מעצמות השבבים בראשות ארצות הברית "נתקעו" עם שבבים מתקדמים המיוצאים לסין. בעוד שיותר אנשים מודעים לחשיבות של שליטה עצמאית בשבבים מתקדמים מקומיים, גם תפקידם המרכזי של כלי EDA (אוטומציה של עיצוב אלקטרוני) קטנים ומתוחכמים בשרשרת תעשיית השבבים הפך למוקד תשומת הלב.

ישנם קשרים רבים, עדינים ומורכבים בתכנון שבבים. כלי EDA ממלאים תפקיד חשוב ביותר בשיפור יעילות תכנון השבבים, אופטימיזציה של תכנון השבבים והבטחת פונקציונליות השבבים. נכון לעכשיו, שלוש חברות ה-EDA הגדולות בארה"ב (Synopsys, Cadence ו-Mentor) מהוות יותר מ-60% משוק ה-EDA העולמי, ורוב חברות תכנון השבבים דורשות כלי EDA משלוש הענקיות. לכן, ארצות הברית יכולה בקלות לחנוק את תעשיית השבבים הסינית באמצעות EDA.

ה-EDA המקומי, עם שיעור לוקליזציה של כ-10% בלבד, מתמודד עם המחסומים הטכניים והמסחריים של שלושת ענקיות ה-EDA שפותחו במשך 20 עד 30 שנה. הוא עומד בפני אתגרים גדולים להגדיל עוד יותר את שיעור הלוקליזציה. למרבה המזל, מגמת הקוד הפתוח ופריצות דרך בתחום הבינה המלאכותית והענן נתנו ל-EDA המקומי הזדמנות של פעם במאה שנה לשנות נתיב ולעקוף.

1. שיעור הלוקליזציה של EDA הוא כ-10%, ופריצות דרך נתקלות בצווארי בקבוק.

EDA נמצאת במעלה הזרם של כל שרשרת תעשיית השבבים ומאופיינת בגודלה הקטן ובדיוקה. על פי נתונים סטטיסטיים ראשוניים של חברת מחקרי השוק והייעוץ גרטנר מינואר השנה, הכנסות המוליכים למחצה העולמיות הסתכמו ב-449.8 מיליארד דולר בשנת 2020, עלייה של 7.3% לעומת 2019.

בהתבוננות רק בשוק ה-EDA, אנליסט בכיר ב-CCID Consulting, לו פנגאו, סיפק נתונים בשנה שעברה לפיהם גודל שוק ה-EDA העולמי בשנת 2019 היה 10.25 מיליארד דולר. גודל שוק ה-EDA הסיני היה כ-580 מיליון דולר, המהווים 5.6% מהשוק העולמי. סך ההכנסות של יצרני EDA מקומיים היה פחות מ-420 מיליון יואן, המהווים רק 0.6% מנתח השוק העולמי, ושיעור הלוקליזציה היה רק ​​כ-10%.

"הואדה ג'יוטיאן תורמת את רוב שיעור הלוקליזציה של כ-10%. מכיוון שחברות EDA מקומיות רבות מתמקדות בעיקר בכלים לנקודת מכירה, להואדה ג'יוטיאן יש סט כלים שלם עבור שבבים אנלוגיים, כך שההכרה בשוק גבוהה יותר." לו פנגאו אמר ל-Lei Feng.com: "בנוסף להתקדמות של EDA מקומי בתחום השבבים האנלוגיים, כמה כלים של קבוצת Guowei ו-Guolun Electronics הגיעו גם הם לרמה הבינלאומית המובילה. חברות המיוצגות על ידי Xinhuazhang פתחו בקוד פתוח של כמה כלי EDA שפיתחו את עצמם והשיגו פריצות דרך מסוימות."

לו פנגאו מאמין שקשה לפרוץ את שיעור הלוקליזציה של 10% של EDA ונכנס לתקופת צוואר בקבוק. ישנן שתי סיבות עיקריות. מצד אחד, למרות שיש 2,218 חברות לתכנון שבבים בסין, יש רק יותר מ-200 עם הכנסות של מעל 100 מיליון. ללא קשר לרמה הטכנית או הפיננסית, רוב חברות תכנון השבבים הסיניות עשויות שלא להשתמש בתוכנה מקורית, וצמיחת השוק מוגבלת.

מצד שני, חברות EDA מקומיות טרם מימשו את התהליך המלא של כלי תכנון שבבים דיגיטליים. חברות תכנון שבבים מקומיות עם הכנסות של מעל 100 מיליון עדיין יתנו עדיפות למוצרי EDA של שלושת הענקיות.

