在半導體領域,EDA被稱之為皇冠上的明珠,無論是中下遊的IC設計,還是上遊的晶圓代工,均離不開EDA,晶圓代工同樣需要與EDA深度結合。在上遊晶圓代工領域,台積電處于當之無愧的霸主地位,三星盡管一直在制程工藝上追趕,但與台積電的差距依然很大。據最新統計,2022年台積電在全球晶圓代工的市場佔有率超過了63%。台積電在代工行業長期占據全球主導地位,這在很大程度上歸功于其在建立的台積電大聯盟生态系統方面的成功。
在台積電的聯盟中,有一個最重要的OIP(Open Innovation Platform), 它是台積電開放創新平台,而台積電EDA聯盟( TSMC EDA Alliance)在其中起着非常重要的作用。
台積電的EDA聯盟彙聚了全球頂級的EDA廠商,包括Synopsys、Cadence、Siemens EDA三大巨頭,同時還有涉及其他多個垂直領域的EDA知名廠商,總共有16家之多(據台積電官網截止2022/07/01資料)。
Synopsys/新思科技
Synopsys是一家全球性的半導體設計軟體公司,主要提供半導體設計解決方案,包括晶片設計、晶片驗證、晶片驗證、晶片布局等。
Synopsys 與 Cadence 和 Siemens EDA 一起是全球前 3 的 EDA 供應商,Synopsys 通常被認為是三者中的上司者。它在全球擁有超過 16,000 名員工。其總部位于加利福尼亞州山景城,并在納斯達克上市。Synopsys在台灣設有分公司和研發中心。它擁有 900 多名員工,是台灣最大的國際公司之一。Synopsys 的研發中心位于新竹國立陽明交通大學 (NYCU) 博愛校區。這進一步提升了NYCU的學術和研發能力,在半導體領域已經獨樹一幟。
Cadence
Cadence 是全球排名前三的 EDA 供應商,在全球擁有約 9,300 名員工。其總部位于加利福尼亞州聖何塞,并在納斯達克上市。Cadence 在愛爾蘭都柏林設有國際總部,在中國上海設有亞太區總部。Cadence還在台灣新竹科學園區設有分公司,并在台灣台北設有教育訓練中心,擁有約550名員工。
西門子 EDA
西門子EDA的前身是Mentor Graphics,它之前是全球三大 EDA 供應商之一。2016年底被德國西門子集團收購後,繼續以“Siemens Mentor”的名義營運。最終于2021年1月更名為西門子EDA。更名後,西門子EDA繼續收購其他EDA軟體公司以壯大自身。其中包括2020年7月收購美國的Avatar,2021年5月收購Fractal Technologies(也是台積電EDA聯盟的成員)。西門子EDA的全球總部位于德克薩斯州普萊諾,在台北和新竹設有分支機構。
Altair Engineering
Altair Engineering是一家總部位于密歇根州的特洛伊的美國軟體公司,提供資料分析、電子系統設計、HPC 工具等服務。涵蓋了計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助工程(CAE)和資料可視化等領域。Altair Engineering擁有超過3000名員工,在全球超過80個國家和地區擁有分支機構。Altair Engineering的主要客戶包括汽車、航空航天、消費品、能源、制藥、金融服務和其他行業。
Ansys
Ansys 是一家在納斯達克上市的美國 IT 技術公司。其總部位于賓夕法尼亞州匹茲堡。Ansys提供各類工程仿真軟體,它可以模拟和分析多種複雜類型的實體系統,包括結構、流體、熱傳導、電磁場、聲學和多實體場等。它還可以用于設計優化、流體動力學和多實體場分析。在台灣,其分銷商包括 Cybernet 和 TADC 等公司。
Ansys軟體在核工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工、地礦、水利、日用家電等領域有着廣泛的應用。ANSYS功能強大,操作簡單友善,已成為國際最流行的有限元分析軟體,在曆年的FEA評比中都名列第一。中國100多所理工院校采用ANSYS軟體進行有限元分析或者作為标準教學軟體。
AnaGlobe
AnaGlobe 成立于2000年,是中國台灣專業的 EDA 供應商。其總部位于台灣新竹。專注于創新自動化IC實體布局設計軟體領域,能夠提供高效省時的工作流程解決方案。
AnaGlobe 的布局解決方案主要銷售給具有聯合開發計劃/授權軟體許可的領先代工廠、OSAT 供應商、高端無晶圓廠晶片制造商。
主要産品有:
- Thunder – 一款終極晶片級布局內建、合并、驗證和調試工具。
- Thunder SiP – 一種 2.5D/3D 扇出和進階封裝布局解決方案。
- GOLF——通用布局編輯平台中的下一代 PCell 設計環境。
- GOLF PCell – 為多樣化的應用建立可重複使用的布局,特别是支援測試晶片管理的測試子產品生成。
