始于積微成著，志在鑄芯筑魂

鄭小龍

摘 要：國微集團作為老牌的國產芯片設計公司，對中國集成電路產業發展做出過貢獻，并以國產化集成電路芯片在國際和國內專用市場獲得成功。通過其所積累的豐富的半導體設計經驗，結合國產芯片產業鏈中關鍵環節的需求，持續專注于芯片設計的全流程EDA系統開發與應用，具備產業化推廣和應用能力。國微集團通過產學研合作促進技術發展和人才支撐，與多所知名大學通過建立聯合實驗室和項目合作，推進EDA教育體系完善。

關鍵詞：視密卡；CAM；CA；EDA；AI；仿真；全流程；驗證1

1 先驅者的“芯”路歷程

國微集團起源于1993年，可謂是中國半導體的元老級企業，也是最早在深圳開半導體設計之先河的先行者，對行業發展具有深遠意義。創建之初正值國家發起芯片產業的大規模沖擊，便承接“908工程”項目，幾年后又承接“909工程”，均做出突出貢獻。經過二十多年來的穩步發展，國微集團成為半導體領域根深蒂固、枝葉豐茂，且名副其實的常青樹，其母公司國微控股有限公司（簡稱“國微控股”）于2016年在香港上市，孵化出多家優質微電子企業，其中不乏知名 A股上市公司。在新形勢下集成電路國產化的浪潮中，國微集團將扮演什么角色？會發揮什么作用？帶著這樣的問題，我在深圳的國實大廈拜訪了黃國勇副總裁，通過交流溝通，對于國微集團發展規劃有了較為全面的了解。

黃國勇談到國微國產芯片發展一個重要里程，就是在2006年成功推出第一代視密卡（CAM）芯片，次年成為DVB國際組織成員，在2009年又推出全球首款“CI+CAM”芯片，奠定在歐洲細分市場第一的地位。視密卡是一種數字視頻條件接收（CA）模塊，連接電視機與外部信號源，可將數字壓縮信號轉成電視內容并顯示，如圖1所示。將視密卡插入帶有CI接口的數字電視一體機，用戶可直接觀看所訂付費數字電視內容而無需機頂盒，這就要求視密卡芯片具有很高的集成度和可靠性。國微的芯片不僅做到這些，還有成本的優勢，和對客戶支持很好的響應，所以占據全球視密卡市場份額半數以上（據Frost&Sullivan統計）。

國微集成電路的開發覆蓋頗廣，囊括安全芯片、物聯芯片、觸控芯片等系列，還在加大圖像AI芯片、語音和聲紋芯片、傳感芯片的研發力度，這不僅發揮出其深厚的芯片開發積淀和能量，而且對于集成電路電子設計自動化（EDA）芯片設計工具有著超乎尋常的掌握，由此具備全面掌控的實力。

2 耕耘者的“芯”器歷練

“工欲善其事，必先利其器”是一種共識。集成電路本土產業化的關鍵無外乎一硬和一軟的兩大利器，前者就是已被廣泛關注的光刻機設備，后者則是EDA設計工具軟件系統。黃國勇指出，當前國際三大巨頭Synopsys、Cadence和Mentor Graphics公司壟斷EDA市場，可為芯片企業提供全套開發工具軟件系統。雖然二十世紀八十年代末國家投入完成“熊貓集成電路CAD系統”，卻沒能產業化而停滯。之后陸續有EDA公司出現，但其工具軟件基本停留在分散的點工具，全套工具鏈很不完全。作為完整產業鏈條的半導體需要長期的迭代過程來完善，而國內EDA廠商參與晶圓廠合作研發的機會不多，使得推出的EDA產品用戶寥寥，就會因反饋不全面而難以改進，形成死循環。這就使得國產芯片沒有國產EDA軟件系統支持，無形中存在“卡脖子”的危機。

如何使國內EDA軟件系統與集成電路產業鏈密切結合而成為良性循環？就成為中國EDA企業所要面臨的挑戰。國微集團憑借2018年承擔“芯片設計全流程EDA系統開發與應用”國家重大科技專項契機，勇于擔當、銳意進取，下定決心在 EDA技術領域一展身手。縱觀數字芯片設計全流程，如圖2所示的EDA平臺，首先要進行建模驗證、邏輯綜合，再要進行軟件和硬件仿真，然后布局布線，后面就是時序分析等等一系列的驗證。

芯片設計的流程極為復雜，所涉及到的EDA工具非常多，其中每種在設計流程中都舉足輕重，只有在特定時間內保證所有設計實現和驗證仿真的結果都滿足設計需求，才能確保芯片順利完成并投產。EDA工具一般分為設計實現工具和驗證仿真工具兩類，對應芯片開發的設計實現和驗證測試兩個并行流程，如圖3所示框圖，關聯且交互。設計實現從起始，RTL文件經邏輯綜合產生Netlist表，然后先進行布圖，再進行布局布線，輸出GDS文件結束設計。同步進行的驗證測試分功能驗證和邏輯驗證，包括門級仿真、硬件加速器仿真、時序分析、功耗分析、形式驗證、物理驗證等等。所進行的測試流程包括可靠性設計和芯片測試，而上述過程都離不開時序庫、功耗庫、噪聲庫和物理庫的支持。

鑒于與國際水平技術差距近二十年，唯有選擇特殊途徑才能減小時間差，為此國微建立國產EDA平臺時，選擇引進設計思想先進、整體軟件架構較好的布局布線關鍵技術，再將其中通用服務引擎如時序、功耗等工具分離出來形成獨立工具。這就打造出數字芯片設計全流程 EDA 系統平臺的關鍵一環，基于模塊級布局布線系統，輔以布局、時鐘樹綜合、布線、時序優化、功耗優化等內建工具，可以實現IC設計的快速收斂。這些系統工具已得到國際先進工藝廠商40 nm、28 nm、16 nm、10 nm的工藝認證，并得到更多工藝廠商不同程度的支持。

3 有志者的“芯”育情懷

黃國勇強調，EDA作為半導體產業中不可或缺的關鍵環節，其國產化志在必得，這將直接促進芯片的國產化的綜合能力。所以國微集團以之作為最重要的戰略發展方向，其重大舉措就是吸納眾多EDA行業的頂尖人才。他在清華計算機系連獲學士、碩士、博士學位，投身EDA領域很早，曾有“熊貓系統研發”及海外工作經歷，擔任過多項國家EDA攻關課題重任，并于2017年加入國微。他坦言，國內EDA領域人才匱乏使得研究和開發力量遠遠不足，國微為此將EDA人才培養放在重要的地位，促進微電子領域產學研的深層次結合。

國微集團和國內大學的合作已開始布局，與西安電子科技大學于2019年初成立西電國微EDA研究院，與東南大學2020年中成立EDA聯合實驗室，與國內多所高校建立研究生培養和實習基地。

加強校企合作首先以EDA企業具體需求為出發點，然后發揮各自特長。專注于基礎算法研究，而EDA企業以工程項目攻關方式完成產業要求，教師和學生在實戰中不斷積累經驗，這樣的良性互動才能更好地使EDA企業和高校受益，從而培植以國產化EDA開發國產化芯片的新興力量。

最近的經濟熱詞是“內循環”，半導體行業同樣需要內循環，通過政府、企業、學校、科研機構等把循環打通，保持解決問題的態度，整個產業鏈一起努力，相互促進，協同發展，形成完整的生態系統，才能不再受制約。黃國勇認為，只有潛下心來，把目光放長遠，把內循環做好，為中國集成電路產業貢獻成熟的數字芯片設計全流程EDA系統的目標就完全可以達到。