日前
    《蘇州日報(bào)》頭版關(guān)注
    蘇州工業(yè)園區(qū)企業(yè)深耕細(xì)分賽道
    以自主創(chuàng)新定義技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
    爭當(dāng)EDA國產(chǎn)化的破局者

近年來，隨著5G、人工智能、自動(dòng)駕駛等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展，芯片需求量急劇上升。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游核心技術(shù)的EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化），直接決定了芯片性能與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。長期以來，全球芯片設(shè)計(jì)市場由“EDA三巨頭”即楷登電子、新思科技和西門子占據(jù)主導(dǎo)。
    近期，來自蘇州工業(yè)園區(qū)的EDA代表企業(yè)捷報(bào)頻傳：蘇州培風(fēng)圖南半導(dǎo)體有限公司正加快協(xié)助客戶完成國產(chǎn)半導(dǎo)體領(lǐng)域晶體管的器件仿真和工藝仿真（TCAD）軟件的驗(yàn)證和遷移，部署國產(chǎn)軟件；蘇州復(fù)鵠電子科技有限公司基于AI實(shí)現(xiàn)模擬芯片從前端設(shè)計(jì)到后端版圖生成的全流程自動(dòng)化，在技術(shù)路徑上有望實(shí)現(xiàn)對國際同類產(chǎn)品的“彎道超車”；蘇州芯聯(lián)成軟件有限公司憑借自主研發(fā)的集成電路競爭力分析工具，助力1200多家芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提升硬實(shí)力。

芯聯(lián)成
    以“國產(chǎn)化第一環(huán)”為支點(diǎn)鋪設(shè)服務(wù)軌道

一塊指甲蓋大小的芯片排布著上千億個(gè)晶體管，在數(shù)百道工序的精密配合下，信號在芯片內(nèi)部高效傳輸……面對先進(jìn)制程日趨激烈的競爭，奮起直追的國產(chǎn)芯片首先要完成對每個(gè)晶體管、線路位置的精準(zhǔn)規(guī)劃。“芯片國產(chǎn)化的第一步就是要在設(shè)計(jì)上知己知彼，這正是我們深耕的領(lǐng)域。”芯聯(lián)成總經(jīng)理陳南博說。
    走進(jìn)位于蘇州創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園的芯聯(lián)成，工程師用自研的EDA工具分析芯片版圖，快速識(shí)別電路結(jié)構(gòu)、信號流向和功能模塊，很快就能系統(tǒng)地解讀出一塊汽車電子芯片的內(nèi)部“知識(shí)圖譜”，效率比手工分析提升10倍以上。更神奇的是，工程師只需輸入設(shè)計(jì)需求，AI就能自動(dòng)完成千萬門級數(shù)字電路的布局和布線，版圖面積不僅比手工設(shè)計(jì)縮小15%，還兼容了主流半導(dǎo)體工藝庫。
    以“國產(chǎn)化第一環(huán)”為切入點(diǎn)，芯聯(lián)成從千萬行代碼的技術(shù)“地層”里采集專利證據(jù)鏈，幫助國產(chǎn)芯片企業(yè)在知識(shí)產(chǎn)權(quán)雷區(qū)中尋找“安全通道”。在此過程中，公司形成了自己的技術(shù)鏈條：自主開發(fā)EDA工具BunnyGS?并融高性能圖像處理、AI算法、云計(jì)算于一身，可通過專利比對分析、專利侵權(quán)因應(yīng)分析、專利授權(quán)可行性分析等一系列集成電路領(lǐng)域的分析服務(wù)，助力芯片企業(yè)突破技術(shù)壁壘、創(chuàng)新成長。
    “前端分析會(huì)產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)，我們會(huì)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行二次加工形成IP，進(jìn)一步服務(wù)客戶。”陳南博說，這些IP是具有特定功能的標(biāo)準(zhǔn)化電路設(shè)計(jì)單元，相當(dāng)于“積木”，可直接集成到芯片架構(gòu)中，縮短開發(fā)周期并降低成本。由此，芯聯(lián)成的業(yè)務(wù)不斷開疆拓土，從分析到IP設(shè)計(jì)，再延伸到后端的版圖設(shè)計(jì)，把電路的邏輯設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為物理實(shí)現(xiàn)。
    從分析EDA工具出發(fā)，聚焦設(shè)計(jì)服務(wù)鏈條，成立于2016年的芯聯(lián)成在與蘇州本地的80多家芯片企業(yè)和高校院所的互動(dòng)中不斷豐富技術(shù)積累，在應(yīng)對超大規(guī)模集成電路和先進(jìn)制程時(shí)展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢。目前，BunnyGS?系統(tǒng)支持7納米及以下工藝的分析；結(jié)合客戶需求，能提供從架構(gòu)設(shè)計(jì)到版圖驗(yàn)證的一站式服務(wù)，且其數(shù)據(jù)格式與楷登電子、新思科技等國際巨頭的工具完全兼容，大幅縮短跨部門溝通時(shí)間。
    把工具與服務(wù)結(jié)合、把AI與傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合、把自主和兼容結(jié)合，芯聯(lián)成憑借靈活的技術(shù)思維，全力探索國產(chǎn)EDA的差異化路線。

