在3月29日的“2024年中國(guó)IC領(lǐng)袖峰會(huì)”上，思爾芯創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO林俊雄，介紹了思爾芯的“精準(zhǔn)芯策略”（Precision Chip Strategy, PCS），包含左移周期并行驅(qū)動(dòng)、異構(gòu)驗(yàn)證方法，以及其全流程數(shù)字EDA工具助力芯片前端驗(yàn)證的案例。PJvesmc

數(shù)字電路設(shè)計(jì)的諸多新挑戰(zhàn)

雖然中國(guó)市場(chǎng)有很多芯片需求，且對(duì)芯片性能要求不一定非常高端，但是國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)變化極快且需要新技術(shù)。再加上，芯片企業(yè)還面臨“備庫(kù)存”“價(jià)格低迷”等諸多挑戰(zhàn)。如今，國(guó)產(chǎn)中低端芯片市場(chǎng)已經(jīng)“殺”成一片“紅海”。PJvesmc

“其實(shí)，對(duì)于一家芯片公司而言，開(kāi)發(fā)一顆芯片的風(fēng)險(xiǎn)并不小。這些風(fēng)險(xiǎn)包括：芯片設(shè)計(jì)完成后，能否通過(guò)認(rèn)證？芯片生產(chǎn)過(guò)程中，是否會(huì)出現(xiàn)其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手？芯片開(kāi)發(fā)出來(lái)后，市場(chǎng)是否會(huì)發(fā)生變化、客戶會(huì)不會(huì)買(mǎi)單……”在林俊雄看來(lái)，開(kāi)發(fā)一顆“下一代”芯片，需要很更多新方法和新工具。PJvesmc

他指出，數(shù)字電路設(shè)計(jì)的新挑戰(zhàn)主要受新應(yīng)用、新技術(shù)、新市場(chǎng)的影響：PJvesmc

• 新應(yīng)用帶來(lái)了新的市場(chǎng)需求，比如汽車(chē)智能化&電動(dòng)化、AI撬動(dòng)工業(yè)4.0革命等，這些新應(yīng)用均對(duì)數(shù)字芯片提出新要求。
• 新的架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、需求和理念在不斷推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步，比如RISC-V、Chiplet等新技術(shù)的出現(xiàn)，要求芯片設(shè)計(jì)公司思考“RISC-V芯片選擇哪些指令集才最有效益”“Chiplet芯片采用什么架構(gòu)、如何分割”等問(wèn)題。
• 受地緣政治的影響，中國(guó)高科技企業(yè)受到諸多限制，但這也是大家的絕佳發(fā)展機(jī)遇。近年來(lái)，中國(guó)芯片企業(yè)在細(xì)分領(lǐng)域做出了新成績(jī)，同時(shí)大家也對(duì)芯片驗(yàn)證提出了更多新要求。

隨著市場(chǎng)要求對(duì)芯片更加多樣化，芯片設(shè)計(jì)廠商也面臨著新的挑戰(zhàn)。尤其是，當(dāng)前國(guó)產(chǎn)芯片行業(yè)正加速發(fā)展，每個(gè)芯片賽道都充斥著大量的競(jìng)爭(zhēng)者，芯片設(shè)計(jì)廠商想要搶占先機(jī)，就必須比別人更快將芯片推向市場(chǎng)。PJvesmc

驗(yàn)證是芯片設(shè)計(jì)中極其重要的一環(huán)，也占用了設(shè)計(jì)企業(yè)相當(dāng)多的時(shí)間。比如，Wi-Fi設(shè)計(jì)中有70%的時(shí)間在做驗(yàn)證，僅有30%的時(shí)間是在做設(shè)計(jì)。隨著芯片集成度越來(lái)越高，其復(fù)雜度也越來(lái)越高，它所使用的軟件也更多，搭建一個(gè)好的環(huán)境非常困難。不僅要求做出來(lái)的芯片是正確的，還要求該芯片符合市場(chǎng)需求，這對(duì)驗(yàn)證工具也提出了非常多的需求。PJvesmc

