अमेरिका के नेतृत्व वाली चिप उद्योग की प्रमुख कंपनियां चीन को निर्यात की जाने वाली उच्च-स्तरीय चिप्स पर अड़ी हुई हैं। घरेलू उच्च-स्तरीय चिप्स पर स्वतंत्र नियंत्रण के महत्व के बारे में लोगों की जागरूकता बढ़ने के साथ-साथ, चिप उद्योग श्रृंखला में छोटे और परिष्कृत ईडीए (इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन ऑटोमेशन) उपकरणों की महत्वपूर्ण भूमिका भी ध्यान का केंद्र बन गई है।

चिप डिजाइन में कई जटिल और सूक्ष्म पहलू होते हैं। चिप डिजाइन की दक्षता बढ़ाने, चिप डिजाइन को अनुकूलित करने और चिप की कार्यक्षमता सुनिश्चित करने में EDA उपकरण अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वर्तमान में, अमेरिका की तीन प्रमुख EDA कंपनियां (Synopsys, Cadence और Mentor) वैश्विक EDA बाजार के 60% से अधिक हिस्से पर कब्जा रखती हैं, और अधिकांश चिप डिजाइन कंपनियां इन्हीं तीन दिग्गज कंपनियों के EDA उपकरणों की मांग करती हैं। इसलिए, अमेरिका EDA का उपयोग करके आसानी से चीनी चिप उद्योग को पछाड़ सकता है।

घरेलू इंजीनियरिंग डेवलपमेंट टेक्नोलॉजी (ईडीए) की स्थानीयकरण दर केवल 10% है, और इसे उन तीन दिग्गज ईडीए कंपनियों की तुलना में तकनीकी और व्यावसायिक बाधाओं का सामना करना पड़ता है जो पिछले 20 से 30 वर्षों से विकसित हैं। स्थानीयकरण दर को और बढ़ाने में इसे बड़ी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। सौभाग्य से, ओपन सोर्स के चलन और एआई और क्लाउड टेक्नोलॉजी में हुई प्रगति ने घरेलू ईडीए को दिशा बदलने और आगे बढ़ने का एक अभूतपूर्व अवसर प्रदान किया है।

1. The localization rate of EDA is about 10%, and breakthroughs face bottlenecks.

ईडीए संपूर्ण चिप उद्योग श्रृंखला के आरंभिक चरण में आता है और इसकी विशेषता इसका छोटा आकार और सटीक कार्य है। इस वर्ष जनवरी में बाजार अनुसंधान और परामर्श फर्म गार्टनर के प्रारंभिक आंकड़ों के अनुसार, 2020 में वैश्विक सेमीकंडक्टर राजस्व 449.8 बिलियन अमेरिकी डॉलर रहा, जो 2019 की तुलना में 7.3% की वृद्धि है।

Looking only at the EDA market, CCID Consulting senior analyst Lu Penghao gave data last year that the global EDA market size in 2019 was US$10.25 billion. The Chinese EDA market size was approximately US$580 million, accounting for 5.6% of the global market. The total revenue of domestic EDA manufacturers was less than 420 million yuan, accounting for only 0.6% of the global market share, and the localization rate was only about 10%.

"हुआडा जियुटियन लगभग 10% के स्थानीयकरण दर में सबसे अधिक योगदान देता है। चूंकि कई घरेलू ईडीए कंपनियां मुख्य रूप से बिक्री-बिंदु उपकरणों पर ध्यान केंद्रित करती हैं, वहीं हुआडा जियुटियन के पास एनालॉग चिप्स के लिए उपकरणों का एक पूरा सेट है, इसलिए बाजार में इसकी पहचान अधिक है।" लू पेंघाओ ने Lei Feng.com को बताया: "एनालॉग चिप्स के क्षेत्र में घरेलू ईडीए की प्रगति के अलावा, गुओवेई ग्रुप और गुओलन इलेक्ट्रॉनिक्स के कुछ उपकरण भी अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अग्रणी बन गए हैं। शिन्हुआझांग द्वारा प्रतिनिधित्व की जाने वाली कंपनियों ने स्व-विकसित कुछ ईडीए उपकरणों को ओपन सोर्स किया है और कुछ महत्वपूर्ण उपलब्धियां हासिल की हैं।"

Lu Penghao believes that it is difficult to break through the 10% localization rate of EDA and has entered a bottleneck period. There are two main reasons. On the one hand, although there are 2,218 IC design companies in China, there are only more than 200 with revenue over 100 million. Regardless of technical or financial level, most Chinese chip design companies may not use genuine software, and the market growth is limited.

