【求是芯星】弈芯科技（杭州）有限公司创始人黄继辉博士

（图为弈芯科技创始人黄继辉博士）

本期嘉宾来自于求是缘半导体联盟会员单位弈芯科技（杭州）有限公司创始人黄继辉博士（简称 黄博士）。黄博士是清华大学基科班学士，俄亥俄州立大学数学系博士（2005-2014）。黄博士曾担任Xtal Inc. CTO / 技术主管，参与Xtal的早期创立，带领团队开发Xtal第一款核心产品XMO；黄博士亦曾担任三星半导体硅谷部门OPC产品（RET产品）负责人，带领硅谷OPC软件开发团队配合三星韩国芯片制造部门完成14nm至7nm最先进工艺制程的实际tape-out流程。

黄博士拥有十多年的物理仿真、图像处理和数值优化经验，多年组合拓扑理论数学研究经验，为芯片几何优化等核心算法的拓展和创新提供理论基础。黄博士于2021年回到杭州余杭创业成立弈芯科技，专注于为先进工艺客户提供计算光刻和版图优化验证相关的EDA产品链。黄博士身上既体现了工程师的纯粹，又具有创业人的热情。欢迎您与我们一起听黄博士科普介绍EDA产业，了解黄博士与弈芯团队的创业故事。

求是缘：您能否从工具软件进化的视角带我们简单回顾一下全球（包括中国）EDA领域的产业发展脉络？未来EDA技术的主要发展趋势包括哪些？

黄博士：对于半导体产业链而言，EDA又是半导体产业的基座，覆盖芯片设计、前道晶圆制程工艺、后道封测全流程。我们以Fabless来举例，作为Flow工具，工程师需要打开EDA工具，依赖于并使用工具才能完成芯片的设计，选择工具和使用工具这个过程也越来越有难度。

对于早期的半导体产业链而言，EDA产业在其中的角色更像是一个深度配合者。EDA围绕Fabless的设计要求和Fab的工艺需求来进行深度的定制化开发和调试。早期大部分的EDA团队是来源于Fabless 或 Fab内部的一个部门，后来逐渐独立成为内部的一个公司，甚至是一个第三方的独立公司，与半导体产业互相支撑的关系。

EDA自身的适配性角色定位决定了EDA技术发展趋势主要依赖于半导体的制造工艺的倒逼，因此我们更习惯以半导体制造工艺需求来反推EDA工具软件的发展：由客户端提需求，EDA业者来做跟进和适配。一般是先基于下游Fab客户提出需求，我们作为EDA厂商再来根据需要开发出匹配的Flow或产品方案进行适配。比如EDA业者会围绕台积电的3nm工艺诉求而选择基于大模型来进行匹配开发。

从产业效率和商业角度来看，EDA领域还需要继续进行全链条的打通工作，确保Flow的连贯性和连接性。放眼全球EDA领域，巨头友商已经搭建起整体流程Flow，国内的小公司很难、很少有机会、有能力来搭建完整的EDA Flow.如同国外的巨头大多经历了多次产业并购而成，国内战略联合或并购也会出现。通过战略合作，促进友商们之间实现商业模式、技术方面的交流，形成相对完整的EDA产业链条群。

求是缘：EDA是集成电路设计所必须的工具软件，处于集成电路产业的最上游，是集成电路性能的源头。EDA工具软件覆盖半导体集成电路产业链哪些环节？国产EDA工具软件的兴衰如何影响我国集成电路产业发展水平？

黄博士：EDA是随着产业发展逐渐分离出来的工具软件，半导体设计制造流程中的大部分工序步骤:芯片设计、前道晶圆制造、后道封测等都需要EDA软件来支撑。

随着技术的迭代，这种配合会越来越深。比如，工艺设备本身的开发越来越依赖于EDA算法的配合；又包括芯片设计生产的所有步骤基本上都依赖于多款EDA工具。 

对于半导体而言，半导体的每一个制造环节工序不可或缺；同样与之配套支撑的EDA工具软件也至关重要。EDA软件支撑起每一道工序，是半导体产业工艺得以运转流畅的基石。

开发EDA工具是行业最底层、最枯燥又是最具原理性的工作，EDA产业若能更优质地完成自身研发的积累，则会成为助力我国半导体产业取得成功的关键之一。如果我国没有建立起稳健的EDA工具软件体系，我们的半导体产业，特别是先进的工艺制程发展将难以为继。