Arteris
Arteris 成立于2004年,是片上網絡 IP (NoC)和 IP 部署服務供應商,總部位于矽谷的坎貝爾,在納斯達克上市,在南京設有分公司。緻力于為汽車、物聯網和消費電子行業提供高性能、可擴充的晶片設計解決方案,能夠使産品性能更高,功耗更低,上市時間更快,為系統和半導體公司提供成熟的靈活性和更好的經濟性。
按公司自身說法是:Arteris IP = The leaders in SoC System IP。
Arteris收購了Magillem和Semifore之後,使其成為SoC內建和硬體/軟體接口(HSI)開發領域的上司者。
華大九天(Empyrean)
華大九天是中國近年來快速崛起的專業EDA供應商,成立于2009年,總部位于北京。
華大九天主要産品包括模拟電路設計全流程EDA工具系統、數字電路設計EDA工具、平闆顯示電路設計全流程EDA工具系統和晶圓制造EDA工具等EDA軟體産品,并圍繞相關領域提供包含晶圓制造工程服務在内的各類技術開發服務。
華大九天于2022年7月29日在深交所創業闆上市,截止2023年3月2日,據筆者Challey查詢其市值達到522億人民币,比上市首日收盤的407億上漲約28.3%。
Legend Design Technology
Legend Design Technology 以前是一家位于加利福尼亞州聖克拉拉的 EDA 軟體公司。由畢業于台灣大學(NTU)電機工程學位的魏遊邦博士創立,在台灣設有分公司。公司于2017年5月被華大九天收購,所有員工轉入華大九天。由于當時兩家公司都沒有公開上市,并沒有過多官宣,是以市場上的資訊不多。
魏遊邦博士是台大電機系學士,美國伊利諾大學香槟分校電機工程碩士,美國伊利諾大學香槟分校電機博士。
iROC Tech
iROC Technologies 是一家來自法國的私營軟體公司。它于 2000 年從法國國家科學研究中心(法語為 CNRS)分離出來。其總部位于法國東南部的格勒諾布爾。它提供可靠性風險評估軟體和IP服務, 其産品包括機器人技術、自動駕駛、自動化解決方案、機器視覺、大資料分析等,涉及汽車、航天、醫療、網絡、計算等領域。
iROC 曾與西門子合作,将歐洲航空的SoC 成功流片。
當歐洲太空總署(ESA) 及其供應商準備設計新的IC時,他們找到iROC Technologies 等夥伴,以協助ESA測試内建于電子系統内的所有IC 技術。
iROC參與了設計流程、技術流程、晶圓代工廠,和系統整合商的每個階段,在Standard cell library、memories、IP、SoC以及整體系統上管理特定的故障原因,并解決有關管理假錯和故障的疑問,在三個月内将歐洲航空的SoC 成功tapeout,打造了新的RTL-GDSII 數位設計流程,設計工作量比先前的流程更少,工期比預期更快。
是德科技(Keysight Technologies)
是德科技是檢測領域的領先企業,是電子測量軟體和硬體産品的開發商,,提供設計、仿真與測試解決方案,包括 PaveWave 系列 EDA 産品。是德科技于 2014 年從 Agilent Technologies (安捷倫)中分離出來,後者本身于 1999 年從 HP 中分離出來。
是德科技總部位于加利福尼亞州聖羅莎,在紐約證券交易所公開上市。公司在中國大陸有北京等多個分支機構,在台灣地區設有三個分公司,分别位于台北、中坜、高雄。
Lorentz Solution
Lorentz Solution 成立于 2003 年,是最早成立和開發用于電磁 IC 設計和驗證的 EDA 軟體平台的公司之一,提供企業級的 EM 設計平台。随着工藝節點的發展,Lorentz 不斷增強其 EM 設計平台以與其他主要 EDA 工具(例如 Virtuoso®、Spectre/HSPICE 仿真器和 Calibre®/Synopsys™/Cadence® 提取器)無縫融合。PeakView™ 與從傳統工藝節點到當今部署的最先進工藝節點的 PDK 相容。
通過使用 Peakview™ 設計平台,主要專注于為成本敏感和高性能應用設計和制造産品的半導體公司(例如蜂窩電話、用于下一代無線通信标準的無線收發器元件、片上毫米波和太赫茲應用)從設計優化、一緻性和改進的信号完整性中受益匪淺。
Lorentz Solution由美籍華人趙勁松(Jinsong Zhao)創立。其總部位于加利福尼亞州聖克拉拉,在台灣新竹設有分公司。
趙勁松獲得加州大學聖克魯茲分校計算機工程博士學位,以及中國北京清華大學電子工程碩士和電子工程學士學位。他擁有加州大學伯克利分校哈斯商學院的工商管理碩士學位。他曾在貝爾實驗室任職,并在 Cadence™ Design Systems 擔任進階技術人員。趙勁松在射頻模組化和子產品設計領域擁有四項美國專利。
MunED
