| 專(zhuān)訪國(guó)微芯執(zhí)行總裁兼首席技術(shù)官白耿 ? ?

EDA是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的基石，尤其是隨著摩爾定律的演進(jìn)，工藝線寬越來(lái)越小，讓先進(jìn)工藝的進(jìn)步與EDA之間的聯(lián)系越來(lái)越密切。國(guó)際三大EDA巨頭占據(jù)著后端及制造端EDA市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的EDA公司則多致力于設(shè)計(jì)前端點(diǎn)工具，缺乏與工藝關(guān)聯(lián)度更高、復(fù)雜度更高的設(shè)計(jì)后端及制造端的工具。

國(guó)微芯是國(guó)內(nèi)少數(shù)專(zhuān)注于后端及制造端的EDA廠商。2022年底國(guó)微芯推出五大系列平臺(tái)14款EDA工具，2023年國(guó)微芯又發(fā)布了多款自研數(shù)字EDA工具及軟件系統(tǒng)。為構(gòu)建數(shù)字芯片設(shè)計(jì)與制造的橋梁，打造國(guó)產(chǎn)數(shù)字集成電路全流程EDA工具系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

基于國(guó)微芯在后端及制造端EDA領(lǐng)域的發(fā)展，芯謀研究與國(guó)微芯執(zhí)行總裁兼首席技術(shù)官白耿進(jìn)行了交流，探討國(guó)內(nèi)后端及制造端EDA產(chǎn)業(yè)的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)。

白耿博士現(xiàn)任深圳國(guó)微芯科技有限公司執(zhí)行總裁兼首席技術(shù)官，南開(kāi)大學(xué)半導(dǎo)體物理碩士，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)Urbana-Champaign分校電機(jī)工程博士，擁有20年以上EDA軟件工具開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，擁有多項(xiàng)EDA美國(guó)專(zhuān)利并在國(guó)際權(quán)威EDA學(xué)術(shù)會(huì)議發(fā)表多篇論文，主持國(guó)家重大EDA專(zhuān)項(xiàng)多種工具開(kāi)發(fā)。白耿博士主要負(fù)責(zé)后端和制造端EDA平臺(tái)的開(kāi)發(fā)工作，研究方向包括超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)中物理驗(yàn)證、OPC、可制造性、可靠性等EDA工具的開(kāi)發(fā)。

國(guó)內(nèi)后端及制造端EDA需求增長(zhǎng)

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到地緣政治的挑戰(zhàn)，芯片制造領(lǐng)域首當(dāng)其沖，與先進(jìn)工藝相關(guān)的技術(shù)受到了層層限制。涉及14nm以下工藝所用到的OPC等后端及制造端EDA工具被列入禁運(yùn)清單，阻礙了國(guó)內(nèi)廠商在芯片制造方面的發(fā)展。

隨著中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的逐步升級(jí)，市場(chǎng)對(duì)EDA工具的需求也在不斷增加。這為國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)提供了更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。一方面是出于對(duì)供應(yīng)鏈穩(wěn)定的考慮，另一方面是受到未來(lái)市場(chǎng)需求量的推動(dòng)，國(guó)內(nèi)Foundry廠商擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃也逐步邁上正軌，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)后端及制造端EDA工具的國(guó)產(chǎn)化需求增長(zhǎng)。

在國(guó)際環(huán)境和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的雙重刺激下，被三大巨頭所壟斷的后端及制造端EDA市場(chǎng)為國(guó)內(nèi)相關(guān)廠商打開(kāi)了一扇窗，提供了一個(gè)進(jìn)入到芯片制造領(lǐng)域的機(jī)會(huì)。國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)可以通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，提供更加先進(jìn)、高效、可靠的EDA工具，滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)集成電路制造企業(yè)的需求。

EDA企業(yè)需要重視DTCO的發(fā)展

芯片復(fù)雜度越來(lái)越高，芯片設(shè)計(jì)企業(yè)需要與晶圓廠在早期進(jìn)行深度合作。在這個(gè)過(guò)程中，涉及到了芯片設(shè)計(jì)、晶圓廠、EDA等多個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同工作。DTCO（Design Technology Co-optimization）的出現(xiàn)為多環(huán)節(jié)的協(xié)同優(yōu)化作業(yè)提供了極大的幫助，提高了芯片的性能、功耗和可靠性。

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，DTCO被越來(lái)越多的廠商所采用，并成為EDA行業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。近年來(lái)，以Synopsys、Cadence為代表的EDA公司各自推出了基于DTCO方法學(xué)的EDA流程和解決方案。

作為連接芯片設(shè)計(jì)廠商、晶圓廠與EDA廠商的橋梁，DTCO對(duì)聚焦于后端和制造端的EDA廠商更為重要，EDA工具需要與晶圓廠和設(shè)計(jì)公司深度綁定。因此，各大EDA企業(yè)都依托于自身擅長(zhǎng)的方面解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)共同升級(jí)迭代，最終推動(dòng)行業(yè)生態(tài)的建設(shè)。

