Perusahaan-perusahaan raksasa chip yang dipimpin oleh Amerika Serikat telah "terjebak" pada chip kelas atas yang diekspor ke China. Meskipun semakin banyak orang menyadari pentingnya kendali independen atas chip kelas atas domestik, peran kunci dari perangkat lunak EDA (Electronic Design Automation) yang kecil dan canggih dalam rantai industri chip juga menjadi fokus perhatian.

There are many, delicate and complex chip design links. EDA tools play an extremely important role in improving chip design efficiency, optimizing chip design, and ensuring chip functionality. Currently, the three major U.S. EDA companies (Synopsys, Cadence, and Mentor) account for more than 60% of the global EDA market, and most chip design companies require EDA tools from the three giants. Therefore, the United States can easily choke the Chinese chip industry by using EDA.

Pengembangan perangkat lunak EDA domestik dengan tingkat lokalisasi hanya sekitar 10% menghadapi hambatan teknis dan komersial dari tiga raksasa EDA yang telah berkembang selama 20 hingga 30 tahun. Hal ini menghadapi tantangan besar untuk meningkatkan tingkat lokalisasi lebih lanjut. Untungnya, tren sumber terbuka dan terobosan dalam teknologi AI dan cloud telah memberikan EDA domestik kesempatan sekali seumur hidup untuk mengubah arah dan menyalip.

1. Tingkat lokalisasi EDA sekitar 10%, dan terobosan menghadapi hambatan.

EDA berada di hulu seluruh rantai industri chip dan dicirikan oleh ukurannya yang kecil dan presisinya. Menurut statistik awal dari perusahaan riset pasar dan konsultasi Gartner pada Januari tahun ini, pendapatan semikonduktor global mencapai US$449.8 miliar pada tahun 2020, meningkat 7.3% dibandingkan tahun 2019.

Jika hanya melihat pasar EDA, analis senior CCID Consulting, Lu Penghao, memberikan data tahun lalu bahwa ukuran pasar EDA global pada tahun 2019 adalah US$10.25 miliar. Ukuran pasar EDA Tiongkok sekitar US$580 juta, yang mewakili 5.6% dari pasar global. Total pendapatan produsen EDA domestik kurang dari 420 juta yuan, hanya mewakili 0.6% dari pangsa pasar global, dan tingkat lokalisasi hanya sekitar 10%.

"Huada Jiutian memberikan kontribusi terbesar pada tingkat lokalisasi, sekitar 10%. Karena banyak perusahaan EDA domestik terutama berfokus pada perangkat lunak untuk penjualan, Huada Jiutian memiliki seperangkat perangkat lunak lengkap untuk chip analog, sehingga pengakuan pasarnya lebih tinggi." Lu Penghao mengatakan kepada Lei Feng.com: "Selain kemajuan EDA domestik di bidang chip analog, beberapa perangkat lunak dari Guowei Group dan Guolun Electronics juga telah mencapai tingkat terdepan internasional. Perusahaan yang diwakili oleh Xinhuazhang telah membuka kode sumber beberapa perangkat lunak EDA yang dikembangkan sendiri dan mencapai terobosan tertentu."

Lu Penghao percaya bahwa sulit untuk menembus tingkat lokalisasi 10% di bidang EDA dan telah memasuki periode stagnasi. Ada dua alasan utama. Di satu sisi, meskipun ada 2,218 perusahaan desain IC di Tiongkok, hanya lebih dari 200 yang memiliki pendapatan lebih dari 100 juta. Terlepas dari tingkat teknis atau finansialnya, sebagian besar perusahaan desain chip Tiongkok mungkin tidak menggunakan perangkat lunak asli, dan pertumbuhan pasar terbatas.

Di sisi lain, EDA domestik belum sepenuhnya menyadari proses perangkat lunak desain chip digital. Perusahaan desain chip domestik dengan pendapatan lebih dari 100 juta masih akan memprioritaskan produk EDA dari tiga raksasa tersebut.

Dengan kata lain, pasar EDA domestik memiliki pertumbuhan tambahan yang terbatas dan persaingan yang ketat di pasar yang ada. Lu Penghao percaya bahwa "untuk lebih meningkatkan tingkat lokalisasi EDA, seluruh proses digital harus diwujudkan. Setelah seluruh proses diwujudkan, periode pertumbuhan pesat akan dimulai. Kemudian, ekosistem perlu ditingkatkan."

