AI导读:

  上海集成电路产业多年静水流深。浦东作为集聚区,产业规模已悄然突破3000亿元,占全市70%、全国20%以上。
  规模是观察一地产业能级的重要指标,但另一个不容忽视的信号是产业集聚度。经过30多年发展,浦东不知不觉成

  上海集成电路产业多年静水流深。浦东作为集聚区,产业规模已悄然突破3000亿元,占全市70%、全国20%以上。

  规模是观察一地产业能级的重要指标,但另一个不容忽视的信号是产业集聚度。经过30多年发展,浦东不知不觉成为高端芯片设计、特色工艺、封装测试、核心设备和关键零部件材料等集成电路“全链条”的承载地。

  全产业链铺就,意味着任何一家相关企业“嵌入”到这片土壤中,都能获得整个行业生态的托举和滋养,这是一种无形的吸引力。

  培风图南,一家曾在上一轮电子行业“缺芯潮”中,被华为等国内知名企业视作解决“关键问题”的EDA工业软件公司,在今年春天,毅然将深耕十余年的企业总部,整体迁移到上海张江集成电路设计产业园。公司同时获得了张江高科的一笔投资。

  创始人沈忱,土生土长的上海人,选择在这时“杀回”故乡,有两个不能不说的理由。“2024年,我们终于打造出1:1对标全球头部EDA企业新思科技的产品——Mozz TCAD,取得了里程碑式的进展。我们的实力能够跟上海的产业生态充分匹配。”

  第二个理由更急迫和现实:半个多世纪以来,摩尔定律(即集成电路上的晶体管数量,每18-24个月翻一番)都是悬在行业头上的一把利剑。进入AI时代,人类更得直面算力每4.5个月翻一番的残酷。“国内唯有张江,全产业链分布不超过5公里范围,一天内能凑齐全部供应商。只有来上海,才有机会跑赢时间。”沈忱说。

  坚守十八年做出国产替代,客户却提出美国软件也达不到的新需求

  一颗手机芯片上,往往有上百亿、甚至上千亿个晶体管。线路密到纳米级,连线长度加起来能绕地球几圈。再顶级的工程师也无法“手搓”出来,必须依靠TCAD,把人类需要芯片实现的功能,“翻译”成晶体管布局图。

  可以说,作为芯片设计的核心工业软件,EDA就是“芯片之母”,而TCAD 作为EDA的物理底层源头,是连接集成电路设计与先进制造的关键枢纽。先进制程(7纳米及以下)越先进,TCAD权重越高,是后摩尔时代最核心的卡脖子环节。

  依靠TCAD软件,不仅能设计出更先进的芯片,还能在制造之前进行一番“超级演算”,从而大大提升芯片的“良率”,节约成本。

  2010年沈忱刚刚从海外归国创办公司,全球的EDA还处于被美国三巨头完全垄断的阶段。“它们在中国民用市场的占有率超过了90%。而我们的国产EDA软件几乎找不到融资,也很难发展民用客户,甚至人才储备也不充分。万幸我们依托于强大的祖国,能够在战略国防层面找到机会,才让当时还只是一个创业团队的我们能生存下去。”

  彼时,很少有人意识到,对海外技术的高度依赖,将有可能在未来某一天,给全行业带来危机。直到2021年,一场突如其来的全球芯片短缺风暴席卷,从汽车、手机、游戏机等消费电子领域,迅速蔓延至整个半导体产业链,被业界称为“缺芯危机”。

  这场危机不仅让全球经济蒙受巨大损失——仅在2021年和2022年,半导体短缺就导致全球汽车制造商减产近1500万辆,更深刻揭示了全球供应链的脆弱性,让越来越多中国企业意识到,芯片自主制造的时代,已经兵临城下。

  而培风图南的关键转折,恰恰就发生在国内某龙头企业“缺芯”之后。“该企业遭到制裁后,短期内无法再购买到新思科技的EDA软件,他们找到我们,希望尽快开发国产替代。”在此前没有民用市场经验、团队仅有30人、年营收几百万元的情况下,要“硬刚”仅研发人员就有200多号的全球EDA“老大哥”,培风图南必须把全副身家押上。

  得益于自主研发的底层代码积累和对“前沿问题”的长期追踪,用了3年时间,培风图南凭借三维工艺仿真软件Mozz TCAD的交付,一举成为多家国内半导体龙头的供应商。

  但这还远没到终点。“在我们实现国产替代后,头部客户开始向我们提出美国EDA也无法解决的新需求。显然,国内工艺路线已与美国分化,部分领域进入全球前沿探索阶段。要解决接下来的问题,就必须要求国产EDA企业走向更大的舞台。”沈忱说。

  为国产3纳米“抢时间”,上海成为绕不开的节点

  培风图南,出自《庄子·逍遥游》:故九万里,则风斯在下矣,而后乃今培风;背负青天,而莫之夭阏者,而后乃今将图南。培风,是积蓄力量的意思。图南,则是为了远大的目标,向南飞行。