DTCO是國(guó)際EDA企業(yè)與國(guó)內(nèi)企業(yè)拉開(kāi)差距的重要原因，大力推廣國(guó)內(nèi)DTCO是行業(yè)重要發(fā)展方向。對(duì)于國(guó)內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)缺少致力于后端和制造端的EDA廠商。雖然市場(chǎng)環(huán)境的變化，為國(guó)內(nèi)廠商提供了與晶圓廠合作的機(jī)會(huì)，但在建立DTCO方面，國(guó)內(nèi)廠商仍處于起步階段。

統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座推進(jìn)DTCO生態(tài)

從國(guó)際后端及制造端EDA公司的成功經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，完善DTCO生態(tài)是他們的穩(wěn)固行業(yè)地位的護(hù)城河之一。建立DTCO需要進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)交互，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底座可以提升開(kāi)發(fā)效率，幫助用戶(hù)簡(jiǎn)化日益復(fù)雜的設(shè)計(jì)制造流程。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，DTCO更深遠(yuǎn)的影響在于可以將整個(gè)芯片設(shè)計(jì)的物理驗(yàn)證和OPC工具整合在統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座上。這些工藝信息統(tǒng)一反饋給晶圓廠，能夠縮短芯片設(shè)計(jì)周期，保證更高的制造良率，避免資金的損失。統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座的意義不僅在于與晶圓廠之間的聯(lián)動(dòng)，也需要考慮與芯片設(shè)計(jì)端的工具結(jié)合。

隨著芯片功能愈加復(fù)雜，芯片設(shè)計(jì)與晶圓廠之間的數(shù)據(jù)交互越來(lái)越多，統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座的搭建，對(duì)于后起的EDA企業(yè)來(lái)說(shuō)或許更有優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)巨頭，后來(lái)者可以無(wú)需兼顧老版本以及處理大量歷史積累的不同版本文件與格式，進(jìn)行全流程工具量統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座的開(kāi)發(fā)，并且制定統(tǒng)一的規(guī)則描述語(yǔ)言，加速工具研發(fā)及芯片設(shè)計(jì)周期。

從底層數(shù)據(jù)入手搭建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底座是國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)縮小與國(guó)際企業(yè)差距的方式之一。尤其是對(duì)于要建立全流程解決方案的EDA企業(yè)來(lái)說(shuō)，越早確立底層數(shù)據(jù)交互平臺(tái)，在后期的迭代開(kāi)發(fā)中才能更具優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，包括國(guó)微芯在內(nèi)的本土EDA廠商開(kāi)始注重底層共性技術(shù)的積累，推出EDA統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座標(biāo)志性工具，為國(guó)產(chǎn)EDA未來(lái)發(fā)展打下的基礎(chǔ)，減弱國(guó)外廠商在底層邏輯上對(duì)本土企業(yè)形成的壓迫和遏制。

物理驗(yàn)證和OPC協(xié)同開(kāi)發(fā)的重要性

物理驗(yàn)證和OPC同時(shí)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，也是體現(xiàn)建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座的意義之一。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的后端及制造端EDA廠商在個(gè)別點(diǎn)工具的開(kāi)發(fā)上有所成就，但缺少物理驗(yàn)證和OPC。在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，物理驗(yàn)證和OPC通常是同時(shí)進(jìn)行的。在芯片設(shè)計(jì)完成后，首先需要進(jìn)行物理驗(yàn)證，以確保芯片的功能和性能符合設(shè)計(jì)要求。然后，將經(jīng)過(guò)物理驗(yàn)證的芯片送入生產(chǎn)線進(jìn)行OPC,以確保其能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)出來(lái)。因此，可以說(shuō)物理驗(yàn)證和OPC是半導(dǎo)體制造過(guò)程中不可或缺的兩個(gè)環(huán)節(jié)，它們共同保證了芯片的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

物理驗(yàn)證與OPC進(jìn)行同步開(kāi)發(fā)，需要在架構(gòu)、底座、數(shù)據(jù)交互方面進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。物理驗(yàn)證工具和OPC工具擁有共享統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底座，在讀取版圖、解析版圖數(shù)據(jù)時(shí)有高速運(yùn)行讀取的能力，同時(shí)可以形成自己smDB版圖格式的文件，之后通過(guò)讀取自己版圖格式，比讀取GDS/OASIS的速度可以提高上百倍，可以大大提升流片前物理證驗(yàn)及OPC效率。

但對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商來(lái)說(shuō)，同時(shí)進(jìn)行物理驗(yàn)證和OPC的研發(fā)難度很大，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座更是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。其一是相關(guān)人才數(shù)量不足；其二是在當(dāng)今追求快速盈利的情況下，從底層進(jìn)行研發(fā)，需要在人才和資金方面進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定的投入；其三，如果通過(guò)并購(gòu)來(lái)進(jìn)行整合，成型的獨(dú)立產(chǎn)品，要想整合并不容易，往往并購(gòu)過(guò)來(lái)的產(chǎn)品只會(huì)在流程方面進(jìn)行集合整合。建立在統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座上的EDA工具，未來(lái)能更好地進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)后期產(chǎn)品迭代，加速芯片研發(fā)周期都有著深遠(yuǎn)的影響，這也是國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)所欠缺的。

