實(shí)現(xiàn)EDA重要突破
EDA被稱為“芯片之母”。有人將芯片比喻成一座架構(gòu)復(fù)雜的大廈，那么IC設(shè)計(jì)公司的任務(wù)就是畫好這個(gè)大廈的圖紙，所借助的工具就是EDA軟件。實(shí)際上這個(gè)比喻也不能完全地詮釋EDA的重要性，EDA貫穿整個(gè)芯片的生命周期。在IC設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，無論是模擬IC還是數(shù)字IC，都需要EDA工具來進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、邏輯合成、電路布局和電路檢測等工作；在IC制造環(huán)節(jié)，EDA工具提供流程服務(wù)，通過EDA工具制造設(shè)備才能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)版圖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到晶圓上，因此晶圓代工廠需要定期更新PDK；在IC封裝環(huán)節(jié)里，EDA工具扮演的角色是封裝設(shè)計(jì)平臺，芯片保護(hù)和引腳引出都需要EDA工具，并且越是先進(jìn)封裝，越需要EDA工具的幫助。
因此，EDA工具的發(fā)展極大地提升了芯片設(shè)計(jì)和制造的效率，這就是為什么EDA被譽(yù)為“芯片之母”。
從用途上區(qū)分的話，EDA工具可以分為模擬設(shè)計(jì)類、數(shù)字設(shè)計(jì)類、晶圓制造類、封裝類、系統(tǒng)類五大類。從徐直軍的描述來看，華為聯(lián)合行業(yè)伙伴實(shí)現(xiàn)了全面的突破。他透露，華為軟件開發(fā)工具開發(fā)團(tuán)隊(duì)自2018年就開始布局，努力打造軟件從編碼、編譯、測試、安全、構(gòu)建、發(fā)布到部署等全套工具鏈，采用自研加聯(lián)合合作伙伴一起研發(fā)的策略，解決工具連續(xù)性問題。
華為這項(xiàng)工作的重要意義不僅是讓該公司在美國封鎖下有了更大的生機(jī)，同時(shí)對國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)而言也是一個(gè)里程碑。EDA一直以來都被認(rèn)為是國產(chǎn)芯片最薄弱的環(huán)節(jié)，相較而言，數(shù)字芯片比模擬芯片的情況更加嚴(yán)重。在模擬芯片方面，此前華大九天已經(jīng)攻克28nm及以上的模擬EDA全套工具鏈的開發(fā)。
數(shù)字設(shè)計(jì)類EDA用于數(shù)字芯片的設(shè)計(jì)，包括完成數(shù)字芯片的功能和指標(biāo)定義、架構(gòu)設(shè)計(jì)、RTL 編輯、功能仿真、邏輯綜合、靜態(tài)時(shí)序仿真（STA）、形式驗(yàn)證等。在這方面，國內(nèi)各個(gè)廠商基本都是單點(diǎn)作戰(zhàn)，或者是說分段作戰(zhàn)，主要以提供特色工具為主，核心工具鏈基本都是來自新思科技和Cadence。
2021年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)85%的EDA市場掌握在新思科技、Cadence、西門子EDA、Ansys、Keysight Technologies五家手里，國產(chǎn)化僅為12%，并且存在40%的工具缺失，基本都在數(shù)字設(shè)計(jì)EDA環(huán)節(jié)。
如此巨大的空缺，華為是如何填補(bǔ)的呢？徐直軍表示，“三年來，我們圍繞硬件開發(fā)、軟件開發(fā)和芯片開發(fā)三條研發(fā)生產(chǎn)線，努力打造我們的工具，完成了軟件/硬件開發(fā)78款工具的替代，保障了研發(fā)作業(yè)的連續(xù)。”
并且，通過他的描述可以看到，華為和合作伙伴并不是仿冒國外的工具去反向設(shè)計(jì)，而是從底層進(jìn)行了創(chuàng)新?！霸诤献骰锇榈闹С趾蛶椭?，突破根技術(shù)，引進(jìn)新架構(gòu)，發(fā)布了云原生的原理圖工具，打造了高速高密PCB版圖工具，打磨了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二維/三維CAD工具，布局了硬件多學(xué)科仿真工具?！彼谥v話時(shí)提到。
