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　　EDA重新受到投资者关注
　　
　　本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自Semiconductor Engineering
　　
　　“巨大的变化正在推动增长，这体现在EDA的收入、收购活动和股价上。”
　　
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　　EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）正从一个稳定但具有战略意义的领域转变为炙手可热的投资市场，这得益于其强劲的盈利和增长、新市场和现有市场对前沿和定制化设计的需求以及AI等先进技术的推广应用，这些技术将用于开发一系列工具，有助于开发单位功耗性能大幅提升的新架构。
　　
　　各种事件交织在一起，造就了EDA主要参与者有史以来最好的一年，不仅是因为它们在过去一年的销售、利润或股价表现出色，还因为未来的前景也同样可观。SEMI的电子系统设计（ESD）联盟最近的报告称，2023年第三季度行业收入增长25.2%，达到47.024亿美元，相较于2022年第三季度的37.563亿美元有了很大提升。四季度移动平均值（将最近四个季度与前四个季度进行比较）增长了13.8%。几乎所有细分市场和地区都出现了显著增长，从年初的低迷疲软状态迅速反弹。
　　
　　即便在低迷时期，大型EDA参与者也能够克服困境。而小公司则更加明显地感受到了经济下滑。Real Intent公司总裁兼首席执行官Prakash Narain表示：“在2023年初，我们经历了经济调整。整个行业发展放缓，初创企业受到的影响大于大公司。然后行情好转，现在我们已经看到系统公司的活动越来越多。这实际上非常激动人心，因为他们需要定制硅片，这意味着会有更多的设计工作，对EDA行业来说是个好消息。总的来说，这一年表现不错，因为下半年的回升抵消了年初的下滑。” 
　　
　　这一变革受到了多方面因素的推动。去年开始涌现的ChatGPT的大规模增长，这尤其需要大幅提升可用计算能力，并采用多样化的引擎来满足这种需求。传统的CPU正在被异构计算所取代，我们看到云计算逐渐成为CPU、GPU、AI处理器、定制加速器、FPGA等多种硬件的混合体。众多新开发的处理器要么出自初创公司，要么出自超大规模数据中心企业（hyperscalers），这些处理器对不同类型计算的效率提升至关重要。
　　
　　许多这些定制处理器的尺寸已经超过了光刻版限制，这迫使芯片制造商采用某种类型的先进封装技术，如2.5D、3D-IC 和带有立柱式高密度扇出技术，将不同功能分解。这需要更先进的EDA工具，包括一些新工具，以及利用来自其他领域的技术。有些工具甚至解决了以前在芯片设计中从未出现过的问题。现在，“多物理场”（multi-physics）一词已经随处可见。
　　
　　第三个驱动因素涉及加速EDA和系统领域之间的协同作用。西门子是第一个抓住这一机会的企业，后来其他公司也跟随效仿。“Synopsys想要从系统层次考虑问题，他们希望将其他学科也纳入讨论范围，”是德科技的新市场管理负责人Chris Mueth表示，“复杂性正呈指数级增长，但人力资源却没有。这就留下了一个缺口。那么，在无法按比例扩大人力资源的情况下，如何应对复杂性指数级增长的问题呢？你必须自动化工作流。别无选择。你必须拆除壁垒，让所有事物互联互通。而且这肯定不仅仅是一个供应商的事情。出于多种原因，不可能有一个单一的供应商能处理所有这些不同的事物。这是一个互操作性的问题，涉及到整个生态系统。”
　　
　　
　　
　　另一个变革是RISC-V的快速采用和普及。随着生态系统的壮大和成熟，越来越多的公司选择研发自己的定制处理器，他们急需工具。这类工具在过去曾经存在，但随着Arm成为CPU IP市场的主要供应商，它们逐渐减少。尽管在Cadence（Tensilica）和Synopsys（ARC）内部依然存在可扩展处理器开发工具，但其覆盖范围相当有限。而现在，这种局面正在发生改变。
　　