國(guó)內(nèi)后端及制造端EDA突破路徑

2018年以來(lái)，國(guó)產(chǎn)EDA工具的發(fā)展受到行業(yè)重視，大量資本涌入EDA賽道，國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)乘勢(shì)而起。這些企業(yè)的出現(xiàn)為國(guó)產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了活力，但另一方面，EDA人才和資源也因此而分散在各個(gè)企業(yè)中。對(duì)于晶圓廠來(lái)說(shuō)，一家晶圓廠也不可能選擇對(duì)接十幾家EDA企業(yè)來(lái)集成一套全流程解決方案。因此，未來(lái)國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)必然會(huì)走向并購(gòu)整合，在這個(gè)過(guò)程中，國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)如何在生存中求突破需要行業(yè)思考。

首要要明確的是，EDA公司雖然現(xiàn)在受到資本的青睞，但產(chǎn)品如果得不到良好的市場(chǎng)反饋，就要面臨著被資本拋棄的風(fēng)險(xiǎn)。EDA企業(yè)要學(xué)會(huì)自己造血，用技術(shù)突破站穩(wěn)腳跟。

后端及制造端EDA在技術(shù)上取得突破需要抓住以下幾點(diǎn)：

一、要與頭部晶圓廠建立深度合作關(guān)系。頭部晶圓代工廠通常擁有較為先進(jìn)的生產(chǎn)線和工藝，并且具備規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。與這樣的代工廠合作，企業(yè)可以獲得先進(jìn)的制造技術(shù)和成本效益。且晶圓代工廠通常會(huì)不斷研發(fā)新的制造技術(shù)，EDA企業(yè)可以通過(guò)合作進(jìn)行產(chǎn)品迭代，在滿(mǎn)足客戶(hù)的產(chǎn)品創(chuàng)新需求同時(shí)，也能通過(guò)技術(shù)的迭代，縮小與國(guó)際企業(yè)的差距。

二、可以從特定市場(chǎng)出發(fā)走向大眾市場(chǎng)。晶圓廠不會(huì)輕易更換已得到驗(yàn)證的EDA工具，尤其是針對(duì)大眾市場(chǎng)的芯片制造，如果EDA工具出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)對(duì)晶圓廠造成巨大的影響。但在現(xiàn)在特殊的環(huán)境下，國(guó)產(chǎn)EDA工具可以通過(guò)政策扶持，從某些特定市場(chǎng)進(jìn)入到后端及制造端市場(chǎng)，這些市場(chǎng)通常對(duì)芯片有特殊的需求和規(guī)格，芯片需要滿(mǎn)足特定的性能、可靠性和安全性標(biāo)準(zhǔn)。雖然這部分市場(chǎng)規(guī)模有限，但對(duì)于國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)來(lái)說(shuō)仍是不錯(cuò)的機(jī)會(huì)。EDA企業(yè)也可以通過(guò)這種方式，未來(lái)擴(kuò)大與晶圓廠的合作，走向大眾市場(chǎng)。

三、28nm是后端及制造端EDA企業(yè)發(fā)展的突破點(diǎn)之一。全球終端應(yīng)用中采用最多的是成熟工藝芯片，國(guó)內(nèi)晶圓代工廠在成熟工藝方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；慨a(chǎn)，具有支持國(guó)產(chǎn)EDA工具進(jìn)入實(shí)際產(chǎn)線的基礎(chǔ)。且隨著新興應(yīng)用的崛起，成熟工藝還有巨大的提升潛力，國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)要抓住成熟工藝發(fā)展趨勢(shì)，尤其是28nm節(jié)點(diǎn)發(fā)展，與晶圓廠深度合作，進(jìn)行技術(shù)迭代，才有可能在更先進(jìn)的工藝上有所突破。

四、建立中試線。中試生產(chǎn)線是技術(shù)創(chuàng)新的企業(yè)實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐轉(zhuǎn)變的重要手段，可以降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，避免大規(guī)模生產(chǎn)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和成本。通過(guò)模擬真實(shí)生產(chǎn)流程，EDA企業(yè)不斷改進(jìn)和優(yōu)化工藝參數(shù)和設(shè)備配置，及時(shí)解決工藝中的難題，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。有助于企業(yè)了解產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和良品率，以及驗(yàn)證大規(guī)模生產(chǎn)是否可行。

五、抓住SOI特殊工藝的機(jī)會(huì)。汽車(chē)電子、物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用的出現(xiàn)，帶動(dòng)了行業(yè)對(duì)特殊工藝的需求。采用特殊工藝的芯片更具有針對(duì)性，需要在早期與EDA企業(yè)進(jìn)行合作。且采用特殊工藝的芯片往往不需要EUV設(shè)備，用現(xiàn)有的DUV設(shè)備就可以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，這也是國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)打入市場(chǎng)的機(jī)會(huì)之一。

編輯：黃飛

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