In other words, the domestic EDA market has limited incremental growth and fierce competition in the existing market. Lu Penghao believes that "to further increase the localization rate of EDA, the entire digital process must be realized. Once the entire process is realized, a rapid outbreak period will begin. Then, the ecology needs to be improved."

די ז'ישינג, סגן מנהל המחלקה להנדסת אלקטרוניקה, בית הספר למידע, אוניברסיטת דרום-מערב ג'יאוטונג, מאמין גם הוא שהבעיה הקשה ביותר עבור חברות EDA מקומיות היא הישרדות, ולאחר מכן סוגיות אקולוגיות. "חברות EDA מקומיות צריכות לזכות באמון של חברות תכנון שבבים ובתי יציקה של פרוסות כדי לפתור את בעיות ההישרדות שלהן", אמר די ז'ישינג.

"במצב הבינלאומי הנוכחי, רוב חברות עיצוב השבבים מודעות לחשיבות של EDA נשלט. זהו התנאי המוקדם לקבלת EDA מקומי."

וואנג ליבין, בעל ניסיון של יותר מ-20 שנה בפיתוח טכנולוגי וניהול תפעול של חברות EDA בינלאומיות מובילות, שייסד את Xinhuazhang בשנת 2020, אמר לאתר Lei Feng.com: "בעבר, לא היו הרבה חברות שעשו EDA בסין, והן ייצרו בעיקר כלים חד-נקודתיים. כעת EDA זכה לתשומת לב לאומית ויש הרבה מרחב שוק, כך שחברות EDA מקוות להיות שלמות יותר, אך לא מומלץ להיות חמדנים לגודל ולשלמות."

שינויים במצב הבינלאומי אילצו את תעשיית השבבים הסינית למצוא דרכה משלה, וגם EDA מקומי בישר הזדמנות מצוינת - EDA בקוד פתוח.

2. קוד פתוח מאפשר ל-EDA מקומי לפרוץ דרך טכנולוגיות ענק

הזדמנות מצוינת ומכשולים עסקיים

טכנולוגיית קוד פתוח מתפתחת מזה שנים רבות, ופיתוח נמרץ של תוכנות קוד פתוח הוא מפתח ליישום מהיר ובעלויות נמוכות של תוכנות קיימות. לינוקס, גנו, אנדרואיד ומסגרות בינה מלאכותית שונות בקוד פתוח יכולות לעתים קרובות להיות בעלות השפעה מהפכנית. כיום, גם קוד פתוח EDA מתקדם במהירות.

בשנת 2018, הסוכנות האמריקאית למחקר מתקדם (DARPA) הציעה שני פרויקטים חדשים, IDEA (תכנון חכם של נכסים אלקטרוניים) ו-POSH (חומרה בקוד פתוח Posh).

הסיבה, מאמין די ז'ישינג: "מחזור המחקר והפיתוח של שבבים הוא לפחות שנה או שנתיים, העלות גבוהה מאוד, וגם הסף הטכני גבוה מאוד, מה שפוגע קשות בחדשנות בתחום עיצוב השבבים. שני הפרויקטים הללו מקצרים את תהליך עיצוב השבבים משני הממדים של IP ו-EDA, וחוסכים זמן מחקר ופיתוח. אני חושב שמסט הוראות RISC-V ל-POSH ל-IDEA, זוהי למעשה מערכת אקולוגית בקוד פתוח שיכולה לקדם במשותף את שגשוג תעשיית השבבים."

סטטיסטיקות רלוונטיות מראות כי באמצעות יישום שני פרויקטי הקוד הפתוח IDEA/POSH, מספר מערכות ה-EDA בקוד פתוח הזמינים כמעט הוכפל.

"המצב הנוכחי של תעשיית כלי ה-EDA המקומית הוא שיש מחסומי כניסה טכנולוגיים גבוהים ויש מחסור במורים ובקורסים מבחינת כישרונות. קוד פתוח יכול לשבור מחסומים טכניים ומסחריים, לשלב ולמטב את הקצאת המשאבים המדעיים והטכנולוגיים, לעודד ולהאיץ חדשנות ביעילות, ולבנות במהירות מערכת אקולוגית לתכנון מעגלים משולבים מקומית", מאמין וואנג ליבין.

