De chipgiganten, aangevoerd door de Verenigde Staten, hebben zich "vastgebeten" in de export van hoogwaardige chips naar China. Hoewel steeds meer mensen zich bewust zijn van het belang van onafhankelijke controle over de binnenlandse productie van hoogwaardige chips, is ook de cruciale rol van kleine en geavanceerde EDA-tools (Electronic Design Automation) in de chipindustrieketen steeds meer in de belangstelling komen te staan.

Er zijn veel delicate en complexe schakels in het chipontwerp. EDA-tools spelen een uiterst belangrijke rol bij het verbeteren van de efficiëntie van het chipontwerp, het optimaliseren van het ontwerp en het waarborgen van de functionaliteit van de chip. Momenteel hebben de drie grote Amerikaanse EDA-bedrijven (Synopsys, Cadence en Mentor) meer dan 60% van de wereldwijde EDA-markt in handen, en de meeste chipontwerpbedrijven hebben EDA-tools van deze drie giganten nodig. Daarom kan de Verenigde Staten de Chinese chipindustrie gemakkelijk verstikken door middel van EDA.

De binnenlandse EDA-sector, met een lokalisatiegraad van slechts ongeveer 10%, stuit op technische en commerciële barrières van de drie EDA-giganten die al 20 tot 30 jaar actief zijn. Het is een grote uitdaging om de lokalisatiegraad verder te verhogen. Gelukkig bieden de open-sourcetrends en doorbraken in AI en cloudtechnologie de binnenlandse EDA-sector een unieke kans om het tij te keren en deze concurrenten in te halen.

1. Het lokalisatiepercentage van EDA ligt rond de 10%, en doorbraken stuiten op knelpunten.

EDA bevindt zich aan het begin van de gehele chipindustrieketen en kenmerkt zich door zijn kleine formaat en precisie. Volgens voorlopige statistieken van marktonderzoeks- en adviesbureau Gartner bedroeg de wereldwijde omzet in de halfgeleiderindustrie in januari van dit jaar 449.8 miljard dollar in 2020, een stijging van 7.3% ten opzichte van 2019.

Als we alleen naar de EDA-markt kijken, gaf senior analist Lu Penghao van CCID Consulting vorig jaar gegevens aan waaruit bleek dat de wereldwijde EDA-markt in 2019 een omvang had van 10.25 miljard dollar. De Chinese EDA-markt had een omvang van ongeveer 580 miljoen dollar, goed voor 5.6% van de wereldmarkt. De totale omzet van binnenlandse EDA-fabrikanten bedroeg minder dan 420 miljoen yuan, wat slechts 0.6% van het wereldwijde marktaandeel vertegenwoordigt, en het lokalisatiepercentage lag rond de 10%.

"Huada Jiutian draagt ​​het meest bij aan het lokalisatiepercentage van ongeveer 10%. Omdat veel binnenlandse EDA-bedrijven zich voornamelijk richten op kassasystemen, heeft Huada Jiutian een complete set tools voor analoge chips, waardoor de marktbekendheid groter is." Lu Penghao vertelde aan Lei Feng.com: "Naast de vooruitgang die binnenlandse EDA-bedrijven boeken op het gebied van analoge chips, hebben sommige tools van Guowei Group en Guolun Electronics ook een internationaal toonaangevend niveau bereikt. Bedrijven zoals Xinhuazhang hebben een aantal zelfontwikkelde EDA-tools open source gemaakt en daarmee bepaalde doorbraken bereikt."

Lu Penghao is van mening dat het moeilijk is om de lokalisatiegraad van 10% voor EDA te doorbreken en dat er een knelpunt is ontstaan. Er zijn twee belangrijke redenen. Enerzijds zijn er, ondanks de 2,218 IC-ontwerpbedrijven in China, slechts meer dan 200 met een omzet van meer dan 100 miljoen. Anderzijds gebruiken de meeste Chinese chipontwerpbedrijven, ongeacht hun technische of financiële niveau, mogelijk geen authentieke software, waardoor de marktgroei beperkt is.