On the other hand, domestic EDA has not yet realized the full process of digital chip design tools. Domestic chip design companies with revenue of over 100 million will still give priority to the EDA products of the three giants.

दूसरे शब्दों में कहें तो, घरेलू ईडीए बाजार में सीमित वृद्धि की गुंजाइश है और मौजूदा बाजार में कड़ी प्रतिस्पर्धा है। लू पेंघाओ का मानना ​​है कि "ईडीए के स्थानीयकरण की दर को और बढ़ाने के लिए, पूरी प्रक्रिया को डिजिटल रूप देना आवश्यक है। एक बार पूरी प्रक्रिया साकार हो जाने पर, तीव्र विकास का दौर शुरू होगा। तब, बाजार की स्थिति में सुधार की आवश्यकता होगी।"

दक्षिण पश्चिम जियाओतोंग विश्वविद्यालय के सूचना संकाय के इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग विभाग के उप निदेशक डि झिक्सिओंग का भी मानना ​​है कि घरेलू ईडीए कंपनियों के लिए सबसे बड़ी चुनौती अस्तित्व बनाए रखना है, और उसके बाद पर्यावरणीय मुद्दे आते हैं। डि झिक्सिओंग ने कहा, "घरेलू ईडीए कंपनियों को अपने अस्तित्व की समस्याओं को हल करने के लिए चिप डिजाइन कंपनियों और वेफर फाउंड्री का विश्वास हासिल करना होगा।"

"वर्तमान अंतरराष्ट्रीय स्थिति के तहत, अधिकांश चिप डिजाइन कंपनियां नियंत्रणीय ईडीए के महत्व से अवगत हैं। घरेलू ईडीए को प्रवेश प्राप्त करने के लिए यह एक पूर्व शर्त है।"

वांग लिबिन, जिन्हें अग्रणी अंतरराष्ट्रीय ईडीए कंपनियों के प्रौद्योगिकी विकास और कंपनी संचालन प्रबंधन में 20 से अधिक वर्षों का अनुभव है और जिन्होंने 2020 में शिन्हुआझांग की स्थापना की, ने लेई फेंग डॉट कॉम को बताया: "पहले चीन में ईडीए पर काम करने वाली कंपनियां बहुत कम थीं, और वे मुख्य रूप से सिंगल-पॉइंट टूल बनाती थीं। अब ईडीए को राष्ट्रीय स्तर पर पहचान मिल चुकी है और बाजार में काफी संभावनाएं हैं, इसलिए ईडीए कंपनियां अधिक व्यापक और परिपूर्ण बनना चाहती हैं, लेकिन बड़े आकार और पूर्णता के लालच में पड़ना उचित नहीं है।"

Changes in the international situation have forced China's chip industry to find its own path, and domestic EDA has also ushered in an excellent opportunity - open source EDA.

2. ओपन सोर्स घरेलू ईडीए को प्रौद्योगिकी की दिग्गज कंपनियों के बीच सेंध लगाने में सक्षम बनाता है।

उत्कृष्ट अवसर और व्यावसायिक बाधाएं

ओपन सोर्स तकनीक कई वर्षों से विकसित हो रही है, और ओपन सोर्स सॉफ़्टवेयर का तीव्र विकास वर्तमान सॉफ़्टवेयर के त्वरित और कम लागत वाले कार्यान्वयन की कुंजी है। लिनक्स, जीएनयू, एंड्रॉइड और विभिन्न ओपन सोर्स एआई फ्रेमवर्क अक्सर क्रांतिकारी प्रभाव डाल सकते हैं। आज, ईडीए ओपन सोर्स भी तेजी से आगे बढ़ रहा है।

