作為全球領先的EDA工具供應商，西門子EDA旗下的Calibre系列產(chǎn)品占據(jù)其總營收的40%。在芯片設計的sign-off（簽核）環(huán)節(jié)，該工具被超過90%的IC設計公司采用，市場份額預估超70%。若該產(chǎn)品斷供，將對中國芯片行業(yè)產(chǎn)生深遠影響。

那么，物理驗證工具是什么？

芯片制造和機械制造類似，制造廠都是通過接收不同客戶的設計圖紙來生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。但不同的芯片圖紙和制造工序更加復雜，例如，先進工藝設計圖紙的圖層數(shù)可達數(shù)百層，制造工序多達上千步，制造約束相關的規(guī)則文件規(guī)?？蓮?8nm的數(shù)萬行增長到先進工藝的數(shù)百萬行。如何保障設計圖紙的合規(guī)性，正確性，合理性，是芯片能否成功投產(chǎn)的關鍵。因此，對芯片設計圖紙（版圖）的檢查環(huán)節(jié)，被業(yè)界稱為signoff（簽核），此環(huán)節(jié)對應的EDA工具也被稱為物理驗證工具。芯片的版圖只有經(jīng)過了signoff，才能交付制造廠生產(chǎn)。

物理驗證工具作為確保設計圖紙合規(guī)性、正確性的關鍵環(huán)節(jié)，主要包括：

DRC（設計規(guī)則檢查）

其主要功能是檢查版圖能否在對應的工藝制程下制造來。例如，圖形的線寬線距太細，超過了工藝極限，是無法被生成出來的。這很像建筑業(yè)的"施工規(guī)范"，房屋的承重墻厚度、門窗的間距都需要符合安全標準才能穩(wěn)固。

LVS（版圖及原理圖一致性檢查）

其主要功能是從物理版圖中，提取出所有器件及參數(shù)，互聯(lián)網(wǎng)絡，并與芯片設計的原理圖數(shù)據(jù)進行一致性檢查，保障芯片功能的正確性。就像建筑業(yè)的監(jiān)工，需要核對建筑圖紙與實際施工是否一致，對照設計圖檢查水電走線、房間布局是否正確，避免出現(xiàn)圖紙是三居室被建成兩居室，水電走線錯誤等問題。

DFM（可制造性設計）

其主要功能是在芯片能夠被正確的制造出來的前提下，從良率和可靠性的角度出發(fā)來做版圖的合理性檢查和優(yōu)化。例如，同一圖層的圖形密度分布不均勻，會導致芯片平整度不均，影響良率和可靠性，EDA工具需要檢查出不均勻的區(qū)域，并合理的填充圖形保持芯片平整度；特殊的圖像組合模式，在量產(chǎn)時，因工藝波動容易形成缺陷等。就像樓房的墻體，鋼筋密度局部過高，混凝土澆灌過程可能產(chǎn)生氣泡，影響質(zhì)量。

PERC（可編程式電氣規(guī)則檢查）

其主要功能是檢測物理版圖中與電氣相關的可靠性問題，從而確保器件能夠工作在正常、穩(wěn)定的電學狀態(tài)。例如，大量的芯片面臨ESD問題導致芯片失效，較細的金屬導線無法承受過載電流。就像對建筑物進行抗震應力分析，確保其內(nèi)部結(jié)構(gòu)在特定的場景下，受力均勻且在安全范圍內(nèi)，不會發(fā)生變形甚至倒塌。

那么，西門子Caliber壟斷的原因是什么？

物理驗證工具運行所需的各類規(guī)則，需要制造廠通過物理驗證工具對應的語言來描述，并形成規(guī)則文件交付給設計者使用。因caliber工具在多年前就具備技術(shù)優(yōu)勢，各家制造廠都采用caliber的語法來書寫自己的設計規(guī)則，并將caliber認證為標準的簽核工具推薦給設計公司。制造廠開發(fā)設計規(guī)則文件需要耗費大量的人力物力，在有caliber工具的情況下，難以再去開發(fā)包括cadence和synpsys公司在內(nèi)的其它工具的設計規(guī)則文件。這也進一步從產(chǎn)業(yè)生態(tài)上幫助caliber形成了壟斷。

國產(chǎn)替代的突破與挑戰(zhàn)

華大九天在物理驗證領域經(jīng)過30余年的堅持與努力，在大量用戶及制造廠的千錘百煉下，已經(jīng)形成了以Empyrean Argus產(chǎn)品線為中心的，針對模擬，射頻，存儲，數(shù)字，面板等各類芯片設計及制造的完整物理驗證解決方案，并取得了顯著的成績。

例如，在液晶面板領域，因制造和設計在同一公司，caliber并未借助產(chǎn)業(yè)分工形成壟斷，華大九天的物理驗證工具憑借技術(shù)和應用創(chuàng)新，形成了圓弧處理，偽錯去重等大量特色解決方案，深得用戶喜愛，已經(jīng)占領中國95%以上的市場份額，成為了業(yè)界面板領域的signoff工具；

在泛模擬設計領域，深入挖掘設計需求，在電源管理芯片的高壓可靠性檢查覆蓋率，存儲芯片陣列層次處理與驗證性能，射頻定制規(guī)則等方面創(chuàng)新，助力數(shù)百億顆芯片的量產(chǎn)；在新興的chiplet應用領域，新應用帶來新技術(shù)需求，華大九天抓住技術(shù)變革的時間窗口，與先進封裝廠緊密合作，通過多芯片版圖集成驗證解決方案引領市場發(fā)展。

在數(shù)字設計領域，因先進工藝版圖數(shù)據(jù)量大，設計規(guī)則多，caliber工具的性能不足，成為制約設計者做設計迭代的瓶頸。華大九天從性能上直面技術(shù)挑戰(zhàn)，通過層次化與并行等算法創(chuàng)新，據(jù)息實現(xiàn)了2-5倍性能優(yōu)勢，在正面競爭中取得了技術(shù)性優(yōu)勢。

未來破解caliber和晶圓制造廠形成的生態(tài)壟斷，華大九天投入大量人力與晶圓制造廠商合作，通過工具認證和設計規(guī)則文件開發(fā)建設自主生態(tài)。據(jù)悉工具目前已經(jīng)通過三星，TowerJazz，XFab等海外廠商的認證，國內(nèi)幾乎所有晶圓制造廠都在與華大九天合作，加速caliber設計工具和規(guī)則的遷移。

華大九天的物理驗證產(chǎn)品線在功能對標齊全的前提下，已經(jīng)從技術(shù)及應用層面都呈現(xiàn)出超越之勢，在更多晶圓制造廠及設計公司的支持下，利用中國研發(fā)速度的優(yōu)勢，定將打破壟斷，并通過技術(shù)優(yōu)勢，助力中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。