Các cường quốc sản xuất chip, dẫn đầu là Hoa Kỳ, đã "tập trung" vào việc xuất khẩu các chip cao cấp sang Trung Quốc. Trong khi ngày càng nhiều người nhận thức được tầm quan trọng của việc kiểm soát độc lập nguồn cung chip cao cấp trong nước, thì vai trò then chốt của các công cụ EDA (Tự động hóa thiết kế điện tử) nhỏ gọn và tinh vi trong chuỗi cung ứng công nghiệp chip cũng đang trở thành tâm điểm chú ý.

Quá trình thiết kế chip có nhiều khâu tinh tế và phức tạp. Các công cụ EDA đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả thiết kế chip, tối ưu hóa thiết kế chip và đảm bảo chức năng của chip. Hiện nay, ba công ty EDA lớn của Mỹ (Synopsys, Cadence và Mentor) chiếm hơn 60% thị trường EDA toàn cầu, và hầu hết các công ty thiết kế chip đều cần các công cụ EDA từ ba gã khổng lồ này. Do đó, Mỹ có thể dễ dàng kìm hãm ngành công nghiệp chip của Trung Quốc bằng cách sử dụng EDA.

Ngành công nghệ EDA trong nước với tỷ lệ nội địa hóa chỉ khoảng 10% đang phải đối mặt với những rào cản kỹ thuật và thương mại từ ba gã khổng lồ EDA đã phát triển trong 20 đến 30 năm. Ngành này đang đối mặt với những thách thức lớn để tiếp tục nâng cao tỷ lệ nội địa hóa. May mắn thay, xu hướng mã nguồn mở và những đột phá trong trí tuệ nhân tạo (AI) và công nghệ đám mây đã mang đến cho ngành EDA trong nước cơ hội hiếm có để thay đổi cục diện và vượt lên dẫn đầu.

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

EDA nằm ở khâu đầu nguồn của toàn bộ chuỗi công nghiệp sản xuất chip và được đặc trưng bởi kích thước nhỏ gọn và độ chính xác cao. Theo số liệu thống kê sơ bộ từ công ty nghiên cứu thị trường và tư vấn Gartner vào tháng 1 năm nay, doanh thu bán dẫn toàn cầu đạt tổng cộng 449.8 tỷ USD vào năm 2020, tăng 7.3% so với năm 2019.

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%.

"Huada Jiutian đóng góp phần lớn vào tỷ lệ nội địa hóa, khoảng 10%. Bởi vì nhiều công ty EDA trong nước chủ yếu tập trung vào các công cụ bán hàng, Huada Jiutian có bộ công cụ hoàn chỉnh cho chip analog, do đó được thị trường công nhận cao hơn." Lu Penghao nói với Lei Feng.com: "Ngoài những tiến bộ của các công ty EDA trong nước trong lĩnh vực chip analog, một số công cụ của Tập đoàn Guowei và Guolun Electronics cũng đã đạt đến trình độ hàng đầu quốc tế. Các công ty tiêu biểu như Xinhuazhang đã công khai mã nguồn một số công cụ EDA tự phát triển và đạt được những đột phá nhất định."

Lu Penghao cho rằng việc vượt qua mốc tỷ lệ nội địa hóa 10% trong lĩnh vực EDA là rất khó khăn và đã bước vào giai đoạn bế tắc. Có hai lý do chính. Một mặt, mặc dù có tới 2,218 công ty thiết kế IC tại Trung Quốc, nhưng chỉ có hơn 200 công ty đạt doanh thu trên 100 triệu nhân dân tệ. Bất kể trình độ kỹ thuật hay tài chính, hầu hết các công ty thiết kế chip của Trung Quốc có thể không sử dụng phần mềm độc quyền, dẫn đến sự tăng trưởng của thị trường bị hạn chế.

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.

Nói cách khác, thị trường EDA trong nước có mức tăng trưởng hạn chế và cạnh tranh khốc liệt. Lu Penghao tin rằng "để tăng hơn nữa tỷ lệ bản địa hóa của EDA, cần phải thực hiện toàn bộ quy trình số hóa. Khi toàn bộ quy trình được thực hiện, giai đoạn bùng nổ nhanh chóng sẽ bắt đầu. Sau đó, cần phải cải thiện hệ sinh thái."

