開(kāi)篇：行業(yè)震蕩下的清醒認(rèn)識(shí)

近日，芯片行業(yè)因EDA工具「斷供」事件再次被推到了輿論的風(fēng)口浪尖。作為深耕數(shù)字EDA前端工具的從業(yè)者，我們親歷了行業(yè)從技術(shù)封鎖初期的焦慮，到如今全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同破局的蛻變。本文不聚焦短期博弈，而是希望從技術(shù)視角，剖開(kāi)國(guó)產(chǎn)EDA工具的真實(shí)發(fā)展脈絡(luò)——那些被汗水浸潤(rùn)的代碼、被反復(fù)推翻又重構(gòu)的算法模型，以及一家本土科技企業(yè)在解決「卡脖子」困境中選擇的「艱難而正確」的道路。

一、行業(yè)全景：在74%的陰影下突圍

2024年全球EDA市場(chǎng)被三家歐美公司牢牢控制，其中Synopsys占比32%、Cadence占比29%、Siemens EDA占比13%，其中數(shù)字EDA產(chǎn)品領(lǐng)域占比更高。圖2為2024年EDA行業(yè)市場(chǎng)格局圖。

圖2 EDA行業(yè)市場(chǎng)格局

1、被壟斷的「芯片之母」

EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)貫穿芯片設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造的全流程，其重要性堪比建筑行業(yè)的「圖紙+工具包」。全球市場(chǎng)中，Synopsys、Cadence和Siemens EDA形成鐵三角，2024年在中國(guó)市場(chǎng)中，合計(jì)占據(jù)約74%的市場(chǎng)份額。對(duì)于芯片工程師而言，這意味著：

(1)數(shù)字設(shè)計(jì)需依賴其仿真器、綜合工具、布局布線工具等;

(2)制造環(huán)節(jié)需適配其工藝庫(kù)、物理驗(yàn)證工具等;

(3)先進(jìn)制程研發(fā)更被其全流程工具鏈深度綁定。

國(guó)產(chǎn)EDA行業(yè)雖已誕生華大九天、概倫電子等上市公司，但整體仍處于「填空」階段。比如在模擬芯片領(lǐng)域，華大九天已實(shí)現(xiàn)全流程工具覆蓋，但在數(shù)字芯片領(lǐng)域——這個(gè)占據(jù)EDA市場(chǎng)60%以上份額的核心戰(zhàn)場(chǎng)，仍是國(guó)產(chǎn)EDA工具需攻克的「婁山關(guān)」。

2、數(shù)字EDA工具的復(fù)雜性

數(shù)字EDA工具的復(fù)雜性遠(yuǎn)超想象：

(1)技術(shù)深度：僅仿真器就涉及編譯器、調(diào)度算法、事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制等底層技術(shù)，Synopsys的VCS產(chǎn)品歷經(jīng)30年迭代才成行業(yè)標(biāo)桿。

(2)生態(tài)廣度：需兼容SystemVerilog等硬件語(yǔ)言，需適配臺(tái)積電/中芯國(guó)際等多廠工藝庫(kù)，任何環(huán)節(jié)脫節(jié)都可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)流中斷。

(3)驗(yàn)證難度：一顆7nm芯片的驗(yàn)證可能需要跑通百萬(wàn)種場(chǎng)景，工具穩(wěn)定性不足可能會(huì)直接導(dǎo)致流片失敗。

這種復(fù)雜性，使得國(guó)產(chǎn)數(shù)字EDA工具的突破不能只靠「單點(diǎn)突擊」，而需構(gòu)建從底層組件到全流程工具的完整生態(tài)鏈。

二、破局之道：從「拿來(lái)主義」到「根技術(shù)重構(gòu)」

1、逆向工程的陷阱與正向研發(fā)的決心

入行時(shí)，我們?cè)媾R兩種選擇：

捷徑：購(gòu)買(mǎi)國(guó)外組件授權(quán)，快速拼裝出「能用」的工具。

險(xiǎn)路：從零開(kāi)始，開(kāi)發(fā)底層模塊，構(gòu)建完全自主的技術(shù)底座。

我們最終選擇后者，源于一個(gè)樸素的認(rèn)知：沒(méi)有編譯器和求解器等底層組件，就如同建筑師建造房子沒(méi)有水泥的配方，將永遠(yuǎn)受制于人。

2023年之前，技術(shù)團(tuán)隊(duì)隱于實(shí)驗(yàn)室，完成了三件事：

(1)自研編譯器：支持SystemVerilog全語(yǔ)法解析，并應(yīng)用到了仿真工具中。

(2)重構(gòu)事件驅(qū)動(dòng)引擎：自主設(shè)計(jì)調(diào)度算法，內(nèi)存管理效率不斷提升。

(3)建立測(cè)試基準(zhǔn)：用大量芯片項(xiàng)目驗(yàn)證底層組件及模塊，不斷修復(fù)bug。

這段「不見(jiàn)產(chǎn)出」的時(shí)光，為后續(xù)的突破埋下伏筆。2022年底，首款仿真工具USIM1.0誕生，盡管性能僅為VCS工具的十幾萬(wàn)分之一，卻標(biāo)志著「根技術(shù)」的突破和自主可控。

2、性能躍遷的「算法密碼」

從2022年三季度開(kāi)始，公司逐步將仿真工具的研發(fā)從功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)為性能優(yōu)化，到目前為止已完成超6萬(wàn)倍的性能提升。圖3為「九霄智能」仿真工具性能提升曲線圖。

圖3 「九霄智能」仿真工具性能提升曲線

從「能用」到「好用」，我們需走三條技術(shù)路徑：

(1)并行計(jì)算優(yōu)化：將單核仿真架構(gòu)升級(jí)為并行架構(gòu)，支持1024核協(xié)同運(yùn)算。

(2)智能編譯加速：引入AI預(yù)測(cè)模型，提前識(shí)別熱點(diǎn)代碼并優(yōu)化執(zhí)行路徑。

(3)增量驗(yàn)證技術(shù)：僅重新運(yùn)行變更部分的代碼，減少90%的重復(fù)運(yùn)算量。

2025年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，新版USIM4.0在某芯片驗(yàn)證項(xiàng)目中，速度已達(dá)VCS的53%。更關(guān)鍵的是：這種提升不依賴算力堆砌，而是單純依靠算法的優(yōu)化和創(chuàng)新。

三、生態(tài)革命：開(kāi)放授權(quán)背后的行業(yè)理想

隨著產(chǎn)品的逐步成熟和推向市場(chǎng)，越來(lái)越多的生態(tài)問(wèn)題擺在眼前。芯片設(shè)計(jì)需要的工具繁多，芯片公司雖然可從「九霄智能」獲得部分商用產(chǎn)品，但要完成整個(gè)EDA工具包的國(guó)產(chǎn)化，還需要更多國(guó)產(chǎn)EDA公司的加入。為加速EDA國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，避免本就短缺的研發(fā)力量投入到「重復(fù)造輪子」的工作中，「九霄智能」將逐步公開(kāi)核心組件，從工具供應(yīng)商逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)共建者。

圖4 「九霄智能」產(chǎn)品及底層組件架構(gòu)

「九霄智能」的EDA產(chǎn)品采用統(tǒng)一的IDE界面，所有產(chǎn)品都在IDE界面下以獨(dú)立的功能模塊實(shí)施調(diào)用。圖4為「九霄智能」產(chǎn)品及底層組件架構(gòu)圖，圖4下方的編譯器、求解器等基礎(chǔ)組件，傾注了「九霄智能」大量的心血，已在大量產(chǎn)品中完成迭代和驗(yàn)證。即日起，「九霄智能」將開(kāi)放產(chǎn)品和功能組件，歡迎芯片企業(yè)、高校和同行的深入合作。

1、五年免費(fèi)計(jì)劃：工具普惠的「破冰行動(dòng)」

2025年6月起，我們將推出兩項(xiàng)行業(yè)舉措：

(1)核心工具免費(fèi)五年：向所有芯片企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)開(kāi)放仿真工具USIM3.0穩(wěn)定版，支持UVM驗(yàn)證方法學(xué)，可直接接入現(xiàn)有設(shè)計(jì)流程。

(2)高校永久免費(fèi)：為高校教學(xué)及學(xué)術(shù)研究提供無(wú)限期授權(quán)，歡迎更多高校，共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

2、底層模塊開(kāi)源：讓行業(yè)不再「重復(fù)造輪子」

2025年7月起，我們將逐步開(kāi)放底層模塊的授權(quán)。這意味著：

EDA從業(yè)者無(wú)需從零開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)組件，可直接基于「九霄智能」的技術(shù)，迭代上層工具。

芯片企業(yè)能定制化改造工具鏈，例如為車規(guī)芯片增加功能安全驗(yàn)證模塊等。

科研團(tuán)隊(duì)可基于組件獲得更多精準(zhǔn)信息，例如通過(guò)Parser，更精準(zhǔn)地協(xié)助大模型優(yōu)化自動(dòng)編寫(xiě)代碼的流程。

此舉源于一個(gè)共識(shí)：EDA行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，本質(zhì)是生態(tài)體系的競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)國(guó)際巨頭通過(guò)并購(gòu)構(gòu)建「工具-IP-工藝」的閉環(huán)時(shí)，國(guó)產(chǎn)陣營(yíng)唯有打破「小而散」的格局，才能形成合力。

四、未來(lái)圖景：在「卡脖子」中培育「反脆弱」

2023年，當(dāng)仿真工具USIM1.0的性能僅為國(guó)際巨頭產(chǎn)品的萬(wàn)分之一時(shí)，曾有客戶笑稱「這是用算盤(pán)在挑戰(zhàn)計(jì)算器」。如今回頭再看，那些在深夜逐行調(diào)試的代碼、被推翻27次的算法模型……，正在編織國(guó)產(chǎn)EDA工具的「反脆弱」系統(tǒng)。

我們深知，EDA工具的國(guó)產(chǎn)化不是某一家企業(yè)的戰(zhàn)斗。當(dāng)華大九天在模擬領(lǐng)域構(gòu)筑優(yōu)勢(shì)、概倫電子深耕制造環(huán)節(jié)時(shí)，「九霄智能」愿做數(shù)字前端的「鋪路石」——開(kāi)放核心技術(shù)，共享研發(fā)成果，讓行業(yè)的每一份努力都能在自主生態(tài)中形成共振。

結(jié)語(yǔ)：

EDA工具的自主化道路，是用代碼對(duì)抗封鎖的無(wú)聲戰(zhàn)役，是用開(kāi)放破解壟斷的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。當(dāng)我們把編譯器的代碼從10萬(wàn)行級(jí)別推向百萬(wàn)行級(jí)別，把仿真工具的速度從萬(wàn)分之一提升至超越50%，我們始終相信：技術(shù)的價(jià)值不在于競(jìng)爭(zhēng)，而在于讓「中國(guó)芯」的每一次設(shè)計(jì)迭代，都不再受制于他人的工具鏈。

這是一個(gè)需要「慢功夫」的行業(yè)，而我們，愿意做時(shí)間的朋友!