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始于積微成著,志在鑄芯筑魂

作者:鄭小龍 (《電子產品世界》編委)時間:2021-02-23來源:電子產品世界收藏
編者按:國微集團作為老牌的國產芯片設計公司,對中國集成電路產業發展做出過貢獻,并以國產化集成電路芯片在國際和國內專用市場獲得成功。通過其所積累的豐富的半導體設計經驗,結合國產芯片產業鏈中關鍵環節的需求,持續專注于芯片設計的全流程EDA系統開發與應用,具備產業化推廣和應用能力。國微集團通過產學研合作促進技術發展和人才支撐,與多所知名大學通過建立聯合實驗室和項目合作,推進EDA教育體系完善。


本文引用地址:http://www.pfaennle.com/article/202102/422886.htm

1   先驅者的“芯”路歷程

國微集團起源于1993 年,可謂是中國半導體的元老級企業,也是最早在深圳開半導體設計之先河的先行者,對行業發展具有深遠意義。創建之初正值國家發起芯片產業的大規模沖擊,便承接“908 工程”項目,幾年后又承接“909 工程”,均做出突出貢獻。經過二十多年來的穩步發展,國微集團成為半導體領域根深蒂固、枝葉豐茂,且名副其實的常青樹,其母公司國微控股有限公司(簡稱“國微控股”)于2016 年在香港上市,孵化出多家優質微電子企業,其中不乏知名 A 股上市公司。在新形勢下集成電路國產化的浪潮中,國微集團將扮演什么角色?會發揮什么作用?帶著這樣的問題,我在深圳的國實大廈拜訪了黃國勇副總裁,通過交流溝通,對于國微集團發展規劃有了較為全面的了解。

黃國勇談到國微國產芯片發展一個重要里程,就是在2006 年成功推出第一代M)芯片,次年成為DVB 國際組織成員,在2009 年又推出全球首款“CI+M”芯片,奠定在歐洲細分市場第一的地位。

是一種數字視頻條件接收()模塊,連接電視機與外部信號源,可將數字壓縮信號轉成電視內容并顯示,如圖1 所示。將插入帶有CI 接口的數字電視一體機,用戶可直接觀看所訂付費數字電視內容而無需機頂盒,這就要求視密卡芯片具有很高的集成度和可靠性。國微的芯片不僅做到這些,還有成本的優勢,和對客戶支持很好的響應,所以占據全球視密卡市場份額半數以上(據Frost&Sullivan 統計)。

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圖1 視密卡在高清數字電視業務中的應用

國微集成電路的開發覆蓋頗廣,囊括安全芯片、物聯芯片、觸控芯片等系列,還在加大圖像 芯片、語音和聲紋芯片、傳感芯片的研發力度,這不僅發揮出其深厚的芯片開發積淀和能量,而且對于集成電路電子設計自動化()芯片設計工具有著超乎尋常的掌握,由此具備全面掌控的實力。

2   耕耘者的“芯”器歷練

“工欲善其事,必先利其器”是一種共識。集成電路本土產業化的關鍵無外乎一硬和一軟的兩大利器,前者就是已被廣泛關注的光刻機設備,后者則是設計工具軟件系統。黃國勇指出,當前國際三大巨頭Synopsys、Cadence 和Mentor Graphics 公司壟斷市場,可為芯片企業提供全套開發工具軟件系統。雖然二十世紀八十年代末國家投入完成“熊貓集成電路CAD 系統”,卻沒能產業化而停滯。之后陸續有EDA公司出現,但其工具軟件基本停留在分散的點工具,全套工具鏈很不完全。作為完整產業鏈條的半導體需要長期的迭代過程來完善,而國內EDA 廠商參與晶圓廠合作研發的機會不多,使得推出的EDA 產品用戶寥寥,就會因反饋不全面而難以改進,形成死循環。這就使得國產芯片沒有國產EDA 軟件系統支持,無形中存在“卡脖子”的危機。

