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[导读]1971年,唐·霍夫勒(Don Hoefler)在其名为“美国硅谷”的系列报道中,首次公开使用“硅谷”一词。但在当时,硅器件还没有与人类密不可分,人们最容易接触到的采用半导体器件的设备恐怕还只有收音机,所以连霍夫勒的部分记者同行也搞不清硅谷意味着什么,甚至将其错拼为硅胶谷(Silicone Valley)。

1971年,唐·霍夫勒(Don Hoefler)在其名为“美国硅谷”的系列报道中,首次公开使用“硅谷”一词。但在当时,硅器件还没有与人类密不可分,人们最容易接触到的采用半导体器件的设备恐怕还只有收音机,所以连霍夫勒的部分记者同行也搞不清硅谷意味着什么,甚至将其错拼为硅胶谷(Silicone Valley)。

不过,也是从1970年代开始,个人电脑产业开始破土萌芽,1971年问世的Kenbak-1通常被认为是第一款个人电脑,英特尔也在这一年底推出第一款微处理器4004。个人电脑的出现让人类进入信息时代,伴随信息产业的疯狂生长,硅谷诞生了一大批杰出公司,这些公司将亿万硅器件带到普通人身边,让大众都知道了硅谷的真正含义,并使其成为全球科技中心。

Silvaco就是硅谷公司(即Silicon Valley Company)的缩写,这家创办于1984年的公司虽然规模不大,但总部在美国加利福尼亚州圣克拉拉,属于硅谷中心区域,毗邻英特尔与英伟达等硅谷代表性半导体公司,而且Silvaco在草创期就已开展,如今仍是重点业务的是EDA中与硅工艺密切相关的TCAD,所以自称硅谷公司,倒也名副其实。

传奇创始人Ivan Pesic

SIlvaco创始人Ivan Pesic颇具传奇色彩。出生于南斯拉夫的Ivan Pesic于1970年代留学美国,在圣克拉拉大学获得硕士和博士学位,毕业以后进入EDA行业,之后创办Silvaco。Pesic创办Silvaco的经历就很有故事,别人上MBA的功用之一就是混同学圈,但Pesic在斯坦福上完MBA之后却自绝于同学圈,传说Pesic看不惯班里搞金融与投资的同学气焰嚣张,自此他决定终生不用外部资金,笔者觉得,这里面或许有其他故事,可惜现在已经不可考。


不用风险投资,就只能自己攒钱,Pesic通过经营一个汽车维修店来积累资金,这家汽修店在Silvaco创办以后还经营了5年,因为EDA工程师工资很高,当时Silvaco已有五名工程师,Pesic每周要修理五六十辆汽车才能维持Silvaco的正常运营。“我每天在修车店工作8小时,然后去Silvaco办公室再工作10小时,每周六天,天天如此,”Pesic在忆苦思甜时说道,“那时候很难,但没办法,每周六要把修好的车交还客户。”


毕竟Pesic在EDA上很有天分,Silvaco推出的第一款工具Utmost很受欢迎,1985年推出的SmartSpice市场表现更为出色,1987年进入TCAD市场,到1988年时,Silvaco已经不需要汽修店来输血,于是Pesic卖掉汽修店全力经营Silvaco。但是Silvaco成长起来之后,Pesic仍然不喜欢资本家,在他执掌Silvaco的近30年中,Silvaco始终没有用过外部资本,所以扩张速度与竞争对手相比就显得慢不少,虽然几度传闻Silvaco即将上市,但直到Pesic 2012年因患癌症去世,Silvaco都没有正式启动上市流程。


Ivan Pesic为人津津乐道的还有他的战斗力,他以擅长打官司而出名。DeepChip创始人John Cooley在第一次去见Pesic时就被朋友警告:当心Pesic,他总起诉别人,还总赢!


