思尔芯精准芯策略提升芯片市场成功率

在3月29日的“2024年中国IC领袖峰会”上，思尔芯创始人、董事长兼CEO林俊雄，介绍了思尔芯的“精准芯策略”（Precision Chip Strategy, PCS），包含左移周期并行驱动、异构验证方法，以及其全流程数字EDA工具助力芯片前端验证的案例。h22esmc

数字电路设计的诸多新挑战

虽然中国市场有很多芯片需求，且对芯片性能要求不一定非常高端，但是国内芯片行业变化极快且需要新技术。再加上，芯片企业还面临“备库存”“价格低迷”等诸多挑战。如今，国产中低端芯片市场已经“杀”成一片“红海”。h22esmc

“其实，对于一家芯片公司而言，开发一颗芯片的风险并不小。这些风险包括：芯片设计完成后，能否通过认证？芯片生产过程中，是否会出现其他竞争对手？芯片开发出来后，市场是否会发生变化、客户会不会买单……”在林俊雄看来，开发一颗“下一代”芯片，需要很更多新方法和新工具。h22esmc

他指出，数字电路设计的新挑战主要受新应用、新技术、新市场的影响：h22esmc

• 新应用带来了新的市场需求，比如汽车智能化&电动化、AI撬动工业4.0革命等，这些新应用均对数字芯片提出新要求。
• 新的架构、标准、需求和理念在不断推动行业进步，比如RISC-V、Chiplet等新技术的出现，要求芯片设计公司思考“RISC-V芯片选择哪些指令集才最有效益”“Chiplet芯片采用什么架构、如何分割”等问题。
• 受地缘政治的影响，中国高科技企业受到诸多限制，但这也是大家的绝佳发展机遇。近年来，中国芯片企业在细分领域做出了新成绩，同时大家也对芯片验证提出了更多新要求。

随着市场要求对芯片更加多样化，芯片设计厂商也面临着新的挑战。尤其是，当前国产芯片行业正加速发展，每个芯片赛道都充斥着大量的竞争者，芯片设计厂商想要抢占先机，就必须比别人更快将芯片推向市场。h22esmc

验证是芯片设计中极其重要的一环，也占用了设计企业相当多的时间。比如，Wi-Fi设计中有70%的时间在做验证，仅有30%的时间是在做设计。随着芯片集成度越来越高，其复杂度也越来越高，它所使用的软件也更多，搭建一个好的环境非常困难。不仅要求做出来的芯片是正确的，还要求该芯片符合市场需求，这对验证工具也提出了非常多的需求。h22esmc

庆幸的是，现在有一些新方法和新工具，能为芯片厂商提供芯片设计策略，助力他们将芯片更快推向市场。思尔芯主要聚在前端设计与验证部分，可帮助芯片设计企业缩短芯片验证时间，加快芯片上市（Time-to-Market）的速度。h22esmc

两大方法论助力芯片市场成功

·流片失败的原因

在林俊雄看来，在芯片设计环节最大的风险是流片失败，而造成流片失败的原因大同小异。h22esmc

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他援引了2022年威尔逊研究小组(Wilson Research Group)IC/ASIC功能性验证研究数据：在2014、2018、2022年三个年份，平均50%的流片失败是逻辑/功能层面的问题，平均35%的流片失败是功耗问题，平均24%的流片失败是时钟问题，其他主要流片失败原因详见上图。值得注意的是，在2022年流片失败的原因中，还新出现了功能安全、信息安全、良率、可靠性原因，这些导致流片失败的原因是以前很少会被大家考虑的问题。h22esmc

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如果进一步观察，在2016、2018、2020、2022四个年份，造成芯片功能缺陷的根本原因(有时一颗芯片流片失败是多种原因叠加导致)：其中，超过60%以上的原因是设计错误，超过40%的原因是规格不正确或不完整。上图第四、五列涉及到IP，在模块化的芯片设计中，设计厂商购买IP模块，设计环节可复用IP模块。林俊雄把IP相关的问题归结为“设计本身有问题”。h22esmc

