EDA-Automatisierung des elektronischen Designs: Wann wird die von chinesischen Chips entwickelte „Achilles“ geheilt?

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2022-03-17 1198

Einschließlich Systemdesign und -verifizierung, integrierte Schaltkreise, Leiterplatten und andere Bereiche spielen die Leistung von Electronic Design Automation (EDA)-Tools und die Entwicklung des Marktes selbst eine entscheidende Rolle. Bis Ende 2021 wird es weltweit insgesamt 35 Milliarden IoT-Geräte geben. Auf der Seite der nachgelagerten Anwendungen wird die Nachfrage nach EDA-Software weiter wachsen.

注:全球 EDA 工具市场增长趋势图

„Die Branche der elektronischen Designautomatisierung (EDA) wird im Jahr 20 die 2027-Milliarden-Dollar-Grenze überschreiten.“ ——Global Market Insights Inc.

Mit der starken Entwicklung des Internet-of-Things-Marktes gibt es einige neue Veränderungen in der EDA-Branche, die unsere Aufmerksamkeit verdienen.
#1 Die Nachfrage nach EDA in der Medizingeräteindustrie ist deutlich gestiegen. Die Einführung neuer Technologien in der Medizinbranche geht weiter und der Einsatz neuer Geräte, neuer Instrumente und neuer Werkzeuge ermöglicht Behandlungen und Operationen, die in der Vergangenheit scheinbar unmöglich waren. Gerade durch die Einführung der EDA können unzählige Patienten von den bekanntesten endoskopischen und laparoskopischen Eingriffen profitieren. Auch GE, ABB, Siemens und viele andere große Hersteller sind allein dank der EDA-Software in der Lage, leistungsstarke Geräte mit künstlicher Intelligenz für die Diagnose und Behandlung von Krankheiten herzustellen.

Hinweis: EDA-Werkzeuge werden häufig in endoskopischen Geräten und chirurgischen Eingriffen eingesetzt.
Das Softwareunternehmen EDA iteriert außerdem kontinuierlich Algorithmen für maschinelles Lernen, um die Leistung von Chip-Design-Tools zu verbessern. Ibex Medical Diagnostics und KSM gaben kürzlich bekannt, dass sie mit der Nutzung von Galen Gastronomy begonnen haben, einem Diagnose- und Qualitätskontrolltool mit KI-Funktionen, um mögliche Krebsrisiken im Magen-Darm-Trakt zu erkennen.
#2Miniaturisierung wird immer beliebter. Die Werte, die jeder in der Elektronikbranche vertritt, sagen: „Kleiner bedeutet stärker.“ Miniaturisierung, geringes Gewicht, traditionelle Großgeräte durch kontinuierliche Miniaturisierung, damit elektronische Produkte weiterhin in immer reichhaltigere Szenen vordringen können. In den Bereichen Automobilelektronik, medizinische Automatisierung und Unterhaltungselektronik besteht nach wie vor der Trend zur Produktiteration und Kostensenkung hin zur Verwendung kleinerer und schönerer Geräte mit höherer Integration und leistungsstärkeren Funktionen.

Hinweis: Das Streben nach Größe tragbarer Geräte forciert den Fortschritt von EDA-Tools.

Aufgrund des anhaltenden Einflusses dieser „Small is beautiful“-Welle werden Mobiltelefone immer dünner und leichter, und Tablets, PCs, tragbare Geräte im Nanomaßstab und medizinische Geräte erfreuen sich in den Haushalten normaler Menschen immer größerer Beliebtheit. Wenn sich dieser Trend fortsetzt, wird die Marktnachfrage nach EDA zweifellos weiter steigen.

#3Die High-End-Fertigung stellt neue Anforderungen an EDA. Für die meisten Menschen ist High-End-Fertigung direkt mit dem Einsatz von Robotern und automatisierten Montagelinien gleichzusetzen. Allerdings sind die Roboter in der Werkstatt derzeit eher für „manuelle Arbeiten“ wie Kommissionieren und Platzieren, Prüfen und Verpacken sowie Materialbestellung zuständig. Da alle Arten von Geräten immer rationalisiert werden, werden die Produktionsverbindungen elektronischer Produkte immer ausgefeilter, was neue Anforderungen an die Genauigkeit des traditionellen „fünf großen und drei dicken“ Roboterarms stellt.

Hinweis: Synopsys hat seinen Sitz am Hauptsitz von Mountain View, Kalifornien.

Synopsys, das weltweit führende EDA-Software- und Halbleiter-IP-Unternehmen, hat sich kürzlich mit TSMC zusammengeschlossen. TSMC wird die EDA-Software von Sysopsys in seiner neuesten Version der 3-nm-Prozess-DRM- und SPICE-Produktionslinie verwenden. Die von dieser Produktionslinie produzierten Chips werden in mobilen Geräten, 5G und anderen Szenarien der künstlichen Intelligenz eingesetzt.
#4 Die Online-Szene nimmt weiter Fahrt auf. Mit der kontinuierlichen Diskussion zum Thema digitale Transformation legen EDA-Softwareunternehmen auch mehr Wert auf die Optimierung von Online-Plattformen und stärken so Geschäftsprozesse. Im Vergleich zu früheren Halbleiterunternehmen, die voreingestellte Datenparameter zur Verifizierung des Chipdesigns verwendeten, ist der aktuelle EDA-Workflow flexibler, der Design, Simulation und Verifizierung realisieren kann und auch eine größere Rolle bei der Testproduktion und Massenproduktion von Chips spielen kann. Wenn die EDA-Software mit der Cloud verbunden ist, sind die Kosten günstiger und die vorhandenen Rechenzentrumsressourcen werden weniger beansprucht.