Di Zhixiong, wakil direktur Departemen Teknik Elektronika, Sekolah Informasi, Universitas Southwest Jiaotong, juga percaya bahwa masalah tersulit bagi perusahaan EDA domestik adalah kelangsungan hidup, dan kemudian masalah ekologi. "Perusahaan EDA domestik perlu mendapatkan kepercayaan dari perusahaan desain chip dan pabrik wafer untuk menyelesaikan masalah kelangsungan hidup mereka," kata Di Zhixiong.

"Dalam situasi internasional saat ini, sebagian besar perusahaan desain chip menyadari pentingnya EDA yang terkontrol. Ini adalah prasyarat agar EDA domestik dapat diterima."

Wang Libin, yang memiliki lebih dari 20 tahun pengalaman dalam pengembangan teknologi dan manajemen operasional perusahaan-perusahaan EDA internasional terkemuka, dan mendirikan Xinhuazhang pada tahun 2020, mengatakan kepada Lei Feng.com: "Di masa lalu, tidak banyak perusahaan yang bergerak di bidang EDA di Tiongkok, dan mereka sebagian besar membuat alat-alat yang bersifat tunggal. Sekarang EDA telah mendapat perhatian nasional dan terdapat banyak ruang pasar, sehingga perusahaan-perusahaan EDA berharap untuk menjadi lebih lengkap, tetapi tidak disarankan untuk serakah akan ukuran besar dan kesempurnaan."

Perubahan situasi internasional telah memaksa industri chip China untuk menemukan jalannya sendiri, dan EDA domestik juga telah menghadirkan peluang yang sangat baik - EDA sumber terbuka.

2. Sumber terbuka memungkinkan EDA domestik untuk menembus teknologi raksasa.

Peluang luar biasa dan hambatan bisnis

Teknologi sumber terbuka telah berkembang selama bertahun-tahun, dan perkembangan pesat perangkat lunak sumber terbuka merupakan kunci implementasi perangkat lunak saat ini yang cepat dan hemat biaya. Linux, GNU, Android, dan berbagai kerangka kerja AI sumber terbuka seringkali memiliki dampak revolusioner. Saat ini, perangkat lunak EDA sumber terbuka juga berkembang pesat.

Pada tahun 2018, Badan Proyek Penelitian Lanjutan Pertahanan AS (DARPA) mengusulkan dua proyek baru, IDEA (Intelligent Design of Electronic Assets) dan POSH (Posh Open Source Hardware).

Alasannya, menurut Di Zhixiong: "Siklus penelitian dan pengembangan chip setidaknya satu atau dua tahun, biayanya sangat tinggi, dan ambang batas teknisnya juga sangat tinggi, yang secara serius menghambat inovasi di bidang desain chip. Kedua proyek ini mempersingkat proses desain chip dari dua dimensi IP dan EDA, menghemat waktu penelitian dan pengembangan. Saya pikir dari set instruksi RISC-V ke POSH ke IDEA, ini sebenarnya adalah ekosistem sumber terbuka yang dapat bersama-sama mendorong kemakmuran industri chip."

Statistik yang relevan menunjukkan bahwa melalui implementasi dua proyek sumber terbuka IDEA/POSH, jumlah perangkat lunak EDA sumber terbuka yang tersedia hampir berlipat ganda.

"Situasi industri perangkat lunak EDA domestik saat ini adalah hambatan masuk teknologi yang tinggi dan kekurangan tenaga pengajar serta kursus yang berkualitas. Sumber terbuka dapat mendobrak hambatan teknis dan komersial, mengintegrasikan dan mengoptimalkan alokasi sumber daya ilmiah dan teknologi, secara efisien merangsang dan mempercepat inovasi, serta dengan cepat membangun ekosistem desain sirkuit terpadu domestik," demikian keyakinan Wang Libin.