Di Zhixiong, deputy director of the Department of Electronic Engineering, School of Information, Southwest Jiaotong University, also believes that the most difficult problem for domestic EDA companies is survival, and then ecological issues. "Domestic EDA companies need to gain the trust of chip design companies and wafer foundries in order to solve their survival problems." Di Zhixiong said.

"Under the current international situation, most chip design companies are aware of the importance of controllable EDA. This is the prerequisite for domestic EDA to gain admission."

Wang Libin, who has more than 20 years of experience in technology development and company operation management of leading international EDA companies, and founded Xinhuazhang in 2020, told Lei Feng.com: "In the past, there were not many companies doing EDA in China, and they mainly made single-point tools. Now EDA has received national attention and there is a lot of market space, so EDA companies hope to be more complete, but it is not advisable to be greedy for bigness and perfection."

Những thay đổi trong tình hình quốc tế đã buộc ngành công nghiệp chip của Trung Quốc phải tìm ra con đường riêng, và lĩnh vực EDA trong nước cũng đã mở ra một cơ hội tuyệt vời - EDA mã nguồn mở.

2. Open source enables domestic EDA to break through giant technology

Excellent opportunity and business barriers

Open source technology has been developing for many years, and the vigorous development of open source software is a key to the rapid and low-cost implementation of current software. Linux, GNU, Android and various open source AI frameworks can often have a revolutionary impact. Today, EDA open source is also advancing rapidly.

In 2018, the U.S. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) proposed two new projects, IDEA (Intelligent Design of Electronic Assets) and POSH (Posh Open Source Hardware).

Theo Di Zhixiong, lý do là: "Chu kỳ nghiên cứu và phát triển chip ít nhất là một hoặc hai năm, chi phí rất cao, và ngưỡng kỹ thuật cũng rất cao, điều này cản trở nghiêm trọng sự đổi mới trong lĩnh vực thiết kế chip. Hai dự án này rút ngắn quy trình thiết kế chip từ hai khía cạnh IP và EDA, tiết kiệm thời gian nghiên cứu và phát triển. Tôi nghĩ rằng từ tập lệnh RISC-V đến POSH đến IDEA, đây thực sự là một hệ sinh thái mã nguồn mở có thể cùng nhau thúc đẩy sự thịnh vượng của ngành công nghiệp chip."

Các số liệu thống kê liên quan cho thấy rằng, thông qua việc triển khai hai dự án mã nguồn mở IDEA/POSH, số lượng công cụ EDA mã nguồn mở hiện có đã tăng gần gấp đôi.

"The current situation of the domestic EDA tool industry is that the barriers to technology entry are high and there is a shortage of teachers and courses in terms of talent. Open source can break down technical and commercial barriers, integrate and optimize the allocation of scientific and technological resources, efficiently stimulate and accelerate innovation, and quickly build a domestic integrated circuit design ecosystem." Wang Libin believes.

So, can open source EDA help the domestic EDA industry quickly realize the full digital process? Wang Libin said: "I think it depends on the technology orientation and resource investment. Xinhuazhang has a systematic idea, but it will become more and more difficult because the investment will also increase. It should also be noted that different EDA involves different links, the difficulty of open source and the ecological promotion effect that open source can bring."

Di Zhixiong analyzed from a technical perspective that if the open source point tools do not have a unified interface, it will be difficult to connect the point tools together. In addition, most of the existing open source single-point EDA tools have not been verified by commercial tape-out. At the same time, EDA tools for analog chip design and digital chip physical implementation particularly require open source process libraries and PDK support.

Lu Penghao pointed out that open source is a way for domestic EDA to realize the whole digital process, but now everyone is in the initial stage. With accumulation, it will be faster to realize the complete whole process.

Trong trường hợp này, tại sao bạn vẫn nói rằng mã nguồn mở là một cơ hội tuyệt vời cho ngành EDA trong nước? Mặc dù mã nguồn mở EDA không thể giúp ngành EDA trong nước khắc phục những thiếu sót trong ngắn hạn, nhưng nó có thể giải quyết vấn đề thiếu hụt nhân tài trong quá trình phát triển ngành EDA trong nước từ gốc rễ. Ngành công nghiệp đều nhất trí rằng nhân tài cao cấp là thách thức lớn nhất đối với sự phát triển của ngành công nghiệp mạch tích hợp trong nước, đặc biệt là đối với ngành EDA nhỏ và phức tạp.