慶幸的是，現(xiàn)在有一些新方法和新工具，能為芯片廠商提供芯片設(shè)計(jì)策略，助力他們將芯片更快推向市場(chǎng)。思爾芯主要聚在前端設(shè)計(jì)與驗(yàn)證部分，可幫助芯片設(shè)計(jì)企業(yè)縮短芯片驗(yàn)證時(shí)間，加快芯片上市（Time-to-Market）的速度。PJvesmc

兩大方法論助力芯片市場(chǎng)成功

·流片失敗的原因

在林俊雄看來(lái)，在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最大的風(fēng)險(xiǎn)是流片失敗，而造成流片失敗的原因大同小異。PJvesmc

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他援引了2022年威爾遜研究小組(Wilson Research Group)IC/ASIC功能性驗(yàn)證研究數(shù)據(jù)：在2014、2018、2022年三個(gè)年份，平均50%的流片失敗是邏輯/功能層面的問(wèn)題，平均35%的流片失敗是功耗問(wèn)題，平均24%的流片失敗是時(shí)鐘問(wèn)題，其他主要流片失敗原因詳見(jiàn)上圖。值得注意的是，在2022年流片失敗的原因中，還新出現(xiàn)了功能安全、信息安全、良率、可靠性原因，這些導(dǎo)致流片失敗的原因是以前很少會(huì)被大家考慮的問(wèn)題。PJvesmc

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如果進(jìn)一步觀察，在2016、2018、2020、2022四個(gè)年份，造成芯片功能缺陷的根本原因(有時(shí)一顆芯片流片失敗是多種原因疊加導(dǎo)致)：其中，超過(guò)60%以上的原因是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，超過(guò)40%的原因是規(guī)格不正確或不完整。上圖第四、五列涉及到IP，在模塊化的芯片設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)廠商購(gòu)買(mǎi)IP模塊，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可復(fù)用IP模塊。林俊雄把IP相關(guān)的問(wèn)題歸結(jié)為“設(shè)計(jì)本身有問(wèn)題”。PJvesmc

而上圖的第二、第三項(xiàng)是規(guī)格問(wèn)題，如果設(shè)計(jì)的芯片規(guī)格有問(wèn)題，即使生產(chǎn)出來(lái)也無(wú)法銷(xiāo)售。他還補(bǔ)充說(shuō)，由于市場(chǎng)在不斷發(fā)生變化，若芯片的開(kāi)發(fā)流程太長(zhǎng)，可能會(huì)出現(xiàn)“當(dāng)某一規(guī)格的芯片具備量產(chǎn)能力時(shí)，市場(chǎng)的需求已經(jīng)發(fā)生了變化”的問(wèn)題，這促使芯片設(shè)計(jì)廠商不得不重視芯片開(kāi)發(fā)周期問(wèn)題。PJvesmc

·左移周期和異構(gòu)驗(yàn)證

思爾芯近5年來(lái)一直在擴(kuò)張產(chǎn)品線，為芯片設(shè)計(jì)廠商提供更多新工具，幫助它們“縮短芯片上市時(shí)間”。林俊雄介紹說(shuō)，“我們將這種策略簡(jiǎn)稱為‘精準(zhǔn)芯策略’，它涵蓋了左移周期和異構(gòu)驗(yàn)證兩大方法，前者是確保設(shè)計(jì)正確芯片（Design the Right Chip），后者是確保芯片設(shè)計(jì)正確（Design the Chip Right）。”PJvesmc

左移周期可以助力芯片設(shè)計(jì)企業(yè)在非常早的階段，就能判斷自己的芯片規(guī)格是否符合市場(chǎng)需求。 “我們可以用芯神匠架構(gòu)設(shè)計(jì)工具建模，這個(gè)建模由很多不同的模型組合在一起，這些設(shè)計(jì)可以混合仿真。如果芯片已經(jīng)進(jìn)入硬件階段，我們還可提供芯神鼎硬件仿真工具和芯神瞳原型驗(yàn)證工具。”林俊雄表示。PJvesmc

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由于芯片的投片成本高昂，投片失敗不僅會(huì)損失金錢(qián)，還會(huì)影響企業(yè)的市場(chǎng)窗口。隨著芯片集成度越來(lái)越高，其復(fù)雜度也越來(lái)越高，它所使用的軟件也更多，搭建一個(gè)好的環(huán)境非常困難。不僅要求做出來(lái)的芯片是正確的，還要求該芯片符合市場(chǎng)需求，這對(duì)驗(yàn)證工具也提出了非常多的需求。思爾芯在芯片設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段，都能提供相應(yīng)的驗(yàn)證工具。PJvesmc

