張國斌：西門子EDA斷供中國將如何衝擊國內芯片產業？

【文/張國斌 電子創新網】

據媒體報道，特朗普政府已要求提供EDA軟件的美國公司停⽌向中國出售服務，這是美國為阻礙中國發展先進芯⽚⽽採取的最新舉措昨日有報道説西門子 EDA（Mentor）已暫停對中國大陸的支持與服務，部分技術類網站已對中國區用户關閉訪問權限。

作為全球領先的EDA工具供應商，西門子EDA旗下的Calibre系列產品佔據其總營收的40%。在芯片設計的sign-off（籤核）環節，該工具被超過90%的IC設計公司採用，市場份額預估超70%。若該產品斷供，將對中國芯片行業產生深遠影響。

那麼，物理驗證工具是什麼？

芯片製造和機械製造類似，製造廠都是通過接收不同客户的設計圖紙來生產不同的產品。但不同的芯片圖紙和製造工序更加複雜，例如，先進工藝設計圖紙的圖層數可達數百層，製造工序多達上千步，製造約束相關的規則文件規模可從28nm的數萬行增長到先進工藝的數百萬行。如何保障設計圖紙的合規性，正確性，合理性，是芯片能否成功投產的關鍵。因此，對芯片設計圖紙（版圖）的檢查環節，被業界稱為signoff（籤核），此環節對應的EDA工具也被稱為物理驗證工具。芯片的版圖只有經過了signoff，才能交付製造廠生產。

物理驗證工具作為確保設計圖紙合規性、正確性的關鍵環節，主要包括：

● DRC（設計規則檢查）

其主要功能是檢查版圖能否在對應的工藝製程下製造來。例如，圖形的線寬線距太細，超過了工藝極限，是無法被生成出來的。這很像建築業的"施工規範"，房屋的承重牆厚度、門窗的間距都需要符合安全標準才能穩固。

● 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，互聯網絡，並與芯片設計的原理圖數據進行一致性檢查，保障芯片功能的正確性。就像建築業的監工，需要核對建築圖紙與實際施工是否一致，對照設計圖檢查水電走線、房間佈局是否正確，避免出現圖紙是三居室被建成兩居室，水電走線錯誤等問題。

● DFM（可製造性設計）

其主要功能是在芯片能夠被正確的製造出來的前提下，從良率和可靠性的角度出發來做版圖的合理性檢查和優化。例如，同一圖層的圖形密度分佈不均勻，會導致芯片平整度不均，影響良率和可靠性，EDA工具需要檢查出不均勻的區域，併合理的填充圖形保持芯片平整度；特殊的圖像組合模式，在量產時，因工藝波動容易形成缺陷等。就像樓房的牆體，鋼筋密度局部過高，混凝土澆灌過程可能產生氣泡，影響質量。

● PERC（可編程式電汽規則檢查）

其主要功能是檢測物理版圖中與電汽相關的可靠性問題，從而確保器件能夠工作在正常、穩定的電學狀態。例如，大量的芯片面臨ESD問題導致芯片失效，較細的金屬導線無法承受過載電流。就像對建築物進行抗震應力分析，確保其內部結構在特定的場景下，受力均勻且在安全範圍內，不會發生變形甚至倒塌。

那麼，西門子Caliber壟斷的原因是什麼？

物理驗證工具運行所需的各類規則，需要製造廠通過物理驗證工具對應的語言來描述，並形成規則文件交付給設計者使用。因caliber工具在多年前就具備技術優勢，各家制造廠都採用caliber的語法來書寫自己的設計規則，並將caliber認證為標準的籤核工具推薦給設計公司。製造廠開發設計規則文件需要耗費大量的人力物力，在有caliber工具的情況下，難以再去開發包括cadence和synpsys公司在內的其它工具的設計規則文件。這也進一步從產業生態上幫助caliber形成了壟斷。

國產替代的突破與挑戰

老張認為美國此舉將極大刺激中國EDA公司更快速崛起，目前在中國EDA領域已經湧現出一大批領軍企業，領頭羊華大九天已經登陸深交所。

華大九天在物理驗證領域經過30餘年的堅持與努力，在大量用户及製造廠的千錘百煉下，已經形成了以Empyrean Argus產品線為中心的，針對模擬，射頻，存儲，數字，面板等各類芯片設計及製造的完整物理驗證解決方案，並取得了顯著的成績。

例如，在液晶面板領域，因製造和設計在同一公司，caliber並未藉助產業分工形成壟斷，華大九天的物理驗證工具憑藉技術和應用創新，形成了圓弧處理，偽錯去重等大量特色解決方案，深得用户喜愛，已經佔領中國95%以上的市場份額，成為了業界面板領域的signoff工具；

在泛模擬設計領域，深入挖掘設計需求，在電源管理芯片的高壓可靠性檢查覆蓋率，存儲芯片陣列層次處理與驗證性能，射頻定製規則等方面創新，助力數百億顆芯片的量產；在新興的chiplet應用領域，新應用帶來新技術需求，華大九天抓住技術變革的時間窗口，與先進封裝廠緊密合作，通過多芯片版圖集成驗證解決方案引領市場發展。

在數字設計領域，因先進工藝版圖數據量大，設計規則多，caliber工具的性能不足，成為制約設計者做設計迭代的瓶頸。華大九天從性能上直面技術挑戰，通過層次化與並行等算法創新，據息實現了2-5倍性能優勢，在正面競爭中取得了技術性優勢。

未來破解caliber和晶圓製造廠形成是生態壟斷，華大九天投入大量人力與晶圓製造廠商合作，通過工具認證和設計規則文件開發建設自主生態。據息工具目前已經通過三星，TowerJazz，XFab等海外廠商的認證，國內幾乎所有晶圓製造廠都在與華大九天合作，加速caliber設計工具和規則的遷移。

華大九天的物理驗證產品線在功能對標齊全的前提下，已經從技術及應用層面都呈現出超越之勢，在更多晶圓製造廠及設計公司的支持下，利用中國研發速度的優勢，定將打破壟斷，並通過技術優勢，助力中國芯片產業發展。

本土EDA加油！