"Trong hệ thống giáo dục trong nước, giáo viên dạy EDA thường thuộc các ngành vi điện tử hoặc máy tính. Dù thuộc ngành nào, EDA cũng là một lĩnh vực chuyên biệt. Rất ít trường ở Trung Quốc có thể cung cấp các khóa học về EDA. Tài liệu giảng dạy EDA còn thiếu, và số lượng sinh viên quan tâm đến EDA cũng rất ít", Di Zhixiong cho biết.

"With open source EDA, first of all, there are cases, which can provide better support for theoretical courses and experimental courses. In addition, it can also allow students to understand the internal algorithms of EDA. In addition, open source EDA does not require the purchase of expensive commercial tools. In addition, integrated circuits have been promoted to a first-level subject. With these supports, I think it will be beneficial whether we open EDA courses and start publishing textbooks."

Phần mềm phân tích dữ liệu khám phá (EDA) mã nguồn mở cũng sẽ có tác động tích cực đến các nghiên cứu liên quan. Có thông tin cho rằng nhiều bài báo của các nhà nghiên cứu dựa trên EDA mã nguồn mở, nhưng EDA mã nguồn mở thường trở thành mã nguồn đóng sau khi được mua lại. "Nếu EDA mã nguồn mở có thể cung cấp cho bạn một số môi trường và quy trình EDA tương đối hoàn chỉnh, bạn có thể có một mô hình tham chiếu chuẩn, từ đó có thể xác minh hiệu quả của thuật toán hoặc mô hình. Do đó, dù là nghiên cứu khoa học hay giảng dạy, tính cấp thiết của EDA mã nguồn mở là rất cao."

Open source EDA can not only reduce the difficulty of talent training in schools, but also attract more people to join the EDA industry and accelerate innovation. Wang Libin said: "EDA is an interdisciplinary subject spanning computers, software, and integrated circuits. Open source is equivalent to giving a master version of a product, which lowers the threshold for research and development. It can also stimulate and accelerate innovation in scientific research institutes, universities, enterprises, and enthusiasts, optimize resource allocation, and cultivate many EDA talents through the practice of open source."

"Khi ngành công nghiệp có được những sản phẩm mã nguồn mở tốt hơn, tần suất và phạm vi sử dụng phần mềm EDA mã nguồn mở sẽ tăng lên. Những ứng dụng quy mô lớn như vậy sẽ cung cấp nhiều dữ liệu thử nghiệm hơn cho EDA mã nguồn mở, thúc đẩy hơn nữa sự phát triển và đổi mới của các công cụ EDA mã nguồn mở, và cuối cùng hình thành một hệ sinh thái EDA mã nguồn mở với phản hồi tích cực." Wang Libin nhấn mạnh thêm.

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. Domestic EDA will change lanes to overtake

Là một đơn vị tiên phong trong lĩnh vực EDA mã nguồn mở, Xinhuazhang đã ra mắt cộng đồng công nghệ EDA mã nguồn mở đầu tiên của Trung Quốc, EDAGit, vào tháng 9 năm 2020, và công khai mã nguồn hai công cụ EDA. Ông Wang Libin cho biết hiện nay, các công ty sản xuất chip đầu tư rất nhiều công sức vào khâu kiểm định dự án chip, bởi vì thiệt hại do lỗi chip có thể lên tới hàng trăm triệu nhân dân tệ chi phí sản xuất một lần, ảnh hưởng đến thời gian đưa sản phẩm ra thị trường hoặc uy tín của công ty, dẫn đến mất khách hàng, thậm chí gây ra tổn thất nghiêm trọng. Do đó, việc kiểm định, đặc biệt là kiểm định phần cứng, là một trong những điểm mấu chốt quan trọng để giành chiến thắng trong cuộc cạnh tranh công nghệ.