　　RISC-V International的首席执行官Calista Redmond表示：“自2023年初以来，RISC-V Exchange已经增长了40%以上，我们预计到2024年将会看到许多新的、创新的RISC-V产品进入市场。我对社区在技术上取得的重大进展印象非常深刻，目前已经批准了16个规范，而且还有很多规范正在制定中。我们还看到了各种细分市场上的重大RISC-V公告。例如，Meta分享说公司正在使用RISC-V进行视频转码、推理加速器和训练芯片。此外，高通公司（Qualcomm）还强调，它已经出货了十亿台搭载RISC-V微控制器的设备，并将推出一款基于RISC-V的可穿戴解决方案，支持谷歌的Wear OS。”
　　
　　虽然RISC-V仍存在一些问题，但这对EDA行业来说也是有益的。Arteris解决方案与业务发展副总裁Frank Schirrmeister表示：“关于验证的一些认识已经形成。创新的自由伴随着验证的重大责任，RISC-V生态系统需要进一步成熟以支持增长。在RISC-V峰会上，除了验证之外，用户还指出，诸如IOMMUs、调试与追踪、中断控制器、功率管理和SoC范围内的一致性等方面都需要生态系统的工作来支持RISC-V的持续增长。”
　　
　　2023年末，Synopsys低调收购了Imperas，这是一家提供RISC-V参考模型的领先公司，并且面向RISC-V推出了越来越多的验证工具。此外，Synopsys宣布创建ARC-V项目，该项目借鉴了他们多年来在ARC可扩展处理器方面的经验，并将其应用到RISC-V架构中。
　　
　　尽管开源硬件正在逐步得到重视，但开源EDA却尚未如此。Axiomise的创始人兼首席执行官Ashish Darbari表示：“优秀的EDA需要大量资金。EDA的采用者是使用这些工具的公司，因为他们关心质量和上市时间，他们希望能一次就做对。这些公司，尤其是世界上的老牌硅厂商，并没有对新的开源、略微便宜的EDA形式敞开怀抱。不幸的是，开源EDA尚未在RISC-V领域取得突破。这主要是因为RISC-V硅片供应商以及所有生产硅片的公司并未对开源EDA进行投资。”
　　
 
　　
　　EDA现在拥有了一个新亮点——人工智能（AI）。在过去的十年里，EDA公司已经在选择性地采用AI技术，而其应用范围还在扩大。
　　
　　在EDA领域使用的AI类型可能没有像ChatGPT那样能展示出来的生成式AI那么引人注目。然而，强化学习已经被证明在替代人类当前执行的一些重复性任务方面具有优势，尤其是在涉及许多因素之间的复杂关系时。
　　
　　AI取代设计师的可能性较小。“AI是经过训练的。” IC Manage的首席执行官Dean Drako表示，“如果你训练AI，它就会从已经完成的工作中学习。如果我用1000个加法器设计训练AI，它就知道什么是加法器。然后我可以要求它按照定义好的一组特征设计一个加法器。但我不会指望AI能想出芯片组（chiplets）这个概念，因为它以前从未见过。我们在EDA领域和设计领域所做的最重要的工作就是创造新事物。每次我们制造新芯片时，我们都在发明一些比上一个更好的东西。我们很少做相同的事，而AI擅长执行重复性任务。”
　　
　　工程领域既有创造性又有程式化。Real Intent的Narain表示：“创造性部分相对较小。接下来是程式化部分，你需要编写代码、实现功能并进行测试。这会耗费大量工程时间。现在有一种趋势，旨在提高工程师的工作效率。通过自动化更多程序性的部分，他们可以有更多时间来考虑其他方面。”
　　
　　AI也能带来一些实实在在的收益。Ansys公司的导演Rich Goldman说：“四大巨头公司在过去的一年里发布了AI增强产品。像Synopsys这样在过去40年里一直从事逻辑综合的公司，在利用AI后突然取得了更好的结果。这种变化如此之大，的确让人惊讶。”
　　
　　其中许多收益来自于使用强化学习。“但现在生成式AI正在释放全新的能力层次。”西门子EDA的IC部门市场总监Neil Hand表示，“这一轨迹非常令人印象深刻，不仅仅是从技术层面上解锁了新的能力，而且从用户感知角度上也发生了改变。回顾几年前，人们并不真正关心事情是如何完成的，只要确保完成就好。如果你谈论机器学习，人们会有些怀疑，不会完全信任。而现在这种状况已经被彻底改变。人们信任AI和机器学习，他们想了解你正在做什么。他们希望了解屏幕背后所使用的技术。”
