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EDA东西根底常识大全
时间: 2023-08-10 作者: 媒体聚焦

  d,制作图片要用Photoshop相同,它能高效规划、操控及办理数十亿电路元件在一颗芯片里协同作业。

  EDA算法密布,交融了图形学、核算数学、微电子学、拓扑逻辑学、材料学及人工智能等多学科的算法技能,有必要经过长期技能堆集和持续大规划研制投入,才干满意新工艺的运用需求。

  EDA东西包含硬件和软件两部分。软件是东西的中心,分为仿真东西、规划东西、验证东西三种类型;硬件是用来加速仿真、验证速度的服务器和专用东西。

  规划东西、仿真东西、验证东西在芯片规划流程中方位,材料来历丨IEEE Xplore

  EDA十分重要,假使它出现问题,工业下流的集成电路、电子信息和数字经济都会溃散。没有EDA,就不或许规划和制作当今的芯片。 芯片规划进程极为杂乱,要求规划精密度很高,稍有误差就会导致芯片作废,项目;一起,从90nm、65nm进化到3nm/2nm,制作本钱攀升,所需规划进程也越来越多,规划也越来越困难。

  EDA能发挥核算机辅佐规划(TCAD)、面向制作的规划 (DFM)、硅生命周期办理 (SLM)三大要害功用,保证终究产品的良率和功用。一方面,EDA将杂乱的芯片规划流程拆分红高档归纳、逻辑归纳、原理图布局等若干进程,并装备丰厚的东西组件库和可复用的参阅架构;另一方面,EDA能运用仿真、验证等东西在芯片出产前纠正过错。

  EDA还与另一个细分商场亲近挂钩——半导体常识产权(半导体IP核)。所谓IP核,便是半成品芯片,供给不同杂乱度的预规划电路,分为软核、硬核、固核三类。鉴于IP核的运用和重复运用都依靠EDA东西,一起EDA和IP核还可以绑缚出售,一般业界将两者视为一个商场。尽管EDA巨子都具有自己的IP核产品,但跟着商场扩展及IP供货商添加,现在的趋势是将EDA和IP核独立出来。

  EDA是跟着集成电路变迁的。阅历了CAD/CAM(核算机辅佐规划/核算机辅佐制作)、CAE(核算机辅佐工程)、ESDA(电子系统规划自动化)到EDA(电子规划自动化)四个阶段,阶段转化本质上是芯片描绘笼统层级的改动,精度顺次提高。

  复盘EDA商场开展行径,与晶圆代工、数字芯片等开展前史十分相似,都是从玩家稀疏到百家争鸣,再到优胜劣汰,并购为仅剩1~2家、至多3~4家超大集合体的局势。

  1979年~1992年,CAE成为新贵,相关企业参加率忽然急剧上升,转折点在于ASIC(商用专用集成电路)的出现,让规划团队可以接触到以前为大型系统OEM预留的定制芯片,Daisy Systems、MentorGraphics和ValidLogic三家公司主导其时的CAE商场;

  90年代初,技能一路开展,高档言语描绘开端运用,ESDA当道,并敞开了职业并购,Synopsys(新思科技)、Cadence(官方译名楷登电子)、Mentor(现为Siemens EDA)成为新三巨子;

  2009年~2014年,巨子以外的EDA相关专利申请逐步削减,商场独占态势初现,小公司被收买,大公司在竞逐中被筛选;

  之后的几年至今,EDA职业持续整合,新思科技、楷登电子、西门子EDA收买许多小型草创公司,包含Forte、Jasper、Springsoft、EVE、Nimbic等,国内EDA融资潮起,一些老牌国产品牌开端挤进第二队伍。

  EDA企业怎样挣钱?一般采纳授权(License)的方法,即向客户出售指定版别的软件,并收取合同约好期间的授权费。

  授权又分为固定期限授权和永久授权两种方法,可以简略理解为Office 365和Office 2021的联系。对换代要求低的客户大多数挑选永久授权,对换代要求较高的客户挑选固定期限授权。固定期限一般为1~3年,也可以挑选在固定期内屡次授权,相当于分期付款。

