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EDA工具发展前景广阔,为何只局限于IC设计领域?

2021-02-01Rene

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Silvaco的打法为产业发展提供了新的思路,EDA工具的应用场景应该不仅仅局限于IC设计。

    台积电、苹果共同推进IC设计进入3nm工艺时代,新能源汽车等新应用的兴起也在带动碳化硅等新材料的应用。《经济学人》最近发文指出,创新涌现加大对创新型高性能芯片的需求,芯片设计的成本投入也随之水涨船高。

    EDA工具的诞生则是为了降低芯片成本。作为EDA的关键技术分支,TCAD工具则主要应用在工艺及器件仿真领域,帮助厂商用最低成本找到工艺优化方向,减少试错成本,因此各国也都在积极布局。

    多方统计数据显示,目前新思科技、Cadence和Mentor三大巨头拿下了全球EDA九成以上市场,并稳居多年,这让其他挑战者,包括动辄融资上亿的中国多家EDA初创公司压力不小。

    因技术门槛高且原子级TCAD工具正处于技术布局的关键时期,TCAD的广泛应用前景正在被更多人看见。谈及此,业界多有期许,他们认为该技术在降低先进制造和工艺优化的成本上会有质的飞跃,TCAD产业成长为与EDA比肩体量也将是可见的未来。

    已经在原子级TCAD领域有所布局, Silvaco副总裁、TCAD部门负责人 Eric Guichard给出了更为准确的预测,他表示这部分市场仍处于早期发展阶段,会继续增长但距离爆发仍还需要时间。

    从手绘电路板时代开始,Eric Guichard就开始接触电子设计自动化相关技术,并与Silvaco团队一起在这一领域攻城略地三十余年,他也毫不避讳公司目前与三大巨头之间的竞争关系。

    与三大巨头几乎在同一时代成立并发展至今,Silvaco的名气并不如它们远扬。一方面因为Silvaco所擅长的领域——TCAD为EDA范畴下的技术分支,并不为人熟知。另一方面则归因于早些年在创始人Ivan Pesic的带领下,Silvaco一直颇为低调。

    与它们普遍将精力集中在IC设计领域不同,Silvaco在IC设计、功率器件、显示器件等多个领域都颇有建树,它也已经成为中国半导体显示制造领域的重要技术提供者。

    Cadence和新思科技的共同创始人Alberto Sangiovanni-Vincentelli在他所撰写的《Corsi e Ricorsi:EDA Story》中早有谈及,他认为EDA工具的发展前景一定是广阔的,而不应该只局限于IC设计领域。

01 “消失”的Silvaco,细分市场的巨头

    在EDA领域最权威的DAC大会上,Silvaco缺席多年,它也一度被认为已经湮没在早期的硅谷倒闭潮中。几年前宣布携多款产品参展的它因此让业界讶异不已,“消失”的Silvaco终于回来。

    时隔多年重回EDA主场,Silvaco似乎并没有太多不适,它在随后短短几年时间内打开市场、快速并购壮大,成长为全球最大的EDA私营企业。

    Silvaco到底是怎样的一家公司?Silvaco负责接待的团队将《智物》的采访安排在了他们晚上的航班之前,而采访的地点则是他们刚刚搬进的新办公室——开放式茶水区域、合理的办公区域布局、采光可遍及多人的落地窗、尽可能多的空气净化器以及用于点缀的绿植,在不大的空间内细致与舒适尽显,这是Silvaco给人的第一印象。

    安排得当的采访时间、团队紧密的配合以及在简短交谈中员工们显露出的多才与博识,包括采访之后迅速进入工作状态,Silvaco团队的专业也颇让人印象深刻。

    风格常常贯穿始终,这与成立之初就稳扎稳打的Silvaco相像。在Eric Guichard的记忆中,公司成立的契机源于创始人Ivan Pesic在惠普工作期间接触到SPICE紧凑模型提取等相关技术,后决定深入TCAD领域,并与斯坦福大学合作开发Silvaco第一代2D TCAD工具ATHENA/ATLAS,打下基础。随后公司团队自研开发了包括原理图设计、电路仿真、版图、DRC和LVS等整套定制IC设计流程。

    在EDA的发展历程中,加州大学伯克利分校、IBM与哥伦比亚大学联合成立的Watson实验室被认为是孕育了EDA产业的摇篮,如前者的技术后期成为Cadence产品的底层基础,贝尔实验室、MIT、日本NEC、斯坦福等也留下了自己的“足印”。

