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西門(mén)子EDA斷供中國(guó)將如何沖擊國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)?

來(lái)源:騰訊新聞

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關(guān)鍵詞:芯片行業(yè) 智能制造


    作為全球領(lǐng)先的EDA工具供應(yīng)商,西門(mén)子EDA旗下的Calibre系列產(chǎn)品占據(jù)其總營(yíng)收的40%。在芯片設(shè)計(jì)的sign-off(簽核)環(huán)節(jié),該工具被超過(guò)90%的IC設(shè)計(jì)公司采用,市場(chǎng)份額預(yù)估超70%。若該產(chǎn)品斷供,將對(duì)中國(guó)芯片行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。


    那么,物理驗(yàn)證工具是什么?


    芯片制造和機(jī)械制造類似,制造廠都是通過(guò)接收不同客戶的設(shè)計(jì)圖紙來(lái)生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。但不同的芯片圖紙和制造工序更加復(fù)雜,例如,先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)圖紙的圖層數(shù)可達(dá)數(shù)百層,制造工序多達(dá)上千步,制造約束相關(guān)的規(guī)則文件規(guī)??蓮?8nm的數(shù)萬(wàn)行增長(zhǎng)到先進(jìn)工藝的數(shù)百萬(wàn)行。如何保障設(shè)計(jì)圖紙的合規(guī)性,正確性,合理性,是芯片能否成功投產(chǎn)的關(guān)鍵。因此,對(duì)芯片設(shè)計(jì)圖紙(版圖)的檢查環(huán)節(jié),被業(yè)界稱為signoff(簽核),此環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的EDA工具也被稱為物理驗(yàn)證工具。芯片的版圖只有經(jīng)過(guò)了signoff,才能交付制造廠生產(chǎn)。


    物理驗(yàn)證工具作為確保設(shè)計(jì)圖紙合規(guī)性、正確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要包括:


    DRC(設(shè)計(jì)規(guī)則檢查)

    其主要功能是檢查版圖能否在對(duì)應(yīng)的工藝制程下制造來(lái)。例如,圖形的線寬線距太細(xì),超過(guò)了工藝極限,是無(wú)法被生成出來(lái)的。這很像建筑業(yè)的"施工規(guī)范",房屋的承重墻厚度、門(mén)窗的間距都需要符合安全標(biāo)準(zhǔn)才能穩(wěn)固。


    LVS(版圖及原理圖一致性檢查)

    其主要功能是從物理版圖中,提取出所有器件及參數(shù),互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),并與芯片設(shè)計(jì)的原理圖數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢查,保障芯片功能的正確性。就像建筑業(yè)的監(jiān)工,需要核對(duì)建筑圖紙與實(shí)際施工是否一致,對(duì)照設(shè)計(jì)圖檢查水電走線、房間布局是否正確,避免出現(xiàn)圖紙是三居室被建成兩居室,水電走線錯(cuò)誤等問(wèn)題。


    DFM(可制造性設(shè)計(jì))

    其主要功能是在芯片能夠被正確的制造出來(lái)的前提下,從良率和可靠性的角度出發(fā)來(lái)做版圖的合理性檢查和優(yōu)化。例如,同一圖層的圖形密度分布不均勻,會(huì)導(dǎo)致芯片平整度不均,影響良率和可靠性,EDA工具需要檢查出不均勻的區(qū)域,并合理的填充圖形保持芯片平整度;特殊的圖像組合模式,在量產(chǎn)時(shí),因工藝波動(dòng)容易形成缺陷等。就像樓房的墻體,鋼筋密度局部過(guò)高,混凝土澆灌過(guò)程可能產(chǎn)生氣泡,影響質(zhì)量。


    PERC(可編程式電氣規(guī)則檢查)

    其主要功能是檢測(cè)物理版圖中與電氣相關(guān)的可靠性問(wèn)題,從而確保器件能夠工作在正常、穩(wěn)定的電學(xué)狀態(tài)。例如,大量的芯片面臨ESD問(wèn)題導(dǎo)致芯片失效,較細(xì)的金屬導(dǎo)線無(wú)法承受過(guò)載電流。就像對(duì)建筑物進(jìn)行抗震應(yīng)力分析,確保其內(nèi)部結(jié)構(gòu)在特定的場(chǎng)景下,受力均勻且在安全范圍內(nèi),不會(huì)發(fā)生變形甚至倒塌。


    那么,西門(mén)子Caliber壟斷的原因是什么?


