国微芯发布多款自研EDA，着眼构建全流程工具链

在国内需求和国际环境的双重影响下，过去两年国内冒出了很多EDA企业。据不完全统计显示，现在全国的EDA企业已经达到130家左右，当中约有七十多家是从事芯片设计的，他们也从各个领域给国产EDA领域带来了新的创新。
 
国微芯执行总裁兼首席技术官白耿博士在日前举办的ICCAD 2023峰会演讲中却表示，尽管国内EDA企业在某些点工具开发方面取得了突破，但大多数仍局限于设计前端，缺乏与工艺厂更高度相关、更复杂的设计后端和制造端工具。
 
而国微芯正是一家聚焦于解决上述问题的企业。
 
突破后端及制造端EDA技术难题
 
关于什么是EDA，也许大家都大概知道是什么，但具体而言，却有很多不同的定义。通常来说，根据应用场景的不同，EDA主要分为设计、验证、制造等几大类。具体到设计领域，以物理实现为分界，芯片设计又可以划分为前端（逻辑设计）与后端（物理设计）。
 
白耿博士在之前的一场演讲中则从芯片设计中“全流程”工具概念的演变展现了大家对EDA定义的与时俱进。
 
他指出，早期的“全流程”往往只是在设计端，就是IC公司使用的比较完整的工具的集合，制造端一些工具都还没有放在里面。当时就把验证工具、逻辑综合、布局布线、签核时序与功耗、电压降等前端工具以及物理验证，称之为全流程。
 
但到了后来，人们开始关注芯片的可制造性，于是良率工具也被加入进来。最近5年左右，大家开始提到DTCO（设计技术协同优化）或者STCO（系统技术协同优化）。OPC（光学邻近校正）工具、可靠性工具、K库工具也被囊括了进来。
 
到了近两三年，国际厂商也提出了新的“全流程”概念——SLM（硅生命周期管理），将芯片在整个使用寿命过程当中可能经历的温度、电压、环境等因素考虑在内，对芯片从设计到使用的整个流程都进行采样、分析和优化，从而提升芯片产品的整体价值。
 
在笔者看来，无论用什么样的概念，推出哪一类工具，芯片行业使用EDA的目的都是为了提升设计效率、提高设计可靠性，降低成本。于是，国微芯基于团队本身的背景和经验，以突破后端及制造端EDA技术难题为目标，加入到国产EDA的攻关中去。
 
据介绍，通过核心技术突破，国微芯在后端和制造端EDA方面取得显著进展。例如，公司自主研发了通用数据底座smDB，支持行业标准版图格式，具有高效的内存利用率。这个底座也将作为国微芯“芯天成“平台的共性技术，实现各工具之间的无缝衔接，版图加载能力得到大幅度提升。
 
作为一家具备国际竞争力的EDA创新企业，依托自主可控的核心技术优势，国微芯已经建立起了集EDA+ IP +设计服务于一体化的平台，主要产品及服务包括设计后端EDA工具、制造端EDA工具、IP设计、DFT设计服务及后端设计服务等，向全球芯片厂商提供安全、高效、便捷的国产EDA工具系统和服务。
 
近日，国微芯更是发布了多款自研数字EDA工具及软件系统。
 
多款自研EDA工具重磅发布
 
据介绍，国微芯本次发布的EDA工具覆盖物理验证平台核心DRC工具-芯天成设计规则检查工具EsseDRC、物理验证平台版图集成工具EsseDBScope升级版本（新增强大的IP Merge功能）、可靠性平台芯天成可靠性时序分析工具EsseChipRA、形式验证平台的芯天成连接性检查工具EsseCC，晶圆制造OPC平台的基于模型的版图修正工具EsseMBOPC、基于模型的验证工具EsseVerify。以下为这些平台的技术亮点介绍：
 
1、物理验证平台—芯天成设计规则检查工具EsseDRC
 
本次国微芯重磅发布的芯天成设计规则检查工具EsseDRC，采用分布式计算架构、集成高性能统一数据底座、高效率几何图形计算引擎等关键技术，助力设计工程师迅速定位版图中存在的DRC问题，线性的缩短芯片物理验证周期，加速产品流片前的版图验证速度，为复杂几何图形及先进工艺设计规则提供稳定、准确及高效的物理验证解决方案。
 
2、物理验证平台—芯天成版图集成工具EsseDBScope
 
芯天成版图集成工具EsseDBScope，是基于国微芯EDA统一数据底座研发的标志性工具，本次推出的更新版本，新增了IP merge、LVL、Signal tracing、PG Find short等功能。产品基于独创的数据压缩算法，支持数据Hierarchy存储，可实现大规模版图数据的秒开；同时提供强大易用的script引擎，实现Pcell灵活定制和封装，批量生成Test pattern；自研Boolean Engine提供高效稳定的图形计算，为海量数据的处理分析提供有力支撑。集成版图查询、定位、测量、标记、缩放等功能，支持快速Signal tracing、PG Find short、IP merge、Metal density、LVL、Boolean等数据分析处理。
 
