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芯片設計軟件EDA霸主,新思科技下一戰瞄準AI丨億歐解案例

張偉超
2020-04-16 · 20:31
[ 億歐導讀 ] 一顆芯片從設計到制造成成品,少不了各種設備工具的輔助,EDA就是其中之一。
原位芯片,芯片設計,新思科技,EDA軟件

作者:張偉超,圖片來自“特定授權”

文:張偉超

編輯:唐鈺婷


一顆芯片從設計到制造成成品,少不了各種設備的輔助。

我們熟知的光刻機、刻蝕機等機器,都屬于硬件設備,它們在芯片行業的地位極高。除了硬件設備,很少被人們提及的軟件工具也十分重要。 

EDA就是最重要的軟件工具之一。EDA是電子設計自動化(Electronics Design Automation)的縮寫,在20世紀60年代中期從計算機輔助設計(CAD)的概念發展而來。可以理解為:軟件設計者將一個個真實的電子元器件,“放入”軟件中,開發者可以利用軟件中的電子元件真實模擬芯片內的電路和結構。  

圖:EDA設計軟件  來源:新思科技 

EDA處于芯片產業鏈的最上游,是芯片設計和生產的必備工具。利用EDA工具,芯片的電路設計、性能分析、設計IC版圖的整個過程都可以由計算機自動處理完成,提高了工作效率及芯片精度。

離開專業的EDA工具,集成電路及半導體的設計和制造,都是不可想象的事情。雖然EDA十分重要,但是EDA的市場規模很小,目前全球總量為70億美元左右,只占整個集成電路市場的九牛一毛。 

如今的EDA市場,是標準的寡頭市場。三家公司共同瓜分了全球92%的份額,新思科技(Synopsys)就是其中之一。

解決行業痛點的明燈

1987年新思科技在加利福尼亞州成立。誕生之初,新思科技正好趕上EDA技術的第三次變革。

前兩代的EDA技術并不是由計算機自動完成的,而是一項精細的手藝活。它需要設計人員手工處理每一個晶體管,并連接硅芯片上使用的數千個節點,是一個不折不扣的勞動密集型工作。而隨著晶體管集成度的提高以及體積的不斷縮小,人類已無法用手工來完成這項工作。 

第三代EDA技術亟待完善。 

正在行業需要指路明燈之時,新思科技開發一款叫Synthesis的新軟件技術。有了Synthesis,設計人員就可以用電腦語言來“寫”電路的功能,而不是用單個“邏輯門”來描述。

這款軟件可以自動創建電路邏輯鏈,減少電路設計人員大量的工作時間,從而讓工程師能將更多精力集中在創造性設計解決方案上,而不是做大量手動機械性工作。 

新思科技也一舉成名,開創了EDA技術的新時代,營收也迎來井噴式增長。1987年新思科技營收達13萬美元;1988 年營收達到 97.6 萬美元,增長了7倍;1989 年營收達到730萬美元,再次暴漲7倍。 

收購與授權,成行業霸主

有了大量資金,新思科技便開始開疆拓土。面對玩家眾多,競爭激烈的市場,收購是一個絕佳的方法。 

1900年,由于當時新思科技意識到“硬件描述語言”(hardware description languages,HDL)的重要性,新思科技收購了Zycad公司的VHDL仿真業務,并推出了測試綜合產品。 

后來歷史證明,新思科技的判斷是正確的,VHDL語言是現在最流行的高級抽象設計語言。 

在1990年到1999年這十年間,完成了20次收購的新思科技已確定了其市場領先的地位。進入21世紀后,新思科技開始了更大規模的并購。2002年新思科技成為EDA歷史上第一家可以提供前后端完整IC設計方案的EDA工具廠商。2008年新思科技超越Cadence成為全球最大的EDA工具廠商。

至此,新思科技正式登上了霸主之位。 

除了收購,新思科技能殺出重圍,還得益于他們使用了IP授權模式。 

提到這種模式,就不得不提到ARM公司。作為這種模式的開創者,ARM公司將各種設計庫虛擬化,然后授權給其它企業使用。以往芯片處理器交付的時候是實物交付。而ARM IP授權模式的出現意味著:產品交付的形式可以不再是具體的實物,而一種數字化IP模塊。如此一來,其他企業也可以在這種架構上繼續開發。 

ARM這種半定制化的模式對整個半導體行業產生了重大的影響。物理實體變成了軟件定義,還能滿足各個不同廠商的不同需求,各大廠商紛紛與ARM合作,加入這一陣營。 

而新思科技很快就注意到了這種模式的價值,它迅速地開辟了這塊陣地,使得IP模塊授權收入成為其營收的重要一環。經過20多年的發展,新思科技IP授權業務一直保持著較高的增長率,目前已經成為僅次于ARM的第二大IP授權商。 

AI帶來新的變革與機遇

AI新時代的到來,也給行業帶來了新的生機。想要將AI移植到智能手機、車聯網、IoT等終端,具備深度學習能力的AI芯片就變得不可或缺。 

根據市場研究機構ABI Research發布的最新報告:云端AI芯片市場將從2019年的42億美元增長至2024年的100億美元規模;邊緣AI芯片市場也將以31%的年平均增長率持續擴張。而EDA作為AI芯片設計中不可或缺的角色,也在半導體軟硬件企業、創業者與開發者的共同推動下,迎來新的變革與機遇。 

AI芯片相對于以往無深度學習功能的芯片,需要追求更低的功耗、更高的性能、更小的面積等目標。在越來越小的單位面積上集成越來越多的晶體管,需要更復雜的工藝器件,電路之間的交互、熱物理效應等也都會發生改變,這意味著整個設計流程都需要被重新思考,EDA工具也必須與時俱進,才能滿足上述要求。

同時,AI智能產品的市場激烈競爭,這也讓開發者對設計周期的要求越來越高,芯片的設計規模越來越大和規則限制也越來越多,這些都在倒逼EDA廠商升級。 

面對市場的變革,新思科技也沒有放松警惕。新思科技目前也推出了內置神經網絡引擎的嵌入式圖像處理器,以滿足對內存高速存取的設計需求,還提供芯片開發初期就確保AI數據安全性的IP選項。國產一眾AI企業使用的都是新思科技的EDA工具。 

在馬太效應的加持下,新思科技的市場主導地位暫時應該很難被動搖。

本文來源于億歐,原創文章,作者:張偉超。轉載或合作請點擊轉載說明,違規轉載法律必究。

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