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芯片设计软件EDA霸主,新思科技下一战瞄准AI丨亿欧解案例
发布时间: 2020-06-25 来源:未知 点击次数:

文:张伟超

编辑:唐钰婷

一颗芯片从设计到制造成成品,少不了各种设备的辅助。

我们熟知的光刻机、刻蚀机等机器,都属于硬件设备,它们在芯片行业的地位极高。除了硬件设备,很少被人们提及的软件工具也十分重要。 

EDA就是最重要的软件工具之一。EDA是电子设计自动化(Electronics Design Automation)的缩写,在20世纪60年代中期从计算机辅助设计(CAD)的概念发展而来。可以理解为:软件设计者将一个个真实的电子元器件,“放入”软件中,开发者可以利用软件中的电子元件真实模拟芯片内的电路和结构。  

图:EDA设计软件  来源:新思科技 

EDA处于芯片产业链的最上游,是芯片设计和生产的必备工具。利用EDA工具,芯片的电路设计、性能分析、设计IC版图的整个过程都可以由计算机自动处理完成,提高了工作效率及芯片精度。

离开专业的EDA工具,集成电路及半导体的设计和制造,都是不可想象的事情。虽然EDA十分重要,但是EDA的市场规模很小,目前全球总量为70亿美元左右,只占整个集成电路市场的九牛一毛。 

如今的EDA市场,是标准的寡头市场。三家公司共同瓜分了全球92%的份额,新思科技(Synopsys)就是其中之一。

解决行业痛点的明灯

1987年新思科技在加利福尼亚州成立。诞生之初,新思科技正好赶上EDA技术的第三次变革。

前两代的EDA技术并不是由计算机自动完成的,而是一项精细的手艺活。它需要设计人员手工处理每一个晶体管,并连接硅芯片上使用的数千个节点,是一个不折不扣的劳动密集型工作。而随着晶体管集成度的提高以及体积的不断缩小,人类已无法用手工来完成这项工作。 

第三代EDA技术亟待完善。 

正在行业需要指路明灯之时,新思科技开发一款叫Synthesis的新软件技术。有了Synthesis,设计人员就可以用电脑语言来“写”电路的功能,而不是用单个“逻辑门”来描述。

这款软件可以自动创建电路逻辑链,减少电路设计人员大量的工作时间,从而让工程师能将更多精力集中在创造性设计解决方案上,而不是做大量手动机械性工作。 

新思科技也一举成名,开创了EDA技术的新时代,营收也迎来井喷式增长。1987年新思科技营收达13万美元;1988 年营收达到 97.6 万美元,增长了7倍;1989 年营收达到730万美元,再次暴涨7倍。 

收购与授权,成行业霸主

有了大量资金,新思科技便开始开疆拓土。面对玩家众多,竞争激烈的市场,收购是一个绝佳的方法。 

1900年,由于当时新思科技意识到“硬件描述语言”(hardware description languages,HDL)的重要性,新思科技收购了Zycad公司的VHDL仿真业务,并推出了测试综合产品。 

后来历史证明,新思科技的判断是正确的,VHDL语言是现在最流行的高级抽象设计语言。 

在1990年到1999年这十年间,完成了20次收购的新思科技已确定了其市场领先的地位。进入21世纪后,新思科技开始了更大规模的并购。2002年新思科技成为EDA历史上第一家可以提供前后端完整IC设计方案的EDA工具厂商。2008年新思科技超越Cadence成为全球最大的EDA工具厂商。

至此,新思科技正式登上了霸主之位。 

除了收购,新思科技能杀出重围,还得益于他们使用了IP授权模式。 

提到这种模式,就不得不提到ARM公司。作为这种模式的开创者,ARM公司将各种设计库虚拟化,然后授权给其它企业使用。以往芯片处理器交付的时候是实物交付。而ARM IP授权模式的出现意味着:产品交付的形式可以不再是具体的实物,而一种数字化IP模块。如此一来,其他企业也可以在这种架构上继续开发。 

ARM这种半定制化的模式对整个半导体行业产生了重大的影响。物理实体变成了软件定义,还能满足各个不同厂商的不同需求,各大厂商纷纷与ARM合作,加入这一阵营。 

而新思科技很快就注意到了这种模式的价值,它迅速地开辟了这块阵地,使得IP模块授权收入成为其营收的重要一环。经过20多年的发展,新思科技IP授权业务一直保持着较高的增长率,目前已经成为仅次于ARM的第二大IP授权商。 

AI带来新的变革与机遇

AI新时代的到来,也给行业带来了新的生机。想要将AI移植到智能手机、车联网、IoT等终端,具备深度学习能力的AI芯片就变得不可或缺。 

根据市场研究机构ABI Research发布的最新报告:云端AI芯片市场将从2019年的42亿美元增长至2024年的100亿美元规模;边缘AI芯片市场也将以31%的年平均增长率持续扩张。而EDA作为AI芯片设计中不可或缺的角色,也在半导体软硬件企业、创业者与开发者的共同推动下,迎来新的变革与机遇。 

AI芯片相对于以往无深度学习功能的芯片,需要追求更低的功耗、更高的性能、更小的面积等目标。在越来越小的单位面积上集成越来越多的晶体管,需要更复杂的工艺器件,电路之间的交互、热物理效应等也都会发生改变,这意味着整个设计流程都需要被重新思考,EDA工具也必须与时俱进,才能满足上述要求。

同时,AI智能产品的市场激烈竞争,这也让开发者对设计周期的要求越来越高,芯片的设计规模越来越大和规则限制也越来越多,这些都在倒逼EDA厂商升级。 

面对市场的变革,新思科技也没有放松警惕。新思科技目前也推出了内置神经网络引擎的嵌入式图像处理器,以满足对内存高速存取的设计需求,还提供芯片开发初期就确保AI数据安全性的IP选项。国产一众AI企业使用的都是新思科技的EDA工具。 

在马太效应的加持下,新思科技的市场主导地位暂时应该很难被动摇。

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本文来源于亿欧,原创文章,作者:张伟超。转载或合作请点击转载说明,违规转载法律必究。