在8月23日,北京时间,华为副董事长兼轮值董事长徐直军正式发布了公司最新的商用AI芯片“昇腾910”,并同步推出了与之配套的全新一代AI开源计算框架MindSpore。这一发布标志着华为“达芬奇项目”的一个关键里程碑。
徐直军表示,昇腾910拥有当前最强的运算能力,主要服务于万物互联的智能生活场景,同时也致力于优化华为自家的硬件及云服务计算环境。
关于这款芯片的具体参数,这里暂不详述,有兴趣的读者可以自行查阅。值得关注的是徐直军提到的一句话:“由于华为已无法与美国EDA(电子设计自动化)公司合作,虽然这对效率产生了一定影响,但华为依然能够开发出芯片。”
EDA是什么?可以将其视作芯片设计领域的“工具箱”,它将复杂的物理问题用数学模型进行精确表述,同时还帮助优化设计,确保芯片在各个环节中功能的一致性。EDA的核心作用包括三个方面:用数学模型模拟制造过程中的各种问题;在确保逻辑功能正确的前提下,通过数学工具找到最佳解决方案;验证芯片设计中的逻辑功能是否保持一致。
在当前主流的IC设计公司中(如华为、苹果、高通),普遍采用自主设计与代工厂合作的模式。设计完成后,芯片样品需要送至代工厂进行流片测试,流片成功后才可进入量产阶段。
以台积电的7nm工艺为例,每次流片的费用大约为3000万美元。而2020年开始建设的3nm生产线,其流片费用预计高达4亿人民币。如果不使用EDA工具直接进行流片,那所需的费用和工作量将极其庞大。人工计算和绘图不仅增加了工作量,也大大提高了失败的风险。
例如,小米澎湃S1芯片在使用EDA工具时,共经历了五次流片测试。第一次确认设计问题后需要大改,第二和第三次未能点亮,第四次发现重大Bug需重新设计,第五次晶体管无法响应,最终项目停滞。这五次流片的成本几乎等于红米一年的利润。这还只是使用了EDA工具的情况,若未使用,成本和风险更难以估量。
我们可以看到,小米澎湃S1发布时致谢图中除了台积电和ARM外,还包括了Synopsys、Cadence、Mentor以及华大九天等EDA公司。其中,前两者为美国公司,Mentor已被德国西门子收购,而华大九天则是国内企业。
市场份额方面,全球芯片设计公司主要依赖Synopsys和Cadence的EDA工具,而Mentor在DFT领域具有领先优势,这三家公司占据了市场的95%。国内EDA公司多数只能提供部分工具,而华大九天则拥有全流程工具,但其团队规模仅有300余人。
EDA工具的研发难度极高,它不仅要求具备半导体、数学和芯片设计的知识,还需要解决半导体制造中的物理问题。大多数具备这三方面知识的人才已被三大巨头公司吸纳。即使是华大九天这样的顶尖公司,面对挑战也显得无比艰巨。华为无法继续与美国EDA公司合作,无疑是其面临的一次重大打击。
值得注意的是,华大九天的全流程工具已经取得了显著进展,这无疑是一个积极信号。尽管如此,与顶尖水平相比,仍有很长的路要走。
最后需要强调的是,芯片制造不仅仅是生产一块小小的芯片。从ARM架构授权到EDA工具的使用,从光刻机的生产到芯片的制造和流片,每一环节都凝聚了无数物理学家和数学家的智慧。对于那些贬低国产芯片性能的人,希望你们能给予他们足够的尊重。
我们期待在集成电路领域取得更大的进步,每一份努力都值得被铭记!