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

"Lĩnh vực xác thực kỹ thuật số mà Tân Hoa Xã tập trung vào không liên quan trực tiếp và mật thiết đến các nhà máy sản xuất wafer và các quy trình tiên tiến. Do đó, đối với chúng tôi, chìa khóa để đạt được những đột phá công nghệ nằm ở nhân tài. Đối với việc bố trí và đấu dây ở khâu hậu kỳ và các nhà máy sản xuất wafer, chúng ta phải xem xét việc mở rộng ứng dụng các sản phẩm mã nguồn mở trên các nút quy trình khác nhau", ông Wang Libin cho biết.

"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."

Di Zhixiong said: "Xinhuazhang's digital verification tools have achieved a breakthrough in China from scratch, and its 'EpicFV' open source formal verification EDA is also the world's first. Verification type tool sales account for about 30% of all EDA tool sales, with large demand and high market value."

Lei Feng.com learned that Xinhuazhang’s EpicSim tool has been adopted by commercial chip design companies, and has also achieved the goal of doubling the simulation speed in actual designs.

"Adhering to the path of open source is definitely a very good way to localize EDA." Lu Penghao said.

Bên cạnh mã nguồn mở, các công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo (AI) và điện toán đám mây cũng có thể giúp ngành EDA trong nước chuyển hướng và vượt lên dẫn đầu. Wang Libin tin rằng: "Các ông lớn EDA nước ngoài đã phát triển hàng chục năm. Nếu chúng ta sử dụng các phương pháp và cấu trúc truyền thống, chắc chắn sẽ mất nhiều năm để bắt kịp họ. Nhưng các công nghệ và cấu trúc mới có thể cho phép chúng ta bắt đầu từ một vạch xuất phát mới và phát triển các công cụ EDA tiên tiến hơn mà không cần sử dụng các phương pháp cũ."

Ví dụ, công nghệ LLVM được sử dụng bởi Tân Hoa Xã. Các công cụ EDA truyền thống chỉ hỗ trợ máy chủ kiến ​​trúc x86. Nếu áp dụng cho máy chủ kiến ​​trúc ARM hoặc RISC-V, sẽ mất rất nhiều thời gian để chuyển đổi. Sử dụng kiến ​​trúc LLVM có thể dễ dàng hỗ trợ các kiến ​​trúc khác nhau ngay từ đầu, loại bỏ nhu cầu chuyển đổi sau này và cho phép chuyển đổi và vượt mặt đối thủ.

As for the role of AI technology, Di Zhixiong believes that AI cannot fundamentally promote the development of EDA tools, but it can be regarded as a black box similar to prediction to solve some more complex problems.

Quan điểm của Lu Penghao là thế giới đang nghiên cứu sự kết hợp giữa công nghệ AI và công nghệ EDA, và công nghệ AI trong nước đang dẫn đầu thế giới. Lợi thế này sẽ giúp chúng ta đẩy nhanh tốc độ bắt kịp đến một mức độ nhất định. Ngoài ra, công nghệ điện toán đám mây cũng không thể bỏ qua. Với sự phát triển của điện toán đám mây, việc thiết kế chip trên nền tảng đám mây có thể giảm thiểu thời gian kiểm chứng thiết kế chip tốn nhiều thời gian trong quy trình thiết kế chip.

4. Tóm tắt thông tin

As the source of the industrial chain, EDA technology must be innovated so that the overall efficiency of the industrial chain can be improved. 2021 is the first year of the "14th Five-Year Plan", and for the first time it is clearly stated that breakthroughs in integrated circuit design tools are needed.

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.

Breakthroughs in cutting-edge technologies such as open source, AI, and cloud computing have given China's EDA industry a once-in-a-century opportunity to change lanes and overtake. Lu Penghao expects that based on the current progress, trends and market information, as well as the support of national funds and policies, there should be no problem in basically realizing the entire process of domestic EDA within five years.

Phá vỡ rào cản từ các ông lớn trong lĩnh vực EDA là một thách thức, nhưng vẫn có lý do để lạc quan.

Disclaimer: This article is reprinted from the "Investment World". This article only represents the author's personal views and does not represent the views of Sacco Micro and the industry. It is only reprinted and shared to support the protection of intellectual property rights. Please indicate the original source and author when reprinting. If there is any infringement, please contact us to delete it.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến