- 2023/10/27 11:32:14
- cdQ原?/li>
- 来源Q?span>电脑?/span>
- 报纸~辑Q?a id="editor" href="/EditorArticle/5/" style="text-decoration: underline; color: blue;">吴新
- 作者:
不过Q也正因多阻拦,更多人意识到了国产高端芯片自d控的重要性,而处于芯片业链上游、小而精的EDAQElectronic Design AutomationQ电子设计自动化Q工P也因在先q制E芯片设计中的重要性而备受关注?nbsp;
01
国EDA厂商遭诘?/p>
面对EDA国际三巨头近三十q积累的技术壁垒,投n于其中的国EDA企业既要上下求烦在品上LH破Q也要在存量市场中生存下厅R而在机遇与风险交l中Q不乏“真研发”与“PPT立项”之争?/span>
“我是想问问你们到底实际给客户导入了几个机框?导入了多FPGAQ”近日一场EDA产业C上,国内EDA数字验证解决Ҏ提供商芯华章的演讲者刚刚介l完公司的新产品Q一位听众就发出了上q质疑?/span>
提问者是h半gq_验证部部长傅晓,所说的“机框”是指芯片设计的ҎQ一般是芯片设计输入的第一步,常见的就是矩形或圆ŞQ复杂边框则对EDA性能提出更高要求QFPGAQ现场可~程门阵列)则是指可以通过~程来改变内部结构的g元gQ这U验证方式比片便宜、比仿真要快Q是芯片开发流E中的重要一环?/span>
当芯华章演讲者对傅晓的问题避而不{时Q他嗤道Q“那是又吹牛逹{?/span>
此后一番言现场人员拍成视频Q当成“爽文”在|络上流传,傅晓也被戏称为“EDA判官”。当Ӟ也有疑其是否有自我炒作意图。傅晓也很快在朋友圈发文q态度道歉Q不q他仍指出,国内企业惌解决大规模芯片的工E问题和泛化问题非常之难Q尤其是在EDAq一工业软g环节?nbsp;
大部分业内h士能够理解这一担忧Q毕竟在技术、h才、业链完整度等多环节存在短板的背景下,国EDA厂商的追赶之路仍然Oѝ正如傅晓所aQ我们最l要解决中国的EDA工具卡脖子的问题Q“不能靠PPT发布Q得靠实事求是的工作作风Q一点一点在实际目中解x数问题”?/span>
02
EDA软gQ芯片研发之?/p>
在探IEDA产业的历史与现状之前Q我们还是要先简单解释一下,q个看似不v眼的软gZ么能掌握芯片的“命脉”?/span>
EDA软g主要是用于芯片设计、布Uѝ验证等环节Q是芯片产业的v始点Q对于设计超大规模集成电路来_是不可或~的关键工具Q因此业界称之ؓ“芯片之母”。具体来看,EDA分ؓ设计工具、仿真工兗验证工具三U类型,而前qC业芯华章Q其产品研发主要聚焦的就是验证环节?/span>
之所以说EDA“不L”,大多是从其全球市模来看。EDA行业全球规模Uؓ110亿美元,相对?000亿美元的半导体业,仅占2%Q放大到q?0万亿元的数字经中也是位卑a轅R?/span>
但如果没有了q块基石Q全球所有的芯片设计公司都会立即停摆Q半g倒金字塔也会瞬间坍塌?nbsp;
在EDA出现前,传统集成电\的设计根本没法达到复杂的E度Q整个半g设计环节都很_糙Q所有芯片都是由设计人员手动完成设计和布U等基础工作。业内h士解释,上世U?0?0q代Q芯片可能就几个晶体,前端可以手工完成其功能的计算Q后端版囑ְҎ电\图,管q线Q用W{UMؓ几何囑Ş再画带。这个阶D,芯片设计比较单,手工也不Ҏ出错?/span>
而现在,几纳c的面积上可以集成上百亿个晶体管Q这是h工难以达到的成就。EDA的出现就像一支“神W”,利用计算Y件就能完成大规模集成电\的各程环节设计。芯片设计工E师只需要将g描述用编E代码(HDL codeQ的形式喂给EDAQEDA׃Ҏ逻辑闸设计图的规格对该代码进行修改和调整Q生成功能正的电\图,最后供l后端进行布局模拟和电路制作,形成光罩也就是掩膜,然后由制造商支持片到成品?/span>