Jadi, dapatkah EDA sumber terbuka membantu industri EDA domestik mewujudkan proses digital sepenuhnya dengan cepat? Wang Libin berkata: "Saya pikir itu tergantung pada orientasi teknologi dan investasi sumber daya. Xinhuazhang memiliki ide sistematis, tetapi akan menjadi semakin sulit karena investasi juga akan meningkat. Perlu juga dicatat bahwa EDA yang berbeda melibatkan tahapan yang berbeda, kesulitan sumber terbuka, dan efek promosi ekologis yang dapat dibawa oleh sumber terbuka."

Di Zhixiong menganalisis dari perspektif teknis bahwa jika alat-alat titik sumber terbuka tidak memiliki antarmuka yang terpadu, akan sulit untuk menghubungkan alat-alat titik tersebut. Selain itu, sebagian besar alat EDA titik tunggal sumber terbuka yang ada belum diverifikasi oleh produksi komersial. Pada saat yang sama, alat EDA untuk desain chip analog dan implementasi fisik chip digital khususnya membutuhkan pustaka proses sumber terbuka dan dukungan PDK.

Lu Penghao menunjukkan bahwa open source adalah cara bagi EDA domestik untuk mewujudkan seluruh proses digital, tetapi saat ini semua orang masih berada di tahap awal. Dengan akumulasi, proses keseluruhan akan terwujud lebih cepat.

In this case, why do you still say that open source is an excellent opportunity for domestic EDA? Although EDA open source cannot allow the domestic EDA industry to make up for its shortcomings in the short term, it can solve the talent shortage in the development of domestic EDA from the source. It is an industry consensus that high-end talents are the biggest challenge to the development of the domestic integrated circuit industry, especially for the small and sophisticated EDA industry.

"Dalam sistem pengajaran domestik, guru EDA umumnya berasal dari disiplin ilmu mikroelektronika atau komputer. Terlepas dari disiplin ilmu mereka, EDA adalah bidang khusus. Sangat sedikit sekolah di Tiongkok yang dapat menawarkan kursus EDA. Ada kekurangan materi pengajaran EDA, dan juga sangat sedikit siswa yang tertarik pada EDA," kata Di Zhixiong.

"Dengan EDA sumber terbuka, pertama-tama, ada studi kasus yang dapat memberikan dukungan lebih baik untuk mata kuliah teori dan praktikum. Selain itu, hal ini juga memungkinkan mahasiswa untuk memahami algoritma internal EDA. Lebih lanjut, EDA sumber terbuka tidak memerlukan pembelian perangkat lunak komersial yang mahal. Selain itu, sirkuit terpadu telah dipromosikan menjadi mata kuliah tingkat pertama. Dengan dukungan-dukungan ini, saya pikir akan bermanfaat jika kita membuka mata kuliah EDA dan mulai menerbitkan buku teks."

EDA sumber terbuka juga akan memberikan dampak positif pada penelitian terkait. Dilaporkan bahwa banyak makalah peneliti didasarkan pada EDA sumber terbuka, tetapi EDA sumber terbuka seringkali menjadi sumber tertutup setelah diakuisisi. "Jika EDA sumber terbuka dapat menyediakan lingkungan dan proses EDA yang relatif lengkap, Anda dapat memiliki model referensi patokan, yang kemudian dapat memverifikasi efektivitas algoritma atau model tersebut. Oleh karena itu, baik itu penelitian ilmiah maupun pengajaran, urgensi EDA sumber terbuka sangat tinggi."

EDA sumber terbuka tidak hanya dapat mengurangi kesulitan pelatihan talenta di sekolah, tetapi juga menarik lebih banyak orang untuk bergabung dengan industri EDA dan mempercepat inovasi. Wang Libin mengatakan: "EDA adalah bidang interdisipliner yang mencakup komputer, perangkat lunak, dan sirkuit terpadu. Sumber terbuka setara dengan memberikan versi utama suatu produk, yang menurunkan ambang batas untuk penelitian dan pengembangan. Hal ini juga dapat merangsang dan mempercepat inovasi di lembaga penelitian ilmiah, universitas, perusahaan, dan para penggemar, mengoptimalkan alokasi sumber daya, dan memb培养 banyak talenta EDA melalui praktik sumber terbuka."

