В мире проектирования микросхем существует несколько гигантов, монополизировавших рынок программного обеспечения для электронных систем автоматизации (EDA). Среди них Cadence Design Systems, Synopsys и Mentor Graphics – названия, которые давно стали синонимами отрасли. Хотя многие специалисты в области проектирования чипов отмечают, что инструменты этих компаний зачастую устаревшие, медленные и неудобные в использовании, эти же продукты остаются практически недосягаемыми для стартапов, желающих войти на рынок и предложить инновационные решения. Понимание причин, по которым молодым компаниям так сложно конкурировать с Cadence и его аналогами, требует изучения множества факторов – от сложных технологических требований до уникальных деловых связей и сертификационных барьеров. Исторически попытки стартапов изменить ситуацию неоднократно предпринимались, однако ни одна из них не смогла переломить ситуацию и выбиться в лидеры отрасли.
Проблема не в технических возможностях новых команд. Напротив, стартапы часто предлагают более быстрые, оптимизированные и современные подходы к симуляции и анализу чипов. Примером служат компании, которые в своё время разрабатывали параллельные симуляторы Spice, внедряли многоядерный анализ временных характеристик и использовали GPU-ускорение для повышения производительности. Но, несмотря на передовые технологии, эти компании не смогли закрепиться на рынке самостоятельно: их чаще покупали крупные компании, которые интегрировали новые технологии в уже существующие решения, после чего инновации не распространялись шире. Главным препятствием для стартапов является уникальный симбиоз, сложившийся между ведущими инструментальными производителями и крупнейшими производителями микросхем – такими как TSMC и Samsung.
Эти фабрики производят самые современные полупроводниковые изделия и требуют использования сертифицированных и полностью проверенных инструментальных средств для проектирования и верификации чипов. Сертификация – сложный, дорогостоящий и длительный процесс, предполагающий соответствие самым высоким стандартам, тесную интеграцию с производственными процессами и постоянное обновление с развитием методов производства. Поддержание этих отношений и достижение официального статуса сертифицированного партнёра является необходимым условием для выхода на рынок крупных производителей микросхем. TSMC, пожалуй, самый влиятельный из таких производств. Технологические узлы 3 нм и ниже – это вершина инженерной мысли, где точность и надёжность инструментов являются критически важными.
Компания тесно сотрудничает с ограниченным кругом EDA-поставщиков, входящих в так называемый «EDA Alliance». В этом сообществе лишь несколько компаний имеют полную сертификацию для работы с передовыми техпроцессами TSMC. Для стартапа получить хотя бы единственную функцию, одобренную таким производителем, чрезвычайно трудно. Более того, директора чиповых компаний, вкладывающих миллионы долларов в маск-сеты и запуск новых изделий, просто не могут позволить себе рисковать, используя неподтверждённые инструменты в ключевых стадиях разработки. Сертификационные барьеры поддерживаются и укрепляются отсутствием прямого интереса у крупнейших полупроводниковых фабрик к работе со стартапами.
Для таких гигантов стабильность и проверенная репутация важных партнёров имеют первостепенное значение. Вместо того чтобы тратить ресурсы на длительную и рискованную процедуру сертификации новых игроков, они предпочитают сотрудничать с уже зарекомендовавшими себя компаниями. Кроме того, сложность современных техпроцессов предоставляет собственные технологические вызовы. Создание инструментов, соответствующих требованиям 28-нм узла уже в 2010 году было большой задачей, а сегодня приходится работать с узлами 2 нм и меньше, учитывая сложность статистических вариаций и параллелизм на масштабах проектов сверхвысокой плотности. Никому не секрет, что построение таких сложных инструментов требует большого штата опытных инженеров, значительных финансовых вложений и постоянного развития.
Несмотря на все эти вызовы, некоторые стартапы находят собственные ниши, предлагая дополнительные инструменты, которые не конкурируют напрямую с главными EDA-пакетами, а дополняют их. Например, высокоскоростные инструменты для оценки мощности, площади и производительности (PPA) помогают проектировщикам быстрее проводить предварительный анализ без необходимости задействовать тяжелые и дорогостоящие традиционные решения. Такие инструменты могут ускорить этап исследования и оптимизации, предоставляя важную информацию значительно быстрее. Однако подобная стратегия имеет ограничения. Основные клиенты подобных продуктов – крупные компании, уже располагающие комплексным набором инструментов и готовые инвестировать в расширение функционала.
Стартапы и небольшие фирмы зачастую не могут позволить себе приобретение дополнительного программного обеспечения, а крупным игрокам незачем отказываться от проверенных решений ради экспериментов с новыми предложениями. При этом действия стартапов часто становятся заметны гигантам индустрии, что может привести к юридическому давлению или поглощению на ранних этапах. В результате потенциально перспективные компании либо теряют независимость, либо прекращают активную деятельность. Среди ключевых факторов, удерживающих молодых игроков за пределами рынка, можно выделить высокие финансовые и временные барьеры для входа, монополизацию контактов с ведущими фабриками, технологическую сложность и юридические риски. Хотя технические решения и находятся на стороне новых компаний, им сложно преодолеть системные препятствия, которые сформировались за годы доминирования крупных поставщиков EDA-инструментов.
Тем не менее потенциал для изменений существует. Новые технологии, такие как искусственный интеллект, машинное обучение и GPU-ускорение, открывают возможности для создания намного более эффективных и умных решений. Если стартапам удастся выйти на этап сертификации и инициативного сотрудничества с ведущими производителями микросхем, возможно, в будущем они смогут предложить инструменты, которые действительно изменят рынок. В конечном итоге, для того чтобы конкурировать с такими гигантами как Cadence, молодым компаниям необходимо не только создавать инновационные технологические продукты, но и укреплять деловые связи, строить доверительные отношения с фабриками и инвестировать значительные ресурсы в длительные процессы сертификации. Пока эти условия остаются труднодостижимыми, монополия крупных игроков в индустрии EDA останется практически непоколебимой.
Но именно через решение этих комплексных задач возможен прорыв и обновление отрасли, что будет полезно не только для стартапов и крупных компаний, но и для всей мировой полупроводниковой экосистемы.
