后摩尔时代，EDA验证需求急剧分化
1981年，第一台PC机IBM5150诞生，成为驱动芯片应用的第一大需求，当时的芯片验证技术以简单的逻辑仿真为主，捎带一部分小规模板子搭建的FPGA原型，再加上一些HDL语言类的描述，整体产值效率比较低。到了九零年代，设计语言的一些应用开始逐渐产生，但那时候还没有AI和手机，大部分的市场驱动能力还是以信息为主。到了2000年左右，市场上出现了新的验证技术，也就是我们常说的EDA 1.0和EDA 1.X时代。2006年，亚马逊第一次推出云服务，也就是数据中心；2008年，特斯拉Roadster原车诞生，芯片验证技术进入最蓬勃的时代，很多创新的手段，包括验证技术和需求开始百花齐放。再到前几年，AlphaGo击败韩国围棋国手，AI名噪一时，国内很多公司就开始做AI芯片。
图 | 新兴应用领域飞速发展，需求急剧分化
从上图中，我们可以看到，各种系统应用的需求正在不断放量，产业数字化步伐越来越快。但与此形成鲜明对比的是，最近这十年，验证技术其实没有什么太大的改进。往后要怎么走，才能满足系统设计、系统研究企业的需求，是EDA企业要去探索和解决的问题。
以汽车行业为例，国内有小鹏、蔚来、理想等，而比亚迪更是已经成为全球第三大汽车制造商。放眼如今的汽车市场，给半导体产业的机会很多，因为现在的汽车里面动辄上千颗芯片、几亿行代码，如果加上智能座舱、无人驾驶，这些数据可能要翻上10倍。有数据显示，这里面同步需要的软件集成跟算法验证的需求量产值可达620 亿美元。
图 | 预计到2025年，汽车领域在软件与集成的投入将达到620亿美元
然而，对于国内的半导体企业来说，在先进工艺上受到打压限制，所以光靠工艺这个先天条件是不够的，还需要后天的努力，比如架构创新与算法创新，这同样会给EDA工具带来新的挑战，比如芯片的工作安全对算法、验证的新要求。
芯片设计呈系统化和异构化趋势，EDA正延伸至应用创新阶段
站在传统EDA行业的角度，EDA 是为芯片产业服务的。但是近年来，越来越多的系统厂商也开始做芯片，比如苹果、特斯拉、华为，甚至一些白色家电厂商，芯片设计越来越成为系统化设计的一个过程。
当这些厂商将他们对系统的理解带入到芯片定义中时，原来围绕电路设计的芯片设计将转而围绕系统展开。那么，势必会牵涉到软件和硬件的协同、多颗芯片多个节点的协同等。芯华章科技产业和业务规划总监杨晔表示：“如何将芯片设计系统化的趋势体现到验证流程里，让整个验证过程变得更智能、更自动，是芯华章关注的一大新趋势。”
除此之外，在过去的几年中，从芯片设计端来看，很多新的体系结构、新的指令集不断地在崛起，不再是过去一、两种指令集打天下的局势，这就是异构。而这个趋势不只在设计中，还体现在制造领域，用不同的工艺、不同的节点、不同厂家的IP来实现整个SoC芯片。
过去30年中，半导体产业的设计和制造是分离的，而如今不论是设计端还是制造端的异构趋势，又把设计和制造在某种程度上重新统一起来了，这就对EDA 又提出了新的要求——EDA工具必须在设计阶段就考虑好如何满足chiplet系统的验证需求。反过来讲，芯片设计变成了一个上下游协同的过程，因此EDA将从设计阶段延伸到系统阶段，来覆盖整个应用创新周期的验证需求，同时要求要有一个统一的流程，能够实现不同环节的互相验证、互相对比，达成协同效应。
聚焦数字验证赛道，芯华章推出七大产品线
虽然从业者很努力地用不同的新的工艺架构、算法，来去满足一些爆发式的需求，但创新周期依旧是巨大的压力。一个项目的启动，从明确系统需求、芯片定义、模块设计及验证、SoC集成和后端设计、系统及验证、芯片制造、芯片测试，到系统集成和上市，是一个电子产品的设定周期。其中，在模块设计时，芯片设计厂商往往会遇到仿真资源不够导致覆盖率不达标的问题，而做验证的目的就是为了解决其中两个问题：一是确认设计中还有没有bug；二是验证完了没有。
听似简单，但做起来是一个工作量非常巨大的事情，因为那么多复杂的环节，很难实现100% 验证完全。所以，业界往往需要借助不同的手段与工具，从不同的角度去进行检测和验证。因此芯华章推提供全面覆盖数字芯片验证需求的七大产品系列，包括：硬件仿真系统、FPGA原型验证系统、智能场景验证、形式验证、逻辑仿真、系统调试以及验证云，搭建了完整的数字验证流程。
既然提到了芯华章的产品线和技术支撑，那我们不妨来看看芯华章的起源和画像。
图 | 芯华章董事长兼CEO 王礼宾