"Ketika industri mendapatkan produk sumber terbuka yang lebih baik, hal itu akan meningkatkan frekuensi dan cakupan penggunaan perangkat lunak EDA sumber terbuka. Aplikasi berskala besar seperti itu akan menyediakan lebih banyak data uji untuk EDA sumber terbuka, semakin mempercepat pengembangan dan inovasi alat EDA sumber terbuka, dan akhirnya membentuk ekosistem sumber terbuka EDA dengan umpan balik positif," Wang Libin menambahkan.

Perusahaan EDA domestik tidak hanya memanfaatkan peluang EDA sumber terbuka, tetapi juga menggunakan teknologi baru seperti AI dan komputasi awan untuk mengubah arah dan mengungguli pesaing.

3. Kendaraan EDA domestik akan berpindah jalur untuk menyalip.

Sebagai pelopor EDA sumber terbuka, Xinhuazhang meluncurkan komunitas teknologi EDA sumber terbuka pertama di Tiongkok, EDAGit, pada September 2020, dan merilis dua alat EDA sebagai sumber terbuka. Wang Libin mengatakan bahwa saat ini, perusahaan chip menginvestasikan banyak energi dalam proyek chip untuk verifikasi, karena kerugian yang disebabkan oleh kegagalan chip dapat berkisar dari pemborosan ratusan juta yuan dalam biaya produksi sekali waktu, hingga memengaruhi waktu peluncuran produk ke pasar atau reputasi perusahaan, yang menyebabkan hilangnya pelanggan, yang dapat membawa pukulan fatal. Oleh karena itu, verifikasi, terutama verifikasi perangkat keras, adalah salah satu poin kemenangan penting untuk kepemimpinan teknologi.

Dua alat EDA yang telah dirilis sebagai sumber terbuka oleh Xinhuazhang sama-sama terkait dengan verifikasi. EpicSim adalah alat simulasi sumber terbuka yang ditingkatkan dan inovatif berdasarkan metodologi EDA klasik. Simulator ini merupakan bagian yang paling penting dari verifikasi fungsional. Alat sumber terbuka lainnya adalah verifikasi formal "Efektivitas". Keunggulan verifikasi formal adalah verifikasi yang lengkap dan menyeluruh. Verifikasi ini tidak memerlukan konstruksi lingkungan yang rumit dan memiliki efisiensi konvergensi desain yang tinggi. Verifikasi ini cocok untuk verifikasi modul tahap awal.

Proses simulator digital

"Bidang verifikasi digital yang menjadi fokus Xinhuazhang tidak secara langsung dan erat terkait dengan pabrik wafer dan proses canggih. Oleh karena itu, bagi kami, kunci terobosan teknologi terletak pada talenta. Untuk tata letak dan pengkabelan back-end dan pabrik wafer, kami harus mempertimbangkan untuk membuka aplikasi produk open source pada berbagai node proses," kata Wang Libin.

"Perangkat lunak EDA sumber terbuka kami dapat digunakan dengan baik dalam verifikasi awal proyek chip dan dalam pengajaran di sekolah. Kami berharap dapat menginspirasi integrasi dan optimalisasi sumber daya, sehingga baik perancang chip maupun pengembang perangkat lunak EDA dapat menggunakan perangkat lunak EDA sumber terbuka Xinhuazhang. Hal ini akan dengan cepat membentuk ekosistem teknologi baru, merangsang vitalitas inovatif dari kedua kelompok orang ini, mencapai terobosan dalam hambatan teknis dan komersial EDA, dan meningkatkan efisiensi keseluruhan rantai inovasi sirkuit terpadu."

Di Zhixiong mengatakan: "Alat verifikasi digital Xinhuazhang telah mencapai terobosan di Tiongkok dari nol, dan EDA verifikasi formal sumber terbuka 'EpicFV' juga merupakan yang pertama di dunia. Penjualan alat verifikasi mencakup sekitar 30% dari seluruh penjualan alat EDA, dengan permintaan yang besar dan nilai pasar yang tinggi."

Lei Feng.com mengetahui bahwa perangkat lunak EpicSim dari Xinhuazhang telah diadopsi oleh perusahaan desain chip komersial, dan juga telah mencapai tujuan untuk menggandakan kecepatan simulasi dalam desain aktual.

"Mengikuti jalur open source jelas merupakan cara yang sangat baik untuk melokalisasi EDA," kata Lu Penghao.

