模集成电路的，也是全体芯片环节的第一步。
如果没有EDA，第一步都迈不出去，谈何制造、运用呢？

当年我国产的“熊猫系统”有望成为天下一流的EDA软件，但中途自废武功，原地踏步了15年，实在可惜。

如今继续了熊猫系统技能、人才、市场的华大九天奋起直追，未来10年能否追平呢？

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