2001年，芯华章董事长兼CEO王礼宾，告别了20年的军旅生活，开始了他的EDA职业生涯，从最基层的工程师开始，一步步做到Cadence华南区总经理，再到Synopsys任中国区副总经理，让王礼宾不仅熟悉了EDA相关的技术，还在管理上积累了丰富的经验，这也是2020年3月王礼宾带头创立芯华章的一大背景。
在几乎被国外大厂垄断的EDA行业，作为一名后起之秀，要如何定位自己是一件难事儿。王礼宾表示：“芯华章从成立之初就确定了三大特点：高起点、厚积累、求创新。可以用最新的架构去做产品，不受兼容和移植之缚；核心技术人才的知识累积，是高科技行业成功的基础；依样画葫芦很难实现超越，必须在累积的基础上不断探索创新。”
此外，王礼宾还强调：“‘广积粮、高筑墙、缓称王’是芯华章的发展思想。在成长的路上，芯华章将不断累积人才，把产品做丰富，做好融资保障，筑好知识产权、专利、人才和资金方面的竞争优势，专注于数字前端验证，不会盲目扩张到其他领域。”
图 | 芯华章首席运营官 傅强
就专利方面，芯华章首席运营官傅强表示：“在短短的两年多时间里，芯华章目前已经有几十件专利申请成功。”
在此基础上，芯华章提出了“七大产品线和四大技术支柱”的方案，基本上涵盖了数字前端验证所需要的主要流程，并且这些产品在互通的架构上，可以形成一个统一底层框架的验证平台，有效解决了验证工具碎片化与不兼容带来的效率挑战。
图 | 芯华章的“七大产品线和四大技术支柱”
国产EDA工具靠什么脱颖而出？
众所周知，在过去的几十年中，EDA产业已经发展到行业集中收敛的阶段。根据赛迪顾问发布的数据显示，2020年业内前五大厂商占据了85.8%的市场份额，其中排名前三的Synopsys、Cadence、Siemens EDA市占率分别为 29.1%、32.0%、16.6%，总计 77.7%。
看似半垄断的环境下，但事实上很多大公司通过收购壮大，然后将收购回来的点工具进行数据转换或打包，原生开发的点工具没有统一的流程架构以及覆盖率数据，就会遇到验证结果融合问题，呈现碎片化的状态，所以在效率方面自然是打折扣的；此外，这些公司在开放性、数据互通和创新性方面的局限性也较大。为什么客户已经有了原本的工具，还会愿意再采用新的EDA工具？原因有二：一是性能的提升，二是解决了之前没有办法解决的验证难题，这就给了芯华章通过技术创新，实现换道超车的发展机遇。
图 | 芯华章首席市场战略官 谢仲辉
芯华章首席市场战略官谢仲辉表示：“就在刚刚过去的全球电子设计自动化盛会DAC上，芯华章作为一家后起之秀，却受到了包含苹果、微软、Amazon、联发科等国际头部系统企业的关注，并递出了合作意向的橄榄枝。这意味着他们当前的项目需求不能被完全满足，而EDA领域的创新和市场的空间还非常大。”
“以前做工程，我们去客户那边安装要带好多个光盘，这是因为传统EDA工具的源代码有几个G甚至更多，而以前的光盘只有几百兆。经过十几、二十年的累积，原先研发的那些人有些已经走了，现在留下来的软件工程师有些是不敢碰一些基础的代码库的，怕一改就带来非常大的影响，所以大多都是将新的功能继续集成到大代码量里面，这就形成了包袱。而对于芯华章来说，我们从底层架构搭建起，统一的数据库带来的是比较轻量的代码，效率就会得到很大的提升。”
“从产品的角度来看，芯华章另辟蹊径，采用以终为始的概念，重新打造软件体系跟架构。以FPGA原型验证系统为例，自动化智能设计流程的内涵重点不是硬件本身，而是软件能不能自动分割，有没有更好的调试手段。因此，芯华章采用统一的调试、编译数据库和覆盖率数据库进行分析，再借助自动化生成的场景激励，通过编译关联所有工具链，形成统一的验证平台——智V验证平台，最终将工具融合到一起。在验证工作任务占四成的调试方面，芯华章发布的Fusion Debug加入了自动化分析，并提供可编程的开放数据接口，从而大大降低芯片验证工程师的准入门槛。”
“此外，除了技术壁垒外，在半导体行业里面，还存在很大的信任壁垒。得益于成熟、扎实的一线团队所积累的深厚服务经验，芯华章很快建立了同客户的深厚互信。比如芯华章成立后，第一年的收入大部分是靠第三方工具为客户提供服务产生的，客户通过我们的工程师为他提供的验证服务和支持，会知道我们的能力在哪，增进对我们的信任。这也是我们产品与服务的一种差异化优势。” 谢仲辉补充道。
写在最后
值得一提的是，芯华章的EDA工具既支持运行于传统Intel x86架构服务器，也支持国产处理器企业的自主平台，如基于华为鲲鹏处理器、飞腾处理器的服务器。目前，芯华章已经基本建立完整的数字验证全流程，产品与服务得到中科院半导体所、燧原科技、芯来、鲲云等一众业内知名企业实际项目采用，为赋能电子系统创新，提供了自主可信赖的底层技术支持。
下载ECAD模型
