上期文章,我给大家说到了仿真软件的重要性。鉴于国内在这方面的实力也给大家简单的做了一些分析。
之前也说了,仿真软件就是用于系统工程建设前的图形设计以及后期的产品性能模拟仿真测试。
它就是一款可以在电脑中进行1:1模拟仿真测试验证的工业软件。
它的重要性就不用多说了,为了给大家最直观的感受,我就简单的举个例子。
我们都知道,工业生产加工出来的产品,在投入市场前都要进行取样抽检,确保产品的安全与质量不出现问题,那么被选出进行抽检的产品,毫无疑问最终都会走向 废。对于企业来说,这无疑是一大笔开支。
更不用说一些大型产品,这些产品的价格动不动就几万几十万,比如我们熟知的汽车,在研发组装过程中,都要对其进行次数众多的安全性能进行测试。以及正式投入市场前的碰撞测试。
可能为了一项数据的准确率,就要使用数十台汽车去进行相同的撞击实验才能够获得绝对安全的数据用于后期的改善。
这一系列测试过后,就会直接给企业造成数百万元的巨大损失。
而经过工业软件进行设计和仿真测试,不但能够大幅度降低研发制造成本,甚至可以最大程度减少现实测试的次数,只要通过工业软件在电脑中进行模拟仿真测试就能够获得最接近于现实测试的数据。
为企业节省一大笔开支的同时也做到了物尽其用的地步。
目前我国在三维云CAD领域取得的成绩已经非常不错,但是另一种更高端的工业设计软件,我们明显进展的非常乏力。
今天我们主要就是来聊一聊,这款能够限制我国半导体领域发展的工业设计软件。
EDA
目前我国在EDA仿真软件的研发投入和国外相比非常悬殊。
而国内与国外的最大差距,就体现在我们还没有任何一家能够进行EDA全流程覆盖的企业。
而国内几家EDA研发厂商,一直都是打游击状态。唯一具有一定优势的华大九天也只能在世界主流应用厂商中排在第二梯队。
而第二梯队和第一梯队的三大EDA软件厂商又隔着天堑般的巨大差距。以至于在国内一直得不到大规模应用。
如今我国各大高端研发制造领域,都在使用美国的三大EDA厂商的工业软件进行产品研发与设计,那么带来的巨大隐患也是无法避免的。
可想而知,一旦美国针对我国采取限制使用EDA工业软件。那么我国在半导体领域的研发进程就会遭到毁灭性打击。国内所有芯片厂商,无论是封装测试、还是部分制备工艺都会陷入被动。
那么可能很多人就会问了,EAD和CAD究竟有什么不同?能不能用CAD代替EDA进行半导体领域的研发设计?
我们先来看一看CAD,CAD这款工业软件一开始是为了服务于军工企业,用于替代落后的人工绘图方式而研发的。
我们都知道,起初CAD这款工业软件并不具备模拟仿真的测试性能,而是经过多年的更新迭代最终加入的功能。
它一般用于可靠度较高的军事装备的研发,但是对于复杂程度更高的精密电路的设计则明显不如EDA工业软件。
EDA一般是用于较为精密的半导体研发,因为这款软件在研发伊始就是专为半导体芯片而量身打造的。它的功能大多是面向半导体领域的设计和研发。
我们都知道,芯片的生产流程只有三步,分别是设计、制造、封装三个阶段。
我们在造芯片的过程中每一步都要用到EDA软件进行设计。
因为芯片中存在在数以亿计的晶体管,我们必须使用更高精密的工业软件,才能设计出可以承载更多晶体管的载体,也就是芯片。
而越是低纳米的芯片对晶体管的数量要求就越多,那么对工业软件的设计功能要求也就更高。
最后当我们顺利完成第一步设计之后,才能进行制造与封测实验,然后再通过一系列模拟仿真性能测试之后,各项数据指标都达到要求才能够进行大规模生产。
用通俗易懂的话来说,用EDA这个软件能够做出比CAD更高效的设计,用于后期控制和管理芯片上的百亿颗晶体管位置的分布,以及工作的协同。
换句话说,它其实就是CAD的强化版,因为它在某些方面的功能与比CAD工业软件更具优势。