  固定授权是世界更为通行的方法,世界先进大厂均选用此方法,2021年,全职业固定期限内一次授权方法营收占比达55%。这是因为芯片迭代敏捷,要面临的物理现象、运用和工艺越来越杂乱,这种方法可以取得EDA厂商对东西的实时更新、缺点修正、技能支撑及功用方面晋级等。

  2019年~2021年公司EDA软件出售不同授权方法营收占比,图源丨东吴证券

  EDA职业具有显着的可持续增长空间。2020年全球EDA商场营收115.7亿美元,2026年全球EDA商场营收213.6亿美元,年复合增长率10.9%。

  但EDA也肯定不是一门好做的生意。现在,整个商场分为三级竞赛队伍,国产最高只做到第二队伍,且比例太小,依据SIA(美国半导体协会)数据,国内EDA/IP占全球商场仅1%。

  榜首队伍由新思科技、楷登电子、西门子EDA三家企业组成,处于肯定抢先地位,占有全球78%的商场比例,在我国商场三巨子具有超越95%的软件销量,具有全流程EDA产品,事务遍及全球,科研实力雄厚;

  第二队伍以美国ANSYS公司、Silvaco、Aldec、华大九霄等为代表,具有特定范畴全流程产品,在部分范畴技能较为抢先;

  谁处于肯定抢先地位,商场规矩就由谁拟定。但实际上,新思科技、楷登电子、西门子EDA三家公司在商场上的竞赛也极为剧烈,尽管三家公司全体运营思路相同,但战略也不尽相同。

  新思科技在营收、事务等方面无疑是规划最大的EDA相关企业,但单从EDA产品线来看,楷登电子与新思科技相等,乃至在从前更胜新思科技一筹。从战略上来看,新思科技强化软件集成型产品开展,经过频频并购均匀开展旗下各产品线的产品实力。楷登电子实力见识厚实,并购动作相对较少也能坚持EDA营收稳定增长。

  EDA三巨子根本状况比照,制表丨果壳硬科技 材料来历丨EDP Sciences,《军民两用技能与产品》,《我国集成电路》

  国内EDA开展弯曲缓慢,直到2008年后才开端兴起:早在1981年~1985年,国内便连续开发ICCAD一级系统和二级系统;1993年,熊猫系统面世;但之后15年里,受“造不如买,买不如租”观念影响,国内EDA被摆开间隔,彼时正值新思科技、楷登电子、西门子EDA上升期;2008年,EDA从头成为关键,华大集团将EDA部分独立出来,名为华大九霄;2010年,概伦电子树立[21];2021年12月,概伦电子科创板上市;2022年7月,华大九霄创业板上市。

  国内EDA二级商场状况不完全计算,制表丨果壳硬科技 在国产代替风潮下,近两年EDA一级商场十分活泼,融资金额一度到达11亿元人民币。

  依然需求指出的是,国产EDA以点东西为主,东西链不完好,三巨子则掩盖了工业链的各个方面。别的,国产EDA现在尚不能满意顶级制程的要求,因为EDA处在最上游方位,因而EDA有必要比芯片的工艺更先进。

  在高度独占之下,国产EDA终究有哪些还能走的路?果壳硬科技团队认为有如下几点:

  EDA需求的投入金额惊人。新思科技和楷登电子十年来净利率大多数年份不超越15%,但却从未因公司运营状况不加而下降研制投入强度,研制占比悉数高于30%,乃至部分时刻研制占比超越40%。关于较小的EDA公司,这个数字或许会更高。 高额投入意味着三家巨子竖起了专利高墙,专利围城导致国产境况极为为难。近两年,一切半导体公司都开端树立一系列自己的常识产权,期望与竞赛对手坚持安全间隔,国产也需求自己的专利。

  经过计算三巨子在EDA要害技能专利数量和散布状况来看,开展程度、关键和专长上没有太大差异,但研讨根本会集在“验证”“仿真”“布线”三个主题上,“时序剖析”和“归纳”两个部分研讨还不多,这意味着“时序剖析”“归纳”是能摆开技能间隔的部分。别的,“验证”占芯片规划总本钱70%以上,是国产EDA正在打破的范畴。

