3
?
工欲善其事，必先利其器。EDA行業(yè)雖然只占半導體產業(yè)整體市場份額的2%左右，但是把EDA廠商比喻為撬動整個半導體行業(yè)的杠桿也不為過。
如果工藝發(fā)展的不夠快，EDA廠商還可以做什么？
最能挑動業(yè)界神經的，還是先進工藝節(jié)點的發(fā)展進度。進入深亞微米工藝以后，尤其是到現(xiàn)在的14、16nm制程，摩爾定律或許還有效，但是半導體的學習曲線可能已經遇到問題，單位面積上晶體管數(shù)量增長導致的成本下降速度已經沒有過去那么快。先進工藝對于IC設計企業(yè)的成本壓力也越來越大，EDA廠商是怎么應對先進工藝挑戰(zhàn)，又如何幫助客戶來降低研發(fā)成本的呢？
圖一 半導體學習曲線
Mentor Graphics CEO Walden C. Rhines先生認為，先進節(jié)點工藝對于EDA廠商是機遇也是挑戰(zhàn)，如果工藝停滯不前，則EDA工具廠商的收入也會受到影響。現(xiàn)在的先進工藝，例如FinFET，對于成品率和測試的需求都要花費比以往多得多的人力物力來解決，Mentor針對先進工藝有完整的解決方案，例如Mentor的DFT工具對于FinFET測試驗證支持就相當有力。
而對于現(xiàn)在設計公司成本上升的問題，Rhines先生指出，如果單指物理設計(physical design)并不存在這個問題，而且EDA核心設計軟件的成本是隨著整個半導體工藝演化成比例下降的。設計公司成本上升是現(xiàn)在復雜芯片設計需要大量資源投入到嵌入式軟件與系統(tǒng)設計等方面，大規(guī)模芯片設計的成本上升主要是由于系統(tǒng)集成需要越來越多的人力資源，而不是因為工藝演進需要更大更快的EDA工具所造成的。每一個新節(jié)點的研發(fā)成本大約是舊節(jié)點研發(fā)成本的三倍，我們都知道半導體晶體管級別的成本不斷下降是趨勢，但是降低成本不僅只有縮小特征尺寸(feature size)這一種方法，有很多其他的方法可以降低晶體管的成本，減小尺寸只是其中之一。
圖二 Mentor Graphics公司CEO Walden C. Rhines先生
Synopsys全球高級副總裁柯復華先生表示，EDA公司以往走在技術的最前沿，來驅動CMOS邏輯制程的演進，但是Synopsys很早就意識到晶圓廠在特殊工藝制程上面所做的努力。很多特殊制程雖然不是采用最先進的節(jié)點，想要做到那個地步其實不容易。很多技術，例如高壓(High Voltage)、CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor)等，對于驅動、電流的要求都不是很容易實現(xiàn)的。這些技術的發(fā)展也非常重要，與摩爾定律的區(qū)別僅在于這些技術不是由工藝尺寸減小而體現(xiàn)出來的。Synopsys針對這一趨勢，在幾年前已經開始調整，在優(yōu)先保證對于最先進技術的需求做測試的同時，另外一方面也拉回來，對于過去比較成熟的工藝節(jié)點，例如90、65nm，從純邏輯轉換到特殊工藝制程也做了大量的支持工作，確保這個技術對客戶有幫助。Synopsys在這方面也有很大的優(yōu)勢，就是其IP部分，Synopsys很多研發(fā)工程師做的工作就是去滿足客戶對于特殊制程的需求，客戶的需求驅動了Synopsys的發(fā)展。
像Wally(Walden Rhines先生)所講，成本降低曲線是有問題的，實際上在20nm時大家就說這個曲線存在問題。但是為什么還有人要做14、16nm呢，問題就是14、16nm對于大家來說是不值的，但是對需要14、16nm的極少數(shù)廠商來說是值得的。之所以有人愿意到14、16nm，是因為有某幾顆IC有非常大的量，特殊工藝制程趕不上這個量。但是能夠搶到這個市場份額的廠家，在整個生態(tài)系統(tǒng)中的能量是極大的，他們需要投入非常多的資源，不光靠芯片設計而已，大量的配套工作需要做，才能維持那么大的量。
“很多人可能會覺得EDA很無趣，EDA本身的確很無趣，可是如果從EDA串起來的整個行業(yè)角度來看，它是非常非常有趣的，努力的空間也非常大。” Cadence全球副總裁亞太區(qū)總裁石豐瑜先生說到，“只是集成電路行業(yè)不斷的向前演進，EDA不跟著往前走，就沒有未來。但是我們要往前走了以后再往后看才有趣”。比如現(xiàn)在大家都在往16、10、7nm走，誰也不知道接下來的腳步是越來越快還是越來越慢，不知道材料的演進是否能夠配合工藝的發(fā)展速度，假設走得沒有那么快的時候，那么大家就沒有活干了嗎？不見得，真的回頭看可能會發(fā)現(xiàn)很多事情當時沒有做好，現(xiàn)在可以把它做好，努力去做以后卻發(fā)現(xiàn)，在舊的工藝節(jié)點，還能夠再擠出20%的性能出來，還能夠把功耗再降低一點，悶著頭做了以后會發(fā)現(xiàn)客戶在等著你。EDA接下來往先進節(jié)點走，必須要和客戶深度結合。
“深度結合就是說，我們賣一套那么貴的軟件給客戶，如何幫助客戶盡快熟練的應用起來。如果你花半年人家花三個月，那么你完了；軟件有那么多的功能，還有很多可以調試的地方，你如果沒有去調，悶著頭按個鈕出來以后就去流片，你倒霉了。所以我們怎么來幫你，你怎么來推動我們，逼著我們跟你一同成長，這是最重要的一點?！绷硪稽c就是對于老的節(jié)點，將來是否有力量再回過頭去，把它精進與優(yōu)化一下，讓繼續(xù)使用Cadence工具的人在老的節(jié)點上對于特定的應用也有更好的發(fā)揮。
?