Aan de andere kant heeft de binnenlandse EDA-sector het volledige proces van digitale chipontwerptools nog niet onder de knie. Chinese chipontwerpbedrijven met een omzet van meer dan 100 miljoen zullen nog steeds de voorkeur geven aan de EDA-producten van de drie grote spelers.

Met andere woorden, de binnenlandse EDA-markt kent beperkte incrementele groei en hevige concurrentie op de bestaande markt. Lu Penghao is van mening dat "om de lokalisatiegraad van EDA verder te verhogen, het volledige digitale proces gerealiseerd moet worden. Zodra dat proces volledig is gerealiseerd, zal een periode van snelle doorbraak aanbreken. Vervolgens moet het ecosysteem verbeterd worden."

Di Zhixiong, adjunct-directeur van de afdeling Elektronische Techniek aan de Faculteit Informatica van de Southwest Jiaotong Universiteit, is het er ook mee eens dat het grootste probleem voor binnenlandse EDA-bedrijven overleven is, en daarna pas ecologische kwesties. "Binnenlandse EDA-bedrijven moeten het vertrouwen winnen van chipontwerpbedrijven en waferfabrikanten om hun overlevingsproblemen op te lossen", aldus Di Zhixiong.

"In de huidige internationale situatie zijn de meeste chipontwerpbedrijven zich bewust van het belang van beheersbare EDA. Dit is een voorwaarde voor binnenlandse EDA-bedrijven om toegelaten te worden."

Wang Libin, die meer dan 20 jaar ervaring heeft in technologieontwikkeling en bedrijfsmanagement bij toonaangevende internationale EDA-bedrijven en in 2020 Xinhuazhang oprichtte, vertelde aan Lei Feng.com: "Vroeger waren er niet veel bedrijven in China die zich bezighielden met EDA, en ze maakten voornamelijk tools voor één specifiek onderdeel. Nu EDA nationale aandacht krijgt en er veel marktruimte is, hopen EDA-bedrijven completer te worden, maar het is niet verstandig om te streven naar grootsheid en perfectie."

Veranderingen in de internationale situatie hebben de Chinese chipindustrie gedwongen een eigen koers te varen, en de binnenlandse EDA-markt heeft daarbij een uitstekende kans geboden: open source EDA.

2. Open source maakt het voor binnenlandse EDA mogelijk om door te breken in de technologiebranche.

Uitstekende kansen en zakelijke belemmeringen.

Open source-technologie is al vele jaren in ontwikkeling en de krachtige ontwikkeling van open source-software is cruciaal voor de snelle en kostenefficiënte implementatie van moderne software. Linux, GNU, Android en diverse open source AI-frameworks kunnen vaak een revolutionaire impact hebben. Ook open source EDA (Exploratory Data Analysis) maakt tegenwoordig een snelle opmars.

In 2018 heeft het Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) twee nieuwe projecten voorgesteld: IDEA (Intelligent Design of Electronic Assets) en POSH (Posh Open Source Hardware).

Di Zhixiong legt uit waarom: "De onderzoeks- en ontwikkelingscyclus van chips duurt minstens één tot twee jaar, de kosten zijn erg hoog en de technische drempel is ook erg hoog, wat innovatie op het gebied van chipontwerp ernstig belemmert. Deze twee projecten verkorten het chipontwerpproces van de twee dimensies IP en EDA, waardoor onderzoeks- en ontwikkeltijd wordt bespaard. Ik denk dat dit, van de RISC-V-instructieset via POSH naar IDEA, in feite een open-source ecosysteem is dat gezamenlijk de bloei van de chipindustrie kan bevorderen."

Uit relevante statistieken blijkt dat door de implementatie van de twee open source-projecten IDEA/POSH het aantal beschikbare open source EDA-tools bijna is verdubbeld.

"De huidige situatie in de binnenlandse EDA-toolindustrie wordt gekenmerkt door hoge toetredingsdrempels en een tekort aan docenten en opleidingen. Open source kan technische en commerciële barrières slechten, de toewijzing van wetenschappelijke en technologische middelen integreren en optimaliseren, innovatie efficiënt stimuleren en versnellen, en snel een binnenlands ecosysteem voor het ontwerpen van geïntegreerde schakelingen opbouwen", aldus Wang Libin.

