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華大九天副總經(jīng)理郭繼旺
12月22日，在無錫舉辦的“中國集成電路設計業(yè)2021年會暨無錫集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇（ICCAD 2021）”上，華大九天副總經(jīng)理郭繼旺帶來主題為《應用牽引，創(chuàng)新?lián)肀А獦嫿ㄗ灾?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/EDA/">EDA行業(yè)支撐平臺》的精彩分享，以下為演講全文：
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我的報告分為三個部分，第一是簡單介紹一下EDA行業(yè)，第二重點闡述一下華大九天經(jīng)過多年的發(fā)展，在各個不同領域、行業(yè)的支撐解決方案，第三部分簡單匯報一下華大九天的具體情況。
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一、EDA行業(yè)
集成電路整個鏈路是設計、制造、封測，目前支撐它的材料EDA，包括裝備，也逐漸被大家重視和認可，裝備比較多，比如刻石機、離子注入機、光刻機，光刻機是老百姓都了解的概念，材料有惰性基體、材料、靶向材料。EDA，去年是42.3億美金左右，通過70多億美元的市場規(guī)模，支撐了4500多億美金的集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈，這上面是電子信息產(chǎn)業(yè)，15萬億美元產(chǎn)值。
EDA的發(fā)展基本經(jīng)歷四個過程，
1、一開始代替手工CAD階段，原來是手工畫板圖，看能不能用計算機輔助人工做這些事。
2、1980年到90年代，主要形成了仿真技術和自動布局布線技術。
3、90年代和2000年，原來是畫具體器件，那么是不是通過一種語言區(qū)別編譯、去描述，一下形成很多器件，包括整體的綜合優(yōu)化。
4、2000年以后進入現(xiàn)代EDA階段，不同的新材料、新工藝、新設計方法學加載到了EDA本身，包括IP大量配合EDA導入。
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國內(nèi)EDA發(fā)展歷程，從一開始起步階段，和其他國家一樣，從1988年、1989年左右，我們從1988年開始政府主導成立“熊貓攻關”計劃，1992年做出來了，1993年獲得國家科技進步一等獎，1994年巴統(tǒng)協(xié)議解禁了封鎖，之后的15年是我們整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的低潮期。2008年核高基專項第一個課題支撐了EDA，到了2019年以后，中美貿(mào)易戰(zhàn)、科技戰(zhàn)的背景下，包括集成電路，包括EDA產(chǎn)業(yè)迎來了快速產(chǎn)業(yè)，目前統(tǒng)計國產(chǎn)EDA公司數(shù)量加上BGA公司大概在70多家左右。
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產(chǎn)業(yè)格局比較清晰，美方公司加起來是90%，前十大主要是ANSYS、cadence、SIEMENS。接下來的團隊主要做點工具為主，像我說的，全球競爭化的市場，點工具也要做到全球第一，才可以。
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這是一些協(xié)會統(tǒng)計的，幾大電子信息板塊，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈鏈條中，哪些是我們的弱點，哪些是其他國家比較強的，做了比較清晰的分析，可以看出來EDA是卡脖子中的卡脖子，這個話題說的很多了，它是現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠，它又比較細，大工具50多個，又細又長，就容易被人卡。右邊的圖，國產(chǎn)EDA2020年的統(tǒng)計是只占1.9%，這個數(shù)據(jù)不太好看，但是這個差距代表著這個行業(yè)發(fā)展空間蠻大的。