快中求快、省而又省、精益求精? EDA廠商給IC設計企業(yè)的建議
“現(xiàn)在手機電腦等設備的生存周期越來越短，基本上每18個月用戶就會換一部手機?！闭劦絀C設計公司的時間壓力時， Synopsys中國區(qū)總經理/武漢研發(fā)中心董事總經理葛群先生這樣說。他表示如果IC設計公司從設計芯片到流片成功需要花一年時間，再花半年到一年時間去進行軟件的開發(fā)與優(yōu)化，那么產品的上市時間根本滿足不了市場的需要。所以現(xiàn)在的方法學是在芯片設計開始之前，已經著手進行軟件開發(fā)工作。Synopsys提供的Virtualizer工具可以虛擬化硬件來提早進行軟件開發(fā)與優(yōu)化，芯片回來后軟件開發(fā)工作已經差不多結束了。通過這種新的設計方法可以把產品提早6~9個月上市。最好的一個案例是聯(lián)發(fā)科，他們是全球最早研究出來用4個A7來實現(xiàn)四核方案的廠商，之前的四核方案至少是4個A9。聯(lián)發(fā)科在使用Synopsys的這套系統(tǒng)以后發(fā)現(xiàn)使用A7乘四核來實現(xiàn)可以達到差不多的性能、更低的成本與更小的功耗，同時軟件可以跑得更快。
圖三 左，Synopsys中國區(qū)總經理/武漢研發(fā)中心董事總經理葛群先生。右，Synopsys全球高級副總裁柯復華先生
談到IC設計公司產品同質化問題時，石豐瑜先生表示，IC設計公司必須要與系統(tǒng)廠商和后面的生態(tài)鏈做一個非常緊密的結合。以應用處理器(Application Processor)為例，每家公司都是取得同樣的IP核授權，用幾乎同樣的工具，投片如果選擇28nm與16nm工藝，全世界范圍可以選擇的晶圓廠也不多，但是為什么有些人成功，有些人則不成功呢？一款手機芯片出來需要跑什么樣的應用？這些應用是要2核還是4核還是必須要8核？IC設計廠商能夠看清楚嗎？所以同質化問題不見得在于技術同質化，更多的在于對于市場需求理解的趨同。如果IC設計公司對市場研究得足夠深入，看得到未來趨勢，能夠根據(jù)市場需求對規(guī)格進行增刪，把產品做到更省電、成本更低、調試得更完美，事實上就做到了差異化。雖然以AP市場來說是同質化，但是可以在軟件上花功夫來達到差異化。行業(yè)生存的思路要從以往先出芯片，系統(tǒng)廠商根據(jù)現(xiàn)有芯片去找應用的模式轉換出來。在已經知道了未來市場有一個具體的需求存在，從這個需求出發(fā)，從應用端回來到系統(tǒng)端，最后是芯片設計公司在最短的時間把東西給做出來，CPU不見得一定要快，只要符合市場的需求即可，這是完全不同的思路。
“從歷史數(shù)據(jù)來看，系統(tǒng)設計商賺取的利潤比器件供應商要高，系統(tǒng)廠商所提供的價值就是讓整個系統(tǒng)的軟硬件協(xié)調工作?！盧hines先生說，現(xiàn)在的IC設計公司已經花了大量的資源投入到系統(tǒng)設計，對于現(xiàn)在物聯(lián)網產品對用戶吸引力還不夠的問題，就需要IC設計公司更加深入了解客戶實際需求，選取工藝時綜合考慮尺寸、功耗與成本，只有三者達到一個均衡點才能設計出更可靠更強勁更省電尺寸更小的產品，才能滿足用戶的需求，使得用戶不會很短時間久丟棄產品。所有這些對設計制造的需求也相應提高了對于芯片封裝技術的要求，工程師不但需要優(yōu)化功能，對于封裝、工藝的優(yōu)化設計也需要花更多的精力。
EDA公司如何應對中國這個越來越特殊的市場
