研发适合于自动设计的数字化模拟电路能有效提高效率?

报告摘要

模拟电路面临设计效率低的问题,开发适合自动化设计的数字模拟电路可以有效提高效率。模拟电路的原理图和布局基本上都是手工设计的,设计效率其实很低,质量有时不一定很好,设计时间很长,成本很高。解决上述问题的一种方法是开发适合自动化设计的数字模拟电路,使模拟电路越来越数字化,使模拟电路更易于设计和自动化。模拟电路的一些功能可以通过使用逻辑门、反相器、异或门等数字电路来实现。

中国EDA产业任重道远,但发展机遇窗口已经打开。EDA是典型的重科技产业,也是中美技术差距最大、差距最大的地方。目前全球EDA市场规模为68亿美元,美国Synopsys、Cadence和Mentor Graphics三家公司已经占据了整个市场80%以上的市场份额。目前,我国的EDA储备在设计方面有一定的基础,但在制造和封测方面实际上相对较弱。中国EDA研发投入与EDA巨头差距巨大。过去10年,中国的EDA研发总投入仍不到SNPS投入的四分之一。当前形势下,中国EDA发展的机遇之窗已经打开,5G、Al、AloT等新兴产业带动了中国半导体的发展热潮。科技战的影响促使中国半导体产业的合作更加紧密,中国本土EDA公司对产业的支持迫在眉睫。

文本

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模拟电路的自动化设计

1.1 模拟电路面临设计效率低的问题

模拟电路设计效率低下。模拟电路的原理图和布局基本都是手工设计的。设计效率其实很低,质量有时不一定好,有时还会出现一些错误。产品发布会。例如,即使 SoC 芯片中模拟电路的面积占 20%,设计时间和成本有时也可以与数字电路媲美,甚至可能更高。

不仅是原来的设计,包括移植,如果有原来的设计,比如在65nm,然后就需要到40nm,这里面很多工作也是手工完成的,不像数字电路,比如,如果你有一个网表,然后你写它,在 65nm 或者可能很快到 40nm。模拟电路在很大程度上是完全重新设计的,所以速度很慢。

1.2 模拟电路数字化是提高设计效率的一种方式

开发适合自动化设计的数字模拟电路,使模拟电路越来越数字化,使模拟电路更易于设计和自动化,是解决上述问题的一种方法。具体方法有以下几种:(1)用逻辑门、反相器、异或门等数字电路,再用D触发器等,实现模拟电路的一些功能。(2)另外还可以介绍一些新的算法,比如一些人工智能算法。(3)在模拟电路设计的相域和时域中,用一个相位来表征模拟信号, 不用电压或电流,可以用数字电路进行模拟调制处理。比如我们可能知道模拟电路中很重要的一个东西,也就是我们常说的ADC数字转换器,模数数字转换器。在ADC中,有一种ADC其实比较复杂,叫做过采样ADC,它包括放大器、量化器、比较器等。很多模块其实都是非常模拟的,很难用数字电路。设计或更换。最近,在过去的 5-10 年里,学术界有很多工作。事实上,他们正试图让模拟电路越来越数字化。比如逻辑门、反相器、异或门等,再到D触发器等,实现模拟电路的一些功能。如果我们可以在模拟电路中实现大规模数字化,我们就可以通过某些方式来实现经典数字电路的表征。这样,数字电路可用于版图的自动合成。在这些可以自动合成和设计的ADC中,我们的工作达到了迄今为​​止的最高精度。这样设计的模型,它的性能和手工设计的基本匹配,比以前差不了多少倍,10倍20倍,我们现在基本能比得上。

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EDA 行业概览

2.1 EDA——典型的重科技产业

EDA是典型的技术密集型行业。投资周期很长,见效慢,需要数年才能积累成功。其技术壁垒很高,对人才的依赖性极强,形成了寡头垄断的竞争形式。EDA其实是中美技术差距最大、最悬殊的地方。

EDA 本身的发展并不完全依赖于整个客户数量的增长。它实际上是一个技术驱动的行业。EDA发展的核心和基础之一其实就是技术创新,包括我们面临的技术越先进,设计方法越先进,设计要求越复杂,其实是EDA不断发展壮大的驱动力. 此外,EDA产业本身的发展需要上下游的合作,包括Foundry和设计公司。

2.2 国内外市场差距巨大,中国市场增长可期

目前全球市场规模为68亿美元,国内EDA市场规模大致在5亿美元左右,占比8%。中国本土EDA市场年增长率达到19.1%,而全球EDA市场份额增长缓慢,年增长率约为4.6%。预计中国部分国内市场将在5年内达到16.8亿美元,占全球EDA市场的20%。