  传统芯片是将一切器材放在单一裸晶(Die)上,功用越多芯片尺度越大,Chiplet(小芯片)是将大尺度多中心涣散到多个细小裸芯片上,如不同类型的处理器模仿组件、存储器等,再用3D立体仓库的方法,像搭积木相同组合在一起。

  Chiplet有多重要?AMD英特尔英伟达等头部IC规划企业都推出过根据Chiplet技能的产品,苹果也预备鄙人一代高端处理器中选用Chiplet技能。为了让Chiplet更好开展,Arm、AMD、Meta、英特尔、谷歌云、微软、高通三星、日月光和台积电还发起了UCIe工业联盟。 完结Chiplet,EDA是要害。现在来说,Chiplet的最大问题是如何将部件组合在一起,谁来将这些部件组合在一起,国产EDA可就这些问题进行研讨。

  近年来,跟着芯片规划根底数据量和系统运算才能上升,AI(人工智能)和云技能开端深化EDA。这种方法也逐步被职业认可,用户的运用习气也随之改动。别的,传统SoC规划需求在RTL级别下运用硬件描绘言语进行逻辑、验证,后来EDA逐步开端支撑C/C++/SystemC,学习不流畅难明的言语不再是硬性要求。 这种改动得益于规划方法学的进化,终究意图在于提高规划功率、保证规划正确性、提高芯片出产良率、加速规划流程,国产EDA也应当遵从这种方法进行开展。

  近几年,开源风潮盛行,诞生了敞开的硅常识产权生态系统。开源EDA东西能快速引导国产EDA找到方向,一起还能为科学开展发明了全新生态系统。

  开源EDA有五大可行性:其一,可以快速辨认最新基准测验成果,然后可以快速确认新的EDA解决计划,推动技能开展;其二,开源东西可以加速EDA研讨,可以在现有开源东西和组件的根底上以更快的速度完结迭代,下降进入门槛;其三,因为EDA改善或许会被下流东西所掩盖,完好开源的EDA东西可以保证改善坚持到最后;其四,具有规范I/O格局交流的开源东西,可以在开源东西和闭源工业间构成健康的生态系统,加速学术界和工业界常识传达;其五,开发者社区可以发现更多后门或缝隙,可以带来更值得信任的规划进程。

  EDA贯穿芯片整个工业链,各个东西也环环相扣。三巨子均不同程度地采纳收买整合方法,完结全流程东西的掩盖。国内现在仅有华大九霄一家公司完结部分规划全流程计划,全体商场依然出现碎片化、地舆化涣散。

  推动整合并非易事,况且国产EDA仍处在初期,不具备大规划并购条件。因而,国内可采纳更为特征化的整合方法,经过职业龙头触动职业协作,加之政府扶持,顺水推舟,构成合理的互利方法。详细具有三种出售方法:

  定制开发协作:大型EDA厂商向小型厂商定制开发,后者完结开发后,两边同享产权和技能,完结协作共赢;

  别的,人才和团队、技能和产品、商场和生态、资金与方针、法令与规范、软件与硬件六大要素对EDA来说缺一不可,但如今EDA范畴人才缺少,技能掩盖不全面,生态建设不完好。这背面需求政府主导、资本商场助力,发挥了产学研集成效应,带动集成电路开展。 当国内力气都拧成一股绳时,继而可构建自主的规范化。现现在,EDA所设范畴广泛,系统和功用冗杂,规范化作业触及的规模也很广,国内可进一步推动自己的规范化作业。

  发光二极管(LED)继在中小尺度屏幕的便携产品背光等运用获很多选用后,跟着它发光功用的进一步提高及本钱的优

  ,我国防爆规范GB根本同等或等效选用IEC规范。 因为IEC规范和EN规范根本共同,故我国规范GB也与EN规范同等或等效。

  电感的分类按 电感方法 分类:固定电感、可变电感。按导磁体性质分类:空芯线

  LED作为新一代的绿色光源技能,其具有白炽灯所不具备的高度节能性,一起LED产品在颜色及造型上也更丰厚更具

  西门子PLC1200经过EtherCAT转Profinet网关衔接kollmorgen驱动器

  RS232转Profinet网关衔接ESD设备接入西门子Profinet网络

  MovieCompose根据Jetpack Compose的电影APP

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