Pesic最出名的一战是同时起诉了10家半导体厂商。起因是有两名Silvaco前员工跳槽到竞争对手Circuit Semantics Inc.(简称CSI),CSI随后推出一款DynaSPICE的产品,与Silvaco的SmartSpice是竞品,Pesic在2000年对两名前员工及CSI发起诉讼,称DynaSPICE窃取了SmartSpice约80万行源代码,几乎就是SmartSpice换个名字,Silvaco因此盗窃行为损失惨重。这场官司打了三年,最终圣克拉拉县高等法院判Silvaco胜诉,禁止CSI再销售DynaSPICE,并赔偿Silvaco的经济损失。判决生效9个月后,CSI公司解散。


但胜诉并没有让Pesic满意,CSI此前售出超过12000份DynaSPICE授权,这些客户买的都是一次性永久授权,理论上可以一直用下去。“CSI的客户没有动力把DynaSPICE更换为合法的SmartSpice,但我的正常权益如何保护?”在给John Cooley的一封邮件中,Pesic这样写道,“相信法律会支持我拿回属于我的钱,CSI客户在用盗窃Silvaco代码的工具赚钱。”


Pesic给买过DynaSPICE的39家公司都发了律师函,两家美国公司、两家日本公司和两家欧洲公司大概都听说过Pesic的历史战绩,乖乖交钱和解,但还有33家没有理会Pesic的律师函。五个月后,Pesic起诉了其中的10家公司,这10家公司是英特尔、AMD、Agilent(现博通的来源之一)、赛普拉斯、Cirrus、Specular Networks、Tau Netkorks、NetLogic Microsystems、AMCC,以及Tvia。硅谷公司(Silvaco)起诉了一堆硅谷公司,被诉对象包括拥有豪华律师团的英特尔与AMD,也算当年的大新闻。这一系列官司有输有赢,但硅谷半导体行业的资深从业者都知道Pesic不好惹。有个段子说圣克拉拉高等法院的法官有一天终于忍不了Pesic,怒气冲冲地把卷宗扔到门外,朝Pesic喊道:“下次就不是扔卷宗了,你再来我就把你扔进监狱!”


Ivan Pesic(右二)



Silvaco的主要产品


Pesic给前30年的Silvaco打上了强烈的个人色彩,这是一家技术出色、斗志昂扬但与资本市场绝缘的EDA公司。从最早的用于提取参数和器件建模的Utmost,到推出电路仿真工具SmartSpice, 再到进入TCAD市场, 其技术扩充都来自于Silvaco研发人员的日积月累,这几个起家的产品线一直跟随半导体技术发展升级到现在。


在TCAD市场大获成功之后,Silvaco又先后进入模拟芯片设计工具与数字芯片设计工具市场,并开始为晶圆代工厂提供工艺设计套件(PDK),逐渐成长为全球最大的未上市EDA公司。


TCAD是Silvaco最主要的业务,Silvaco每年约半数营收都依仗TCAD。如果不是半导体制造或工艺相关的从业者,可能对TCAD不太了解,TCAD(Technology Computer Aided Design,工艺CAD)是专指用于半导体制造过程与半导体器件行为建模的工具。为半导体制造过程建模的工具也被称为“制程TCAD”,例如对扩散(diffusion)和注入(implantation)环节建模;为器件行为建模的工具则被称为“器件TCAD”,例如对掺杂形态(doping profile)的建模。


TCAD主要从物理特性来描述半导体器件及其制造过程,而IC-CAD(芯片设计工具,也有称之为ECAD,即Electrical CAD,电气CAD,例如SPICE模型)则从电气特性来描述半导体器件。 TCAD模拟最底层物理特性 ,直接和工艺及材料相关,可用于工艺模拟、器件模拟、电路模拟及参数提取, TCAD与ECAD相互配合,构成半导体技术的完整模型,让工程师利用计算机来完成可制造的集成电路设计与开发工作。简而言之,可以认为TCAD更接近制造,ECAD更接近设计,ECAD用到的部分参数可以由TCAD模型抽取而来,TCAD模型往往更复杂,意味着仿真耗时长、精度高、一致性好,而ECAD模型相对简化,意味着仿真效率高、精度和物理一致性相对较差。