Selain open source, teknologi mutakhir seperti AI dan komputasi awan juga dapat membantu EDA domestik mengubah arah dan mengungguli pesaing. Wang Libin percaya: "Raksasa EDA asing telah berkembang selama beberapa dekade. Jika kita menggunakan metode dan struktur tradisional, pasti akan membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk mengejar ketinggalan dengan para raksasa tersebut. Tetapi teknologi baru dan struktur baru memungkinkan kita untuk memulai dari titik awal yang baru dan mengembangkan alat EDA yang lebih canggih tanpa menggunakan metode sebelumnya."

Sebagai contoh, teknologi LLVM yang digunakan oleh Xinhuazhang. Perangkat lunak EDA tradisional hanya mendukung server arsitektur x86. Jika diterapkan pada server arsitektur ARM atau RISC-V, akan membutuhkan banyak waktu untuk melakukan transplantasi. Dengan menggunakan arsitektur LLVM, berbagai arsitektur dapat dengan mudah didukung sejak awal, menghilangkan kebutuhan akan transplantasi di kemudian hari dan memungkinkan perubahan dan peningkatan kemampuan.

Adapun peran teknologi AI, Di Zhixiong percaya bahwa AI pada dasarnya tidak dapat mendorong pengembangan alat EDA, tetapi dapat dianggap sebagai kotak hitam yang mirip dengan prediksi untuk menyelesaikan beberapa masalah yang lebih kompleks.

Menurut Lu Penghao, dunia sedang mempelajari kombinasi teknologi AI dan teknologi EDA, dan teknologi AI dalam negeri memimpin dunia. Keunggulan ini akan membantu kita mempercepat laju pengejaran hingga batas tertentu. Ada juga teknologi cloud yang tidak dapat diabaikan. Dengan perkembangan komputasi awan, mendesain chip di cloud dapat mengurangi waktu verifikasi desain chip yang memakan waktu dalam proses desain chip.

4. Ringkasan

Sebagai sumber rantai industri, teknologi EDA harus diinovasi agar efisiensi keseluruhan rantai industri dapat ditingkatkan. Tahun 2021 adalah tahun pertama "Rencana Lima Tahun ke-14", dan untuk pertama kalinya dinyatakan dengan jelas bahwa terobosan dalam perangkat desain sirkuit terpadu sangat dibutuhkan.

Ketika tingkat lokalisasi EDA tidak tinggi dan perusahaan-perusahaan raksasa memiliki hambatan teknis dan komersial yang kuat, sumber terbuka merupakan cara yang baik bagi EDA domestik untuk mengubah arah dan mengungguli pesaing. Rencana Lima Tahun ke-14 juga mengangkat teknologi sumber terbuka ke tingkat nasional. Xinhuazhang memimpin dalam meluncurkan komunitas sumber terbuka di Tiongkok dan membuka kode sumber dua alat verifikasi digital EDA secara gratis, yang berdampak positif pada penurunan ambang batas industri EDA, pengembangan talenta, dan percepatan inovasi.

Terobosan dalam teknologi mutakhir seperti open source, AI, dan komputasi awan telah memberikan industri EDA Tiongkok kesempatan sekali seumur hidup untuk mengubah arah dan melampaui pesaing. Lu Penghao memperkirakan bahwa berdasarkan kemajuan, tren, dan informasi pasar saat ini, serta dukungan dana dan kebijakan nasional, seharusnya tidak ada masalah dalam mewujudkan seluruh proses EDA domestik dalam waktu lima tahun.

Menembus batasan-batasan yang diciptakan oleh raksasa EDA memang menantang, tetapi ada alasan untuk optimis.

Penafian: Artikel ini dicetak ulang dari "Investment World". Artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Artikel ini hanya dicetak ulang dan dibagikan untuk mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber dan penulis asli saat mencetak ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.

Nomor telepon perusahaan: +86-0755-83044319
Faks/FAX: +86-0755-83975897
Surel: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manajer Li

QQ: 332496225 Manajer Qiu

Alamat: Ruang 809, Gedung C, Gedung Teknologi Zhantao, No. 1079 Jalan Minzhi, Distrik Baru Longhua, Shenzhen