Kan open source EDA de binnenlandse EDA-industrie helpen om het volledige digitale proces snel te realiseren? Wang Libin zei: "Ik denk dat het afhangt van de technologische oriëntatie en de investeringen in middelen. Xinhuazhang heeft een systematisch idee, maar het zal steeds moeilijker worden omdat de investeringen ook toenemen. Het is ook belangrijk om te bedenken dat verschillende EDA-systemen verschillende schakels vereisen, wat de complexiteit van open source vergroot en de positieve impact op het ecosysteem die open source kan hebben."

Di Zhixiong analyseerde vanuit een technisch perspectief dat het lastig zal zijn om open-source tools met elkaar te verbinden als ze geen uniforme interface hebben. Bovendien zijn de meeste bestaande open-source single-point EDA-tools nog niet gevalideerd door commerciële tape-out. Tegelijkertijd vereisen EDA-tools voor analoog chipontwerp en de fysieke implementatie van digitale chips met name open-source procesbibliotheken en PDK-ondersteuning.

Lu Penghao benadrukte dat open source een manier is voor binnenlandse EDA-bedrijven om het volledige digitale proces te realiseren, maar dat iedereen zich nu nog in de beginfase bevindt. Met toenemende ervaring zal het sneller gaan om het complete proces te realiseren.

Waarom zegt u in dit geval dan nog steeds dat open source een uitstekende kans is voor de binnenlandse EDA-sector? Hoewel open source voor EDA de binnenlandse EDA-industrie niet direct in staat stelt haar tekortkomingen weg te werken, kan het wel het tekort aan talent in de ontwikkeling van binnenlandse EDA-software van de grond af aan oplossen. Er bestaat een consensus binnen de sector dat hooggekwalificeerd talent de grootste uitdaging vormt voor de ontwikkeling van de binnenlandse geïntegreerde schakelingenindustrie, met name voor de kleine en geavanceerde EDA-sector.

"Binnen het Chinese onderwijssysteem zijn EDA-docenten over het algemeen afkomstig uit de micro-elektronica of computerwetenschappen. Ongeacht hun specialisatie is EDA een niche. Er zijn maar weinig scholen in China die EDA-cursussen aanbieden. Er is een tekort aan lesmateriaal voor EDA en er zijn ook maar weinig studenten die geïnteresseerd zijn in EDA", aldus Di Zhixiong.

"Met open source EDA zijn er allereerst mogelijkheden die een betere ondersteuning kunnen bieden voor zowel theoretische als experimentele vakken. Bovendien kunnen studenten zo de interne algoritmen van EDA beter begrijpen. Daarnaast is het met open source EDA niet nodig om dure commerciële software aan te schaffen. Ook is geïntegreerde schakelingen een volwaardig vak geworden. Met deze voordelen denk ik dat het een goede zaak is om EDA-cursussen open te stellen en leerboeken te publiceren."

Open source EDA zal ook een positief effect hebben op gerelateerd onderzoek. Er wordt gemeld dat veel wetenschappelijke publicaties gebaseerd zijn op open source EDA, maar open source EDA wordt vaak closed source nadat het is overgenomen. "Als open source EDA je een relatief complete EDA-omgeving en -processen kan bieden, heb je een referentiemodel waarmee je de effectiviteit van het algoritme of model kunt verifiëren. Daarom is het belang van open source EDA, zowel voor wetenschappelijk onderzoek als voor onderwijs, zeer groot."

Open source EDA kan niet alleen de moeilijkheid van talentontwikkeling op scholen verminderen, maar ook meer mensen aantrekken tot de EDA-industrie en innovatie versnellen. Wang Libin zei: "EDA is een interdisciplinair vakgebied dat computers, software en geïntegreerde schakelingen omvat. Open source is vergelijkbaar met het beschikbaar stellen van een masterversie van een product, wat de drempel voor onderzoek en ontwikkeling verlaagt. Het kan ook innovatie stimuleren en versnellen bij wetenschappelijke onderzoeksinstellingen, universiteiten, bedrijven en enthousiastelingen, de toewijzing van middelen optimaliseren en veel EDA-talenten opleiden door de toepassing van open source."

