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地位堪比光刻機！國產EDA/IP有哪些“排頭兵”？
2022-03-17
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在芯片的生產環節中，EDA 工具與 IP 設計均不涉及芯片的實際生產制造，但作為芯片設計領域的第一環，EDA工具/IP核的技術進展直接影響芯片產業的發展速度，是國產芯片崛起極為關鍵的一環，重要性堪比光刻機。
由芯師爺主辦、深福保集團冠名、貿澤電子提供獨家禮品贊助的“2020 硬核中國芯”評選活動，以表彰國內優秀半導體企業，激勵國產企業加大IC產品與技術研發力度。本次評選中，有6家企業入選“硬核中國芯——2020年度國產EDA/IP評選”，本文盤點了入選企業的EDA工具和IP設計產品，為市場提供優質國產芯片軟件選型。
超低功耗BLE5.2射頻IP
所屬企業：銳成芯微（ACTT）
本產品支持BLE5.2協議，可實現NF=6dB(-97dBm sensitivity)，以及6dBm 輸出功率。功耗低至Rx=6mW，Tx=7mW@0dBm。形成的芯片產品經過國際一流客戶大量量產，在產品穩定性和兼容性方面得到很好的保證。
價格競爭力：本產品基于CMOS工藝實現，無需特殊工藝，也無需DNW等特殊器件，整個設計采用1P5M，而面積低至0.5 mm²。為客戶集成該產品后的市場成本提供極具競爭力的優勢。
技術創新：產品采用創新的設計架構，內置Balun，且無需外置電阻匹配網絡，在確保性能和低功耗特性的同時，成為業界最小面積的BLE IP。
客戶服務：基于ACTT多年的IP服務經驗和低功耗IP技術積累，可向客戶提供完整的BLE IP解決方案。除BLE IP的完整Designkit外，ACTT可提供BLE的工藝遷移和產品個性化定制。并且配合BLE提供協議棧技術支持，應用軟件支持等一攬子服務。ACTT的低功耗模擬IP，eNVM IP和接口類IP，同BLE IP一起構成平臺化IP解決方案，支持各類CPU架構，客戶可通過挑選和裁剪這些IP，來快速構成自己所需的規格，基于ACTT的系統集成經驗，可極大降低設計風險，節約開發成本，縮短上市時間。
市場銷量：BLE IP在55nm已持續供應客戶出貨多年，支持海內外應用大客戶多家。基于40nm設計的BLE IP，一經推出即或客戶采用，同時28nm也已同客戶合作并已開展設計。
高云云源?軟件邏輯綜合工具GowinSynthesis1.9.6
所屬企業：高云半導體
高云云源?軟件邏輯綜合工具GowinSynthesis1.9.6 支持Verilog/SystemVerilog、VHDL混合設計輸入，支持超大規模設計，提供業界領先的FPGA物理綜合解決方案，使之綜合結果質量提升10%，綜合效率提升20%；
價格競爭力：目前購買高云FPGA芯片免費提供高性能綜合工具的license；
技術創新：完全國產自主EDA工具，性能超越國際知名品牌的同類產品，為復雜可編程邏輯設計提供了優秀的HDL綜合解決方案；
客戶服務：結合高云云源?設計軟件，易于使用和Debug，高云提供原廠技術支持，確保客戶服務質量；
市場銷量： 自GowinSynthesis隨高云云源?軟件1.9.0發布（2019年2月）以來，在編譯質量和用戶體驗上受到了客戶的充分認可，GowinSynthesis已作為高云全系列FPGA芯片開發的默認首選綜合工具。
華夏芯64位多核處理器IP GPTX2 CPU
所屬企業：華夏芯
GPTX2 CPU是華夏芯完全自主知識產權的多核處理器IP，支持從單核到四個GPTX2 CPU內核的處理器集群。GPTX2 CPU內核是基于RISC架構的64位超標量處理器，擁有高度優化的3發射流水線，支持混合分支預測和亂序猜測執行。非一致的寄存器堆使超標量流水線能運行到更高的主頻，在編譯器技術的輔助下，可以對處理器的許多功能部件起到加速的作用。
