西门子EDA断供中国将如何冲击国内芯片产业？

作为全球领先的EDA工具供应商，西门子EDA旗下的Calibre系列产品占据其总营收的40%。在芯片设计的sign-off（签核）环节，该工具被超过90%的IC设计公司采用，市场份额预估超70%。若该产品断供，将对中国芯片行业产生深远影响。

那么，物理验证工具是什么？

芯片制造和机械制造类似，制造厂都是通过接收不同客户的设计图纸来生产不同的产品。但不同的芯片图纸和制造工序更加复杂，例如，先进工艺设计图纸的图层数可达数百层，制造工序多达上千步，制造约束相关的规则文件规模可从28nm的数万行增长到先进工艺的数百万行。如何保障设计图纸的合规性、正确性、合理性，是芯片能否成功投产的关键。因此，对芯片设计图纸（版图）的检查环节，被业界称为signoff（签核），此环节对应的EDA工具也被称为物理验证工具。芯片的版图只有经过了signoff，才能交付制造厂生产。

物理验证工具作为确保设计图纸合规性、正确性的关键环节，主要包括：

● DRC（设计规则检查）

其主要功能是检查版图能否在对应的工艺制程下制造来。例如，图形的线宽线距太细，超过了工艺极限，是无法被生成出来的。这很像建筑业的“施工规范”，房屋的承重墙厚度、门窗的间距都需要符合安全标准才能稳固。

● LVS（版图及原理图一致性检查）

其主要功能是从物理版图中，提取出所有器件及参数，互联网络，并与芯片设计的原理图数据进行一致性检查，保障芯片功能的正确性。就像建筑业的监工，需要核对建筑图纸与实际施工是否一致，对照设计图检查水电走线、房间布局是否正确，避免出现图纸是三居室被建成两居室，水电走线错误等问题。

● DFM（可制造性设计）

其主要功能是在芯片能够被正确的制造出来的前提下，从良率和可靠性的角度出发来做版图的合理性检查和优化。例如，同一图层的图形密度分布不均匀，会导致芯片平整度不均，影响良率和可靠性，EDA工具需要检查出不均匀的区域，并合理的填充图形保持芯片平整度；特殊的图像组合模式，在量产时，因工艺波动容易形成缺陷等。就像楼房的墙体，钢筋密度局部过高，混凝土浇灌过程可能产生气泡，影响质量。

● PERC（可编程式电汽规则检查）

其主要功能是检测物理版图中与电汽相关的可靠性问题，从而确保器件能够工作在正常、稳定的电学状态。例如，大量的芯片面临ESD问题导致芯片失效，较细的金属导线无法承受过载电流。就像对建筑物进行抗震应力分析，确保其内部结构在特定的场景下，受力均匀且在安全范围内，不会发生变形甚至倒塌。

那么，西门子Calibre垄断的原因是什么？

物理验证工具运行所需的各类规则，需要制造厂通过物理验证工具对应的语言来描述，并形成规则文件交付给设计者使用。因Calibre工具在多年前就具备技术优势，各家制造厂都采用Calibre的语法来书写自己的设计规则，并将Calibre认证为标准的签核工具推荐给设计公司。制造厂开发设计规则文件需要耗费大量的人力物力，在有Calibre工具的情况下，难以再去开发包括Cadence和Synopsys公司在内的其它工具的设计规则文件。这也进一步从产业生态上帮助Calibre形成了垄断。

国产替代的突破与挑战

华大九天在物理验证领域经过30余年的坚持与努力，在大量用户及制造厂的千锤百炼下，已经形成了以Empyrean Argus产品线为中心的，针对模拟、射频、存储、数字、面板等各类芯片设计及制造的完整物理验证解决方案，并取得了显著的成绩。

例如，在液晶面板领域，因制造和设计在同一公司，Calibre并未借助产业分工形成垄断，华大九天的物理验证工具凭借技术和应用创新，形成了圆弧处理，伪错去重等大量特色解决方案，深得用户喜爱，已经占领中国95%以上的市场份额，成为了业界面板领域的signoff工具；

在泛模拟设计领域，深入挖掘设计需求，在电源管理芯片的高压可靠性检查覆盖率，存储芯片阵列层次处理与验证性能，射频定制规则等方面创新，助力数百亿颗芯片的量产；在新兴的Chiplet应用领域，新应用带来新技术需求，华大九天抓住技术变革的时间窗口，与先进封装厂紧密合作，通过多芯片版图集成验证解决方案引领市场发展。

在数字设计领域，因先进工艺版图数据量大，设计规则多，Calibre工具的性能不足，成为制约设计者做设计迭代的瓶颈。华大九天从性能上直面技术挑战，通过层次化与并行等算法创新，据悉实现了2-5倍性能优势，在正面竞争中取得了技术性优势。

未来破解Calibre和晶圆制造厂形成是生态垄断，华大九天投入大量人力与晶圆制造厂商合作，通过工具认证和设计规则文件开发建设自主生态。据悉工具目前已经通过三星、TowerJazz、XFab等海外厂商的认证，国内几乎所有晶圆制造厂都在与华大九天合作，加速Calibre设计工具和规则的迁移。

华大九天的物理验证产品线在功能对标齐全的前提下，已经从技术及应用层面都呈现出超越之势，在更多晶圆制造厂及设计公司的支持下，利用中国研发速度的优势，定将打破垄断，并通过技术优势，助力中国芯片产业发展。