EDA電子設計自動化：中国チップが開発した「アキレス」はいつ治るのか？

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2022-03-17 1201

システム設計と検証、集積回路、PCB およびその他の分野を含め、電子設計自動化 (EDA) ツールのパフォーマンスと市場自体の発展は重要な役割を果たします。 2021 年末までに、世界中には合計 35 億台の IoT デバイスが存在すると予想されます。下流のアプリケーション側から見ると、EDA ソフトウェアの需要は今後も成長し続けるでしょう。

注：全球EDA工具市场增长趋势图

「電子設計オートメーション (EDA) 産業は 20 年に 2027 億ドルを超えるでしょう。」 ——株式会社グローバルマーケットインサイツ

モノのインターネット市場の活発な発展に伴い、EDA 業界には注目に値する新たな変化がいくつかあります。
#1 医療機器業界における EDA の需要は大幅に増加しています。医療業界では新技術の導入が続いており、新しい機器、新しい機器、新しいツールの使用により、これまで不可能と思われた治療や手術が可能になっています。最もよく知られている内視鏡手術や腹腔鏡手術が数多くの患者に利益をもたらすことができるのは、まさに EDA の導入のおかげです。 GE、ABB、シーメンス、その他多くの大手メーカーも、EDA ソフトウェアのおかげで、病気の診断と治療のための高性能人工知能デバイスを製造できています。

注: EDA ツールは、内視鏡装置や外科手術で広く使用されています。
EDA ソフトウェア会社はまた、チップ設計ツールのパフォーマンスを向上させるために機械学習アルゴリズムを継続的に反復しています。 Ibex Medical Diagnostics と KSM は最近、胃腸管における潜在的ながんリスクを検出するために、AI 機能を備えた診断および品質管理ツールである Galen Gastronomy の使用を開始したと発表しました。
#2小型化はますます普及しています。エレクトロニクス業界の誰もが抱く価値観にあるように、「小さいほど強い」。従来の大型機器の小型化、軽量化を継続的に小型化することで、エレクトロニクス製品がより豊かなシーンに浸透し続けます。自動車エレクトロニクス、医療オートメーション、家庭用電化製品の分野では、より高度な統合とより強力な機能を備えた、より小型で美しいデバイスを使用することが製品の反復とコスト削減のトレンドとなっています。

注: ウェアラブルデバイスのサイズの追求により、EDA ツールの進歩が余儀なくされています。

この「スモール・イズ・ビューティフル」の波の継続的な影響により、携帯電話の薄型化・軽量化が進み、タブレット、PC、ウェアラブル機器や医療機器などのナノスケール製品が一般家庭に普及しつつあります。この傾向が続けば、EDAに対する市場の需要は間違いなく増加し続けるでしょう。

#3ハイエンド製造業では、EDA に対する新たな要件が求められています。ほとんどの人にとって、ハイエンドの製造とは、ロボットや自動組立ラインの使用と直接的に同じです。しかし現状では、作業場のロボットはピッキングやプレース、検査や梱包、資材の発注などの「手作業」を担うことが多くなっている。あらゆる種類の機器がますます合理化されるにつれて、電子製品の生産リンクはますます洗練され、従来の「5 つの大きな、3 つの厚さ」のロボットアームの精度に対する新たな要件が生じます。

注: シノプシスはカリフォルニア州マウンテンビューの本社にあります。

世界をリードする EDA ソフトウェアおよび半導体 IP 企業である Synopsys は、最近 TSMC と提携しました。 TSMCは、3nmプロセスのDRMおよびSPICE生産ラインの最新バージョンでSysopsysのEDAソフトウェアを使用する予定です。この生産ラインで生産されるチップは、モバイルデバイス、5G、その他の人工知能のシナリオで使用されます。
#4 オンラインシーンは加速し続けています。デジタル変革の話題が継続的に議論される中、EDA ソフトウェア会社はオンラインプラットフォームの最適化にもさらに注目し、ビジネスプロセスを強化しています。プリセットされたデータパラメータを使用してチップ設計を検証していた以前の半導体企業と比較して、現在のEDAを可能にするワークフローはより柔軟であり、設計、シミュレーション、検証を実現でき、チップの試作と量産においてもより大きな役割を果たすことができます。 EDA ソフトウェアがクラウドに接続されていれば、コストはさらに安くなり、既存のデータセンターのリソースの占有量も減ります。