אז, האם EDA בקוד פתוח יכול לעזור לתעשיית ה-EDA המקומית לממש במהירות את התהליך הדיגיטלי המלא? וואנג ליבין אמר: "אני חושב שזה תלוי באוריינטציה הטכנולוגית ובהשקעת המשאבים. לשינהואז'אנג יש רעיון שיטתי, אבל זה יהפוך לקשה יותר ויותר מכיוון שההשקעה גם תגדל. יש לציין גם ש-EDA שונה כרוך בקישורים שונים, הקושי של קוד פתוח והאפקט הקידום האקולוגי שקוד פתוח יכול להביא."

די ז'יקסיונג ניתח מנקודת מבט טכנית שאם לכלי ה-EDA בקוד פתוח אין ממשק מאוחד, יהיה קשה לחבר אותם יחד. בנוסף, רוב כלי ה-EDA הקיימים בקוד פתוח לנקודה אחת לא אומתו על ידי קלטת מסחרית. במקביל, כלי EDA לתכנון שבבים אנלוגיים ויישום פיזי של שבבים דיגיטליים דורשים במיוחד ספריות תהליכים בקוד פתוח ותמיכה ב-PDK.

לו פנגאו ציין כי קוד פתוח הוא דרך עבור EDA מקומי לממש את כל התהליך הדיגיטלי, אך כעת כולם נמצאים בשלב הראשוני. עם הצטברות, יהיה מהיר יותר לממש את התהליך כולו.

במקרה הזה, מדוע אתם עדיין אומרים שקוד פתוח הוא הזדמנות מצוינת עבור EDA מקומי? למרות שקוד פתוח של EDA אינו יכול לאפשר לתעשיית ה-EDA המקומית לפצות על חסרונותיה בטווח הקצר, הוא יכול לפתור את המחסור בכישרונות בפיתוח EDA מקומי מהמקור. קיימת הסכמה בתעשייה שכישרונות מתקדמים הם האתגר הגדול ביותר לפיתוח תעשיית המעגלים המשולבים המקומית, במיוחד עבור תעשיית ה-EDA הקטנה והמתוחכמת.

"במערכת ההוראה המקומית, מורי EDA שייכים בדרך כלל לתחומי המיקרואלקטרוניקה או המחשבים. לא משנה באיזה תחום הם עוסקים, EDA היא נישה. יש מעט מאוד בתי ספר בסין שיכולים להציע קורסי EDA. יש מחסור בחומרי הוראה של EDA, ויש גם מעט מאוד תלמידים שמתעניינים ב-EDA", אמר די ז'ישינג.

"עם EDA בקוד פתוח, קודם כל, ישנם מקרים שיכולים לספק תמיכה טובה יותר לקורסים תיאורטיים וקורסים ניסיוניים. בנוסף, זה יכול גם לאפשר לסטודנטים להבין את האלגוריתמים הפנימיים של EDA. בנוסף, EDA בקוד פתוח אינו דורש רכישה של כלים מסחריים יקרים. בנוסף, מעגלים משולבים קודמו לתחום ברמה ראשונה. עם תמיכה זו, אני חושב שיהיה מועיל אם נפתח קורסי EDA ונתחיל לפרסם ספרי לימוד."

ל-EDA בקוד פתוח תהיה גם השפעה חיובית על מחקרים קשורים. דווח כי מאמרים רבים של חוקרים מבוססים על EDA בקוד פתוח, אך EDA בקוד פתוח הופך לעתים קרובות לקוד סגור לאחר רכישתו. "אם EDA בקוד פתוח יכול לספק לך סביבות ותהליכי EDA שלמים יחסית, תוכל לקבל מודל ייחוס, אשר לאחר מכן יוכל לאמת את יעילות האלגוריתם או המודל. לכן, בין אם מדובר במחקר מדעי או בהוראה, הדחיפות של EDA בקוד פתוח גבוהה מאוד."

קוד פתוח EDA יכול לא רק להפחית את הקושי בהכשרת כישרונות בבתי ספר, אלא גם למשוך יותר אנשים להצטרף לתעשיית ה-EDA ולהאיץ חדשנות. וואנג ליבין אמר: "EDA הוא נושא רב-תחומי הכולל מחשבים, תוכנה ומעגלים משולבים. קוד פתוח שווה ערך למתן גרסת אב של מוצר, מה שמוריד את הסף למחקר ופיתוח. הוא יכול גם לעורר ולהאיץ חדשנות במכוני מחקר מדעיים, אוניברסיטאות, חברות וחובבים, לייעל את הקצאת המשאבים ולטפח כישרונות EDA רבים באמצעות תרגול קוד פתוח."

