张国斌：西门子EDA断供中国将如何冲击国内芯片产业？

【文/张国斌 电子创新网】

据媒体报道，特朗普政府已要求提供EDA软件的美国公司停⽌向中国出售服务，这是美国为阻碍中国发展先进芯⽚⽽采取的最新举措昨日有报道说西门子 EDA（Mentor）已暂停对中国大陆的支持与服务，部分技术类网站已对中国区用户关闭访问权限。

作为全球领先的EDA工具供应商，西门子EDA旗下的Calibre系列产品占据其总营收的40%。在芯片设计的sign-off（签核）环节，该工具被超过90%的IC设计公司采用，市场份额预估超70%。若该产品断供，将对中国芯片行业产生深远影响。

那么，物理验证工具是什么？

芯片制造和机械制造类似，制造厂都是通过接收不同客户的设计图纸来生产不同的产品。但不同的芯片图纸和制造工序更加复杂，例如，先进工艺设计图纸的图层数可达数百层，制造工序多达上千步，制造约束相关的规则文件规模可从28nm的数万行增长到先进工艺的数百万行。如何保障设计图纸的合规性，正确性，合理性，是芯片能否成功投产的关键。因此，对芯片设计图纸（版图）的检查环节，被业界称为signoff（签核），此环节对应的EDA工具也被称为物理验证工具。芯片的版图只有经过了signoff，才能交付制造厂生产。

物理验证工具作为确保设计图纸合规性、正确性的关键环节，主要包括：

● DRC（设计规则检查）

其主要功能是检查版图能否在对应的工艺制程下制造来。例如，图形的线宽线距太细，超过了工艺极限，是无法被生成出来的。这很像建筑业的"施工规范"，房屋的承重墙厚度、门窗的间距都需要符合安全标准才能稳固。

● LVS（版图及原理图一致性检查）

其主要功能是从物理版图中，提取出所有器件及参数，互联网络，并与芯片设计的原理图数据进行一致性检查，保障芯片功能的正确性。就像建筑业的监工，需要核对建筑图纸与实际施工是否一致，对照设计图检查水电走线、房间布局是否正确，避免出现图纸是三居室被建成两居室，水电走线错误等问题。

● DFM（可制造性设计）

其主要功能是在芯片能够被正确的制造出来的前提下，从良率和可靠性的角度出发来做版图的合理性检查和优化。例如，同一图层的图形密度分布不均匀，会导致芯片平整度不均，影响良率和可靠性，EDA工具需要检查出不均匀的区域，并合理的填充图形保持芯片平整度；特殊的图像组合模式，在量产时，因工艺波动容易形成缺陷等。就像楼房的墙体，钢筋密度局部过高，混凝土浇灌过程可能产生气泡，影响质量。

● PERC（可编程式电汽规则检查）

其主要功能是检测物理版图中与电汽相关的可靠性问题，从而确保器件能够工作在正常、稳定的电学状态。例如，大量的芯片面临ESD问题导致芯片失效，较细的金属导线无法承受过载电流。就像对建筑物进行抗震应力分析，确保其内部结构在特定的场景下，受力均匀且在安全范围内，不会发生变形甚至倒塌。

那么，西门子Caliber垄断的原因是什么？

物理验证工具运行所需的各类规则，需要制造厂通过物理验证工具对应的语言来描述，并形成规则文件交付给设计者使用。因caliber工具在多年前就具备技术优势，各家制造厂都采用caliber的语法来书写自己的设计规则，并将caliber认证为标准的签核工具推荐给设计公司。制造厂开发设计规则文件需要耗费大量的人力物力，在有caliber工具的情况下，难以再去开发包括cadence和synpsys公司在内的其它工具的设计规则文件。这也进一步从产业生态上帮助caliber形成了垄断。

国产替代的突破与挑战

老张认为美国此举将极大刺激中国EDA公司更快速崛起，目前在中国EDA领域已经涌现出一大批领军企业，领头羊华大九天已经登陆深交所。

华大九天在物理验证领域经过30余年的坚持与努力，在大量用户及制造厂的千锤百炼下，已经形成了以Empyrean Argus产品线为中心的，针对模拟，射频，存储，数字，面板等各类芯片设计及制造的完整物理验证解决方案，并取得了显著的成绩。

例如，在液晶面板领域，因制造和设计在同一公司，caliber并未借助产业分工形成垄断，华大九天的物理验证工具凭借技术和应用创新，形成了圆弧处理，伪错去重等大量特色解决方案，深得用户喜爱，已经占领中国95%以上的市场份额，成为了业界面板领域的signoff工具；

在泛模拟设计领域，深入挖掘设计需求，在电源管理芯片的高压可靠性检查覆盖率，存储芯片阵列层次处理与验证性能，射频定制规则等方面创新，助力数百亿颗芯片的量产；在新兴的chiplet应用领域，新应用带来新技术需求，华大九天抓住技术变革的时间窗口，与先进封装厂紧密合作，通过多芯片版图集成验证解决方案引领市场发展。

在数字设计领域，因先进工艺版图数据量大，设计规则多，caliber工具的性能不足，成为制约设计者做设计迭代的瓶颈。华大九天从性能上直面技术挑战，通过层次化与并行等算法创新，据息实现了2-5倍性能优势，在正面竞争中取得了技术性优势。

未来破解caliber和晶圆制造厂形成是生态垄断，华大九天投入大量人力与晶圆制造厂商合作，通过工具认证和设计规则文件开发建设自主生态。据息工具目前已经通过三星，TowerJazz，XFab等海外厂商的认证，国内几乎所有晶圆制造厂都在与华大九天合作，加速caliber设计工具和规则的迁移。

华大九天的物理验证产品线在功能对标齐全的前提下，已经从技术及应用层面都呈现出超越之势，在更多晶圆制造厂及设计公司的支持下，利用中国研发速度的优势，定将打破垄断，并通过技术优势，助力中国芯片产业发展。

本土EDA加油！