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近年來，隨著5G、人工智能、自動駕駛等新興技術的迅猛發(fā)展，芯片需求量急劇上升。作為半導體產(chǎn)業(yè)鏈上游核心技術的EDA(電子設計自動化)，直接決定了芯片性能與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。長期以來，全球芯片設計市場由“EDA三巨頭”即楷登電子、新思科技和西門子占據(jù)主導。

近期，來自蘇州工業(yè)園區(qū)的EDA代表企業(yè)捷報頻傳：

蘇州培風圖南半導體有限公司正加快協(xié)助客戶完成國產(chǎn)半導體領域晶體管的器件仿真和工藝仿真(TCAD)軟件的驗證和遷移，部署國產(chǎn)軟件;

蘇州復鵠電子科技有限公司基于AI實現(xiàn)模擬芯片從前端設計到后端版圖生成的全流程自動化，在技術路徑上有望實現(xiàn)對國際同類產(chǎn)品的“彎道超車”;

蘇州芯聯(lián)成軟件有限公司憑借自主研發(fā)的集成電路競爭力分析工具，助力1200多家芯片設計企業(yè)提升硬實力。

芯聯(lián)成：以“國產(chǎn)化第一環(huán)”為支點鋪設服務軌道

一塊指甲蓋大小的芯片排布著上千億個晶體管，在數(shù)百道工序的精密配合下，信號在芯片內(nèi)部高效傳輸……面對先進制程日趨激烈的競爭，奮起直追的國產(chǎn)芯片首先要完成對每個晶體管、線路位置的精準規(guī)劃。“芯片國產(chǎn)化的第一步就是要在設計上知己知彼，這正是我們深耕的領域?！毙韭?lián)成總經(jīng)理陳南博說。

走進位于蘇州創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園的芯聯(lián)成，工程師用自研的EDA工具分析芯片版圖，快速識別電路結構、信號流向和功能模塊，很快就能系統(tǒng)地解讀出一塊汽車電子芯片的內(nèi)部“知識圖譜”，效率比手工分析提升10倍以上。更神奇的是，工程師只需輸入設計需求，AI就能自動完成千萬門級數(shù)字電路的布局和布線，版圖面積不僅比手工設計縮小15%，還兼容了主流半導體工藝庫。

以“國產(chǎn)化第一環(huán)”為切入點，芯聯(lián)成從千萬行代碼的技術“地層”里采集專利證據(jù)鏈幫助國產(chǎn)芯片企業(yè)在知識產(chǎn)權雷區(qū)中尋找“安全通道”。

在此過程中，公司形成了自己的技術鏈條：自主開發(fā)EDA工具BunnyGS?并融高性能圖像處理、AI算法、云計算于一身，可通過專利比對分析、專利侵權因應分析、專利授權可行性分析等一系列集成電路領域的分析服務，助力芯片企業(yè)突破技術壁壘、創(chuàng)新成長。

“前端分析會產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)，我們會對這些數(shù)據(jù)進行二次加工形成IP，進一步服務客戶?！标惸喜┱f，這些IP是具有特定功能的標準化電路設計單元，相當于“積木”，可直接集成到芯片架構中，縮短開發(fā)周期并降低成本。由此，芯聯(lián)成的業(yè)務不斷開疆拓土，從分析到IP設計，再延伸到后端的版圖設計，把電路的邏輯設計轉(zhuǎn)化為物理實現(xiàn)。

從分析EDA工具出發(fā)，聚焦設計服務鏈條，成立于2016年的芯聯(lián)成在與蘇州本地的80多家芯片企業(yè)和高校院所的互動中不斷豐富技術積累，在應對超大規(guī)模集成電路和先進制程時展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。目前，BunnyGS?系統(tǒng)支持7納米及以下工藝的分析;結合客戶需求，能提供從架構設計到版圖驗證的一站式服務，且其數(shù)據(jù)格式與楷登電子、新思科技等國際巨頭的工具完全兼容，大幅縮短跨部門溝通時間。

把工具與服務結合、把AI與傳統(tǒng)技術結合、把自主和兼容結合，芯聯(lián)成憑借靈活的技術思維，全力探索國產(chǎn)EDA的差異化路線。

復鵠科技：以“國產(chǎn)化第一環(huán)”為支點鋪設服務軌道

模擬芯片是連接物理世界與數(shù)字世界的“橋梁”，注重精度與可靠性。因此，其設計如同手工打造一件復雜工藝品，從畫圖紙到雕琢細節(jié)，工程師需要反復調(diào)整電路參數(shù)、繪制版圖，動輒耗時數(shù)月。

2022年，復鵠科技發(fā)布了基于AI技術的模擬芯片設計自動化EDA工具AnaSage系統(tǒng)，從此開啟了芯片“一鍵智造”的全流程自動化時代——只需輸入核心設計需求和電路架構，系統(tǒng)就能完成晶體管參數(shù)智能優(yōu)化、版圖布局布線、規(guī)則驗證等流程，將原本數(shù)月的設計周期壓縮至周量級，讓模擬芯片設計從“經(jīng)驗驅(qū)動的手工勞作”蛻變?yōu)椤癆I賦能的智能制造”。