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產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點：它是基礎性的工業(yè)軟件，所以會形成多年的積累和行業(yè)壁壘。另外它是投資周期長、見效慢的基礎性產(chǎn)業(yè)，有些專家對整個科技支撐體系資金使用情況做了分析，5%用在基礎研究，20%用在工程化，75%用于試錯，所以很多在解決基礎性、前瞻性產(chǎn)業(yè)原理的時候，很多資金到不了，或者資金使用情況跟其它的歐美發(fā)達國家是倒著來的。因為它是工業(yè)軟件，最起碼得做個三五年，在客戶那兒摩擦三五年，才基本上從一個技術變?yōu)楫a(chǎn)品，最后變?yōu)樯唐?，所以它需要產(chǎn)業(yè)鏈上下支持。另外是并購整合，一個公司不可能做那么多的工具，也要吸納其它的優(yōu)秀團隊和技術加入本土里。
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二、華大九天發(fā)展歷程
華多華大九天經(jīng)過多年的積累，形成了不同的解決方案。
EDA的發(fā)展主要從兩個角度，一個外因，一個內(nèi)因，外因是行業(yè)應用牽引，今年評出來的十個趨勢，前兩個是EDA發(fā)展來源于行業(yè)多樣性需求，行業(yè)應用端有不同的多樣化需求，一定都傳遞到芯片設計公司，形成不同的設計方法學，最后固化到EDA軟件里就是行業(yè)發(fā)展的原動力。也有一個數(shù)據(jù)預測，EDA的收入50%以上來自系統(tǒng)公司。中國電子信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，這已經(jīng)非常明顯了，我們在整個電子信息產(chǎn)業(yè)的牽引力會逐漸對上游廠家提供不同的支持和試錯環(huán)境。產(chǎn)業(yè)的配合比較重要，原來有些汽車芯片廠家跟我們抱怨，他們跟整車廠溝通的時候發(fā)現(xiàn)一個問題，整車廠采購人員，沒有一顆國產(chǎn)芯片評估它的可靠性。另外資本加持導致整個產(chǎn)業(yè)非常熱，這是好事，會聚集道不同的資本和人才加入，這是一個過程，隨著產(chǎn)業(yè)逐漸理性化，可能會把優(yōu)質(zhì)資源集中到頭部企業(yè)，這是趨勢，也是理性的發(fā)展方向，所以我們EDA公司應該是需要長期堅守。
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另外一個發(fā)展動力是內(nèi)生，這是它的技術創(chuàng)新驅(qū)動，工藝越來越復雜，集成度越來越高，但是它的生命周期會變短。比如設計成本變高，5nm芯片從原理設計、芯片設計、流片，大概需要2億美金，這個圖非常大，但是產(chǎn)品上市的生命周期反而變短了，比如說手機，每年都在換，當然消費者走的也比較快一些。另外，新工藝、新材料、新的設計方法學，新工藝到了3nm的時候，是不是到GaN或者量子。還有云端、SaaS模式的許可、機器學習、安全性，原來芯片安全主要是考量軟件和固件，現(xiàn)在很多的機構，很多領域已經(jīng)呼喚我們在設計的時候考量安全性，比如說設計完是不是能夠經(jīng)受側(cè)性道攻擊，是不是考慮到失效模塊、后門、木馬介入，這也是接下來的一個大的話題。
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我列了四個行業(yè)的解決方案，這四個行業(yè)比較有代表性，主要是新型顯示、汽車電子、存儲芯片、化合物芯片。
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全球面板主要是LCD、LED，現(xiàn)在駭目MLED，LCD我國的市場占有率比較低，OLED僅次于韓國，miniLED和Micro LED韓國基本上在一個起跑線上。MLED是用特殊的硅基跡材料，把芯片貼在屏后面，顯示效果大大提升，主要用在裸眼3D、AR、VR，又與現(xiàn)在炒的比較熱的元宇宙連接起來，它是通道，是交界面。
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華大九天擁有全球唯一的面板開發(fā)平臺，多項技術世界領先，全球面板主要集中在中國，中國面板廠家90%用的是華大九天全流程系統(tǒng)，這有從側(cè)面反映整個產(chǎn)業(yè)鏈下游對上游的牽引和帶動作用非常明顯。