而上图的第二、第三项是规格问题，如果设计的芯片规格有问题，即使生产出来也无法销售。他还补充说，由于市场在不断发生变化，若芯片的开发流程太长，可能会出现“当某一规格的芯片具备量产能力时，市场的需求已经发生了变化”的问题，这促使芯片设计厂商不得不重视芯片开发周期问题。h22esmc

·左移周期和异构验证

思尔芯近5年来一直在扩张产品线，为芯片设计厂商提供更多新工具，帮助它们“缩短芯片上市时间”。林俊雄介绍说，“我们将这种策略简称为‘精准芯策略’，它涵盖了左移周期和异构验证两大方法，前者是确保设计正确芯片（Design the Right Chip），后者是确保芯片设计正确（Design the Chip Right）。”h22esmc

左移周期可以助力芯片设计企业在非常早的阶段，就能判断自己的芯片规格是否符合市场需求。 “我们可以用芯神匠架构设计工具建模，这个建模由很多不同的模型组合在一起，这些设计可以混合仿真。如果芯片已经进入硬件阶段，我们还可提供芯神鼎硬件仿真工具和芯神瞳原型验证工具。”林俊雄表示。h22esmc

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由于芯片的投片成本高昂，投片失败不仅会损失金钱，还会影响企业的市场窗口。随着芯片集成度越来越高，其复杂度也越来越高，它所使用的软件也更多，搭建一个好的环境非常困难。不仅要求做出来的芯片是正确的，还要求该芯片符合市场需求，这对验证工具也提出了非常多的需求。思尔芯在芯片设计的每一个阶段，都能提供相应的验证工具。h22esmc

思尔芯通过异构验证方法，融合了多种先进仿真与验证技术，针对不同阶段采用相应的设计与验证策略。包括架构设计（芯神匠）、软件仿真（芯神驰）、硬件仿真（芯神鼎）和原型验证（芯神瞳），覆盖了从IP开发到系统验证的全过程。此外，通过利用数字电路调试软件（芯神觉）以及丰富的外置应用库/降速桥/VIP，思尔芯构建了一个全面的设计、验证和调试环境。这个环境不仅促进了跨团队的高效协作，也确保了设计的每个环节都能达到预定的准确性，从而在短的时间内高效实现了“确保芯片设计正确”的目标。h22esmc

思尔芯EDA工具应用成功案例

“2004年，我从硅谷回到上海，创立了中国首家数字EDA公司。在这20年里，我们与客户及合作伙伴一起解决了许多问题，也共同见证了中国半导体的快速发展。”林俊雄感慨道。h22esmc

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他还透露说，在2018年之前，思尔芯约有70%的客户是国外客户，2018年加入了国微集团之后，2019至2020年连续获得两轮融资，公司得到了快速发展。如今，思尔芯主要聚焦于国内客户，为芯片设计企业提供验证服务。“在此期间，我们的工具链从点工具，进化到数字前端EDA整体工具，整体业务的发展速度非常快。”h22esmc

截至目前，芯神匠架构设计、芯神驰软件仿真、芯神鼎硬件仿真、芯神瞳原型验证、芯神云EDA云都已经有了成功案例，例如：思尔芯的芯神瞳原型验证帮助北京开源芯片研究院的“香山”处理器开发与应用落地；思尔芯也通过芯神瞳原型验证与芯动科技IP联合，EDA+IP的组合方式让客户能够站在双方几十年的知识积累和客户经验上，在很短时间内完成一个贴近自己具体应用需求的SoC重建。此外，思尔芯还与腾讯云合作部署芯神驰软件仿真云服务，提供按需和无限的仿真能力，提高验证团队的工作效率。h22esmc

如今，思尔芯已服务于全球超过600家客户，包括行业巨头如英特尔、三星、索尼以及黑芝麻、开芯院和芯动科技等。其产品已广泛应用于物联网、云计算、5G 通信、智慧医疗、汽车电子等终端领域。思尔芯凭借其20年的技术积累和完善的数字前端EDA解决方案，已经展现出了其卓越的能力。通过实施“精准芯策略”、提供本地化支持和定制服务，思尔芯不仅加速了客户产品的上市时间，还成功开辟了新的市场空间，助力中国芯片市场加速技术迭代与创新。h22esmc