7 月 29 日消息，国产 EDA 龙头老大华大九天今日正式登陆深交所创业板，成为创业板上首家 EDA 行业上市公司，公司本次实际募资总额约为 35.50 亿元。

EDA 全称为 Electronic design automation（电子设计自动化），芯片设计离不开 EDA 软件，是集成电路领域最重要、也是必需的软件工具，是整个芯片产业最上游、最高端的产业，EDA 用来完成超大规模集成电路（VLSI）芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等环节。

作为半导体产业“皇冠上的明珠”，EDA也正随着集成电路产业的发展持续演进。

有意思的是，EDA验证工具成为了热门赛场。过去几年间，国内涌现了许多EDA创业公司，其中许多都选择了数字验证EDA赛场。

西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理凌琳认为，“几家国外公司已经有非常强大的EDA验证产品线，国内的公司还选择在验证领域发力，说明大家的嗅觉都很灵敏，这块是目前有需要解决瓶颈问题。这时候各种各样的方案和新的思路会出来，是非常好的竞赛场。”

作为全球三大EDA公司之一，西门子EDA也在近期推出了可以让“三明治”结构芯片验证效率提升一个数量级的混合信号验证平台。

1、EDA的发展：下一代系统设计平台

为了不断推进IC产业发展，西门子EDA主要围绕三方面进行革新，分别是实现更先进的工艺技术，实现设计规模扩大以及实现系统规模扩宽。

正如西门子EDA集成电路部门执行副总裁Joseph Sawicki在日前召开的User2User大会中所说，摩尔定律并没有完全死掉。以苹果A系列处理器为例，从2013年到2021年间，晶体管数量从10亿增长到了150亿，单核Geekbench的分数也从269提高到了1734，但是Dennard scaling(登纳德缩放比例定律)已经失效——时钟频率并没有提高16倍。

此外，无论是英特尔、台积电以及ASML，产业链的各代表公司都给出了未来的路线图，也正因此对于EDA而言，需要不断满足新工艺节点的要求。比如，西门子EDA的Calibre nmPlatform IC签核实体验证解决方案，Analog FastSPICE平台，Aprisa数字实例解决方案等都获得了台积电N5、N4、N3等先进制程认证，并作为定制化设计参考流程（CDRF）的一部分。

其次，是设计规模的不断扩大。为了缓解延迟，单芯片的尺寸正在不断增加。此外，包括Chiplet、2.5D/3D异构集成等技术不断涌现，使得设计规模不断增加。在这种情况下，就需要更新的设计方法论。李立基解释道，比如两个点之间的检查，就是一条线，三个点是三条线，四个点就要对应六条线，可以说复杂度呈现指数级增长。如果是开发一颗面积增加一倍的芯片，理论上需要四倍于现有资源。

实现系统规模的扩展是西门子EDA第三个发展方向。从 1992 年到 2014 年，半导体在电子系统中的份额为 16%，但现在已增长到 24% 左右，并且预测显示，到 2025 年，电子系统的收入将达到 3.2万亿美元，因此对应的半导体市场规模可见一斑。也正因此，系统公司正在切入IC领域，以实现更多的差异化。苹果、亚马逊、谷歌、中兴、特斯拉、博世、华为、Facebook等公司都是如此。代工厂客户中的系统公司收入占比已经从 2011 年仅占收入的 1% 增长到 2021 年的 21%，其中苹果已成为台积电的第一大客户。 此外，在 2006 年的 Hot Chips 会议上，只有 16% 的被接受论文来自系统公司，而到 2021年，这一数字已增长到论文的33%。因此，也可以看出系统公司正在推动芯片设计的创新。

李立基以西门子EDA较新的三个典型工具代表，解读了公司的三个发展方向。其中有新推出的专注混合信号验证的Symphony Pro，有去年推出的电源完整性分析工具mPower以及2019年推出的自动驾驶硅前验证环境PAVE360。

除了不断追求更高制程之外，混合信号芯片设计也正变得越来越普遍。根据 IBS Research的数据，如今在物联网、通信、汽车和工业控制领域，85%的设计是混合信号。这也是Symphony Pro平台推出的最直接原因，基于原有的Symphony混合信号验证能力，进一步扩展功能，以全面、直观的可视化调试集成环境支持新的Accellera标准化验证方法学，使得生产效率比传统解决方案提升多达10倍。

除了数模混合之外，电源完整性也成为了如今大规模芯片设计中的难点。mPower可通过分布式计算，提供近乎无限扩展性的IC电源完整性验证解決方案，即便对于最大规模的2.5D/3D IC设计，也能够实现全面的电源、电迁移(EM)和压降(IR)分析。