国芯片行业研究人员曑ֈ析,如果不用EDA工具Q一?8U米SOCQ系l芯片Q需要花?7亿美元;借助于EDA工具Q这W费用将会骤降至4000万美元。EDA因此被推上业金字塔塔尖Q伴随由摩尔定律引领60余年的半g行业共同飞速发展?/span>
03
起底EDA三巨_冰冻三尺非一日之?/p>
前面我们讲到了EDA到底有什么用途,Z么它对芯片制造行业如此重要。那么接下来我们来梳理一下全球范围内的EDA行业巨头都是谁。事实上谈到EDAQ就很难l开三家公司QSynopsysQ新思科技Q、CadenceQ铿腄子)和Mentor GraphicsQ明导国际)Q被行业内部UCؓEDA三巨_q三家企业占据了全球EDA工具q?0%的市场?/span>
那么Q我们如何理解EDA工具的市场占比,换句话说是如何像认识不同手机品牌那P区分它们之间的异同?其实是可以的Q因三巨头的历史发展q程和侧重点其实q不完全重叠Q我们甚臛_以从它们各自擅长的领域,来判断整个芯片行业的现状和前景?/span>
悉数诞生?980q代Q各占山头又互相竞争
我们知道Q一个完整的集成电\设计和制造流E主要包括工艺^台开发、集成电路设计和集成电\刉三个阶D,而这三个阶段均需要对应的EDA工具作ؓ支撑Q包括用于支撑工艺^台开发和集成电\刉两个阶D늚刉类EDA工具Q以及支撑集成电路设计阶D늚设计cEDA工具?/span>
而且在每一个阶D,Ҏ设计l度的不同,EDA软gq可以进一步细分ؓ行ؓU、系l、RTLU、门U、晶体管UEDA工具Q各层EDA工具的仿真和验证_ֺ依次提升Q速度依次降低Q其拟实现的目标和应用场景也有所不同。另外,EDA软gq要分ؓ模拟芯片和数字芯片这两个大类……不隄出,EDA工具像一颗盘栚w节的大树Q细分领域非常复杂?nbsp;
从历史沿革来看,SynopsysQ新思科技Q成立于 1986 q_?008q成为全球排名第一?EDA 软g工具领导厂商Q市场占有率U?30%Q它的特点就是全面开花:模拟前端的XAQ数字前端的VCSQ后端的sign-off toolQ功能都很强大,垄断?0%的TCAD 器g仿真?0%的DFM工艺仿真Q逻辑l合工具DC和时序分析工具PT在全?EDA 市场几乎一l江山?/span>
CadenceQ铿腄子)?EDA 行业销售排名第二的公司Q在1988q由SDA与ECAD两家公司兼ƈ而成Q到1992q成为EDA行业龙头CQ但?008q被全面发展的Synopsys越。旗下EDA工具同样늛了电子设计的整个程Q强在于模拟或混合信号的定制化电\和版图设计,PCBQ印L路板Q工L对也较强Q但是后端的Sign off工具偏弱?nbsp;
排名W三的Mentor GraphicsQ明导国际)其实成立得最早,1981q就成立了但?990q代遇到l营困境QY件研发严重落后于q度Q大量长期客h失,难以与其他两家公司竞争。直?94 q公司组l结构大调整后,才重新崛P2016q被德国襉K子收购。其业务主要提供电子设计自动化先q系l电脑Y件与模拟gpȝQ工h有前两家全面Q无法涵盖整个芯片设计和生环节Q但在有些领域,如PCB设计工具{方面有相对独到之处?/span>
04
扎根中国已久Q行业黏性十?/p>
我国作ؓ全球最大的芯片消费市场QEDA三巨头早早就已完成布局QCadenceQ铿腄子)1992q进入了中国大陆及香港市场,陆箋建立了北京、上深土뀁香港四个办事处以及北京研发中心、上L发中心,q行数字和模拟方面的产品研发Q包括现在与人工相关的品都是在国内研发的?/span>
1994q_SynopsysQ新思科技Q向清华大学捐赠?0套Design Compiler软gQMh值约500万美元,随后该公司和清华成立了“清华大学——新思科技高层ơ电子设计中心”,开始推动中国EDA人才的培充R?995q正式进入中国市场,在北京、上深土뀁西安、武汉、南京、厦门、香港、澳门等城市讄机构Q员工h数超1200人,建立了完善的技术研发和支持服务体系?018q和2019q又分别成立了芯思原和全芯智造两家合资公司,前者意在加片IP领域的本土合作,助力本土晶圆厂和设计企业实现自主研发Q掌握核心技术,后者旨在加强制造类EDA领域的本土合作,带动国内技术能力?nbsp;