虽然EDA的整体经济规模在行业中不是最大的，但是其重要性不言而喻。对于我国EDA产业未来而言，最关键的问题是缺少富有多点经验的高端人才。EDA作为工具软件，需要跨学科的Knowledge积累，既需要有数学算法的积淀，又要历经芯片设计的物理流程，还要懂制造工艺流程等。而每个点工具的积累需要约10年的时间。如果要实现DTCO（设计工艺协同），至少要懂2-3个点工具，这就意味着高端人才的历练至少需要20-30年时间。这也就解释了为何国内EDA产业的真正中流砥柱还是以坚守本业20-30年的EDA老兵为主。同时也意味着年轻一代的新生力量要更加努力进取、持续学习。

求是缘：EDA软件工具支撑起集成电路设计到制造的全流程，请您从DTCO（设计工艺协同优化）视角来解读EDA工具软件是如何助力于先进制造工艺每一个工艺节点的顺利演进？

黄博士：EDA的产业链条很长，覆盖半导体芯片的设计到制造的大部分环节；但EDA工具软件的独立性又很强，工具软件步骤的独立性跨度很大。

对于围绕芯片设计的EDA业者来说，他们需要懂芯片设计、器件原理等。而对于围绕Fab制造工艺端的EDA业者来说，他们又要懂前道的晶圆工艺设备、前道的制造工艺、如光刻工序的光刻机的光学系统特性、化学品（光刻胶）的特性等。

围绕不同环节的EDA工具软件，虽然可以通过接口协议进行衔接，但是各家EDA厂商推出的版块还是“各自为阵”，做前道的很难和后道达成“同频共振”的效果。

目前EDA业界在探讨和推动DTCO（设计制造工艺协同），先进Fab已经着手推动DTCO，国内也已经同步开始进行探索。比如EDA²（EDA开放创新合作机制）已经在联合高校、EDA业者、Fabless、Fab等共同推动DTCO设计制造工艺协同，努力推动打通EDA全产业链的顺畅衔接。

DTCO的主旨是把后道（如Fab）的经验know-how， transfer至前道（Fabless），以确保后道的制造工艺能够匹配前道的设计需求。而国内的主要做法是依赖于Fab PDK库，PDK作为Fab的制造工艺Know-how的积累，来向前道Fabless传递信息。一方面,可以发挥出设计端更大的潜力和可优化的空间；另一方面，可以提早把生产端会遇到的问题通过更合理的方式抑或更弹性的规则模式让芯片设计端提前合理考虑。

求是缘：作为一种技术手段--计算光刻工具，计算光刻的整体流程包括哪些？是基于怎样的需求背景而生？

黄博士：计算光刻是对光刻流程的物理仿真，目标是获得更大的工艺窗口，使得Foundry（芯片生产厂）可以容忍更多的机器和操作误差，从而提升良率。先进工艺芯片的设计版图都需要经过全局的计算光刻优化（OPC 或者ILT反向光刻优化）。计算光刻在修正图形的基础上会添加额外的辅助图形配合主体图形获得更大的工艺窗口，算法复杂度非常高。

作为匹配计算光刻的流程的EDA工具软件本身并不复杂，工具软件的核心目的是告诉Fab来如何调节光刻机的参数，如何设置曝光度；同时，还需要帮助Mask（掩模版）厂商如何来设计掩膜形状等。

为了实现上述目的，EDA工具软件自身需要完成光刻工艺流程的仿真。首先根据光刻工艺的flow来进行建模，然后再根据合理的参数来进行OPC优化。

而建立精准的模型本身是一个颇具挑战的过程。首先我们要完成一定要求的工艺数据采集量，然后对采集的数据分析并进行优化和建模。建立模型之后，我们才可以来进行参数的调试，比如光源的选择和优化，掩模版的优化，版图的优化等，根据模型的调配，来设计中间的工序步骤。

早期阶段，芯片设计工程师可动手画图、手动调节版图，积累了足够的经验。

但是随着芯片的快速发展和工艺提升带来的数据量级，已不是人手工可完成的。同时随着工艺流程的逐步复杂，规则性的调节也不足够支撑掩模优化体系。基于Modeling based 计算光刻体系逐步被开发出来，逐步引入EDA工具软件来辅助，确保更精确地完成光刻工序。早期引入的EDA工具软件更偏重于规则的设立，后来逐渐往更高效率的自动化方向演进，开始进行建模、计算和仿真。

求是缘：半导体逻辑工艺进步推动了计算光刻技术的进步，而作为工具软件，它又将如何推动先进光刻工艺的演进？

黄博士：过去，Fab习惯基于工艺工程师的经验来不断尝试不同的工艺参数，直至最终定下合适的Recipe（配方）。但传统方式既浪费成本（晶圆、设备时间、耗材），也耗费时间。

随着制造先进工艺制程越来越难，先进工艺节点Fab很难通过真实的流片流程来进行工艺的摸索和优化；这也就意味着其越来越依赖于算力和EDA软件工具去完成更复杂的微观空间探索，而大模型算力资源能为Fab提供更广阔的计算空间。

