國(guó)產(chǎn) EDA “斷供”遇艱辛，看華大九天的十年初“芯”

2019 年 10 月 30 日，中國(guó)本土領(lǐng)先的 EDA 提供商北京華大九天軟件有限公司在北京舉辦公司成立十周年慶典暨 2019 年用戶大會(huì)。

董事長(zhǎng)劉偉平在致辭中表示，集成電路是工業(yè)糧食，是信息革命核心技術(shù)和主要推動(dòng)力，而 EDA 作為廣泛應(yīng)用于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的軟件系統(tǒng)，與裝備、材料構(gòu)成了集成電路產(chǎn)業(yè)的三大戰(zhàn)略支撐基礎(chǔ)。從某種意義上來說，沒有 EDA 就沒有集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。EDA 已經(jīng)成為我國(guó)亟需解決的“卡脖子”問題。由于長(zhǎng)期以來，進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)依賴進(jìn)口 EDA，導(dǎo)致我們的設(shè)計(jì)業(yè)技術(shù)進(jìn)步受制于人，隨時(shí)存在“斷供”危險(xiǎn)，這一點(diǎn)已經(jīng)在中興和華為事件中得到體現(xiàn)。如果我們無法解決 EDA 自主可控的問題，那么我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)安全、信息安全就無法得到根本保障。