GPTX2架構基于先進工藝設計，提供業界領先的性能和能效比，適合于輔助駕駛系統（ADAS）、機器人、AR/VR、智能監控、邊緣計算等嵌入式領域的高性能并行計算應用。
AGP2122 NB-IOT/GNSS Transceiver RFIP
所屬企業：旋極星源
AGP2122是旋極星源自主研發的國內首款成功商用授權的5G NB-IOT/GNSS雙模 Transceiver RFIP,具有以下創新點：
1.支持NB-IOT/GNSS雙模，兼容3GPP R15 FDD標準，支持R15標準FDD頻段，支持GNSS導航頻率（L1，B1，E1）；
2.采用低中頻接收機和極坐標發射機結構（Polar Transmitter）,實現超低功耗設計；
3. 接收通道和發射通道的低通濾波器和VGA采用分時復用的方式，以節省芯片面積，大幅簡化了電路設計，降低了成本；
4. 收發通道都支持IQ幅度及相位平衡度校準，以提高接收鏡像抑制度和降低發射EVM。
5. 集成高線性度的功率放大器，降低系統應用成本。
6. 集成DCXO，降低系統應用成本。
AGP2122接收功耗只有同類RFIP的60%，面積只有同類RFIP的70%，更是國內目前唯一集成了23dBm CMOS PA的5G NB-IOT/GNSS雙模Transceiver RFIP,目前已成功授權給國內知名客戶和歐洲市場，量產出貨超過百萬顆。
芯來600系列 RISC-V 處理器
所屬企業：芯來科技
芯來600系列RISC-V 處理器完全由芯來科技本土團隊自主開發設計，與既往產品一樣采用穩健的企業級Verilog代碼構建，可進行完整溯源和歸零，保障用戶使用的可靠和安全。瞄準AIoT邊緣計算實時控制以及需要完整操作系統支持的高性能嵌入式應用，適用于人工智能、存儲、智能電視、寬帶網關等應用場景。
性能：
支持RV64IMACFDP
支持用戶模式和PMP
支持硬件乘除法器
可配置任意大小的指令緩存（I-Cache），具有ECC功能
可配置任意大小的數據緩存（D-Cache），具有ECC功能
可配置任意大小的ILM和DLM提升性能和實時性
可配置用戶自定義指令接口
可配置AHB-Lite私有外設計接口
可配置從接口
可配置快速I/O接口
可配置時序提升
可配置MMU
可配置SIMD DSP單元
可配置硬件單精度浮點單元
可配置監督模式和可信執行環境TEE
Dhrystione標準跑分為1.7DMIPS/MHz
CoreMark跑分為3.03CoreMark/MHz
軟生態支持：
600系列處理器完整支持芯來科技軟件平臺NSP（Nuclei Software Platform），NMSIS是為芯來科技RISC-V處理器定義的廠商無關的硬件抽象層，定義了通用工具接口并提供持續的處理器設備支持，以及簡潔的處理器和外設的軟件訪問接口API。采用NMSIS框架，可以大幅提升應用軟件的復用性，縮短RISC-V微處理器開發者的學習時間，縮短基于芯來內核IP的新產品的上市時間。
Nuclei SDK是專為基于芯來科技Nuclei處理器內核的SoC開發的軟件開發包。Nuclei SDK以NMSIS為基礎進行開發，提供NMSIS上的所有功能，包括NMSIS-Core，NMSIS-NN，NMSIS-DSP。Nuclei SDK提供裸機（Bare-metal）以及實時操作系統（FreeRTOS，μC/OS-II）開發環境。
工具鏈支持：
芯來科技在提供完備Nuclei Studio及蜂鳥調試器的同時，目前已全面支持SEGGER的Embedded Studio和J-Link 工具；Lauterbach的Development Tool以及TRACE32®調試器；IAR的開發環境及調試工具。
FPGA評估套件：
芯來科技定制了基于Xilinx XC7A200T FPGA的專用硬件開發板和專用JTAG調試器，以便于600系列用戶能夠快速的移植處理器內核產品以及配套的MCU原型SoC。
ANX2403超低功耗全高清嵌入式DisplayPort?