如何使國內EDA 軟件系統與集成電路產業鏈密切結合而成為良性循環?就成為中國EDA 企業所要面臨的挑戰。國微集團憑借2018 年承擔“芯片設計EDA 系統開發與應用”國家重大科技專項契機,勇于擔當、銳意進取,下定決心在 EDA 技術領域一展身手。

縱觀數字芯片設計,如圖2 所示的EDA 平臺,首先要進行建模驗證、邏輯綜合,再要進行軟件和硬件,然后布局布線,后面就是時序分析等等一系列的驗證。

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圖2 數字EDA平臺

芯片設計的流程極為復雜,所涉及到的EDA 工具非常多,其中每種在設計流程中都舉足輕重,只有在特定時間內保證所有設計實現和驗證的結果都滿足設計需求,才能確保芯片順利完成并投產。EDA 工具一般分為設計實現工具和驗證工具兩類, 對應芯片開發的設計實現和驗證測試兩個并行流程,如圖3 所示框圖,關聯且交互。設計實現從起始,RTL 文件經邏輯綜合產生Netlist 表,然后先進行布圖,再進行布局布線,輸出GDS 文件結束設計。同步進行的驗證測試分功能驗證和邏輯驗證,包括門級仿真、硬件加速器仿真、時序分析、功耗分析、形式驗證、物理驗證等等。所進行的測試流程包括可靠性設計和芯片測試,而上述過程都離不開時序庫、功耗庫、噪聲庫和物理庫的支持。

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圖3 EDA系統設計流程框圖

鑒于與國際水平技術差距近二十年,唯有選擇特殊途徑才能減小時間差,為此國微建立國產EDA 平臺時,選擇引進設計思想先進、整體軟件架構較好的布局布線關鍵技術,再將其中通用服務引擎如時序、功耗等工具分離出來形成獨立工具。這就打造出數字芯片設計全流程 EDA 系統平臺的關鍵一環,基于模塊級布局布線系統,輔以布局、時鐘樹綜合、布線、時序優化、功耗優化等內建工具,可以實現IC 設計的快速收斂。這些系統工具已得到國際先進工藝廠商40 nm、28 nm、16 nm、10 nm 的工藝認證,并得到更多工藝廠商不同程度的支持。

3   有志者的“芯”育情懷

黃國勇強調,EDA 作為半導體產業中不可或缺的關鍵環節,其國產化志在必得,這將直接促進芯片的國產化的綜合能力。所以國微集團以之作為最重要的戰略發展方向,其重大舉措就是吸納眾多EDA 行業的頂尖人才。他在清華計算機系連獲學士、碩士、博士學位,投身EDA 領域很早,曾有“熊貓系統研發”及海外工作經歷,擔任過多項國家EDA 攻關課題重任,并于2017年加入國微。他坦言,國內EDA 領域人才匱乏使得研究和開發力量遠遠不足,國微為此將EDA 人才培養放在重要的地位,促進微電子領域產學研的深層次結合。

國微集團和國內大學的合作已開始布局,與西安電子科技大學于2019 年初成立西電國微EDA 研究院,與東南大學2020 年中成立EDA 聯合實驗室,與國內多所高校建立研究生培養和實習基地。加強校企合作首先以EDA 企業具體需求為出發點,然后發揮各自特長。

專注于基礎算法研究,而EDA 企業以工程項目攻關方式完成產業要求,教師和學生在實戰中不斷積累經驗,這樣的良性互動才能更好地使EDA 企業和高校受益,從而培植以國產化EDA 開發國產化芯片的新興力量。

最近的經濟熱詞是“內循環”,半導體行業同樣需要內循環,通過政府、企業、學校、科研機構等把循環打通,保持解決問題的態度,整個產業鏈一起努力,相互促進,協同發展,形成完整的生態系統,才能不再受制約。黃國勇認為,只有潛下心來,把目光放長遠,把內循環做好,為中國集成電路產業貢獻成熟的數字芯片設計全流程EDA 系統的目標就完全可以達到。

(本文來源于《電子產品世界》雜志社2021年2月期)



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