注: ARM と Synopsys は戦略的協力に達しました。

数か月前、ARM は、ストレージリソースとコンピューティング能力をより適切に計画し、同時にコスト削減の目的を達成するために、EDA ソフトウェアをアップグレードすると発表しました。より多くのサーバーやその他のソフトウェア機器を購入するのと比較して、ARM による EDA の認識、特に EDA をクラウドに接続する実践は、半導体業界に旋風を巻き起こしました。

ソウルは尋ねます: なぜ中国の EDA ソフトウェアは遅れているのですか?
EDA産業の後進性は、中国のIC産業の発展にとって「アキレス腱」とも言える。世界に目を向けると、米国のビッグ 3 と米国資本の関連企業によって形成された EDA アライアンスが、中国を含むすべてのチップ市場の制約となっています。すべての中国の「自社開発」チップの設計と検証に使用される EDA ツールは、基本的に米国製であると言っても過言ではありません。

中国のチップ企業が世界的な競争に参加したいのであれば、EDA ソフトウェアの現在の問題を解決する必要がある。 Xiaomi を含む多くの企業が EDA ツールの研究開発に参加していますが、オープンマーケットでは大きな進歩は見られません。

実際、1980 年代半ばには、パンダチップ設計システムが中国に登場しました。ただし、市場でこのシステムを使用している企業はほとんどなく、そのパフォーマンスには疑問があります。現在、中国市場には、Huada Jiutian、Chips and Semiconductors など、さらに多くの EDA メーカーが存在します。

注: Core および Semiconductor は、年次技術革新 EDA 企業賞を受賞しました。

残念ながら、これらのベンダーはいずれも、設計プロセス全体のソフトウェア配信を実現できません。では、なぜ中国の EDA ソフトウェアは米国に遅れをとっているのでしょうか? これには 4 つの理由があります。まず、プログラムが完全に揃っていないため、プロセス全体の競争に参加することができません。
現在、中国のほとんどの EDA ソフトウェアはまだ 1 つまたは複数のリンクに特化している段階にあり、代替製品マトリックスの完全なセットを形成できていません。しかし、デジタル設計プロセスはほとんどシノプシスとケイデンスによって独占されています。たとえ中国メーカーが一部のリンクに食い込むことはできても、すべてのリンクでアメリカのビッグスリーの支配を揺るがすことは難しい。したがって、中国の製造業者は、同じ次元で国際的な製造業者と競争するために、完全なソリューションセットを投入する必要があります。ただし、このプロセスには別の困難や課題もあります。

注: 米国の EDA 大手 3 社

第二に、人材不足のため、業界は EDA の人材を引き付けることができませんでした。中国の EDA ツール開発エンジニアのほとんどは、米国のビッグ 3 に勤務しています。中国の 1,500 人を超える EDA エンジニアのうち、国内の EDA 企業で働いているのは 300 人未満であると報告されています。 Synopsys は米国の企業で、世界中に 5,000 人以上の従業員を擁しています。国内モバイルインターネット市場の活況を背景に、こうしたエンジニアは国内のEDA企業で苦労するよりも、アリババテンセントなどの企業に行くことを好む。

第三に、市場参入の敷居は高く、市場に参入するのは難しく、市場を突破するのはさらに困難です。中国のEDA市場の95%はアメリカのXNUMX大巨人に属しており、国内外のEDAサプライヤーにとっては残酷な市場となっている。たとえ中国メーカーが完全なソリューションを開発できたとしても、短期間でビッグスリーの脅威となるのは難しい。現在、チップ企業の多くのエンジニアが大学のビッグ 3 のソリューションを使用しています。新しい会社に入った後、彼らの選択の好みは国内の小さな工場に魅力を感じさせません。

第四に、高度なプロセスノードの統合が欠如し、段階的に損失が発生します。

EDA プロセスでは、設計プロセスと生産プロセスの間の接続が非常に重要です。ヘッドウェーハとファウンドリという 3 つの巨人の密接な関係により、それぞれのつながりを深く理解することができます。この種の粘り強さは、国内メーカーがソリューションを立ち上げる際に継続的に追跡し、フォローアップする必要があるものです。

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