Hinweis: ARM und Synopsys haben eine strategische Zusammenarbeit vereinbart.

Vor einigen Monaten kündigte ARM an, seine EDA-Software zu aktualisieren, um Speicherressourcen und Rechenleistung besser zu planen und gleichzeitig das Ziel der Kostensenkung zu erreichen. Im Vergleich zum Kauf weiterer Server und anderer Softwaregeräte hat die Anerkennung von EDA durch ARM, insbesondere die Praxis der Verbindung von EDA mit der Cloud, für Aufruhr in der Halbleiterindustrie gesorgt.

Soul fragt: Warum hinkt Chinas EDA-Software hinterher?
Die Rückständigkeit der EDA-Industrie kann als „Achillesferse“ für die Entwicklung der chinesischen IC-Industrie bezeichnet werden. Weltweit gesehen ist die EDA-Allianz, die aus den drei großen amerikanischen Unternehmen und verwandten, von den USA finanzierten Unternehmen besteht, zu einem Hindernis für alle Chipmärkte, einschließlich China, geworden. Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass die EDA-Tools, die beim Design und der Verifizierung aller chinesischen „selbst entwickelten“ Chips verwendet werden, im Wesentlichen aus den Vereinigten Staaten stammen.

Wenn chinesische Chipkonzerne am globalen Wettbewerb teilnehmen wollen, müssen sie die aktuellen Probleme der EDA-Software lösen. Obwohl viele Unternehmen, darunter Xiaomi, an der Forschung und Entwicklung von EDA-Tools beteiligt waren, konnten wir auf dem freien Markt keine großen Fortschritte sehen.

Tatsächlich erschien bereits Mitte der 1980er Jahre das Panda-Chipdesignsystem in China. Allerdings gibt es auf dem Markt nur wenige Unternehmen, die dieses System nutzen, sodass seine Leistung fraglich ist. Derzeit gibt es auf dem chinesischen Markt weitere EDA-Hersteller, darunter Huada Jiutian, Chips and Semiconductors.

Hinweis: Core and Semiconductor gewann den jährlichen EDA-Unternehmenspreis für technische Durchbrüche.

Leider kann keiner dieser Anbieter die Softwarebereitstellung des gesamten Designprozesses übernehmen. Warum bleibt Chinas EDA-Software hinter der der Vereinigten Staaten zurück? Dafür gibt es vier Gründe:Erstens macht das Fehlen eines vollständigen Programmsatzes die Teilnahme am gesamten Wettbewerbsprozess unmöglich.
Derzeit befindet sich die meiste EDA-Software in China noch in der Phase der Spezialisierung auf einen oder mehrere Links, und es ist noch nicht gelungen, einen vollständigen Satz alternativer Produktmatrix zu bilden. Digitale Designprozesse werden jedoch größtenteils von Synopsys und Cadence monopolisiert. Auch wenn es den chinesischen Herstellern gelingen sollte, in einige Links einzudringen, ist es schwierig, die Kontrolle der amerikanischen Big Three in allen Links zu erschüttern. Daher müssen chinesische Hersteller ein komplettes Lösungspaket auf den Markt bringen, um mit internationalen Herstellern in der gleichen Dimension konkurrieren zu können. Allerdings gibt es in diesem Prozess noch andere Schwierigkeiten und Herausforderungen.

Hinweis: Drei amerikanische EDA-Giganten

ZweitensAufgrund des Mangels an Talenten gelang es der Branche nicht, EDA-Talente anzuziehen. Die meisten chinesischen EDA-Tool-Entwicklungsingenieure arbeiten für die Großen Drei in den Vereinigten Staaten. Berichten zufolge arbeiten von den mehr als 1,500 EDA-Ingenieuren in China weniger als 300 für inländische EDA-Unternehmen. Synopsys, ein Unternehmen in den Vereinigten Staaten, beschäftigt weltweit mehr als 5,000 Mitarbeiter. Vor dem Hintergrund des boomenden inländischen Marktes für mobiles Internet gehen diese Ingenieure lieber zu Unternehmen wie Alibaba Tencent, anstatt in den inländischen EDA-Unternehmen zu kämpfen.

DrittensDie Markteintrittsschwelle ist hoch, es ist schwierig, in den Markt einzusteigen, und es ist noch schwieriger, den Markt zu durchbrechen. 95 % des chinesischen EDA-Marktes gehören den drei Giganten Amerikas, was für alle in- und ausländischen EDA-Anbieter ein grausamer Markt ist. Selbst wenn chinesische Hersteller ein komplettes Lösungspaket entwickeln können, ist es schwierig, in kurzer Zeit eine Bedrohung für die Großen Drei darzustellen. Derzeit nutzen viele Ingenieure in Chipfirmen die Lösungen der Big Three an Universitäten. Nach dem Eintritt in das neue Unternehmen macht ihre Wahlpräferenz kleine inländische Fabriken unattraktiv.

ViertensMangelnde Integration fortschrittlicher Prozessknoten, schrittweiser Verlust.

Die Verbindung zwischen dem Designprozess und dem Produktionsprozess ist für den EDA-Prozess sehr wichtig. Die enge Verbindung zwischen den drei Giganten, dem Hauptwafer und der Gießerei ermöglicht es ihnen, jeden Zusammenhang genau zu verstehen. Diese Art von Klebrigkeit ist es, was inländische Hersteller bei der Einführung von Lösungen kontinuierlich verfolgen und verfolgen müssen.

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