復(fù)鵠科技
    以“國產(chǎn)化第一環(huán)”為支點(diǎn)鋪設(shè)服務(wù)軌道

模擬芯片是連接物理世界與數(shù)字世界的“橋梁”，注重精度與可靠性。因此，其設(shè)計(jì)如同手工打造一件復(fù)雜工藝品，從畫圖紙到雕琢細(xì)節(jié)，工程師需要反復(fù)調(diào)整電路參數(shù)、繪制版圖，動(dòng)輒耗時(shí)數(shù)月。
    2022年，復(fù)鵠科技發(fā)布了基于AI技術(shù)的模擬芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA工具AnaSage系統(tǒng)，從此開啟了芯片“一鍵智造”的全流程自動(dòng)化時(shí)代——只需輸入核心設(shè)計(jì)需求和電路架構(gòu)，系統(tǒng)就能完成晶體管參數(shù)智能優(yōu)化、版圖布局布線、規(guī)則驗(yàn)證等流程，將原本數(shù)月的設(shè)計(jì)周期壓縮至周量級，讓模擬芯片設(shè)計(jì)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的手工勞作”蛻變?yōu)椤癆I賦能的智能制造”。
    據(jù)悉，AnaSage系統(tǒng)擁有類似于ChatGPT的智能化引擎，引入了深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)等領(lǐng)先技術(shù)，能有效幫助工程師避開設(shè)計(jì)中的各種“坑”。比如在設(shè)計(jì)模擬芯片時(shí)，它能一鍵生成完整產(chǎn)品的版圖布局，和人手工操作偏差不超過5%，讓設(shè)計(jì)師在所見即所得的場景下進(jìn)行芯片的成本預(yù)估和腳位排布，將設(shè)計(jì)和版圖溝通迭代的過程基本省略，并消除因前期預(yù)估不細(xì)致不完整導(dǎo)致的布局返工的問題。同時(shí)，還能像“神算子”一樣實(shí)時(shí)做設(shè)計(jì)規(guī)則驗(yàn)證，準(zhǔn)確提取寄生參數(shù)，讓芯片設(shè)計(jì)少走彎路，大幅提高流片成功率。
    不同于部分國產(chǎn)EDA企業(yè)“基于國外產(chǎn)品再做一個(gè)類似產(chǎn)品”的替代路線，復(fù)鵠科技成立之初就“不走尋常路”，選擇通過人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬芯片設(shè)計(jì)全流程自動(dòng)化。“這與國際巨頭楷登在同一起跑線，楷登的全自動(dòng)化商用版本軟件預(yù)計(jì)今年下半年會(huì)問世，這也印證了復(fù)鵠技術(shù)路線的前瞻性。”復(fù)鵠科技董事長藍(lán)碧健透露，目前，國內(nèi)頭部十家模擬芯片設(shè)計(jì)廠商中，有5家在使用復(fù)鵠科技的EDA工具。
    現(xiàn)實(shí)中，EDA工具與廠商工藝庫的深度綁定，常常成為芯片制造工藝難以搬遷的主要原因。2023年10月，隨著復(fù)鵠科技推出了AnaSage-Porting（工藝自動(dòng)遷移）工具，芯片制造環(huán)節(jié)“搬家”不再是夢。AnaSage-Porting能自動(dòng)調(diào)整晶體管尺寸、電路連接等參數(shù)，90%的版圖布局無需改動(dòng)，遷移時(shí)間從傳統(tǒng)的3個(gè)月壓縮到1個(gè)月。針對工程師習(xí)慣使用國際化工具的情況，復(fù)鵠科技的EDA工具不僅操作界面簡潔，其生成的文件支持標(biāo)準(zhǔn)格式，能直接“對話”國外工具，實(shí)現(xiàn)新舊工具的無縫對接，使設(shè)計(jì)師無感上手，減少工程師的學(xué)習(xí)成本。
    瞄準(zhǔn)“模擬芯片EDA領(lǐng)域的ChatGPT”，復(fù)鵠科技正在把自研的工具嵌入芯片研發(fā)全周期，逐步形成“工具即服務(wù)”閉環(huán)。

培風(fēng)圖南
    “虛擬晶圓廠”構(gòu)建半導(dǎo)體制造的“智能大腦”