"כאשר התעשייה תקבל מוצרים טובים יותר בקוד פתוח, היא תגדיל את תדירות השימוש בתוכנות EDA בקוד פתוח ואת היקף השימוש בהן. יישומים בקנה מידה גדול כאלה יספקו יותר נתוני בדיקה עבור EDA בקוד פתוח, יאיצו עוד יותר את הפיתוח והחדשנות של כלי EDA בקוד פתוח, ובסופו של דבר יצרו מערכת אקולוגית של EDA בקוד פתוח עם משוב חיובי", ציין וואנג ליבין עוד.

חברות EDA מקומיות לא רק מנצלות את ההזדמנות של EDA בקוד פתוח, אלא גם משתמשות בטכנולוגיות חדשות כמו בינה מלאכותית ומחשוב ענן כדי לשנות נתיבים ולעקוף.

3. EDA מקומי יחליף נתיבים כדי לעקוף

כחלוצה בתחום ה-EDA בקוד פתוח, שינחואז'אנג השיקה את קהילת טכנולוגיית ה-EDA הראשונה בקוד פתוח בסין, EDAGit, בספטמבר 2020, ופתחה שני כלי EDA בקוד פתוח. וואנג ליבין אמר שכיום, חברות שבבים משקיעות אנרגיה רבה בפרויקט אימות שבבים, מכיוון שההפסדים הנגרמים כתוצאה מכשל שבבים יכולים לנוע בין בזבוז מאות מיליוני יואן בעלויות ייצור חד פעמיות, ועד לפגיעה בזמן היציאה של המוצר לשוק או במוניטין של החברה, מה שמוביל לאובדן לקוחות, מה שעלול להוביל מכה אנושה. לכן, אימות, במיוחד אימות חומרה, הוא אחת מנקודות הניצחון החשובות למנהיגות טכנולוגית.

שני כלי ה-EDA שיש לשינהואז'אנג בקוד פתוח קשורים שניהם לאימות. EpicSim הוא כלי סימולציה משופר וחדשני בקוד פתוח המבוסס על מתודולוגיית EDA קלאסית. הסימולטור הוא החלק החיוני ביותר באימות פונקציונלי. כלי קוד פתוח נוסף הוא אימות פורמלי "יעילות". היתרון של אימות פורמלי הוא אימות מלא ומקיף. הוא אינו דורש בניית סביבה מסובכת ובעל יעילות התכנסות עיצובית גבוהה. הוא מתאים לאימות מודולים מוקדם.

תהליך סימולטור דיגיטלי

"תחום האימות הדיגיטלי שבו מתמקדת שינחואז'אנג אינו קשור באופן ישיר וקרוב למפעלי פרוסות ותהליכים מתקדמים. לכן, עבורנו, המפתח לפריצות דרך טכנולוגיות טמון בכישרונות. עבור הפריסה והחיווט של מפעלי הקצה האחורי ומפעלי הפרוסות, עלינו לשקול פתיחת היישום של מוצרים בקוד פתוח בצמתי תהליך שונים", אמר וואנג ליבין.

"ניתן להשתמש בכלי ה-EDA בקוד פתוח שלנו באימות מוקדם של פרויקטים של שבבים ובהוראה בבתי ספר. אנו מקווים שנוכל לעורר שילוב ואופטימיזציה של משאבים, כך שגם מעצבי שבבים וגם מפתחי כלי EDA יוכלו להשתמש בכלי ה-EDA בקוד פתוח של שינחואז'אנג. זה ייצור במהירות מערכת אקולוגית טכנולוגית חדשה, יעודד את החיוניות החדשנית של שתי קבוצות אנשים אלו, ישיג פריצות דרך במחסומים טכניים ומסחריים של EDA וישפר את היעילות הכוללת של שרשרת החדשנות של מעגלים משולבים."

די ז'ישינג אמר: "כלי האימות הדיגיטליים של שינחואז'אנג השיגו פריצת דרך בסין מאפס, וכלי האימות הפורמליים 'EpicFV' שלהם בקוד פתוח הם גם הראשונים בעולם. מכירות כלי אימות מהוות כ-30% מכלל מכירות כלי ה-EDA, עם ביקוש גדול וערך שוק גבוה."

אתר Lei Feng.com נודע כי כלי EpicSim של Xinhuazhang אומץ על ידי חברות מסחריות לתכנון שבבים, וגם השיג את המטרה של הכפלת מהירות הסימולציה בעיצובים בפועל.