1.4(eDP)定時控制器(TCON)
所屬企業：硅谷數模
ANX2403是硅谷數模在低功耗工藝、內嵌觸控技術和高動態范圍(HDR)技術方面的綜合能力的產物，其功耗迄今為止業界最低，不僅圖像性能提高，而且實現纖薄邊框設計，既降低了顯示面板制造商的成本，也使其面板更為輕薄。
這顆TCON是業界最低功耗的全高清eDP時序控制器，采用28nm工藝技術，將全高清60Hz功耗降至60mW。其功耗較40nm工藝技術降低35%，而較55nm工藝技術則降低50%以上，成為業界功耗最低的定時控制器。此外ANX2403還支持英特爾的低刷新率（LRR）和PSR2，可進一步降低功耗。低功耗的實現，里面有很多不同的維度。工藝制程的提升是最主要的影響。
另外我們也通過PSR給系統帶來了功耗的進一步降低。PSR是一種自刷新技術，在這種技術的加持下，TCON內部會有個buffer用于保持圖像顯示，不需要再從前端接收視頻數據。如果是靜止的圖像，GPU就能進入低功耗狀態，eDP主鏈接關閉；即便是動態畫面，可能仍然存在多個幀內容不變的情況，所以也可以節約功耗。后來的PSR2，則進一步實現僅傳輸修改后的畫面區域，即選擇性傳輸。
除了前面提到的工藝、PSR帶來的功耗表現更好，“還有一點，DisplayPort的傳輸速度是比較高的。ANX2403用的是eDP 1.4——在eDP的實現上，硅谷數模本身就有一些實現低功耗的獨門秘籍，所以不管是55nm，還是28nm，我們都能保持比競爭對手更低的功耗。
億靈犀eLinkSeas 06 eFPGA IP核
所屬企業：中科億海微
eLinkSeas采用高性價比LUT4的邏輯單元結構，可支持640~92000個邏輯單元典型集成范圍, 集成基于4Kbit大小的可編程塊存儲器BRAM單元，可實現不同位寬模式、不同時鐘模式的各類RAM、ROM、Shift Register和FIFO，集成數字信號處理DSP資源，可支持9×9、18×18、36×36乘法、加減、累加和求和等運算，可根據需求提供靈活可變的pin密度，典型pin密度為240對輸入輸出Pin@1000LUTs，典型靜態電流低至0.3mA@1000LUTs，時鐘頻率可達500MHz以上。與國外頭部企業最先進的同節點產品相比，在pin密度、功耗、定制設計服務、集成靈活度等方面上遙遙領先。
價格競爭力：與國外頭部eFPGA提供商對應IP核產品相比，價格低于其1/4。
技術創新：首款基于國產先進工藝的eFPGA IP核，首次開創自主“陣列規模/計算資源用戶自定義”編譯技術（已申請多項中國發明專利及軟件著作權），可針對不同用戶應用需求，快捷定制生成不同資源、版圖物理尺寸和形狀的嵌入式FPGA IP核，填補了我國自主工藝eFPGA 上的空白，樹立了國產工藝自主eFPGA IP核產品的標桿。
客戶服務：擁有成熟的具有eFPGA 軟硬件編譯技術，在確定規格條件下，為SoC用戶在1~2個月時間內提供所需GDS和相關文件，比國外對標產品 3~6個月的設計周期大幅度縮短。并可依托已有技術優勢，為用戶提供面向不同應用需求的定制可編程電路模塊及“版圖-晶體管-電路-系統”級完整解決方案，如面向高可靠性需求的加固IP核，面向深度學習的卷積運算加速核、面向高通量數據信號處理的矩陣運算加速模塊等。全程貼合支持客戶集成開發，被客戶評價為“國內最標準的eFPGA IP 提供商”。
市場銷量：eLinkSeas eFPGA IP核目前已授權國內多家SoC用戶單位，并為其提供集成完整解決方案，其中多家SoC芯片將于年底或明年年中流片，IP核保守估算年度銷售額可達千萬以上。
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