"Wanneer de industrie betere open-sourceproducten krijgt, zal dat leiden tot een toename in de frequentie en het bereik van het gebruik van open-source EDA-software. Dergelijke grootschalige toepassingen zullen meer testgegevens opleveren voor open-source EDA, de ontwikkeling en innovatie van open-source EDA-tools verder versnellen en uiteindelijk een open-source EDA-ecosysteem met positieve feedback vormen", aldus Wang Libin.

Binnenlandse EDA-bedrijven grijpen niet alleen de kansen die open source EDA biedt, maar gebruiken ook nieuwe technologieën zoals AI en cloudcomputing om van koers te veranderen en concurrenten in te halen.

3. Binnenlandse EDA zal van rijstrook wisselen om in te halen.

Als pionier op het gebied van open-source EDA lanceerde Xinhuazhang in september 2020 EDAGit, de eerste open-source EDA-technologiegemeenschap van China, en stelde twee EDA-tools open source beschikbaar. Wang Libin zei dat chipbedrijven momenteel veel energie steken in de verificatie van een chipproject, omdat de verliezen als gevolg van chipfalen kunnen variëren van het verspillen van honderden miljoenen yuan aan eenmalige productiekosten tot het beïnvloeden van de time-to-market van het product of de reputatie van het bedrijf, wat kan leiden tot verlies van klanten en zelfs een fatale klap kan betekenen. Daarom is verificatie, met name hardwareverificatie, een van de belangrijkste factoren voor technologisch leiderschap.

De twee EDA-tools die Xinhuazhang als open source heeft uitgebracht, hebben beide betrekking op verificatie. EpicSim is een verbeterde en innovatieve open-source simulatietool gebaseerd op de klassieke EDA-methodologie. De simulator is een onmisbaar onderdeel van functionele verificatie. De andere open-source tool is de formele verificatietool "Effectiveness". Het voordeel van formele verificatie is dat deze volledig en uitputtend is. Het vereist geen complexe omgevingsopbouw en heeft een hoge efficiëntie bij het convergeren van het ontwerp. Het is geschikt voor vroege moduleverificatie.

Digitaal simulatieproces

"Het vakgebied van digitale verificatie waarop Xinhuazhang zich richt, is niet direct en nauw verbonden met waferfabrieken en geavanceerde processen. Daarom ligt de sleutel tot technologische doorbraken voor ons in talent. Voor de lay-out en bekabeling van de back-end en waferfabrieken moeten we overwegen om de toepassing van open-sourceproducten op verschillende procesnodes mogelijk te maken", aldus Wang Libin.

"Onze open-source EDA-tools kunnen uitstekend worden gebruikt bij de vroege verificatie van chipprojecten en in het onderwijs. We hopen dat we de integratie en optimalisatie van resources kunnen stimuleren, zodat zowel chipontwerpers als ontwikkelaars van EDA-tools de open-source EDA-tools van Xinhuazhang kunnen gebruiken. Dit zal snel een nieuw technologisch ecosysteem vormen, de innovatieve vitaliteit van beide groepen stimuleren, doorbraken realiseren in technische en commerciële EDA-barrières en de algehele efficiëntie van de innovatieketen voor geïntegreerde schakelingen verbeteren."

Di Zhixiong zei: "De digitale verificatietools van Xinhuazhang hebben in China een doorbraak bereikt, en hun open-source EDA-tool voor formele verificatie, 'EpicFV', is bovendien een wereldprimeur. De verkoop van verificatietools vertegenwoordigt ongeveer 30% van alle EDA-toolverkopen, met een grote vraag en een hoge marktwaarde."

Lei Feng.com heeft vernomen dat de EpicSim-tool van Xinhuazhang is overgenomen door commerciële chipontwerpbedrijven en dat het bedrijf erin is geslaagd de simulatiesnelheid in daadwerkelijke ontwerpen te verdubbelen.

"Het volgen van de open-source-aanpak is absoluut een zeer goede manier om EDA te lokaliseren," aldus Lu Penghao.