據(jù)悉，AnaSage系統(tǒng)擁有類似于ChatGPT的智能化引擎，引入了深度強化學習等領先技術，能有效幫助工程師避開設計中的各種“坑”。比如在設計模擬芯片時，它能一鍵生成完整產(chǎn)品的版圖布局，和人手工操作偏差不超過5%，讓設計師在所見即所得的場景下進行芯片的成本預估和腳位排布，將設計和版圖溝通迭代的過程基本省略，并消除因前期預估不細致不完整導致的布局返工的問題。同時，還能像“神算子”一樣實時做設計規(guī)則驗證，準確提取寄生參數(shù)，讓芯片設計少走彎路，大幅提高流片成功率。

不同于部分國產(chǎn)EDA企業(yè)“基于國外產(chǎn)品再做一個類似產(chǎn)品”的替代路線，復鵠科技成立之初就“不走尋常路”，選擇通過人工智能技術實現(xiàn)模擬芯片設計全流程自動化。

“這與國際巨頭楷登在同一起跑線，楷登的全自動化商用版本軟件預計今年下半年會問世，這也印證了復鵠技術路線的前瞻性?！睆往]科技董事長藍碧健透露，目前，國內(nèi)頭部十家模擬芯片設計廠商中，有5家在使用復鵠科技的EDA工具。

現(xiàn)實中，EDA工具與廠商工藝庫的深度綁定，常常成為芯片制造工藝難以搬遷的主要原因。2023年10月，隨著復鵠科技推出了AnaSage-Porting(工藝自動遷移)工具，芯片制造環(huán)節(jié)“搬家”不再是夢。AnaSage-Porting能自動調(diào)整晶體管尺寸、電路連接等參數(shù)，90%的版圖布局無需改動，遷移時間從傳統(tǒng)的3個月壓縮到1個月。針對工程師習慣使用國際化工具的情況，復鵠科技的EDA工具不僅操作界面簡潔，其生成的文件支持標準格式，能直接“對話”國外工具，實現(xiàn)新舊工具的無縫對接，使設計師無感上手，減少工程師的學習成本。

瞄準“模擬芯片EDA領域的ChatGPT”，復鵠科技正在把自研的工具嵌入芯片研發(fā)全周期，逐步形成“工具即服務”閉環(huán)。

培風圖南：“虛擬晶圓廠”構建半導體制造的“智能大腦”

如果說芯片設計是對數(shù)字世界的邏輯構建，可通過軟件和算法迭代不斷精進;封測是對成熟工藝的規(guī)模生產(chǎn)，依賴標準化流程;那么制造則是對物理世界的極限突破，既要納米級精度控制，又要材料設備的協(xié)同依存，還要成熟工藝的經(jīng)驗沉淀與持續(xù)更新。

在蘇州工業(yè)園區(qū)，國內(nèi)唯一能為晶圓廠提供生產(chǎn)制造全流程EDA軟件及工藝研發(fā)服務綜合解決方案的供應商培風圖南，憑借數(shù)字孿生技術構建虛擬晶圓廠的“物理鏡像”，用100%自主知識產(chǎn)權的TCAD(半導體工藝與器件模擬)工具鏈打通從工藝仿真到量產(chǎn)優(yōu)化的全鏈路，為突破半導體制造的物理極限提供了從零到一的國產(chǎn)技術底座。

“我們的EDA工具系統(tǒng)，就像是半導體制造領域的超級虛擬實驗室。它用計算機模擬技術，把真實晶圓廠的生產(chǎn)流程搬到電腦里，讓工程師不用實際生產(chǎn)就能提前測試各種工藝方案，省錢又高效?！迸囡L圖南董事長沈忱說。

傳統(tǒng)晶圓廠每片晶圓的制造成本高達數(shù)萬美元，一旦工藝參數(shù)出錯，損失可能以百萬計。培風圖南以數(shù)字孿生技術打造出一座“虛擬晶圓廠”，模擬從工藝研發(fā)到量產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)，提前掃清技術障礙。這意味著，晶圓廠不需要真的投入數(shù)百萬美元購買設備、反復試錯，只需要在虛擬環(huán)境中調(diào)整離子注入劑量、優(yōu)化薄膜沉積參數(shù)，就能快速看到不同方案對芯片性能的影響。數(shù)據(jù)顯示，在碳化硅仿真中，培風圖南工具的精度與速度較國際競品均顯著提升。

培風圖南的技術不僅是工具的革新，更是一種制造范式的革命，正在改變傳統(tǒng)制造依賴“實驗—失敗—改進”的循環(huán)，通過虛擬晶圓廠積累的大數(shù)據(jù)，企業(yè)正在構建工藝知識庫，幫助客戶預判技術趨勢。在沈忱看來，在制造類EDA領域，國產(chǎn)軟件已經(jīng)跨過了對標海外時期，進入了本土定制的新階段。“這是因為國內(nèi)廠商紛紛在探索新的技術路線，對下一代工藝節(jié)點的研發(fā)也在提速。我們上下游聯(lián)合起來，正在構建設計—仿真—量產(chǎn)的閉環(huán)生態(tài)?！鄙虺勒f。

在蘇州，這種進程更是在不斷加快。培風圖南通過與本地半導體企業(yè)“步行可達”的協(xié)同效率，不斷打磨適配本土產(chǎn)線的全流程仿真方案，正在打破國產(chǎn)軟件只能“湊合用”的偏見?！疤K州為我們提供了工程師的豐富經(jīng)驗、芯片企業(yè)的實際痛點，這些真實場景的數(shù)據(jù)反饋，會成為國產(chǎn)EDA工具迭代的‘黃金燃料’，構筑從工具自主到生態(tài)主導的技術護城河?！鄙虺勒f。