2018 में, अमेरिकी रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजना एजेंसी (DARPA) ने दो नई परियोजनाओं, IDEA (इंटेलिजेंट डिजाइन ऑफ इलेक्ट्रॉनिक एसेट्स) और POSH (पॉश ओपन सोर्स हार्डवेयर) का प्रस्ताव रखा।

The reason, Di Zhixiong believes: "The research and development cycle of chips is at least one or two years, the cost is very high, and the technical threshold is also very high, which seriously hinders innovation in the field of chip design. These two projects shorten the chip design process from the two dimensions of IP and EDA, saving research and development time. I think that from the RISC-V instruction set to POSH to IDEA, this is actually an open source ecosystem that can jointly promote the prosperity of the chip industry."

प्रासंगिक आंकड़े दर्शाते हैं कि दो ओपन सोर्स प्रोजेक्ट IDEA/POSH के कार्यान्वयन के माध्यम से, उपलब्ध ओपन सोर्स EDA की संख्या लगभग दोगुनी हो गई है।

"घरेलू ईडीए टूल उद्योग की वर्तमान स्थिति यह है कि प्रौद्योगिकी के प्रवेश में बाधाएं बहुत अधिक हैं और प्रतिभा के मामले में शिक्षकों और पाठ्यक्रमों की कमी है। ओपन सोर्स तकनीकी और व्यावसायिक बाधाओं को दूर कर सकता है, वैज्ञानिक और प्रौद्योगिकी संसाधनों के आवंटन को एकीकृत और अनुकूलित कर सकता है, नवाचार को कुशलतापूर्वक प्रोत्साहित और गति प्रदान कर सकता है, और तेजी से एक घरेलू एकीकृत सर्किट डिजाइन पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण कर सकता है।" वांग लिबिन का मानना ​​है।

तो क्या ओपन सोर्स ईडीए घरेलू ईडीए उद्योग को पूर्ण डिजिटल प्रक्रिया को शीघ्रता से साकार करने में मदद कर सकता है? वांग लिबिन ने कहा: "मुझे लगता है कि यह प्रौद्योगिकी अभिविन्यास और संसाधन निवेश पर निर्भर करता है। शिन्हुआझांग के पास एक व्यवस्थित विचार है, लेकिन निवेश बढ़ने के साथ-साथ यह और भी कठिन होता जाएगा। यह भी ध्यान देने योग्य है कि विभिन्न ईडीए में अलग-अलग पहलू शामिल होते हैं, ओपन सोर्स की कठिनाई और ओपन सोर्स द्वारा लाए जा सकने वाले पर्यावरण संवर्धन प्रभाव भी अलग-अलग होते हैं।"

डि झिक्सिओंग ने तकनीकी दृष्टिकोण से विश्लेषण किया कि यदि ओपन सोर्स पॉइंट टूल्स में एक एकीकृत इंटरफ़ेस नहीं होगा, तो उन्हें आपस में जोड़ना मुश्किल होगा। इसके अलावा, मौजूदा अधिकांश ओपन सोर्स सिंगल-पॉइंट EDA टूल्स का व्यावसायिक टेप-आउट द्वारा सत्यापन नहीं हुआ है। साथ ही, एनालॉग चिप डिज़ाइन और डिजिटल चिप के भौतिक कार्यान्वयन के लिए EDA टूल्स को विशेष रूप से ओपन सोर्स प्रोसेस लाइब्रेरी और PDK सपोर्ट की आवश्यकता होती है।

लू पेनघाओ ने बताया कि ओपन सोर्स घरेलू ईडीए के लिए संपूर्ण डिजिटल प्रक्रिया को साकार करने का एक तरीका है, लेकिन अभी सभी शुरुआती चरण में हैं। संचय के साथ, पूरी प्रक्रिया को साकार करना और भी तेज़ हो जाएगा।

ऐसे में आप अब भी यह क्यों कहते हैं कि ओपन सोर्स घरेलू ईडीए के लिए एक उत्कृष्ट अवसर है? हालांकि ओपन सोर्स ईडीए उद्योग को अल्पावधि में अपनी कमियों को दूर करने में सक्षम नहीं बना सकता है, लेकिन यह घरेलू ईडीए विकास में प्रतिभा की कमी को जड़ से दूर कर सकता है। उद्योग जगत में यह सर्वमान्य है कि उच्च स्तरीय प्रतिभाएं घरेलू एकीकृत सर्किट उद्योग, विशेष रूप से छोटे और परिष्कृत ईडीए उद्योग के विकास में सबसे बड़ी चुनौती हैं।

"In the domestic teaching system, EDA teachers generally belong to the microelectronics or computer disciplines. No matter which discipline they are in, EDA is a niche. There are very few schools in China that can offer EDA courses. There is a lack of EDA teaching materials, and there are also very few students who are interested in EDA." Di Zhixiong said.

"ओपन सोर्स ईडीए के साथ, सबसे पहले, ऐसे उदाहरण मौजूद हैं जो सैद्धांतिक और प्रायोगिक पाठ्यक्रमों के लिए बेहतर सहायता प्रदान कर सकते हैं। इसके अलावा, यह छात्रों को ईडीए के आंतरिक एल्गोरिदम को समझने में भी मदद कर सकता है। साथ ही, ओपन सोर्स ईडीए के लिए महंगे व्यावसायिक उपकरणों की खरीद की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, एकीकृत सर्किट को प्राथमिक स्तर के विषय के रूप में बढ़ावा मिला है। इन सभी सुविधाओं के साथ, मुझे लगता है कि ईडीए पाठ्यक्रम खोलना और पाठ्यपुस्तकें प्रकाशित करना फायदेमंद होगा।"

ओपन सोर्स ईडीए का संबंधित अनुसंधान पर भी सकारात्मक प्रभाव पड़ेगा। रिपोर्ट के अनुसार, कई शोधकर्ताओं के शोध पत्र ओपन सोर्स ईडीए पर आधारित हैं, लेकिन अधिग्रहण के बाद ओपन सोर्स ईडीए अक्सर क्लोज्ड सोर्स बन जाता है। "यदि ओपन सोर्स ईडीए आपको कुछ अपेक्षाकृत पूर्ण ईडीए वातावरण और प्रक्रियाएं प्रदान कर सकता है, तो आपके पास एक बेंचमार्क संदर्भ मॉडल हो सकता है, जो एल्गोरिदम या मॉडल की प्रभावशीलता को सत्यापित कर सकता है। इसलिए, चाहे वह वैज्ञानिक अनुसंधान हो या शिक्षण, ओपन सोर्स ईडीए की आवश्यकता अत्यंत महत्वपूर्ण है।"

ओपन सोर्स ईडीए न केवल स्कूलों में प्रतिभा प्रशिक्षण की कठिनाई को कम कर सकता है, बल्कि ईडीए उद्योग में अधिक लोगों को आकर्षित करके नवाचार को गति भी दे सकता है। वांग लिबिन ने कहा, "ईडीए कंप्यूटर, सॉफ्टवेयर और एकीकृत सर्किट को समाहित करने वाला एक अंतर्विषयक विषय है। ओपन सोर्स एक उत्पाद का मास्टर संस्करण उपलब्ध कराने के समान है, जो अनुसंधान और विकास की बाधाओं को कम करता है। यह वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थानों, विश्वविद्यालयों, उद्यमों और उत्साही लोगों में नवाचार को प्रोत्साहित और गति प्रदान कर सकता है, संसाधनों के आवंटन को अनुकूलित कर सकता है और ओपन सोर्स के अभ्यास के माध्यम से कई ईडीए प्रतिभाओं को विकसित कर सकता है।"

"When the industry gets better open source products, it will increase the frequency and breadth of use of open source EDA software. Such large-scale applications will provide more test data for open source EDA, further accelerate the development and innovation of open source EDA tools, and finally form an EDA open source ecosystem with positive feedback." Wang Libin further pointed out.

Domestic EDA companies not only seize the opportunity of open source EDA, but also use new technologies such as AI and cloud computing to change lanes and overtake.

3. घरेलू EDA ओवरटेक करने के लिए लेन बदलेगी।

ओपन सोर्स ईडीए के अग्रणी के रूप में, शिन्हुआझांग ने सितंबर 2020 में चीन का पहला ओपन सोर्स ईडीए प्रौद्योगिकी समुदाय ईडीएजीआईटी लॉन्च किया और दो ईडीए टूल को ओपन सोर्स किया। वांग लिबिन ने कहा कि वर्तमान में, चिप कंपनियां चिप प्रोजेक्ट के सत्यापन में बहुत अधिक ऊर्जा निवेश करती हैं, क्योंकि चिप की विफलता से होने वाले नुकसान में करोड़ों युआन की उत्पादन लागत की बर्बादी से लेकर उत्पाद के बाजार में आने के समय या कंपनी की प्रतिष्ठा पर असर पड़ सकता है, जिससे ग्राहकों का नुकसान हो सकता है और यह घातक साबित हो सकता है। इसलिए, सत्यापन, विशेष रूप से हार्डवेयर सत्यापन, तकनीकी नेतृत्व के लिए महत्वपूर्ण निर्णायक बिंदुओं में से एक है।

The two EDA tools that Xinhuazhang has open sourced are both related to verification. EpicSim is an enhanced and innovative open source simulation tool based on the classic EDA methodology. The simulator is the most indispensable part of functional verification. Another open source tool is formal verification "Effectiveness". The advantage of formal verification is complete and exhaustive verification. It does not require complicated environment construction and has high design convergence efficiency. It is suitable for early module verification.

Digital simulator process

"शिनहुआझांग जिस डिजिटल सत्यापन क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित कर रहा है, वह वेफर फैब्स और उन्नत प्रक्रियाओं से सीधे और निकटता से संबंधित नहीं है। इसलिए, हमारे लिए तकनीकी सफलताओं की कुंजी प्रतिभाओं में निहित है। बैक-एंड और वेफर फैब्स के लेआउट और वायरिंग के लिए, हमें विभिन्न प्रक्रिया नोड्स पर ओपन सोर्स उत्पादों के अनुप्रयोग को खोलने पर विचार करना चाहिए।" वांग लिबिन ने कहा।

"Our open source EDA tools can be well used in the early verification of chip projects and in school teaching. We hope that we can inspire resource integration and optimization, so that both chip designers and EDA tool developers can use Xinhuazhang's open source EDA tools. This will quickly form a new technology ecosystem, stimulate the innovative vitality of these two groups of people, achieve breakthroughs in EDA technical and commercial barriers, and improve the overall efficiency of the integrated circuit innovation chain."

डि झिक्सिओंग ने कहा: "शिनहुआझांग के डिजिटल सत्यापन उपकरणों ने चीन में बिल्कुल शुरुआत से ही एक बड़ी उपलब्धि हासिल की है, और इसका 'एपिकएफवी' ओपन सोर्स औपचारिक सत्यापन ईडीए भी दुनिया का पहला है। सत्यापन प्रकार के उपकरणों की बिक्री सभी ईडीए उपकरणों की बिक्री का लगभग 30% है, जिसकी भारी मांग और उच्च बाजार मूल्य है।"

Lei Feng.com को पता चला है कि Xinhuazhang के EpicSim टूल को व्यावसायिक चिप डिजाइन कंपनियों द्वारा अपनाया गया है, और इसने वास्तविक डिजाइनों में सिमुलेशन गति को दोगुना करने का लक्ष्य भी हासिल कर लिया है।

"ओपन सोर्स के मार्ग का अनुसरण करना निश्चित रूप से ईडीए को स्थानीयकृत करने का एक बहुत अच्छा तरीका है," लू पेंघाओ ने कहा।