2.3 EDA 行业是寡头垄断的

Synopsys、Cadence、Mentor Graphics,这三家公司已经牢牢占据了整个EDA产业格局的龙头,他们已经攫取了整个市场80%以上的市场份额,并且各自的营收都超过了10亿美元. 从产品和各个应用领域来看,这3家企业其实都拥有完整的全流程产品,或者说在某些领域具有绝对优势。所以它实际上标志着EDA进入了这个寡头垄断的时代。除了这三大巨头之外电路与模拟电子技术经典题库,世界上其实还有几家处于二线的公司,包括像Ansys、PDF、中国的华大九天这样的公司。这些公司的总收入是0.5-2亿美元,在这样的规模下,全球市场份额只有百分之十。从产品上看,只能在部分应用上拥有自己的全流程产品,或者在本土技术上有所突破。除了占据整个市场主要份额的一二线之外,全球还有超过50家EDA初创公司。这些公司其实主要是在做一些有特色的解决方案,但我们也要看看,其实这50家公司是通过并购慢慢消失的。目前,中国EDA公司实际上有20多家,代表的有华大九天、国威、博大威、济南桂伦、信和、广利威等公司。全球有 50 多家 EDA 初创公司。这些公司其实主要是在做一些有特色的解决方案,但我们也要看看,其实这50家公司是通过并购慢慢消失的。目前,中国EDA公司实际上有20多家,代表的有华大九天、国威、博大威、济南桂伦、信和、广利威等公司。全球有 50 多家 EDA 初创公司。这些公司其实主要是在做一些有特色的解决方案,但我们也要看看,其实这50家公司是通过并购慢慢消失的。目前,中国EDA公司实际上有20多家,代表的有华大九天、国威、博大威、济南桂伦、信和、广利威等公司。

2.4 国内EDA产业基础薄弱,但发展机会窗口已打开

目前,我国EDA的产业基础还很薄弱。中国EDA研发投入与EDA巨头存在差距。过去10年,中国的EDA研发总投入仍不到SNPS投入的四分之一。国内EDA研发工程师不足2500人电路与模拟电子技术经典题库,后备基础薄弱,还在流失中。国内EDA研发人员不到1000人,不到SNPS的1/10。目前,中国EDA企业提供的EDA工具不到EDA产品链的50%,缺乏很多核心和主要流程工具。总的来说,中国自己的EDA储备其实在设计方面有一定的基础,但在制造和封测方面其实相对较弱。

当前形势下,中国EDA发展的机遇之窗实际上已经打开。5G、Al、AloT等新兴产业带动了中国半导体的发展热潮。目前,中国有2000多家IC设计公司,近50家Foundries以及BAT等越来越多的系统公司投资芯片设计。科技战的影响促使中国半导体产业的合作更加紧密,中国本土EDA公司支持产业已迫在眉睫。越来越多的VC开始关注并加大对EDA的投入,进一步推动了EDA在中国的发展。

虽然中国很多EDA公司还很年轻,但是年轻意味着我们的负担更小。我们可以用更先进的技术和先进的架构来构建我们产品的核心竞争力,适应客户和市场的需求。例如,AI技术将极大地推动未来EDA的技术发展。

华大九天:华大九天已形成EDA及相关服务两大业务板块。在EDA领域,公司已建成模拟全流程、数字化设计优化、晶圆制造辅助EDA、平板显示全流程四大业务线。已开发出30多种产品,服务于全球约400家客户。.

公司的仿真全流程平台包括电路/版图设计、电路仿真、物理验证、RC提取、电源可靠性分析等工具。整个平台支持28nm及以上工艺,正在开发支持14/7nm工艺。电路仿真和物理验证已支持7nm工艺,技术领先世界。2018年推出全球首款GPU硬件加速仿真器ALPS-GT,并被海思、英伟达等龙头企业采用。

数字设计EDA解决方案包括物理验证、高精度时序签核、时序优化、时钟分析、版图分析集成、单元库特征提取和验证等一系列特色工具。所有数码产品都支持7nm工艺,部分支持5nm;Skipper 是目前世界上最快的大型布局集成分析工具;XTop是最先进的时序优化工具,用于全球首个16/7/5nm设计Tape-out;产品已被全球100多家领先的客户设计和制造公司采用,并被国内外多家世界级公司纳入标准设计流程。

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