  公司中心向上海转移,几乎是沈忱做过最坚决的一个决定。早在2017年,国际上两大芯片制造巨头在3纳米芯片的制造上,走向了不同的技术路线。到2023年前后,其中一家因芯片制造的“良率问题”,在路线选择上败下阵来,研发损失超过百亿美元。“我们预测中国的3纳米将会在2029-2030年期间实现量产。这意味着,我们必须要为中国芯片企业提供更优质的仿真精算工具,帮助它们尽可能避免技术豪赌带来的巨额损失,为尽早做出国产3纳米争取机会。”沈忱说。

  而上海,是实现这一目标无论如何也绕不开的节点。目前,全球芯片设计10强,有7家在张江设立区域总部、研发中心;在全球晶圆代工前5的企业中,有2家总部设在张江。面向“十五五”,张江也明确要以上海集成电路设计园为核心,重点围绕设计、制造、装备等环节精准发力。这意味着,培风图南在和摩尔定律赛跑时,可以获得最高效率的产业链响应,可以第一时间接触客户的真实需求,可以始终处于行业信息流的中心,甚至获得最及时到位的投资和政策补贴。

  事实也如沈忱预期那般。2025年底,培风图南首批负责前沿预研、产品定义、客户应用、快速响应开发等工作任务的办公人员率先迁至上海。“客户听说我们来上海了,都第一时间跟我们在张江见了一面。就在楼下的咖啡馆、餐馆,甚至是景观河边上,大家交流技术难点,交换一手商业信息,这种面对面建立的‘信任’和‘创新火花’,是过去无法想象的。”

  今年3月,培风图南顺利完成新一轮融资。在哈勃投资、深创投、元禾重元等十余家知名机构持续加持的基础上,本轮成功引入张江高科旗下市场化基金张江浩珩,使其成为公司重要战略股东,进一步深度绑定张江本土产业资源。

  沈忱透露,张江浩珩的入局并不是纯粹的财务投资,而是将培风图南视作撬动EDA产业的重要支点,“希望我们发挥技术与业务能力,串联上下游资源,激活区域产业协同创新。”

  此外,根据上海市促进集成电路产业发展的政策,针对EDA的相关采购均给予大力度的补贴,且兑付能力强,这将进一步为培风图南拓展民用市场提供便利。

  人才配置成未来成败关键,基础科研需数十年不断档

  3纳米,因逼近物理极限,被视作半导体先进制程代际标志。

  一些业内人士普遍的观点认为,国产3纳米芯片的设计已有突破,但因EDA 产业基础薄弱,制造能力缺失(核心短板是缺EUV光刻机),将造成未来一段时间内“设计上岸,制造仍在水底”的困局。“尤其在EDA领域,过去国产主攻7纳米/14纳米全流程,未来3纳米制程的技术实现,离不开AI辅助设计和产学研的联合突破。”

  依据过往经验,产学研的合力,客观上可以让EDA的技术基座更牢靠。“培风图南的技术栈,最底层是数学库,尤其是几何和网格。”沈忱回忆,2012年公司第一次开发三维工艺仿真,失败。2015年第二轮,又失败。“两次均卡在几何引擎环节,不是物理问题,就是那些看起来很基本的立体几何问题。”

  直到2019年的第三轮开发,公司才通过把所有的技术路线全部“排列组合”一遍后,找到了正确的那一条,也由此积累了千万行规模的产品代码。

  来上海之前,沈忱就已经开始谋划一个重要的安排。过去10年,公司持续与北大、清华、复旦、中科大、上海交大、华师大等高校合作,开放源代码,资助冷门基础研究。以产业应用中遇到的实实在在的课题为资助方向,不断探索攻克,保障科研传承10年不断档。“当前几何引擎、线性方程组等底层算法国内空白,公司历经三次迭代仍在自主研发中,预计还需5-10年才能满足工业需求。高校EDA专业建设也普遍滞后,人才无法直接适配产业需求,来上海后,我们还会每年从研一实习生中挑一批自主培养。现在,我们的核心算法岗位已有在读实习生承担关键工作。”

  而上海持续的基础研究投入也进一步给了培风图南信心。目前,仅张江科学城内,已有2座国家实验室和基地、9个大科学设施、20多个国家和市级研发机构以及100多个孵化器。“希望政府持续稳定支持高校冷门、底层基础研究,小额度、长周期建设科研基础设施。”沈忱说。

  此外,他也观察到,目前上海对于高端人才的吸引力足。“特别是上海提供了海外科研人才所需的生活环境,东方枢纽也为人才高效跨境交流提供了便利。很短时间内,我们已经招聘到所需要的海外科研人才了,不久的将来,他们将在新的技术挑战中发挥自己的重要作用。”

(文章来源:上观新闻)