ओपन सोर्स के अलावा, एआई और क्लाउड कंप्यूटिंग जैसी अत्याधुनिक प्रौद्योगिकियां भी घरेलू ईडीए को दिशा बदलने और उनसे आगे निकलने में मदद कर सकती हैं। वांग लिबिन का मानना ​​है: "विदेशी ईडीए दिग्गज दशकों से विकास कर रहे हैं। यदि हम पारंपरिक तरीकों और संरचनाओं का उपयोग करते हैं, तो इन दिग्गजों से बराबरी करने में निश्चित रूप से कई साल लगेंगे। लेकिन नई प्रौद्योगिकियां और नई संरचनाएं हमें एक नई शुरुआत करने और पुराने तरीकों का उपयोग किए बिना अधिक उन्नत ईडीए उपकरण विकसित करने की अनुमति दे सकती हैं।"

उदाहरण के लिए, शिन्हुआझांग द्वारा उपयोग की जाने वाली LLVM तकनीक। पारंपरिक EDA उपकरण केवल x86 आर्किटेक्चर सर्वरों का समर्थन करते हैं। यदि इसे ARM या RISC-V आर्किटेक्चर सर्वरों पर लागू किया जाए, तो इसमें बहुत समय लगेगा। LLVM आर्किटेक्चर का उपयोग करके शुरुआत से ही विभिन्न आर्किटेक्चरों को आसानी से सपोर्ट किया जा सकता है, जिससे बाद में आर्किटेक्चर बदलने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है और लेन-देन में तेजी से बदलाव करना संभव हो जाता है।

एआई तकनीक की भूमिका के बारे में, डि झिक्सिओंग का मानना ​​है कि एआई मौलिक रूप से ईडीए उपकरणों के विकास को बढ़ावा नहीं दे सकता है, लेकिन इसे कुछ अधिक जटिल समस्याओं को हल करने के लिए भविष्यवाणी के समान एक ब्लैक बॉक्स के रूप में माना जा सकता है।

लू पेनघाओ का मानना ​​है कि दुनिया एआई और ईडीए तकनीक के संयोजन का अध्ययन कर रही है, और घरेलू एआई तकनीक इस क्षेत्र में अग्रणी है। यह लाभ हमें इस क्षेत्र में आगे बढ़ने की गति को कुछ हद तक तेज करने में मदद करेगा। क्लाउड तकनीक को भी नजरअंदाज नहीं किया जा सकता। क्लाउड कंप्यूटिंग के विकास के साथ, क्लाउड पर चिप्स डिजाइन करने से चिप डिजाइन प्रक्रिया में लगने वाले समय और सत्यापन की प्रक्रिया को कम किया जा सकता है।

4. सारांश

औद्योगिक श्रृंखला के स्रोत के रूप में, ईडीए तकनीक में नवाचार करना आवश्यक है ताकि औद्योगिक श्रृंखला की समग्र दक्षता में सुधार किया जा सके। 2021 "14वीं पंचवर्षीय योजना" का पहला वर्ष है, और इसमें पहली बार स्पष्ट रूप से कहा गया है कि एकीकृत सर्किट डिजाइन उपकरणों में अभूतपूर्व प्रगति की आवश्यकता है।

When the localization rate of EDA is not high and the giants have strong technical and commercial barriers, open source is a good way for domestic EDA to change lanes and overtake. The 14th Five-Year Plan also raises open source technology to the national level. Xinhuazhang took the lead in launching an open source community in China and open sourced two digital verification EDA tools for free, which has a positive effect on lowering the threshold of the EDA industry, cultivating talents, and accelerating innovation.

ओपन सोर्स, एआई और क्लाउड कंप्यूटिंग जैसी अत्याधुनिक तकनीकों में हुई प्रगति ने चीन के ईडीए उद्योग को दिशा बदलने और आगे बढ़ने का एक सदी में एक बार मिलने वाला अवसर प्रदान किया है। लू पेंघाओ का मानना ​​है कि वर्तमान प्रगति, रुझानों और बाजार की जानकारी के साथ-साथ राष्ट्रीय निधियों और नीतियों के समर्थन के आधार पर, अगले पांच वर्षों के भीतर घरेलू ईडीए की पूरी प्रक्रिया को मूल रूप से साकार करने में कोई समस्या नहीं होनी चाहिए।

ईडीए की दिग्गज कंपनियों की बाधाओं को तोड़ना चुनौतीपूर्ण है, लेकिन आशावादी होने के कारण भी हैं।

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