Mentor GraphicsQ明导国际)?989q就q入中国Q但没有在国内设立研发中心,中国总部讄于上金茂大厦,分别在北京和深圳设有销售办公室?/span>
所以,虽然l历了“华Z件”,但三巨头仍在加大对中国的布局Q不断推q本土化和“学研”支持,通过支持国EDA形成更多l度的“包围”。由于目前国产EDA相比国EDA整体仍有较大差距Q加上新EDA、新IP、新工艺及PDKQ互怿q、互Z体,用户更换EDA软g的成本极高,所以黏性也是超乎想象的强?/span>
05
成功背后的逻辑
q购与长期投资扶持是关键
不难发现QEDA三巨头的发展旉U,其实是与芯片行业ƈ轨前行的Q而且和芯片巨头们一PEDA三巨头在发展q程中也通过不断扩展、兼q、收购来提升行业影响力,一来可以通过q购补全自己的工具链Q比?002qSynopsysQ新思科技Q以 8.3 亿美元收购与 CadenceQ铿腄子)l束专利诉讼的Avanti公司Q直接衔接了前端和后端工P让它成ؓ EDA 历史上第一家可以提供顶U前后端完整IC设计Ҏ的EDA工具供应商,q正是它?008q超CadenceQ铿腄子的关键Q二来则是将潜在的挑战者“扼制”在萌芽状态?/span>
也正是靠着q种吞ƈ式的扩张QEDA三巨头们才Ş成了一道不可逾越的知识权`沟,qŞ成了非常E_的“三分天下”之劎쀔—自1996q至2023q_三巨头在全球EDA市场占比始终l持?0%以上?nbsp;
q有一个关键的原因是政策扶持Q在国Q是国家U学基金QNSFQ和半导体研I共同体QSRCQؓEDA研究插上了翱蓝天的膀。据l计数据昄Q从1984q到2015q_有将q?190个国家科学基金研I课题与EDA强相养I也就是每q?0个项目,持箋30q的基础研究投入?/span>
半导体研I共同体作ؓ以应用材料、格|方得IBM、英特尔、美光、雷、d州A器和联合技术ؓ主要合作伙伴的技术研I联盟,x的重点一贯是“未来可以卡脖子”的前沿性技术,1982q成立的时候,EDA是它的主要研究目标之一Q预占比高辑֛分之一Q时至今日依然专䏀计机辅助设计和测试”研I域?/span>
q些l织存在的h|是考虑到各家企业单独用来进行EDA基础研究的资金十分有限,即在经Ş势好的时候,也难以支持EDA的研I求,需要通过共同体将研究资金聚集hQ集中力量进行业共性技术创新。再加上EDA研究极其需要理论研IӞ而这些理论研I大概率难以在短旉内获得商业汇报,而企业更青睐能够q速见效的短期目。所以这些风险更大、周期更ѝ商业应用更不明而又十分必要的研I目,需要国家科学基金及半导体研I共同体q样的非盈利服务机构投资q组l研发?nbsp;
以模型检查和模型化这两个典型的EDA技术ؓ例,从编E语a理论开始发展,到成熟的软g诞生l历了二十多q_在最初的10q里Q它完全是由国家U学基金会支持的Q可以说如果没有q些长期资助׃可能目前的技术水q?/span>
06
下一代技术或l箋厚积薄发
随着层出不穷的应用新方向QEDA 行业依然有着非常巨大的发展空_比如现阶D非常火爆的人工和云计算Q都M开EDA工具?/span>
人工领域Q深度学习等法能够提高EDA软g的自ȝ度,提高设计效率Q羃短芯片研发周期,?CadenceQ铿腄子)的报告显C,机器学习在EDA的应用可以分为四个方面:数据快速提取模型、布局中的热点、布局和线路以及电路仿真模型?/span>
除此之外QSynopsysQ新思科技Q也推出了相关的人工套g“Synopsys.ai”,让h工智能承担各c重复性Q务,如设计空间探索、验证覆盖和试码生成,q且q能提升q些dl果的质量,qؓ开发团队腾Z大量旉Q让其得以专注于完成各种增gQ务,如实C品差异化、快速创建新功能或衍生设计等?nbsp;