如果說芯片設(shè)計(jì)是對數(shù)字世界的邏輯構(gòu)建，可通過軟件和算法迭代不斷精進(jìn)；封測是對成熟工藝的規(guī)模生產(chǎn)，依賴標(biāo)準(zhǔn)化流程；那么制造則是對物理世界的極限突破，既要納米級精度控制，又要材料設(shè)備的協(xié)同依存，還要成熟工藝的經(jīng)驗(yàn)沉淀與持續(xù)更新。
    在園區(qū)，國內(nèi)唯一能為晶圓廠提供生產(chǎn)制造全流程EDA軟件及工藝研發(fā)服務(wù)綜合解決方案的供應(yīng)商培風(fēng)圖南，憑借數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬晶圓廠的“物理鏡像”，用100%自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCAD（半導(dǎo)體工藝與器件模擬）工具鏈打通從工藝仿真到量產(chǎn)優(yōu)化的全鏈路，為突破半導(dǎo)體制造的物理極限提供了從零到一的國產(chǎn)技術(shù)底座。
    “我們的EDA工具系統(tǒng)，就像是半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的超級虛擬實(shí)驗(yàn)室。它用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，把真實(shí)晶圓廠的生產(chǎn)流程搬到電腦里，讓工程師不用實(shí)際生產(chǎn)就能提前測試各種工藝方案，省錢又高效。”培風(fēng)圖南董事長沈忱說。
    傳統(tǒng)晶圓廠每片晶圓的制造成本高達(dá)數(shù)萬美元，一旦工藝參數(shù)出錯(cuò)，損失可能以百萬計(jì)。培風(fēng)圖南以數(shù)字孿生技術(shù)打造出一座“虛擬晶圓廠”，模擬從工藝研發(fā)到量產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，提前掃清技術(shù)障礙。這意味著，晶圓廠不需要真的投入數(shù)百萬美元購買設(shè)備、反復(fù)試錯(cuò)，只需要在虛擬環(huán)境中調(diào)整離子注入劑量、優(yōu)化薄膜沉積參數(shù)，就能快速看到不同方案對芯片性能的影響。數(shù)據(jù)顯示，在碳化硅仿真中，培風(fēng)圖南工具的精度與速度較國際競品均顯著提升。
    培風(fēng)圖南的技術(shù)不僅是工具的革新，更是一種制造范式的革命，正在改變傳統(tǒng)制造依賴“實(shí)驗(yàn)—失敗—改進(jìn)”的循環(huán)。通過虛擬晶圓廠積累的大數(shù)據(jù)，企業(yè)正在構(gòu)建工藝知識(shí)庫，幫助客戶預(yù)判技術(shù)趨勢。在沈忱看來，在制造類EDA領(lǐng)域，國產(chǎn)軟件已經(jīng)跨過了對標(biāo)海外時(shí)期，進(jìn)入了本土定制的新階段。“這是因?yàn)閲鴥?nèi)廠商紛紛在探索新的技術(shù)路線，對下一代工藝節(jié)點(diǎn)的研發(fā)也在提速。我們上下游聯(lián)合起來，正在構(gòu)建設(shè)計(jì)—仿真—量產(chǎn)的閉環(huán)生態(tài)。”沈忱說。
    在蘇州，這種進(jìn)程更是在不斷加快。培風(fēng)圖南通過與本地半導(dǎo)體企業(yè)“步行可達(dá)”的協(xié)同效率，不斷打磨適配本土產(chǎn)線的全流程仿真方案，正在打破國產(chǎn)軟件只能“湊合用”的偏見。“蘇州為我們提供了工程師的豐富經(jīng)驗(yàn)、芯片企業(yè)的實(shí)際痛點(diǎn)，這些真實(shí)場景的數(shù)據(jù)反饋，會(huì)成為國產(chǎn)EDA工具迭代的‘黃金燃料’，構(gòu)筑從工具自主到生態(tài)主導(dǎo)的技術(shù)護(hù)城河。”沈忱說。
    延伸閱讀：
    EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）軟件，被譽(yù)為“芯片之母”。在設(shè)計(jì)階段，工程師用它繪制出復(fù)雜的芯片電路藍(lán)圖，規(guī)劃每個(gè)晶體管、線路的位置和連接方式；進(jìn)入制造環(huán)節(jié)，它又化身為精準(zhǔn)的生產(chǎn)指南，指導(dǎo)工廠按照設(shè)計(jì)要求，把電路圖案一層一層地“雕刻”到晶圓上；芯片制造完成后，它還能充當(dāng)嚴(yán)格的質(zhì)檢員，通過各種測試，檢測芯片是否能正常工作、性能是否達(dá)標(biāo)。