EDA工具软件需要告诉Fab如何去配置光源，如何优化掩模版等。先进光刻工艺越来越依赖于整体良率的把控，计算光刻逐步变成良率优化的核心支撑。显卡（算力芯片）巨头也在深度配合EDA厂商深度合作，满足先进Fab的需求。

求是缘：作为计算光刻方向的专家，您如何看待计算光刻工具的未来发展方向？ 

黄博士：从我个人的角度来看，计算光刻工具的发展方向可以从以下几个角度来看。

首先，在3nm-2nm的线宽节点工艺，我们需要考虑邀请资深的物理专家参与，去解决量子效应对制造工艺带来的影响。

其次，先进工艺制程以下（14nm以下），Mask rule（掩模规则）变得越来越复杂，原来的传统直线掩模难以覆盖，需要引入曲线掩膜来提升良率。但曲线掩膜曲线掩模版的优化难度非常高，需要全新的架构和算法底层创新，直接导致掩模版成本上升。弈芯AuthenOPC是国内唯一的支持曲线计算光刻的国产EDA工具链产品。

最后，大模型的引入还需要各方生态伙伴的深度配合。我们一方面是需要获得脚本配置信息，还需要学习自动化和工艺Recipe配方，最终实现大模型工具的完全智能化。

求是缘：弈芯科技的主要工具软件产品包含哪些？覆盖哪些应用场景？

黄博士：弈芯团队早期围绕Fab的需求场景，来提供计算光刻OPC的产品和服务。

同时我们继续往前走去拓宽我们的产品方案。我们为Fabless、Fab提供DFM产品 （Yield Enhancer，Dummy Fill），SEM电镜图分析工具，版图工具, DRC/LVS，低功耗模块设计优化，异构（GPU或其他算力芯片）算法加速计算光刻等。现阶段，我们主要服务于130nm~28nm工艺的晶圆厂。

同时，我们围绕硅光客户方向进行布局，联合Fab来进行工艺探索。弈芯AuthenOPC是国内唯一的支持曲线计算光刻的国产工具链产品，我们的硅光OPC方案能对硅光工艺的波导损耗（尤其是130nm以及以下工艺）有非常明显的性能改善。

求是缘：从创始人的视角来看，您认为弈芯科技团队的特色和优势体现在哪些方面？

黄博士：我们拥有坚实的底层研发能力。我认为这也是我们弈芯团队最大的特色：我们拥有全面的从0→1的研发能力，这是很难突破的点。2014年起我在硅谷参与创业，有幸地完成了从0→1的研发流程。

我们希望为EDA工具软件产业做有价值的事情。我们看到了工具软件的方向，我们愿意一直坚守于此。无论是当初在硅谷还是回到国内，我们选择一直坚守在工具软件行业，放弃曾经令人艳羡的互联网、游戏、金融等领域的高薪工作机会。

我们强调创新和前沿探索。我们还是希望能跳出传统的框架来进行新技术方向的探索。比如对先进工艺节点以下（14nm）的曲线掩模的深度研究，即便目前在国内还很难有大面积商用落地的机会。

求是缘：作为求是缘半导体联盟的新晋会员单位，您如何看待会员单位与联盟之间的关系？您认为联盟应该在哪些方面继续完善，以利于更好地服务产业会员？

黄博士：半导体产业链需要很强的技术背景支撑，求是缘半导体联盟作为一个半导体产业组织，联盟内的技术背景氛围好，为我们产业人创造了一个相对纯粹的互动氛围。

加入求是缘半导体联盟产业组织，一方面让我们获得年长产业前辈的青睐、鼓励和扶持；另一方面，我也希望年轻的产业人之间也能形成合力。在年长的产业前辈和中青年创业人之间建立坚实的链接，避免造成产业之间传承的断层。

弈芯科技作为联盟的产业会员，我和我的同事们也愿意成为联盟的志愿者，积极参与，基于我们自身的能力和影响力来为半导体产业做有价值的事情。我也希望大家能通过联盟与产业链上下游生态伙伴建立更深度的Link.

采访者后记

因为看见，所以相信。因为热爱，所以坚持。正如黄博士所言，正是因为看好并且希望能真正做好EDA工具软件，才能心无旁骛地坚守于EDA领域十多年。

自1970’s开始，国内的EDA产业人已经开始投入于此。自“熊猫系统”逐渐夯实基础研究，形成原始创新合力，再基于下游产业的应用需求逐步迭代。几十年来，正是由EDA产业人一代又一代的默默坚守与培育，才有望让一株株单薄EDA小树成长为根深叶茂的森林。 

（图为采访团队与嘉宾合影）

感谢弈芯科技团队对本次采访的支持和协助。