石豐瑜先生指出，中國有這么強的內需市場，已經慢慢出現(xiàn)了一些世界級的系統(tǒng)公司，如果這些系統(tǒng)公司能夠與半導體集成電路公司做一個很好的結合，這將會變成一個主場的優(yōu)勢。而且中國市場越來越特殊，這個市場特殊到什么地步？以互聯(lián)網市場為例，全世界的光棍節(jié)還有誰可以搞這么大？看起來只是一個光棍節(jié)，但是背后支持這個活動的整個系統(tǒng)、構架、基建(infrastructure)，那是國外無法想象的。同樣在各式各樣的角落里有很多新的應用，這些應用是有中國特色的，在這些應用上系統(tǒng)廠商與集成電路廠商能夠緊密結合，在時間與成本上滿足應用的需求，就能夠真正的發(fā)揮主場優(yōu)勢。
圖四 Cadence全球副總裁亞太區(qū)總裁石豐瑜先生
EDA廠商應該在產業(yè)生態(tài)中去發(fā)揮更多更積極的作用。這個作用不是指擴大EDA的生意范圍或者增加銷售收入，而是去扮演更積極的角色讓整個產業(yè)鏈運行更有效率、更健康。需要從整個產業(yè)的高度來看EDA，還有什么事情能夠做得更好，EDA行業(yè)已經走到了一個關鍵點，必須要把自己從一個軟件銷售公司跳脫出來，思維更開放些，不只從EDA的角度去看客戶需求，可以從客戶的整個應用去多關心一點的話，EDA將來能夠走出一些不同的路，不僅在技術上，還包括商務模式與整個產業(yè)鏈中的角色定位，這些都會有很大的機會，Cadence在未來將與中國的客戶和伙伴們去做進一步的探索。
對EDA行業(yè)來說，“唯一令人興奮的增長機會”就在中國市場，Rhines先生對中國市場滿懷期待。這也就是Mentor為什么這么多年來高度重視中國市場的原因，Mentor把大量的人力、財力與時間投資到產品開發(fā)中以滿足中國半導體行業(yè)的發(fā)展需要。Mentor在整個電子產業(yè)的布局很完整，從晶圓廠制造設備軟件到IC設計再到系統(tǒng)端的PCB設計都有重量級產品。所以Rhines先生非常高興的談到，中國集成電路產業(yè)基金重點放在IC制造，對于Mentor來說意義非凡，因為Mentor是在IC制造領域最大的EDA軟件公司，Mentor在晶圓廠設備軟件方面有很多方案提供，中國IC制造的成長也將使Mentor一同成長。
Rhines先生對于中國的重視不僅體現(xiàn)在公司層面，會議當天的歡迎晚宴上Rhines先生正在北京大學讀書的寶貝女兒，通過一段錄像向大家問候，一口中文獲得了大家的一致贊譽，這或許是從另外一個角度顯示Mentor要扎根中國的信心。
柯復華先生談到，多年來對于中國在EDA與IP方面的投資Synopsys一直是居于領先的，包括三年前在武漢成立Synopsys亞洲第一個IP研發(fā)中心。Synopsys的客戶來自不同行業(yè)和世界各地，在中國有很大的設計團隊，也愿意與中國客戶去分享Synopsys對于市場動向的理解，讓客戶可以獲得對市場看法的新角度。2014年Synopsys的營收第一次超過20億美元，展望2015，Synopsys有好幾個劃時代的技術創(chuàng)新，提供了相當多的新技術與產品，會對中國的客戶提供最大的幫助。
葛群先生也表示，2015年是Synopsys深耕中國市場20周年，這二十年來Synopsys在中國真的是扎扎實實做了很多工作。明年的時候Synopsys會和大家一起回顧一下過去20年的發(fā)展歷程，包括回顧中國整個半導體行業(yè)從909工程到現(xiàn)在的發(fā)展狀況，這都是很有意義的事情。
EDA行業(yè)的集中度，可能比晶圓廠和IC設計公司還要高，由于EDA行業(yè)過去的整合收購也非常多，現(xiàn)存的EDA公司越來越少。三巨頭光環(huán)之外，難見其他閃亮的星，中國的EDA公司更是只能在夾縫里面求生存，我們需要思考的或許是，將來制造與設計公司成長起來以后，中國是否需要與自己設計制造地位相稱的EDA公司。
?
更多有關EDA的資訊，歡迎訪問?與非網EDA專區(qū)
系列報道之一：與非實錄：2014中國集成電路設計年會全景觀察
之二：臺積電、聯(lián)電、中芯國際大佬齊聚，晶圓廠走向全解析
與非網原創(chuàng)內容，未經許可，不得轉載！