2019 年公司加大投入進(jìn)行研發(fā)，在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布了四款最新產(chǎn)品：高速高精度單元特征化工具 Liberal、高可靠 FastSPICE 工具 ALPS-XP、高精度功率器件分析工具 Polas、面向 OLED 熱電仿真分析工具 PlanetFPD。
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中國(guó) EDA 艱辛路?
回首中國(guó) EDA 的發(fā)展之路，可以追溯到“六五”期間。當(dāng)時(shí)電子工業(yè)部組織對(duì) CAD 項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)，其成果分別是“一級(jí)系統(tǒng)”（一機(jī)部自動(dòng)化所開發(fā)的布圖系統(tǒng)）和“二級(jí)系統(tǒng)”，“二級(jí)系統(tǒng)”包括仿真、門陣、布局布線等模塊，沒有高層次的硬件描述語言，也沒有物理驗(yàn)證工具和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)；且由于對(duì) CAD 工具的整體認(rèn)知不足，所開發(fā)的模塊缺少有機(jī)鏈接，加上缺乏實(shí)用化的驗(yàn)證，當(dāng)時(shí)“二級(jí)系統(tǒng)”主要應(yīng)用單位是北京半導(dǎo)體器件三廠，未能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和推向市場(chǎng)。
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1983 年無錫微電子工程批準(zhǔn)建設(shè)，計(jì)劃建設(shè)一條 3 微米 MOS 生產(chǎn)線，同時(shí)希望合作方提供一套 CAD 系統(tǒng)，幫助我國(guó)建立集成電路設(shè)計(jì)中心。但由于“巴統(tǒng)”限制阻撓，我國(guó)無法引進(jìn) CAD 系統(tǒng)。
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引進(jìn)未果，逐決定集中全國(guó)力量，自行對(duì) CAD 工具進(jìn)行科技攻關(guān)。1987 年組建了 ICCAD 和 ICCAT 專家委員會(huì)，但缺乏一位有過系統(tǒng)開發(fā) CAD 經(jīng)驗(yàn)的領(lǐng)軍人物。為此引入華人 CAD 專家連永君博士來牽頭。
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1989 年來自全國(guó) 17 個(gè)單位的 117 名學(xué)者、技術(shù)人員、學(xué)生齊聚北京集成電路設(shè)計(jì)中心，在連永君博士的帶領(lǐng)下，全力攻克“三級(jí)系統(tǒng)”。經(jīng)過四年的努力，中國(guó)第一個(gè)采用軟件工程方法自行開發(fā)集成的、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、功能齊全的大型 ICCAD 系統(tǒng)“三級(jí)系統(tǒng)”（熊貓系統(tǒng)）研制成功。
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熊貓系統(tǒng)核心部分由 28 個(gè)設(shè)計(jì)工具組成，共 180 萬行代碼，具有集成電路設(shè)計(jì)所需要的行為功能級(jí)描述、版圖編輯、邏輯和電路模擬、測(cè)試碼生成、自動(dòng)布局布線和版圖驗(yàn)證等功能。
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熊貓系統(tǒng)的研制成功，是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)集體智慧的結(jié)晶，是一座豐碑，打破了西方對(duì)中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的封鎖和禁運(yùn)，極大地促進(jìn)了我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)的發(fā)展。據(jù)悉，熊貓系統(tǒng)在 20 家設(shè)計(jì)公司和研究機(jī)構(gòu)得到應(yīng)用，共安裝了 55 套系統(tǒng)，開發(fā)完成近 200 個(gè)集成電路品種，建成了 7 個(gè)經(jīng)過工藝驗(yàn)證的實(shí)用化單元庫(kù)，
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在我們認(rèn)為國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)空白終于被填補(bǔ)，自主 EDA 崛起指日可待時(shí)，“巴統(tǒng)”于 1994 年解散，對(duì)中國(guó)的特別禁運(yùn)名單失去支撐，亟待迅速發(fā)展的集成電路設(shè)計(jì)業(yè)獲得了引進(jìn)海外成熟 EDA 的機(jī)會(huì)，而萌芽階段的熊貓系統(tǒng)逐漸被冷落。
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但是，中國(guó) EDA 人從未停止創(chuàng)新向前的腳步。自熊貓系統(tǒng)之后，先后發(fā)布了九天 Zeni 系統(tǒng)（2001 年）、SoC 時(shí)鐘分析與優(yōu)化工具 ClockExplorer（2006 年）、時(shí)序優(yōu)化工具 Timing Explorer（2008 年），并成功進(jìn)入了海外市場(chǎng)。
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華大九天：譜新篇，創(chuàng)輝煌
2009 年，由中國(guó)華大集成電路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司與國(guó)投高科技投資有限公司共同投資，將華大 EDA 部門獨(dú)立出來，成立華大九天。華大九天，一個(gè)極富蘊(yùn)意的名字。古代傳說天有九重，九天是天的最高層。《孫子·形篇》中有“善守者藏于九地之下，善攻者動(dòng)于九天之上，故能自保而全勝也?！蓖瑫r(shí)華大九天的名字也表示中國(guó)本土 EDA 工具要走向世界。
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10 年來，華大九天和客戶深度合作推出了 20 多款產(chǎn)品，這 20 多款產(chǎn)品構(gòu)成了華大九天的四大產(chǎn)品干線：一是模擬 IC 設(shè)計(jì)全流程 EDA 系統(tǒng)；二是數(shù)字 Soc 設(shè)計(jì)優(yōu)化 EDA 系統(tǒng)；三是晶圓制造專用工具和服務(wù)；四是平板顯示設(shè)計(jì)全流程 EDA 系統(tǒng)。除了四個(gè) EDA 系統(tǒng)之外，還有圍繞接口類的 IP 核。