Naast open source kunnen geavanceerde technologieën zoals AI en cloudcomputing binnenlandse EDA-bedrijven helpen om van koers te veranderen en een voorsprong te nemen. Wang Libin is van mening: "Buitenlandse EDA-giganten ontwikkelen zich al decennia. Als we traditionele methoden en structuren blijven gebruiken, zal het zeker vele jaren duren om die giganten in te halen. Maar nieuwe technologieën en structuren stellen ons in staat om vanaf een nieuw beginpunt te starten en geavanceerdere EDA-tools te ontwikkelen zonder de oude methoden te hoeven gebruiken."

Neem bijvoorbeeld de LLVM-technologie die Xinhuazhang gebruikt. Traditionele EDA-tools ondersteunen alleen x86-architectuurservers. Als deze tools op ARM- of RISC-V-architectuurservers moeten worden toegepast, kost dat veel tijd. Met de LLVM-architectuur kunnen verschillende architecturen vanaf het begin eenvoudig worden ondersteund, waardoor latere aanpassingen overbodig worden en snelle implementatie mogelijk is.

Wat de rol van AI-technologie betreft, is Di Zhixiong van mening dat AI de ontwikkeling van EDA-tools niet fundamenteel kan bevorderen, maar dat het wel kan worden beschouwd als een black box, vergelijkbaar met voorspellingen, om complexere problemen op te lossen.

Volgens Lu Penghao bestudeert de wereld de combinatie van AI-technologie en EDA-technologie, en loopt de binnenlandse AI-technologie voorop. Dit voordeel zal ons helpen om de achterstand tot op zekere hoogte in te halen. Ook cloudtechnologie mag niet worden genegeerd. Met de ontwikkeling van cloudcomputing kan het ontwerpen van chips in de cloud de tijdrovende verificatie van chipontwerpen in het ontwerpproces aanzienlijk verkorten.

4. Overzicht

Als spil van de industriële keten moet EDA-technologie worden vernieuwd om de algehele efficiëntie van de industriële keten te verbeteren. 2021 is het eerste jaar van het "14e Vijfjarenplan", en voor het eerst wordt daarin expliciet gesteld dat er doorbraken nodig zijn in tools voor het ontwerpen van geïntegreerde schakelingen.

Wanneer de lokalisatiegraad van EDA (Electronic Data Analysis) laag is en de grote spelers sterke technische en commerciële barrières hebben, is open source een goede manier voor binnenlandse EDA-bedrijven om van koers te veranderen en de concurrentie in te halen. Het 14e Vijfjarenplan heeft open source-technologie bovendien naar nationaal niveau getild. Xinhuazhang nam het voortouw bij de lancering van een open source-community in China en stelde twee digitale verificatie-EDA-tools gratis beschikbaar als open source. Dit heeft een positief effect op het verlagen van de drempel voor de EDA-industrie, het opleiden van talent en het versnellen van innovatie.

Doorbraken in geavanceerde technologieën zoals open source, AI en cloudcomputing hebben de Chinese EDA-industrie een unieke kans geboden om het roer om te gooien en een inhaalslag te maken. Lu Penghao verwacht dat, gezien de huidige vooruitgang, trends en marktinformatie, en de steun van nationale fondsen en beleidsmaatregelen, het in principe geen probleem zal zijn om het gehele proces van binnenlandse EDA binnen vijf jaar te realiseren.

Het doorbreken van de barrières van EDA-giganten is een uitdaging, maar er is reden tot optimisme.

Disclaimer: Dit artikel is overgenomen uit "Investment World". Het artikel geeft uitsluitend de persoonlijke mening van de auteur weer en vertegenwoordigt niet de standpunten van Sacco Micro en de sector. Het wordt alleen overgenomen en gedeeld ter ondersteuning van de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij overname de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.

Telefoonnummer van het bedrijf: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li

Vraag: 332496225 Manager Qiu

Adres: Kamer 809, Gebouw C, Zhantao Technologiegebouw, Minzhilaan 1079, Longhua Nieuw District, Shenzhen