MunEDA成立于 2001 年,總部位于德國慕尼黑,目前仍為私營企業。提供的 EDA 技術用于分析和優化模拟、混合信号和數字設計的産量和性能。
MunEDA的主要産品是WiCkeD,是一個全面而強大的 EDA 軟體工具套件,用于模拟和混合信号電路的互動式、手動、半自動和全自動遷移、分析、驗證、尺寸調整、設計中心化和良率優化。
MunEDA 的産品和解決方案使客戶能夠減少電路的設計時間,并最大限度地提高穩健性和産量。其解決方案被通信、計算機、存儲器、汽車和消費電子領域的領先半導體公司用于工業用途。
台灣國立中央大學 (NCU) 電機工程系的 EDA 實驗室使用 MunEDA 的軟體包進行教學和研究。中國大陸的經銷商是是華大九天,在台灣地區的經銷商有新竹的Grand Technology。
ProPlus Design Solutions
ProPlus Design Solutions成立于2006年,是一家位于加利福尼亞州聖何塞的私營 EDA 軟體公司,是1/f噪聲測量系統核心廠商之一。ProPlus是SPICE 模組化解決方案的全球上司者,也是獨特的按良率設計 (DFY) 産品的領先技術提供商,這些産品內建了關鍵的 DFY元件——進階器件模組化軟體、并行 SPICE 電路仿真器和硬體驗證的變化分析工具。
成立于2010年的國内知名EDA廠商概倫電子的創始人劉志宏博士也曾是ProPlus的聯合創始人,後來概倫電子成為ProPlus的經銷商。在前者上市招股說明書中曾提到,“通過ProPlus 所實作的經銷收入分别為4,140.74 萬元、4,207.06 萬元、2,528.97 萬元,占發行人營業收入比例分别為79.71%、64.24%、18.40%,其中2018 年和2019年占比較高。随着發行人不斷完善自身銷售體系,通過ProPlus 所實作的經銷收入占比持續下降。2020 年關聯銷售占比已降至18.40%,預計2021 年将在此基礎上繼續明顯下降。ProPlus 目前已不再新簽合同或訂單,除維護存量合同或訂單外不存在其他實質性經營活動,以上關銷售将在ProPlus 存量合同或訂單授權期結束後停止,未來不再發生。”
ProPlus在台灣新竹擁有分公司。公司的高管都是在中國出生的美籍華人。
Silicon Frontline
Silicon Frontline 是一家位于美國加利福尼亞州聖何塞的私營 EDA 軟體公司。它專門為制造晶片、測試晶片提供相關的模拟EDA軟體,主要優勢在于半導體靜電放電(ESD)的預防技術。
這家公司雖然很少宣傳,但實力很強。
三星3nm工藝開始試産的良率很低,不到20%,于2022年11月與Silicon Frontline合作後,據說良率獲得了不錯的提升。
Silicon Frontline是目前業界唯一可以提供全晶片瞬态HBM、CDM ESD分析解決方案的公司,全球前25家半導體公司的12家,都在使用Silicon Frontline的産品和技術。
随着晶片越做越小,CDM(帶電測試儀模型)設計就變得越來越難,Silicon Frontline的全晶片ESD解決方案就變得非常重要,它能夠提前進行風險檢測,通過軟體模拟,識别晶片ESD保護電路中的薄弱點,進而幫助半導體企業優化晶片設計,預防靜電對半導體的破壞。
據Silicon Frontline官方介紹,它是全球唯一提供電氣布局驗證解決方案的廠商,可解決當今電子設計中最關鍵但最難解決的性能和可靠性挑戰。
台灣Kaviaz公司是它的經銷商。
Silvaco
Silvaco 成立于1984年,總部位于加利福尼亞州聖克拉拉,擁有包括IDM、Foundry、Fabless、內建電路材料業者、液晶面闆廠、太陽能電池廠、ASIC業者、大學、研究中心等在内的龐大的國内外客戶群。供應已經證明的産品用于TCAD工藝和器件仿真,Spice參數提取,電路仿真、全定制IC設計/驗證等。
它的客戶主要分布在顯示器、汽車 OEM以及頂級記憶體、5G 和 IoT(物聯網)領域。
雖然它沒有公開上市,但它已經發展成為一家大型私營公司。Silvaco 在台灣新竹設有研發中心子公司,擁有約 200 名員工。
結語
EDA對于 IC 設計至關重要。如果說IC設計、晶圓制造、封裝測試分别是半導體産業的上遊、中遊和下遊,那麼EDA産業就是上遊的上遊。
不同的晶圓廠都有自己獨有的制程技術。EDA 軟體必須在一定程度上能夠優化每個晶圓廠流程的步驟。這包括 EDA 供應商和晶圓廠的 IP 應用。
台積電作為全球晶圓代工的龍頭,自然與全球各個半導體領域的頂尖和關鍵EDA廠商有着密切的合作,關鍵是台積電與他們建立了強大的聯盟,互相支援與協作。
盡管中國本土化EDA廠商近幾年也得到了飛速的發展,在國際上也有了更多和合作和發展(譬如台積電16大EDA聯盟之一的華大九天),但國際EDA廠商在各個行業和領域的先進技術仍然值得我們學習,也仍然需要努力追趕。