模擬 IC 設(shè)計(jì)全流程 EDA 系統(tǒng)是將數(shù)模兩個(gè)設(shè)計(jì)流程，從前端設(shè)計(jì)到后端實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證有機(jī)的整合在一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)平臺(tái)中，并在該平臺(tái)的提高復(fù)雜數(shù)?；旌显O(shè)計(jì)自動(dòng)化程度，是全球四大模擬設(shè)計(jì)全流程系統(tǒng)之一，目前可以支持到 7nm 設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，每年支持?jǐn)?shù)百款產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，有高達(dá)百億顆的出貨量。同時(shí)公司是全球第一個(gè)且唯一一個(gè)推出 GPU 加速的模擬電路異構(gòu)仿真系統(tǒng)。
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數(shù)字 Soc 設(shè)計(jì)優(yōu)化 EDA 系統(tǒng)是解決在后端設(shè)計(jì)中遇到的海量數(shù)據(jù)快速修正、高復(fù)雜度、多時(shí)鐘、多電壓、低功耗等難點(diǎn)問題，目前可以支持 7 納米節(jié)點(diǎn)。該系統(tǒng)被列入國(guó)內(nèi)外多家世界級(jí)設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)覆蓋率 85%以上。
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隨著芯片設(shè)計(jì)和制造的工藝節(jié)點(diǎn)走向納米級(jí)，芯片功能越來越復(fù)雜，客戶定制化需求越來越多，晶圓廠正在面臨著紛繁復(fù)雜的問題，如工藝庫(kù)更新速度快、定制多，工作處理的數(shù)據(jù)規(guī)模變得越來越大，IP 與客戶數(shù)據(jù)融合工作越來越繁重復(fù)雜，版圖數(shù)據(jù)版本多、差異小，快速出具 DRC/LVS 檢驗(yàn)報(bào)告，良率及可靠性分析困難等。針對(duì)以上問題，憑借多年的經(jīng)驗(yàn)，華大九天于 2018 年進(jìn)入晶圓制造專用工具領(lǐng)域，兼具效率與精確的使用需求，確保 tape-out 的順利交付，獲得多個(gè)晶圓代工客戶的認(rèn)可。

平板顯示設(shè)計(jì)全流程 EDA 系統(tǒng)是目前業(yè)界唯一覆蓋 FPD 面板設(shè)計(jì)全流程的設(shè)計(jì)平臺(tái)，并在面板智能布線、像素設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、寄生參數(shù)提取、電路仿真、異形設(shè)計(jì)、OLED 設(shè)計(jì)等業(yè)界設(shè)計(jì)難點(diǎn)上提供全方位先進(jìn)技術(shù)解決方案。
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公司在全球擁有超過 300 家客戶，包括國(guó)內(nèi)前十設(shè)計(jì)公司、全球主要晶圓代工商、全球前 20 大半導(dǎo)體企業(yè)、國(guó)內(nèi)面板企業(yè)。
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培養(yǎng)時(shí)代精英
EDA 的發(fā)展是一場(chǎng)人才密集的“持久戰(zhàn)”，華大九天通過 10 年時(shí)間，已從華大電子曾經(jīng)的一個(gè) 40 人的事業(yè)部，壯大為 400 人的本土優(yōu)秀 EDA 供應(yīng)商。
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“感恩十年，一路有你。”為了回報(bào)社會(huì)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)還舉行了“華大九天產(chǎn)教協(xié)同育人計(jì)劃”啟動(dòng)儀式?！叭A大九天產(chǎn)教協(xié)同育人計(jì)劃”提供完備的教學(xué)材料、聘請(qǐng)專職培訓(xùn)講師、采用線上線下結(jié)合的方式，包括創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芡信囵B(yǎng)、EDA 實(shí)驗(yàn)室共建、研究生班 / 暑期學(xué)校、項(xiàng)目聯(lián)合申報(bào)等。

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實(shí)際上，華大九天一直在積極參與集成電路產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)。華大九天從 1996 年開始就參與全國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，可謂結(jié)緣已久。2017 年華大九天為“第十二屆中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽集成電路專業(yè)賽”提供了 200 套數(shù)?；旌显O(shè)計(jì)全流程設(shè)計(jì)平臺(tái)，并派出技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)進(jìn)行技術(shù)支持，助力參賽選手賽出水平。
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希望我國(guó)的 EDA 產(chǎn)業(yè)乃至集成電路產(chǎn)業(yè)向樹木一樣茁壯成長(zhǎng)。正如華大九天董事長(zhǎng)劉偉平在致辭中表示，華大九天將長(zhǎng)期堅(jiān)守對(duì) EDA 的情懷，以及業(yè)界伙伴的一路支持，向業(yè)界承諾持續(xù)堅(jiān)持應(yīng)用創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)創(chuàng)新，完善平臺(tái)功能、打磨產(chǎn)品性能，提升服務(wù)水平。隨著國(guó)家加大了對(duì) EDA 工具的關(guān)注與支持，EDA 發(fā)展駛?cè)肓丝燔嚨?，未來道阻且長(zhǎng)，行則將至。