    物理驗(yàn)證工具運(yùn)行所需的各類規(guī)則,需要制造廠通過(guò)物理驗(yàn)證工具對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言來(lái)描述,并形成規(guī)則文件交付給設(shè)計(jì)者使用。因caliber工具在多年前就具備技術(shù)優(yōu)勢(shì),各家制造廠都采用caliber的語(yǔ)法來(lái)書(shū)寫(xiě)自己的設(shè)計(jì)規(guī)則,并將caliber認(rèn)證為標(biāo)準(zhǔn)的簽核工具推薦給設(shè)計(jì)公司。制造廠開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)則文件需要耗費(fèi)大量的人力物力,在有caliber工具的情況下,難以再去開(kāi)發(fā)包括cadence和synpsys公司在內(nèi)的其它工具的設(shè)計(jì)規(guī)則文件。這也進(jìn)一步從產(chǎn)業(yè)生態(tài)上幫助caliber形成了壟斷。


    國(guó)產(chǎn)替代的突破與挑戰(zhàn)

    華大九天在物理驗(yàn)證領(lǐng)域經(jīng)過(guò)30余年的堅(jiān)持與努力,在大量用戶及制造廠的千錘百煉下,已經(jīng)形成了以Empyrean Argus產(chǎn)品線為中心的,針對(duì)模擬,射頻,存儲(chǔ),數(shù)字,面板等各類芯片設(shè)計(jì)及制造的完整物理驗(yàn)證解決方案,并取得了顯著的成績(jī)。


    例如,在液晶面板領(lǐng)域,因制造和設(shè)計(jì)在同一公司,caliber并未借助產(chǎn)業(yè)分工形成壟斷,華大九天的物理驗(yàn)證工具憑借技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新,形成了圓弧處理,偽錯(cuò)去重等大量特色解決方案,深得用戶喜愛(ài),已經(jīng)占領(lǐng)中國(guó)95%以上的市場(chǎng)份額,成為了業(yè)界面板領(lǐng)域的signoff工具;


    在泛模擬設(shè)計(jì)領(lǐng)域,深入挖掘設(shè)計(jì)需求,在電源管理芯片的高壓可靠性檢查覆蓋率,存儲(chǔ)芯片陣列層次處理與驗(yàn)證性能,射頻定制規(guī)則等方面創(chuàng)新,助力數(shù)百億顆芯片的量產(chǎn);在新興的chiplet應(yīng)用領(lǐng)域,新應(yīng)用帶來(lái)新技術(shù)需求,華大九天抓住技術(shù)變革的時(shí)間窗口,與先進(jìn)封裝廠緊密合作,通過(guò)多芯片版圖集成驗(yàn)證解決方案引領(lǐng)市場(chǎng)發(fā)展。


    在數(shù)字設(shè)計(jì)領(lǐng)域,因先進(jìn)工藝版圖數(shù)據(jù)量大,設(shè)計(jì)規(guī)則多,caliber工具的性能不足,成為制約設(shè)計(jì)者做設(shè)計(jì)迭代的瓶頸。華大九天從性能上直面技術(shù)挑戰(zhàn),通過(guò)層次化與并行等算法創(chuàng)新,據(jù)息實(shí)現(xiàn)了2-5倍性能優(yōu)勢(shì),在正面競(jìng)爭(zhēng)中取得了技術(shù)性優(yōu)勢(shì)。


    未來(lái)破解caliber和晶圓制造廠形成的生態(tài)壟斷,華大九天投入大量人力與晶圓制造廠商合作,通過(guò)工具認(rèn)證和設(shè)計(jì)規(guī)則文件開(kāi)發(fā)建設(shè)自主生態(tài)。據(jù)悉工具目前已經(jīng)通過(guò)三星,TowerJazz,XFab等海外廠商的認(rèn)證,國(guó)內(nèi)幾乎所有晶圓制造廠都在與華大九天合作,加速caliber設(shè)計(jì)工具和規(guī)則的遷移。


    華大九天的物理驗(yàn)證產(chǎn)品線在功能對(duì)標(biāo)齊全的前提下,已經(jīng)從技術(shù)及應(yīng)用層面都呈現(xiàn)出超越之勢(shì),在更多晶圓制造廠及設(shè)計(jì)公司的支持下,利用中國(guó)研發(fā)速度的優(yōu)勢(shì),定將打破壟斷,并通過(guò)技術(shù)優(yōu)勢(shì),助力中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

    (審核編輯: 光光)

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