Silvaco的TCAD工具在工艺仿真上有三维工艺仿真器Victory Process,三维器件参数提取器Victory Cell,工艺仿真框架Athena,以及一维工艺仿真器Athena 1D;在器件仿真上有三维器件仿真器Victory Device,以及器件仿真框架Atlas;在应力仿真上,有三维应力仿真器Victory Stress;还有前后仿真的交互式处理工具,以及虚拟晶圆制造产线(Virtual Wafer Fab)。


半导体之外,Silvaco还有完整用于平板显示技术开发的工具套装。近年来,AMOLED、MicroLED、柔性显示等新技术不断涌现,用户对分辨率、刷新率、功耗以及结构(异形)等持续提出更高要求,Silvaco紧跟技术发展趋势,不断升级工具以满足客户的新需求。


以AMOLED开发为例,使用Silvaco的TCAD,研发人员不仅能仿真单个器件的电学与光学特性,还能够将TFT和OLED耦合在一起进行整体仿真,充分考虑其相互影响,最大限度减少仿真带来的误差。另一个例子是解决柔性显示材料的应力问题,Silvaco专门研发了材料弯曲仿真工具,利用该工具,研发人员可以分析各种材料的应力状况,从而确定合适的柔性显示材料及结构。在版图设计,SIlvaco开发了专门功能来适应异形结构的设计,而对于高PPI设计,Silvaco提供高精度的寄生参数提取工具,基于物理场的分析,能对版图结构中的寄生电容和电阻实现非常精确的提取,从而使得电路的仿真能够精确考虑到版图中的寄生效应。


打造新Silvaco


Ivan Pesic辞世后,前负责研发的副总裁David Halliday被任命为CEO。2015年,Silvaco董事会任命David Dutton为新任CEO。


David Dutton曾任半导体设备商Mattson Technology(后被中国资本收购,即现北京屹唐半导体)总裁和首席执行官,2013年离开Mattson,在进入半导体设备业之前,Dutton在英特尔与美信等硅谷芯片公司都工作过。


David Dutton在Silvaco用户大会上发言



David Dutton上任之后,改变了之前Silvaco在资本运作上异常谨慎的做法,通过连续并购,Silvaco进入了IP及更多EDA细分市场,他上任以来Silvaco营收连续四年保持两位数增长,2018年IP业务的营收增长超过50%。


在David Dutton主导之下,Silvaco在2年内并购了3家IP公司,其中IP客户已经有几十家,主要面向汽车电子、物联网、通信等应用市场,在汽车电子上有CAD-FD、FlexRay和LIN等IP,虽然目前营收占比不是很高,但David Dutton表态将在先进模拟IP产品线上大幅增加投资,并加强与主流晶圆代工厂的合作,目标是五年内IP业务达到公司营收的50%左右。


在新技术投入上,David Dutton表示Silvaco将集中在四个领域,即面向纳米材料的原子级TCAD、新型阻性存储器件(novel resistive RAM devices)、柔性显示仿真技术,以及新型电源管理器件。


此外,Silvaco还投入资源研究EDA工具中的人工智能技术应用及高良率设计制造分析。而在2018ICCAD上,David Dutton在接受TechSugar等媒体采访时表示,设计及工艺协同优化仿真(Design Technology Co-Optimization,简称DTCO)最值得关注,DTCO是目前先进工艺面临的巨大挑战,工艺越向下走,工程师面临的挑战越多,完成一款芯片的开发不能只考虑设计,还要考虑工艺及整个生态系统的限制,DCTO在台积电的支持下,发展非常迅速。


在Ivan Pesic时代,Silvaco还以特色广告闻名。那时候出入圣何塞机场,一定会看到Silvaco的广告,有人说,也只有硅谷,才会在机场放这种让普通人摸不着头脑的广告。虽然争议不断,但Pesic成功地让人们记住了这家“硅谷公司”。


Silvaco的广告牌



David Dutton接手以后,Silvaco通过并购跨入发展快车道,虽然更多元化,但其业务还是集中在半导体领域,并没有脱离“硅谷公司”本意。过去四年的成绩让David Dutton更有信心,他提出要在IP、EDA、IC-CAD和TCAD四个领域各自细分市场做到全球第一,让“硅谷公司”成为创新硅谷文化的一个榜样,成为硅谷发展史的一部分,以不负此名。


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