　　
　　未来还有很多可能性。Narain说：“作为一名EDA工具设计师，我面临的挑战之一是人机交互。我们计算了大量需要呈现给用户的信息。AI可以自动化过程中的一部分内容，根据我们作为人类无法看到的模式自动调整参数，即发现未知模式的能力。这可能是一个漫长的过程。”
　　
 
　　
　　长期以来，EDA领域没有被视为一个充满活力且值得投资的行业。西门子的Hand表示：“半导体和EDA领域再次成为关注焦点。尽管我们在过去的多年里一直在改变世界，但并没有受到关注。去年我们在白宫与半导体行业人士交流，在总统面前与EDA行业人士交谈。行业突然变得备受关注。”
　　
　　这种变化已经在估值上得到体现。Narain表示：“看到公开市场终于承认EDA作出的贡献，令人非常高兴。EDA行业长期以来一直被低估。我要感谢那些对此起到关键作用的大型公司管理层。”
　　
　　这是否过于夸大了？IC Manage的Drako表示：“我对EDA公司的市值表示惊讶。它们非常高。这简直令人难以置信。这在某种程度上是合理的或者说迟到的。EDA业务是我们生活中一切事物的支撑，然而EDA行业一直是一个利润不多、备受忽视的一潭死水。这花了50年的时间，但EDA领域获得的尊重和赚钱能力早就应该到来了。”
　　
　　高估值往往会增加收购的可能性，我们已经看到该领域的活动有所增加。如果最近宣布的Synopsys和Ansys的合并完成，这将是迄今为止很长一段时间以来最大的企业交易事项。
 
　　
　　但未来至少有一个不确定因素。使EDA更受关注的同一力量也与地缘政治对峙关系紧密相连，而这可能产生长期影响。Hand表示：“我列出了大约15个国家（地区）的计划，用于向半导体和EDA领域提供资金支持。CHIPS法案（美国尖端芯片投资法案）只是一个例子。与此同时，这还造成了逆风，因为中国是其中一个大市场。你如何处理出口限制？如何规避这些问题，以便在支持他们做允许的事情时，还能确保不违反任何限制？”
　　
　　目前有许多晶圆厂正在建设中。“CHIPS法案加速了半导体晶圆厂的建设计划，这可能对半导体周期产生重大影响。” Ansys公司的Goldman表示，“新建晶圆厂需要一段时间。我们目前已经看到位于亚利桑那州的台积电和英特尔晶圆厂,还有在俄亥俄州、纽约中部等之前未曾涉足的地方。在EDA领域，我们已经看到了很多在幕后为资金分配所作的努力，但资金尚未真正投入到行业中。我认为在未来一年内我们将看到具体的影响。” 
　　
　　如果要使这些晶圆厂在经济上具有可行性，那么所有额外的晶圆厂的产能都需要以某种方式得到充分利用。Ansys公司产品市场总监Marc Swinnen表示：“在CHIPS法案中，他们在寻求芯片设计的民主化，以及获取工具、库和IP的途径，以便更多团队能够进行先进的芯片设计。他们还希望在EDA领域取得进展，以便大学能进行研究，并需要EDA供应商组成联盟，在可用资源的框架内共同努力，尽管彼此之间可能会有一些摩擦。还有许多开拓性工作需要完成。从设计方面，他们希望获得什么以及如何实现这些目标，目前正处于探讨过程中。”
　　
　　每个行动都有一个正面和负面的反应。Drako表示：“接下来可能会发生意料之外的后果。大部分EDA工具都是美国公司制造的。这些工具非常先进，包含了大量知识，以至于没有人试图复刻它们。但在中美贸易挑战的背景下，中国将投入巨大努力发展EDA工具。本质上，我们正在“创建”一个竞争对手，或者是创造一个备选来源，又或者是在EDA工具领域引入另一个参与者。”
　　
　　正如我们在传统EDA中所见，当一家公司遥遥领先时，只要它们持续投资，要赶上它们就是很困难甚至不太可能的。Drako补充道：“有时，在从零开始建立一项新事物时，你能做出更好的解决方案，因为在起步阶段你可以使用更好的技术。但其他时候，当很多事情都在进行时，重头开始建立一个更好、更快的解决方案是非常困难的，因为已有的一堆代码中包含了大量知识和已经学到的经验教训。这需要很长时间才能赶上。”
 
　　
　　无论从哪个角度看，过去这一年对EDA行业来说都是伟大的一年。新技术和新机遇确保了未来的几年的美好前景。如果出现新竞争者，行业将如何应对？这个问题还需要等待未来的回答。
　　
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