"דבקות בדרך של קוד פתוח היא בהחלט דרך טובה מאוד להתאים את ה-EDA למיקומים מקומיים", אמר לו פנגהאו.

בנוסף לקוד פתוח, טכנולוגיות מתקדמות כמו בינה מלאכותית ומחשוב ענן יכולות גם הן לסייע ל-EDA מקומי לשנות נתיבים ולעקוף. וואנג ליבין מאמין: "ענקיות EDA זרות מתפתחות כבר עשרות שנים. אם נשתמש בשיטות ובמבנים מסורתיים, בהחלט ייקח שנים רבות להדביק את הפער עם הענקיות. אבל טכנולוגיות ומבנים חדשים יכולים לאפשר לנו להתחיל מקו התחלה חדש ולפתח כלי EDA מתקדמים יותר מבלי להשתמש בשיטות הקודמות."

לדוגמה, טכנולוגיית LLVM בה משתמש Xinhuazhang. כלי EDA מסורתיים תומכים רק בשרתי ארכיטקטורת x86. אם הם מיושמים על שרתי ארכיטקטורת ARM או RISC-V, ייקח הרבה זמן להשתלב. שימוש בארכיטקטורת LLVM יכול לתמוך בקלות בארכיטקטורות שונות מההתחלה, לבטל את הצורך בהשתלות מאוחרות יותר ולאפשר החלפת נתיבים ועקיפה.

באשר לתפקידה של טכנולוגיית הבינה המלאכותית, די ז'ישינג סבור שבינה מלאכותית אינה יכולה לקדם באופן מהותי את פיתוח כלי EDA, אך ניתן להתייחס אליה כקופסה שחורה בדומה לחיזוי כדי לפתור בעיות מורכבות יותר.

נקודת המבט של לו פנגאו היא שהעולם לומד את השילוב של טכנולוגיית בינה מלאכותית וטכנולוגיית EDA, וטכנולוגיית בינה מלאכותית מקומית מובילה את העולם. יתרון זה יעזור לנו להאיץ את קצב ההדבקה במידה מסוימת. ישנה גם טכנולוגיית ענן שלא ניתן להתעלם ממנה. עם התפתחות מחשוב הענן, תכנון שבבים בענן יכול להפחית את זמן אימות תכנון השבבים הגוזל זמן בתהליך תכנון השבבים.

4. תקציר

כמקור לשרשרת התעשייתית, יש לחדש את טכנולוגיית ה-EDA כדי לשפר את היעילות הכוללת של השרשרת התעשייתית. 2021 היא השנה הראשונה של "תוכנית החומש ה-14", ולראשונה נאמר בבירור כי יש צורך בפריצות דרך בכלי תכנון מעגלים משולבים.

כאשר קצב הלוקליזציה של EDA אינו גבוה והענקים ניצבים בפני חסמים טכניים ומסחריים חזקים, קוד פתוח הוא דרך טובה עבור EDA מקומי לשנות נתיב ולעקוף. תוכנית החומש ה-14 גם מעלה את טכנולוגיית הקוד הפתוח לרמה הלאומית. שינחואז'אנג הוביל את השקת קהילת קוד פתוח בסין ופתח בקוד פתוח שני כלי EDA לאימות דיגיטלי בחינם, דבר שיש לו השפעה חיובית על הורדת סף התעשייה של EDA, טיפוח כישרונות והאצת חדשנות.

פריצות דרך בטכנולוגיות מתקדמות כמו קוד פתוח, בינה מלאכותית ומחשוב ענן העניקו לתעשיית ה-EDA של סין הזדמנות חד פעמית במאה שנה לשנות נתיב ולעקוף אותה. לו פנגאו צופה כי בהתבסס על ההתקדמות הנוכחית, המגמות ומידע השוק, כמו גם התמיכה של קרנות ומדיניות לאומיות, לא אמורה להיות בעיה במימוש מלא של תהליך ה-EDA המקומי תוך חמש שנים.

שבירת המחסומים של ענקיות ה-EDA היא מאתגרת, אך יש סיבות להיות אופטימיים.

הצהרת אחריות: מאמר זה נלקח מחדש מ"עולם ההשקעות". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר ואינו מייצג את דעותיה של Sacco Micro והתעשייה. הוא מודפס מחדש ומשותף אך ורק לתמיכה בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר בעת ההדפסה מחדש. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן