部分國產(chǎn)EDA企業(yè)逐步在特定領(lǐng)域全流程以及部分點工具上形成了突破，獲得了一定的市場份額，盡管在35~40%的點工具上還存在空白，但是他們?nèi)詫⑦~入發(fā)展的下一階段。

數(shù)十年中，摩爾定律演進推動著芯片制造工藝和設(shè)計架構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化，隨著晶體管尺寸逼近物理極限，未來先進設(shè)計及工藝向著延續(xù)摩爾定律（More Moore）、超越摩爾定律（More than Moore）和新型器件（Beyond CMOS）等方向演進，作為核心工具的EDA也需同步邁入發(fā)展新時期，以支撐更先進工藝節(jié)點、更復(fù)雜的設(shè)計和制造及更多樣化的設(shè)計應(yīng)用。

另一方面，從2018年華為被制裁引發(fā)國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)驚醒，到最近美國升級EDA出口禁令，國產(chǎn)EDA因為人為建成的“壁壘”打開了更廣闊的市場空間。國內(nèi)芯片設(shè)計、制造產(chǎn)業(yè)鏈的不斷升級，華大九天、概倫電子、廣立微等領(lǐng)軍企業(yè)上市以及合見工軟、芯華章、芯和、行芯、芯啟源等數(shù)十家生力軍的崛起，國內(nèi)EDA行業(yè)也邁入了發(fā)展新階段。

01?從0到1突破，

全流程還有35~40%的空白要填補

中國EDA產(chǎn)業(yè)起步并不晚，上世紀90年代初就誕生了首個國產(chǎn)自研EDA系統(tǒng)“熊貓”，但由于缺乏芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)鏈的土壤以及國家對產(chǎn)業(yè)的支撐，中國EDA產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了近20多年的寒冬。2018年后國產(chǎn)EDA迎來創(chuàng)業(yè)潮，據(jù)集微咨詢不完全統(tǒng)計，2021年EDA賽道融資事件就超15起，融資企業(yè)超12家，融資規(guī)?；虺?0億元；遠超2020年的超5起融資事件、超13億元規(guī)模，從政策扶持到資本涌入，推動了該領(lǐng)域的井噴式增長。

按照設(shè)計對象的不同，EDA工具可分為模擬設(shè)計、數(shù)字設(shè)計、晶圓制造、封裝、系統(tǒng)五大類等，主流的點工具有上百種，芯片設(shè)計、晶圓制造及封測各環(huán)節(jié)中的不同流程對 EDA工具的功能需求不同，需使用不同種類的點工具。經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，EDA行業(yè)三巨頭Synopsys、Cadence和Simens Industry Software(原Mentor Graphics)已實現(xiàn)全流程的覆蓋，并在部分點工具上具備獨特的優(yōu)勢。諸如Synopsys的優(yōu)勢在于數(shù)字芯片設(shè)計、靜態(tài)時序驗證確認以及SiP提供；Cadence的強項在于模擬或混合信號的定制化電路和版圖設(shè)計；Simens Industry Software主攻后端驗證、可測試性設(shè)計和光學(xué)臨近修正。他們在鞏固自身點工具領(lǐng)先地位的同時，也以其為中心，通過并購等手段逐步向其他流程擴張。

審視國產(chǎn)EDA的發(fā)展，由于EDA眾多關(guān)鍵技術(shù)中每個細分領(lǐng)域均具備極高的技術(shù)壁壘、人才壁壘和生態(tài)壁壘，我們對數(shù)字電路全流程和先進工藝等支持仍顯不足。不過部分企業(yè)逐步在特定領(lǐng)域全流程以及部分點工具上形成了突破，獲得了一定的市場份額。例如在已上市企業(yè)中，華大九天已實現(xiàn)模擬電路的全流程工具覆蓋，在數(shù)字電路設(shè)計、平板顯示電路設(shè)計和晶圓制造等領(lǐng)域也有獨特的技術(shù)優(yōu)勢；概倫電子在器件建模、數(shù)字仿真及驗證EDA領(lǐng)域具有技術(shù)領(lǐng)先性，近期發(fā)布了其承載以DTCO理念創(chuàng)新打造EDA全流程的平臺產(chǎn)品NanoDesigner，邁向發(fā)展新階段；廣立微在芯片成品率提升和電性測試快速監(jiān)控技術(shù)等制造類EDA領(lǐng)域具有獨特價值。其余數(shù)十家生力軍企業(yè)也擁有各自能打的點工具產(chǎn)品，隨著這些企業(yè)的迅速成長，國產(chǎn)EDA在多個領(lǐng)域均實現(xiàn)了從0到1的突破，邁入打造全流程的新階段中。

業(yè)內(nèi)專業(yè)人士指出，目前國產(chǎn)EDA工具整體上能夠商業(yè)化、產(chǎn)品化，能夠交付產(chǎn)業(yè)界使用的，大概只能覆蓋60%~65%的流程，也就是說還有35%~40%的點工具還存在空白。例如EDA工具中用量占比最大的RTL仿真，其次是邏輯綜合，都還沒有可以商用的工具。有些工具已經(jīng)開發(fā)出核心技術(shù)，可以試用，但是規(guī)?；茝V還有很多問題要解決。技術(shù)缺失就不能滿足產(chǎn)業(yè)需求，因此做EDA全流程是產(chǎn)業(yè)必須完成的第一要務(wù)。存在空白是一方面，另外在先進工藝制程上也有所缺失，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有很多設(shè)計公司可以基于7nm甚至3nm設(shè)計，但國內(nèi)EDA工具還無法支持，一個很重要的原因是拿不到先進工藝的參數(shù)，就無法與它適配、優(yōu)化。

行芯科技董事長兼總經(jīng)理賀青也表示，這兩年國內(nèi)EDA行業(yè)發(fā)展雖然如火如荼，但是真正能實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的數(shù)字EDA工具還比較少?！靶行緞?chuàng)始團隊2018年回國從0開始，用了四年才實現(xiàn)EDA工具的商業(yè)化?！辟R青解釋，數(shù)字芯片從設(shè)計到流片成本高昂，所需EDA工具種類多、要求高，要實現(xiàn)數(shù)字EDA全流程，單靠一家企業(yè)行不通。

合見工軟認為，目前數(shù)字芯片的規(guī)模動輒上百億門，且隨著工藝的進階，流片成本居高不下，流片失敗的損失難以估量，驗證和調(diào)試越來越成為解鎖流片成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成為研發(fā)工具成本占比最高的一塊，因此驗證領(lǐng)域的突破對中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。驗證和調(diào)試工具的架構(gòu)和技術(shù)都需隨著驗證流程和方法學(xué)的發(fā)展而不斷創(chuàng)新，國外廠商因長期的積累轉(zhuǎn)身難免有包袱。在當下的時間節(jié)點，國內(nèi)EDA廠商可以站在更高的起點，以全面的驗證全景圖為基礎(chǔ)來設(shè)計產(chǎn)品的架構(gòu)和功能，解決從0到1的問題，實現(xiàn)新的突破。

要實現(xiàn)國產(chǎn)EDA驗證工具的突破，最重要的是要在規(guī)模、性能和自動化層面全面提升。該公司因此也選擇了驗證作為EDA工具的首先突破點，只有解決驗證上的復(fù)雜難題才能幫助國內(nèi)芯片公司設(shè)計出具有國際競爭力的產(chǎn)品。合見工軟去年推出了FPGA原型驗證系統(tǒng)，今年6月發(fā)布了UV APS全新功能升級版，首次真正意義上實現(xiàn)了系統(tǒng)級Sign-off功能，可在同一設(shè)計環(huán)境中導(dǎo)入多種格式的IC、Interposer、Package和PCB數(shù)據(jù)，支持全面的系統(tǒng)互連一致性檢查（System-Level LVS），同時在檢查效率、圖形顯示、靈活度與精度上都有大幅提升。

芯啟源EDA&IP銷售總經(jīng)理裘燁敏指出，隨著先進制程持續(xù)迭代，芯片設(shè)計成本呈指數(shù)級飆升，不但芯片的驗證設(shè)計復(fù)雜，軟件也變得異常復(fù)雜，軟件團隊需要更多的驗證工具來并行開發(fā)，以保證芯片的流片成功及上市時間。然而當前驗證與仿真環(huán)節(jié)的痛點，在于軟硬件驗證脫節(jié)，軟件研發(fā)使用傳統(tǒng)原型驗證平臺，而硬件研發(fā)使用專用硬件仿真器，前者功能少，診斷和調(diào)試能力非常有限，后者成本高昂，系統(tǒng)級或軟件的驗證效率非常低。隨著制程發(fā)展，芯片設(shè)計對驗證工具也提出了新需求，包括提升IC研發(fā)效率、流片資源利用率最大化以及確保流片成功率等。

裘燁敏透露，公司其實低調(diào)開發(fā)了數(shù)字RTL仿真工具MimicPro，去年已經(jīng)提供給客戶使用，部分最近已經(jīng)成功流片，證明MimicPro已經(jīng)能夠為客戶解決很多痛點甚至可以作為“備胎”了。也有部分客戶不斷提出更多的需求，例如不同行業(yè)的RTL需要不同的時鐘，復(fù)雜程度、子卡、接口也不一樣，普適性的功能相對較少，需要對工具進行不斷優(yōu)化、適配。但是在客戶提需求的過程中，也幫助芯啟源迭代和打磨了工具，這對于RTL仿真工具尤其重要。

“仿真確實很難，即使產(chǎn)品落地到商用打磨完也還需要兩三年時間，因此國內(nèi)EDA做仿真的不多，以驗證為主，我們也希望有更多合作伙伴和友商加入進來?！濒脽蠲舯硎?，“我們前期通過犧牲部分功能來實現(xiàn)性能，后期需要繼續(xù)提升功能、語言集的豐富度，debug能力也要進一步完善，越到后面剩下的骨頭就越難啃?！?/p>

02?EDA上云漸成潮流，

安全問題是最大障礙

自2010年、2011年起，Cadence、Synopsys等國際EDA巨頭開始提出了EDA上云的概念。之后，英特爾、英偉達等芯片巨頭開始探索EDA云工具的應(yīng)用。2015年后，公有云架構(gòu)逐漸穩(wěn)固，數(shù)據(jù)安全體系逐漸成熟。如今，EDA云平臺的工具和運行環(huán)境已逐漸整合在一起，且產(chǎn)品能夠規(guī)模化地復(fù)制到不同的行業(yè)，并提供給客戶。可以說，EDA云平臺產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點。

對于芯片設(shè)計企業(yè)/部門來說，如何快速地實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)，提升效率，同時實現(xiàn)更低的成本，具有巨大擴展性的“云”成為了一個很好的倚仗。但如何安全可控的將更多的設(shè)計流程搬到云端，利用云計算彈性可擴展，與下端工廠更好的對接，實現(xiàn)更快的產(chǎn)品上市，還有很多挑戰(zhàn)需要解決。

集微咨詢研究指出，到2024年，將有60%的前沿芯片設(shè)計在云端完成，相比2019年時不到5%。芯片設(shè)計公司采用設(shè)計上云的三個主要推動力包括：

1.隨著先進節(jié)點工藝設(shè)計越來越復(fù)雜，這些設(shè)計所需的算力也大大增加。前沿芯片設(shè)計周期需要高昂的算力成本，需對硬件基礎(chǔ)設(shè)置進行大量投資；

2.算力需求彈性是IC設(shè)計人員面臨的與基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的最大挑戰(zhàn)之一。在芯片設(shè)計周期的不同階段，工程師需要不同算力資源。物理驗證、電路仿真和靜態(tài)時序分析等需要較高的算力配置，諸如此類對算力需求的波動，使得固定且有限的算力資源可能在設(shè)計周期中出現(xiàn)瓶頸；

3.隨著自動駕駛、汽車電氣化、人工智能和5G等應(yīng)用的興起，越看越多初創(chuàng)公司投入芯片設(shè)計，但這些小型企業(yè)在資金方面大多缺乏足夠的靈活性，或是缺乏投資芯片設(shè)計所需的算力資源（本地基礎(chǔ)設(shè)施）的能力。

英諾達副總裁熊文表示，半導(dǎo)體行業(yè)是上云最后的堡壘，很多行業(yè)都已經(jīng)實現(xiàn)了，但是半導(dǎo)體公司普遍對數(shù)據(jù)安全看得如生命一般重要，要讓把自己的研發(fā)數(shù)據(jù)、核心設(shè)計上到云端，多少還存在顧慮。但是現(xiàn)在芯片公司成本負擔(dān)越來越重，包括人力、IP授權(quán)、制造流片，尤其芯片設(shè)計后期EDA仿真時需要的大量機房資源等等。相比傳統(tǒng)EDA工具，云端EDA用戶不用為不需要的功能付費，減少了IT硬件投入與工具維護的人力成本，在運營成本不斷上升的背景下，EDA上云將是一個必然趨勢。芯片設(shè)計公司在不斷吸收變革，來優(yōu)化自己的設(shè)計，這方面，雖然不是全部上云，但至少有一部分EDA功能會慢慢遷移到云端，采用云端EDA后能夠改變企業(yè)ROI（投資回報率），對于中小型創(chuàng)業(yè)公司來說極具吸引力。

HPC、領(lǐng)先的代工廠和EDA公司推動芯片設(shè)計上云的最新趨勢代表了芯片設(shè)計創(chuàng)新的新時代，隨著越來越多初創(chuàng)芯片設(shè)計公司進入自動駕駛、人工智能、5G等領(lǐng)域，利用云計算可以幫助他們解決高昂的設(shè)計工具及硬件基礎(chǔ)設(shè)施成本。雖然EDA上云毫無疑問已經(jīng)成為趨勢，但是進展十分緩慢。集微咨詢認為，傳統(tǒng)設(shè)計方式轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了客戶使用習(xí)慣的轉(zhuǎn)變，EDA項目成本從資本支出Capex逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫\營支出Opex，而產(chǎn)品快速上市的壓力也需要靈活的算力配置。此外，國內(nèi)對知識產(chǎn)權(quán)門檻提高要求EDA軟件合規(guī)性也是剛需之一。

熊文總結(jié)了EDA硬件上云之路面臨的四大壁壘，包括技術(shù)壁壘、數(shù)據(jù)安全壁壘、商業(yè)模式壁壘和成本壁壘。對于用戶尤為關(guān)注的安全問題，他對英諾達的考量進行了闡述。一方面，企業(yè)通過外部網(wǎng)絡(luò)接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)時的數(shù)據(jù)安全，英諾達主要采用Palo Alto network防火墻技術(shù)，外網(wǎng)接入采用白名單方式，用戶可以采用VPN或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)的方式接入。另一方面，接入內(nèi)網(wǎng)之后的數(shù)據(jù)安全。英諾達在客戶數(shù)據(jù)接入內(nèi)網(wǎng)后提供一套物理上的隔離和保護措施，同時提供給客戶24小時的視頻監(jiān)控，以及嚴格的操作日志定期培訓(xùn)工程師，避免人為故障的發(fā)生。

03?國產(chǎn)EDA進入發(fā)展新階段，

從技術(shù)積累到格局重構(gòu)

雖然當前國產(chǎn)EDA仍不能像海外巨頭一般提供全流程覆蓋的解決方案，但其針對部分關(guān)鍵環(huán)節(jié)的突破與技術(shù)積累，也讓國產(chǎn)EDA工具在高度集中的市場中逐漸分得了一杯羹?，F(xiàn)在我們面臨的問題是，如何在全流程這個下一階段的發(fā)展中實現(xiàn)從技術(shù)積累到格局重構(gòu)的突破？

1.星星之火燎原，全力打造EDA全流程

在賀青看來，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)沒有能夠完美實現(xiàn)彎道超車的辦法，只能用勤奮加快速度換取發(fā)展時間。賀青指出，全流程數(shù)字工具鏈不太可能由一家公司來實現(xiàn)，對于一家企業(yè)而言，所能做的是在點工具上進行突破，集合擁有不同“點優(yōu)勢”的產(chǎn)品和技術(shù)，預(yù)計兩年左右可以搭建起一套國產(chǎn)數(shù)字EDA的全流程工具。

EDA工具鏈很長，需要全行業(yè)共同努力來實現(xiàn)全流程的目標。業(yè)內(nèi)普遍認為，一款EDA產(chǎn)品從開發(fā)到商用化推出，以往需要5年時間，在當前的形勢下，本土公司都奮發(fā)圖強搶時間有望加速這一進程。要做到全體系支撐，除了數(shù)字與模擬開發(fā)工具，還需要補齊制造、封裝和應(yīng)用端的工具，樂觀估計最快要到2027年才能實現(xiàn)。

這個過程可能需要投入至少3000研發(fā)人員，并且要有足夠的高層次人才行；行業(yè)每年要投入40到50億元，未來五年投入總計200億元以上；還要解決當前國產(chǎn)EDA廠商之間各自為戰(zhàn)，重復(fù)投入和浪費的問題。

2.消除“鴻溝”與“偏見”，讓客戶更愿意使用國產(chǎn)工具

全球EDA巨頭用了幾十年時間進行研發(fā)、并購才積累出今天的優(yōu)勢以及深厚的生態(tài)壁壘，國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)長期使用國際巨頭的產(chǎn)品，已經(jīng)形成了極強的用戶黏性，加之對國內(nèi)外EDA產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展水平的固有認知，小公司不愿意試錯，大公司的門檻又較高，“鴻溝”與“偏見”在一定程度上給EDA工具的國產(chǎn)替代帶來了阻力。更關(guān)鍵的是，EDA工具選擇關(guān)乎流片的成功率，客戶更換EDA工具帶來的風(fēng)險極高，當客戶使用國產(chǎn)EDA跑出數(shù)據(jù)與國際巨頭EDA工具不一致時，甚至需要國產(chǎn)廠商對結(jié)果進行解釋。

合見工軟認為，EDA軟件非常復(fù)雜，技術(shù)壁壘也很高，最重要的是不僅要開發(fā)出工具，而且一定要不斷迭代，要有生態(tài)和客戶的支持，才能形成閉環(huán)。因此要以開放的心態(tài)擁抱本土客戶的實際需求，實現(xiàn)差異化優(yōu)勢。在產(chǎn)品實現(xiàn)可用之后，可進一步加強通力合作，持續(xù)打磨產(chǎn)品，不斷突破現(xiàn)有工具的技術(shù)包袱和技術(shù)壁壘，進一步提升驗證和調(diào)試效率，實現(xiàn)好用耐用，走向雙贏。國內(nèi)EDA廠商通過與IC廠商互促互進，將進一步夯實本土廠商放眼全球的基礎(chǔ)。

裘燁敏表示，前幾年公司做好的工具，沒有特別好的應(yīng)用場景做打磨，很多客戶基于他們自身盡快流片、量產(chǎn)的壓力，沒有給國產(chǎn)EDA企業(yè)太多機會，但是這種狀況現(xiàn)在正在改變。裘燁敏希望政府能夠給予更多的政策引導(dǎo)，對購買使用國產(chǎn)EDA工具進行補貼等。隨著美國方面的制裁越收越緊，留給國產(chǎn)EDA的窗口期也不多了，如果能客戶能多給一些機會去打磨，國產(chǎn)EDA也能成熟更快，之后也能更好地反哺產(chǎn)業(yè)。

華大九天董事長劉偉平提出了幾點意見，首先引導(dǎo)下游客戶從戰(zhàn)略的角度來加大產(chǎn)業(yè)鏈的戰(zhàn)略合作，而不僅僅是從簡單的市場、效益來考慮問題。其次僅僅依靠幾家大公司拉動產(chǎn)業(yè)力量有限，還是需要市場化。這就需要國產(chǎn)EDA工具能經(jīng)得起市場的考驗，前期依靠國家戰(zhàn)略引導(dǎo)客戶，后期通過自身產(chǎn)品的競爭力去贏得市場。最后從政策層面鼓勵或引導(dǎo)國產(chǎn)化的應(yīng)用，例如設(shè)立國產(chǎn)化獎勵基金，鼓勵客戶使用國產(chǎn)化產(chǎn)品，用得越好獎勵更多，使客戶真正愿意使用國產(chǎn)EDA，并把它用好。

3.并購整合，格局重構(gòu)

回顧EDA產(chǎn)業(yè)的誕生和發(fā)展壯大的歷程，也是一部EDA巨頭的并購史。與龍頭EDA企業(yè)在發(fā)展歷程中進行大量并購不同，國內(nèi)EDA行業(yè)仍處于發(fā)展初期，僅有華大九天在2010年并購華天中匯，以及概倫電子在2019、2021年分別并購博達微、Entasys等少數(shù)案例，合見工軟最近的一項并購計劃被英國否決。隨著國內(nèi)EDA行業(yè)初創(chuàng)企業(yè)的涌現(xiàn)和發(fā)展，行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)也將有望通過并購實現(xiàn)快速擴大產(chǎn)品線，提升核心競爭力。

劉偉平表示，國產(chǎn)數(shù)字全流程的實現(xiàn)，不外乎幾種手段：第一，整合。在復(fù)合商業(yè)運作條件的情況下，尋找合適的伙伴進行并購整合；第二，投資。如果不能做整合，尋找合適的伙伴和機會進行投資；第三，聯(lián)合運作，在技術(shù)開發(fā)和商業(yè)運作方面進行合作，以“你中有我，我中有你”的方式將各家工具串成全流程。

賀青補充說，這個整合和合作的過程，需要解決兩個層面的問題。首先是技術(shù)層面，需要在底層數(shù)據(jù)格式上實現(xiàn)統(tǒng)一，以無縫傳遞設(shè)計數(shù)據(jù)。其次是文化層面，不同團隊整合需要很好地解決文化、理念方面的分歧。

04?寫在最后

回顧全球集成電路設(shè)計的發(fā)展并展望未來，設(shè)計領(lǐng)域呈現(xiàn)出以下三個發(fā)展新趨勢：設(shè)計異構(gòu)化、芯片與算法系統(tǒng)融合、敏捷化設(shè)計，行業(yè)的變革使EDA工具正在發(fā)生深刻變化。

美國禁令也是一把雙刃劍，正倒逼新一代中國半導(dǎo)體企業(yè)快速脫穎而出。

國產(chǎn)EDA行業(yè)逐漸壯大，星火已呈燎原之勢，他們能否在行業(yè)與國產(chǎn)浪潮的雙重大變局下，重塑EDA產(chǎn)業(yè)格局？我們可能還需要將眼光放長遠，給予EDA國產(chǎn)化之路更多信心與時間。

編輯：黃飛

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