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我們有一些典型工具，比如一開始的基礎建模工具，支持廠商建立適應生產(chǎn)設計需求的基礎器件單元；還有不同類型的專用仿真軟件，它是基本器件的仿真，最大限度平衡仿真過程中面臨的“精度-效率”折中需求。我們提出快速仿真，用矩陣分析的方法，滿足仿真的精確度，也不損失仿真的時間，原來的仿真雖然精度很高，但是時間很長，不能滿足企業(yè)的需求；現(xiàn)在的屏有多種多樣，有屏面屏、折疊屏，需要等電阻的布線，我們率先引用AI加布局布線在面板領域的應用。華大九天擁有國內(nèi)唯一的博士后工作站，當時選的科研課題就是AI，這樣的先進技術加EDA，我們招的第一個博士后就是用在AI加自動版圖布局布線。
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汽車電子話題談的比較多，每一次EDA峰會，各種研討會，都會單獨講，我們又是生產(chǎn)大國，又是消費大國，但是芯片這方面確實不夠理想。我們建立了汽車芯片數(shù)字基本單位庫，利用Liberal+Qualib完成各個單元庫之間的較驗、對比，為車規(guī)芯片工程師提供整套庫優(yōu)化功能。XTop+XTime是業(yè)界性能最強的能針對“多模多角+多電壓域”時序路徑進行高效分析和修復的工具組合，可同時支持100+PVT corner&5PD設計環(huán)境。SKipper是業(yè)界唯一具備>1TB版圖數(shù)據(jù)快速打開和處理能力的工具。典型工具功能特點，汽車電子中的各類芯片開發(fā)流程，同其他芯片的開發(fā)大致相同，在工藝模型溫度范圍、可靠性分析、功能安全性驗證等方面有特殊要求。模擬安全性有很多不確定性，我們Polas通過分布式的分析優(yōu)化，完美地解決這方面的問題，保證了車規(guī)的可靠性需求。
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存儲市場，在集成電路產(chǎn)業(yè)里是占比最大的一塊，也像EDA一樣，也就是三大家，占比非常大。
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存儲芯片現(xiàn)在有DTCO的概念非常火熱，就是設計工藝協(xié)同優(yōu)化，存儲器一開始的基礎建模一樣，接下來分兩列，一列是核心存儲陣列，最大功能是快速仿真，外圍工業(yè)電路和模擬電路差不多，最后是版圖拼接。典型的工藝特點，SMCB是駐廠為客戶提供服務，最后生成了版圖編譯IP，這是EDA+服務+IP的組合。
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化合物半導體市場情況，主要在LED照明方面，它有些特點，由于材料不一些，器件、工藝也不一樣，它的器件比較復雜，器件模型不連續(xù)，有些個性化的設計。它的器件復雜，在仿真的時候就存在仿真不收斂，仿真結果數(shù)值不在預測區(qū)間里，也就是仿真失敗，這就需要我們有一些調(diào)整優(yōu)化的手段，比如說ALPS系列，可以斷點保存和動態(tài)收斂技術，最后完成仿真。隨著我們的工藝越來越復雜，仿真模型越來越多，我們率先提出了異構計算GPU仿真，使仿真提高了一個數(shù)量級。
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隨著產(chǎn)品逐漸豐富和對行業(yè)的對接越來越強，除了以上這些，還有一些消費電子、電源芯片。
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三、華大九天介紹
最后簡單介紹一下華大九天，我們是模擬電路設計全流程、數(shù)字電路設計EDA工具、晶圓制造EDA工具、面板顯示全流程。總體規(guī)模占自主EDA一半以上，這是經(jīng)過賽迪研究官方統(tǒng)一的，服務全球官方客戶，包括長尾中小客戶，也對我們有很多的支撐。
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關于產(chǎn)教融合經(jīng)驗和分享，我們有專門的設計工具，包括講師團隊，還有教材和培訓視頻，我們也跟高校有博士后工作站，還跟12個頂尖高校有定點聯(lián)培，以及和很多學校有碩士聯(lián)系點。