但是这并不是说CAD就不能用来设计半导体芯片,而是相对于更具有针对性的EDA软件而言,CAD工业软件在某些特定的局限性中的功能和EDA软件天差地别。
聊到这里我要多说一句。
针对我国在这个领域的差距,只能通过自身发展努力的去填补这方面的空白,不要奢求美国会进行技术共享。
更不要相信某想倡议的全球化趋势,首先美国不可能同意。而且美国目前正在积极推动逆全球化,在这样的高压态势下,全球化绝对不可能成功。
更不要说美国能够对我们进行技术共享,某想掌门人完全是异想天开。
回过头来,我们再来聊一聊EDA工业软件的发展趋势。
目前全球EDA厂商共有几十家,但是能够做到半导体产业链全流程覆盖的只有三家,分别是美国Synopsys、美国楷登电子、以及德国西门子Mentor。
这三家EDA软件巨头在全球的市场份额占比高达80%。
当然了EDA软件也细分赛道,严格来说共有设计类和制造类两种。
设计类EDA软件主要用于芯片的初始设计,包括功能设计、晶体管整体布局、物理验证以及仿真模拟等。
而制造类EDA软件,主要应用于芯片制造阶段,比如原子层沉积、涂胶、曝光、显影、焊线等。
目前我国在EDA领域,只有一家公司勉强挤进了第二梯队,那就是刚才我们提到华大九天。
这家中国企业主攻设计类EDA。
是我国在EDA工业软件领域的独角兽存在。虽然它能够排进第二梯队,但是和全球三大头部企业相比,九大华天差距非常大。
就说美国Synopsys公司,它家软件的整体功能,是EDA工业软件三大巨头中,综合能力最强、市场份额占比最高、技术实力稳居世界第一的公司。
这家美国公司主攻方向是数字前端、后端以及测试验证。
被大规模应用于高端复杂低纳米芯片的开发,在某些特定领域内几乎垄断了整个EDA软件市场。
而排名第二的美国楷登电子(Cadence),自身同样拥有着一整套全流程覆盖的研发制造工艺。
毫无疑问都是用于半导体的研发,从电路板设计到整个系统,以及定制化电路、PCB设计、版图设计方面的实力和排名第一的Synopsys不相上下。
目前我国至今没有一家企业能够做到全流程覆盖,而要做到这一点,就意味着必须掌握模拟、数字前端、数字后端、封装、FPGA、系统、工业开发等七大能力。
尤其是模拟仿真分析,必须要有大量的数据积累。?
前面咱们也说了,仿真测试无非就是在电脑中实现,对我们制造芯片过程中存在的问题进行预判,通过测试找出设计中存在的缺陷从而进行改善,降低研发与后期的制造成本。
如果说光刻机是半导体领域的皇冠,那么EDA工业软件就是用来设计这顶皇冠的图纸。
它的重要性在各大前沿产业中拥有不可替代的巨大作用。
目前美国在EDA软件领域几乎垄断了整个高端市场,这也是为什么,我会说如果美国限制我们使用EDA软件,我国半导体会瞬间分崩离析的原因。
那么有的人就会问了,既然美国在这方面对我国卡脖子的优势非常明显,为什么不直接限制我国使用这类工业软件?这又是否意味着美国和某想掌门人说的一样,还是愿意和我们谈全球化。
首先,美国并没有那么仁慈,这么多年的教训难道还不够警醒吗?
美国不卡的主要原因是与国内软件公司的利益挂钩,他们认为只要死死的卡住光刻机,就能阻断我国高端芯片自主研发的道路。
但是当我们真的把光刻机研发出来,这类工业软件美国必卡。
这几乎已经是铁定的事实,并且有可能就在这几年内发生。
所以,我国必须要重视美国限制EDA软件之后,可能对我国高端产业造成剧烈冲击进行评估。
同时也要加紧EDA工业软件全面国产化替代的步伐。
好了,这期文章就聊到这里,我们下期再会。
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