實(shí)際上，2022年就有分析師提出，國產(chǎn)EDA不能總盯著0到1的突破，需要關(guān)注全流程，從全局角度去統(tǒng)籌，否則很容易出現(xiàn)一些國產(chǎn)芯片領(lǐng)域的不良內(nèi)卷情況，造成不必要的資源浪費(fèi)。不得不說，華為去牽頭做這個(gè)事情最合適不過。不夸張的說，沒有被制裁之前，華為是見過山巔的風(fēng)景的，明白全流程工具的作用和價(jià)值，也有寶貴的使用經(jīng)驗(yàn)。還需要提到的是，華為云和華為對AI的頂級理解，EDA上云和EDA+AI都是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢，華為在和合作伙伴攻克完整EDA工具鏈的過程中，也能夠兼顧創(chuàng)新。
徐直軍指出，“截至今天，我們聯(lián)合合作伙伴已經(jīng)對外發(fā)布了11款產(chǎn)品開發(fā)工具，且所有產(chǎn)品線都已經(jīng)切換到我們自己發(fā)布的工具，合作伙伴和客戶也可在華為云上使用。”
對于華為和合作伙伴，接下來的任務(wù)是工具驗(yàn)證、工具導(dǎo)入和生態(tài)布局。生態(tài)放在最后，其難度并不亞于開發(fā)一套新的EDA工具，需要從產(chǎn)業(yè)上游到下游全面協(xié)同對接，這需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)對國產(chǎn)EDA的認(rèn)可，因此還有一段很長的路要走。
3年完成13000個(gè)元件替代
最近，華為方面?zhèn)鞒龅牧硪粋€(gè)好消息是3年完成13000個(gè)元件替代開發(fā)，4000+電路板的反復(fù)換板開發(fā)，這一言論來自華為創(chuàng)始人任正非。華為終端業(yè)務(wù)首席運(yùn)營官何剛此后在回應(yīng)這一話題時(shí)表示，“確實(shí)是我們已經(jīng)替換了大量器件，通過這個(gè)過程讓我們整個(gè)供應(yīng)體系更有連續(xù)性?！?/p>
美國最早于2018年5月開始以國家安全為由對華為實(shí)施制裁，最開始的制裁手段是禁止美國公司向華為出售技術(shù)和設(shè)備。到了2019年5月，美政府正式將華為列入“實(shí)體名單”，禁止美國公司與華為進(jìn)行任何業(yè)務(wù)往來。隨后，在2020年8月，美政府宣布對華為制裁升級，禁止任何公司使用美國技術(shù)來向華為出售芯片。
隨著制裁一步步升級，華為受到的限制越來越大。2020年8月，在美國制裁后，華為將無法制造出新的、功能強(qiáng)大的芯片。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到2022年3季度，華為海思在智能手機(jī)芯片市場的份額歸為零，雖然這個(gè)零可能不是真正意義的0%，然而華為遇到的芯片挑戰(zhàn)確實(shí)是巨大的。
然而，在華為受制裁的同時(shí)，國產(chǎn)芯片在這個(gè)期間的發(fā)展速度是驚人的，逐步對功能性器件完成了替代。從華為恢復(fù)發(fā)布P60系列和mateX3系列手機(jī)的舉動來看，華為以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)開始觸底反彈了。
不過，我們也不能盲目樂觀，華為當(dāng)前繼續(xù)在使用高通芯片。這一舉動表明，華為完成替代的芯片種類主要還是中低端和被動芯片，真正的高端芯片還是受到諸多方面的限制。
同時(shí)華為的經(jīng)歷也告訴產(chǎn)業(yè)，芯片和EDA都需要有敢坐冷板凳的精神。任正非表示，華為用了近二十年時(shí)間在基礎(chǔ)理論上作了準(zhǔn)備，投了幾千億培養(yǎng)了一批研究基礎(chǔ)理論的科學(xué)家、技術(shù)訣竅的專家。這些人雖然不一定都參與芯片替代，但是這些基礎(chǔ)研究為華為未來發(fā)展提供了無限可能。
寫在最后
中國科學(xué)院院士俞書宏此前表示，“相比1到99的研究，我們更需要0到1的前瞻性研究，希望有更多力量加入對基礎(chǔ)研究的長期支持，讓科研人員心無旁騖地坐住坐穩(wěn)基礎(chǔ)研究‘冷板凳’?！?/p>
當(dāng)前的國際形勢讓我們意識到，國產(chǎn)芯片在很多關(guān)鍵環(huán)節(jié)還處于空白，我們確實(shí)需要大量人才甘于坐“冷板凳”，也要為他們創(chuàng)造安心坐“冷板凳”的條件。同時(shí)，我們也要有系統(tǒng)思維，這樣才能有方向，畢竟想干敢干不等于蠻干。在華為事件上，我們需要把這一危機(jī)意識傳遞到每個(gè)行業(yè)，尋找每個(gè)行業(yè)的荒原，有方向的大膽拓荒才是有意義的。