思爾芯通過(guò)異構(gòu)驗(yàn)證方法，融合了多種先進(jìn)仿真與驗(yàn)證技術(shù)，針對(duì)不同階段采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證策略。包括架構(gòu)設(shè)計(jì)（芯神匠）、軟件仿真（芯神馳）、硬件仿真（芯神鼎）和原型驗(yàn)證（芯神瞳），覆蓋了從IP開(kāi)發(fā)到系統(tǒng)驗(yàn)證的全過(guò)程。此外，通過(guò)利用數(shù)字電路調(diào)試軟件（芯神覺(jué)）以及豐富的外置應(yīng)用庫(kù)/降速橋/VIP，思爾芯構(gòu)建了一個(gè)全面的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和調(diào)試環(huán)境。這個(gè)環(huán)境不僅促進(jìn)了跨團(tuán)隊(duì)的高效協(xié)作，也確保了設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)都能達(dá)到預(yù)定的準(zhǔn)確性，從而在短的時(shí)間內(nèi)高效實(shí)現(xiàn)了“確保芯片設(shè)計(jì)正確”的目標(biāo)。PJvesmc

思爾芯EDA工具應(yīng)用成功案例

“2004年，我從硅谷回到上海，創(chuàng)立了中國(guó)首家數(shù)字EDA公司。在這20年里，我們與客戶及合作伙伴一起解決了許多問(wèn)題，也共同見(jiàn)證了中國(guó)半導(dǎo)體的快速發(fā)展。”林俊雄感慨道。PJvesmc

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他還透露說(shuō)，在2018年之前，思爾芯約有70%的客戶是國(guó)外客戶，2018年加入了國(guó)微集團(tuán)之后，2019至2020年連續(xù)獲得兩輪融資，公司得到了快速發(fā)展。如今，思爾芯主要聚焦于國(guó)內(nèi)客戶，為芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提供驗(yàn)證服務(wù)。“在此期間，我們的工具鏈從點(diǎn)工具，進(jìn)化到數(shù)字前端EDA整體工具，整體業(yè)務(wù)的發(fā)展速度非?？臁?rdquo;PJvesmc

截至目前，芯神匠架構(gòu)設(shè)計(jì)、芯神馳軟件仿真、芯神鼎硬件仿真、芯神瞳原型驗(yàn)證、芯神云EDA云都已經(jīng)有了成功案例，例如：思爾芯的芯神瞳原型驗(yàn)證幫助北京開(kāi)源芯片研究院的“香山”處理器開(kāi)發(fā)與應(yīng)用落地；思爾芯也通過(guò)芯神瞳原型驗(yàn)證與芯動(dòng)科技IP聯(lián)合，EDA+IP的組合方式讓客戶能夠站在雙方幾十年的知識(shí)積累和客戶經(jīng)驗(yàn)上，在很短時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)貼近自己具體應(yīng)用需求的SoC重建。此外，思爾芯還與騰訊云合作部署芯神馳軟件仿真云服務(wù)，提供按需和無(wú)限的仿真能力，提高驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)的工作效率。PJvesmc

如今，思爾芯已服務(wù)于全球超過(guò)600家客戶，包括行業(yè)巨頭如英特爾、三星、索尼以及黑芝麻、開(kāi)芯院和芯動(dòng)科技等。其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G 通信、智慧醫(yī)療、汽車(chē)電子等終端領(lǐng)域。思爾芯憑借其20年的技術(shù)積累和完善的數(shù)字前端EDA解決方案，已經(jīng)展現(xiàn)出了其卓越的能力。通過(guò)實(shí)施“精準(zhǔn)芯策略”、提供本地化支持和定制服務(wù)，思爾芯不僅加速了客戶產(chǎn)品的上市時(shí)間，還成功開(kāi)辟了新的市場(chǎng)空間，助力中國(guó)芯片市場(chǎng)加速技術(shù)迭代與創(chuàng)新。PJvesmc