    从SPICE模型开始,Silvaco的产品研发与EDA产业发展路径一致,最初是为了满足电路设计自动化需求。尔后不消几年,Silvaco选择进入TCAD领域,则是为了建立更高的壁垒、进行长线投资。上世纪八十年代初期,EDA市场开始出现迅猛增长,彼时能看见TCAD市场前景的人不多,这需要考验创始人在技术上的远见和对产业发展趋势的洞察。

    事实证明,Ivan Pesic的选择正确,他带领Silvaco独辟蹊径,绕开了数十家公司蜂拥而上的EDA热门技术领域,在二十多年前硅谷EDA产业野蛮生长、专利案频发的年代,通过对原创技术的坚持让Silvaco在技术上独具一格。

02 转折点2012,开启快速商业化之路

    在采访中,Eric Guichard也毫不否认2012年创始人Ivan Pesic的离开对公司产生的巨大影响。

    Ivan Pesic以技术见长,但他缺乏市场化运作经验,这是行业内公开的秘密。因此尽管Ivan Pesic对技术的痴迷和对Silvaco的爱护为公司前期的发展打下了坚实的基础,但在2012年以前Silvaco商业化之路的推进进度一直有些缓慢。

    Eric Guichard介绍,在2012年以前,Silvaco主要专注于研发和服务,此后接手的几位CEO则在不断收购中扩张,并建立强大的客户关系。

    简言之,2012年以前的Silvaco以TCAD等技术驱动发展,如今的Silvaco则是以M&A并购及客户关系驱动,对技术持有更加开放的态度。

    在一定技术积累的基础上,这一层转变不失为是好的战略选择。技术的工具属性决定了它应当服务于应用需求,而只有在应用过程中,技术才能得到优化和反哺。

    理念转变后,Silvaco经过内部调整并于2015年大范围对外发声,随后不久中国上海的办事处就成立了。而在短短几年内,Silvaco在中国客户关系的建立就颇有收获。Silvaco中国区副总经理赵友来介绍,尤其是在功率和显示器件领域,他们是领先的技术服务商。

03 “物理”驱动下,协同设计成方向

    “我们与新思、Cadence和Mentor是直接的竞争关系。”谈及市场定位与对标的竞争对手,赵友来与Eric Guichard在两次采访中的回复口径出奇一致。

    在这一维度上,Silvaco与多家中国EDA厂商处于同一立场。或许是出于使命,多位中国EDA厂商从业者掩饰不住更多忧切。华大九天董事长刘伟平曾形象比喻这个赛道的残酷,“第一名吃肉,第二名喝汤,第三名舔碗,第三名以后则啥也没了。”相比之下,Silvaco则更为冷静。

    在Eric Guichard看来,随着器件大小和工艺越来越逼近物理极限,EDA与TCAD的边界将越来越模糊,“以前TCAD和EDA会被细致划分,我们通常认为TCAD工具面向器件工程师,而EDA则面向的是设计工程师,但这一情况正在改变。随着‘物理’效应在设计领域越来越发挥作用,EDA也将成为由‘物理’驱动的工具,因此我们现在有了DTCO设计及工艺协同优化的概念。”

    物理世界的量子效应带来的影响将会贯穿器件设计和工艺制造。按照这一设想,所有的玩家终将会面并站在同一赛道。Eric Guichard提到,尽管他不愿谈及竞争,但新思科技已经在材料和器件领域有所布局,走向物理底层。而这也是Silvaco正在投入的事情。

    Eric Guichard指出,“目前原子级仿真主要应用在Intel、TSMC等大企业和高校研究所中,但未来它会成为大趋势,因此我们在2018年收购普度大学的Nemo5原子级器件仿真解决方案,这是自然的选择。”

    在实际应用中,原子级TCAD与传统EDA工具之间目前仍处于协作关系。如Silvaco主打的Victory TCAD解决方案则由“经典” TCAD解决方案,即工艺和器件以及基于Atomistic的器件仿真,可视化以及基于机器学习的自动化工具组成。他们收购的Nemo5则根据实际需求配合以使用。

    目前,通过原子级与传统工具的灵活使用,以最小误差提供可预测解决方案,Silvaco正在赢得更多客户。依托对功率器件、半导体显示等领域的深耕,Silvaco也在探索其他可能的半导体技术模拟应用领域,如为新兴存储技术ReRAM和MRAM等开发解决方案。

责任编辑:杨培
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