PAVE360则是为下一代汽车芯片的研发提供的跨汽车生态系统、多供应商协作的综合环境，使数字化双胞胎（digital twin）仿真不只局限于处理器，还包括汽车硬软件子系统、整车模型、传感器数据融合、交通流量的仿真，甚至还仿真自动驾驶汽车最终在智能城市里面的驾驶。李立基介绍道，在PAVE360中，不光包含西门子EDA的硬件加速器，也包括西门子数字化工业的其他软件，通过机械、软件、芯片的紧耦合，可确保在满足ISO 21448安全认证的前提下，加速自动驾驶系统构建、软件验证及芯片开发的周期。

实际上不止汽车，目前各行业中的芯片、软件和系统的耦合程度都越来越高，开发正在不断左移，也正因此需要更多的仿真、验证及数字孪生技术，并允许软件、机械和芯片同时开发。为此，西门子EDA的下一代系统设计平台，将主要通过五个方面，为从芯片到PCB再到系统，助力客户的数字化，分别包括数字化集成；搭建系统级设计的概念和技术；数字虚拟原型验证；基于模型的工程设计以及弹性供应链。

2、EDA公司们角逐验证赛场背后的逻辑是什么？

“仿真和验证的关注度很高，是因为设计的电路复杂度和规模越来越大，芯片设计者面临技术挑和资源的挑战。”凌琳表示。

西门子EDA亚太区技术总经理李立基也说，“芯片规模越来越大，对于解决芯片设计挑战的方法论的要求也越来越高，传统EDA软件仿真已经面临瓶颈。”

EDA验证软件面临瓶颈背后更核心的挑战是经济问题，或者说成本效益。

在半导体发展的历史中，这也不是一个新问题。随着摩尔定律的发展，相同面积芯片中集成的晶体管数量越来越多，单颗芯片的面积会越来越大，功能也越来越复杂，测试的成本也会随之升高。

“测试成本增加是因为芯片变大之后，损坏率也会变大，这就需要增加芯片在测试机上测试的时间，而测试机的使用成本是按照使用时间来计算。”凌琳说，“此前，西门子EDA开发了测试向量压缩的技术，大量压缩了测试的向量，压缩了1000倍之多，大幅降低了芯片测试的成本。”

当业界发现技术创新可以解决问题时，自然能激发这一领域的创新。

当然，EDA验证工具如今有诸多的创新还有一个不可忽略的成本效益因素。

随着半导体制程向前演进，单颗芯片的设计和制造成本也越来越高， EDA验证工具更显重要的同时，为了尽可能确保芯片制造出来后功能正常，一个芯片验证工程师可能会使用数个芯片验证工具，这也带来了更大的市场空间。

西门子EDA本月推出的Symphony Pro平台是一款仿真平台，可以加速混合信号的验证，效率提升可以达到一个数量级。

混合信号包含了模拟信号和数字信号，随着5G、下一代汽车等的发展，混合信号SoC的设计正越来越普及。比如，5G大规模MIMO无线电中将模拟信号链与数字前端 (DFE) 集成，图像传感器将模拟像素读出电路与数字图像信号处理相结合，雷达系统中的数字射频采样数据转换器。

混合信号电路的优势在于，有助于芯片降低功耗、缩小面积、减少成本，同时改进性能表现。

专注于混合仿真的Symphony Pro是此前已经推出的Symphony平台的升级版，实现10倍效率提升很重要的也是得益于方法学。

李立基介绍，Symphony Pro不仅支持行业标准通用验证方法学(UVM) ，可以应对大芯片设计面临的挑战，还支持统一功率格式 (UPF)， 驱动的低功耗技术的快速部署扩展到混合信号域，在统一环境中提供快速仿真能力，实现出色的吞吐量和容量。

“Symphony Pro还可以支持三明治架构，三明治架构的意思是传统的芯片可能是可以交替集成多层模拟和数字芯片，支持复杂的混合信号芯片。” 李立基进一步表示。

客户的反馈才是产品实际体验最好的说明。意法半导体影像事业部高级 CAD 经理 Stephane Vivien表示：“我们参与了Symphony Pro的早期使用计划，Symphony Pro中的高级调试功能和对多层三明治结构的无缝支持可帮助我们大幅提高生产效率。”

Silicon Labs高级CAD经理Jayanth Shreedhara表示：“Symphony Pro Visualizer混合信号技术加快了我们数字为顶层 UVM 测试套件的调试周转时间，使我们的验证时间从几天缩短至几小时，在提高生产率的同时显著改善了覆盖率收敛。”

来源：雷锋网，IT之家，电子工程世界