3、可靠性平台—芯天成可靠性时序分析工具EsseChipRA
 
为了满足高可靠性场景下芯片时序分析的新需求，国微芯开发芯天成可靠性时序分析工具 EsseChipRA。产品具备灵活、强大的可靠性时序分析引擎，能够覆盖芯片设计时序签核检查、车规芯片老化情况估算、标准单元工艺波动影响、辅助布局布线时序约束等需求。它综合考虑了老化效应和工艺波动效应，与单元库提取工具EsseChar 的老化库建模模块、以及单元库正确性检查工具EsseSanity 的多工艺角性能分析优化功能协同工作，精确地分析和优化芯片关键路径的时序余量，从而确保芯片设计的功能正确性和稳定性。
 
4、形式验证平台—芯天成连接性检查工具EsseCC
为用户提供快速的错误检测以及预期设计行为的信号到信号的验证需求，国微芯推出自研高效连接性检查验证工具EsseCC。产品以RTL电路和连接规范作为输入，快速检查设计是否符合连接规范，可以为SOC/IO连接性检查、综合后Netlist连接性检查、Chiplet技术下模块连接性检查、以及对全局时钟及复位信号、总线寄存器、集成IP连接性检查等提供解决方案。
 
5、光学邻近矫正平台—芯天成基于模型的版图修正工具EsseMBOPC 
 
为帮助客户进行基于模型的高效光学临近效应修正、定制化局部热点区域修正、全部技术节点的刻蚀效应补偿，国微芯推出基于模型的版图修正工具EsseMBOPC。在面对工艺窗口缩小的挑战时，EsseMBOPC能通过导入工艺窗口模型（Process Window Model），生成符合制造规则的掩模图形；提升光刻成像质量，使光刻图像更加接近目标图形；并同时提升光刻工艺窗口，满足半导体制造的良率要求。
EsseMBOPC拥有精确地版图线段化模块以及严格的内置规则检查引擎（MRC），执行严格的版图修正，同时还结合了AI及GPU加速技术，显著提高运算速度，帮助用户更快地获得修正后图形。
 
6、光学邻近矫正平台—芯天成基于模型的验证工具EsseVerify
 
为检测掩模修正结果是否符合制造规则和光刻规则，国微芯推出芯天成基于模型的验证工具EsseVerify。产品可导入模型并生成光刻仿真图像，内置的检测器可快速高效捕获各类型热点（Hot Spot），帮助工程师快速实现掩膜图形制造规则检查、光刻图像成像质量检查，并有效预测光刻后的工艺窗口（Process Window），以验证OPC结果是否符合半导体工艺制造和良率要求。
 
白耿博士表示，物理验证工具是国微芯重点研发的工具之一，为此公司研发过程更加注重底层逻辑，这正是smDB发挥重要作用的地方。他同时强调，在不同工具的开发过程中，公司还融入了许多新的技术，以达成两个主要目的：第一，加速产品的开发效率，确保公司能够在市场上快速响应客户的需求；第二，缩短客户芯片的研发生产周期，帮助客户更快地将他们的设计转化为实际的产品。
 
着眼于构建全流程的EDA工具链
 
据介绍，截止目前，国微芯已发布芯天成物理验证平台EssePV、芯天成光学邻近矫正平台EsseOPC、芯天成形式验证平台EsseFormal、芯天成特征化建模平台EsseChar、及芯天成仿真验证平台EsseSimulation共五大系列19款产品，覆盖设计端和制造端多个核心节点工具。本次发布的数款新品，丰富了国微芯“芯天成”平台的工具序列，加速了国产数字EDA全流程建设，助力厂商实现国产化替代。
 
展望未来，白耿博士则强调了国微芯的前瞻性发展战略。他指出，国微芯的战略不是局限于开发个别点工具，而是着眼于构建全流程的EDA工具链，这与国际三大友商的发展趋势是一致的。“同时我们非常重视与IC设计公司、Foundry厂的合作，通过客户的测试验证，逐步提升和完善工具功能，以满足市场需求。”白耿博士强调。
 
于国微芯而言，未来也将秉持“自主研发、吸收引进、产学研结合、投资并购”策略来构建数字芯片设计与制造的“桥梁”，深度打造国产数字芯片全流程 EDA 工具系统，并实现规模化应用，支撑集成电路产业的持续、健康发展。