而EDA工具在云计算时代最大的特点是“上云”,大多中小微企业面临h手短~,设计能力匮乏{问题,其是设计团队在q行仿真和验证时Q往往~Z大规模的力集群支持Q所以EDA工具与云计算的结合在当前成Z一个需求量极大的蓝P三巨头也都有自家对应的云端托仿真解x案,属于仍处在高速发展赛道上的未来之星?/span>
07
EDA国化浪潮势不可?/p>
目光回到当下Q在国一pd遏制中国购买或制造先q芯片的o下,Z也来C国内厂商w上。作为半g行业发展H破的关键一环,EDA软g也将q来“国产化”的重QQ国内华大九天、概论电子等一众企业已l投入其中?nbsp;
一波三折的EDA国化之?/span>
国内 EDA 行业h较晚且发展较为曲折?0世纪80q代中后期,国内开始投入EDA 领域的研发?0 世纪70 臻I80 q代Q由于巴黎统{委员会对中国实施的运制Q中国无法购买到国外?EDA 工具Q中国开始进?EDA 技术的自主研发与攻养Iq在 1988 q启动国?EDA 工具“熊猫系l”的研发工作?/span>
90 q代初,公司初始团队部分成员研发成功了中国历史上W一Ƒօ有自ȝ识权的 EDA 工具“熊?ICCAD pȝ”,填补了我国在q一领域的空白。之后的国内EDA 发展曲折而缓慢,因各U因素媄响,国EDA 产业没有取得实质性成功,但在q个q程中,国内已经出现多个EDA 厂商萌芽。“十一五”“十二五”EDA 重大专项彰显国家支持力度?008 q以来,国内从事EDA 研究领域涌现了华大电子、芯愿景、广立微{数十家公司Q国产EDA 企业斚w逐渐形成?/span>
q些企业虽然在全程产品上和外巨头q有不小的差距,在工L完整性方面与国外企业相比Q有明显的差距,但在具体工具上各有所ѝEDA 的重要性不断凸显,一旦EDA 受制于hQ整个国内芯片业的发展都可能停摆,发展国EDA q在眉睫?nbsp;
然而,相比国际EDA三大寡头Q国内EDA厂商在品、h才和生态上h不小的差距。品方面,外EDA 产品矩阵更全Q三大巨头实C芯片设计全流E覆盖;技术更强,外三巨头品支持最先进?nm 工艺制程Q而国内厂商不支持或仅有部分品支持先q工艺;业务更广QIP 业务已经成ؓ外EDA 巨头的重要营收入来源Q但国内EDA 厂商几乎没有IP业务?/span>
人才斚wQ国内EDA人才匮乏Q根据赛q顾问数据,我国EDA行业从业人员数量Uؓ4400 人,而全球ؓ4 万hQ且多服务于外三巨头。同Ӟ国内EDA人才培养体系未成熟QEDA人才后备力量薄弱。生态方面,外半导体业链齐全Qؓ外EDA厂商快速发展提供了强力支持Q国内EDA生态也需要时间成ѝ?/span>
不过在全球集成电路及EDA行业发展持箋向好、我国集成电路业保持高速增长的大背景下Q我国EDA行业q来持箋良好增长?/span>
整体来看Qv?EDA 巨头的强劉K域主要在数字和模拟的全流E工P但是在一些细分环节的点工具可能不是其发展重心Q国内EDA 企业可以从这个角度切入实现弯道超车,EDA 整个版图中,仿真和验证类工具h一定的独立性,其追求的主要pM品的高效法带来的运行效率等指标Q往往对于设计厂商来说一般会采用多种仿真或者验证工具做配合和交叉验证的工作。例如在器g建模仿真{领域深耕的概u电子Q以及在频 EDA 领域p的九同方和聚焦芯片、封装及pȝ仿真cM品的芯和半导体等Q都是从巨头不是最强势的细分领域切入到EDA 领域?nbsp;
EDA国化迎来黄金发展期
我国EDA行业?0世纪 80q代中后期才真正开始,较全?EDA 行业的发展晚了十q_q且?986q国产集成电路计机辅助设计pȝ“熊猫系l”诞生之后的W二个十q_国内EDA行业q未有实质性的成功。直?1世纪初,在国家政{支持下Q国?EDA 产业才陆l展露出新的生机。在多次国际贸易摩擦、科技锁事g之下Q我?EDA 行业q来黄金发展期?/span>
中国作ؓ全球规模最大、增速最快的集成电\市场Q国产EDA有着巨大的发展空间和市场潜力。国际半g产业协会QSEMIQ数据显C,q年来全球EDA市场规模不断扩大Q预计到2026q将辑ֈ183.34亿美元,q五q的复合增速高?.79%。而其中,我国EDA产业发展速度更是q超世界同期水^。中国半g行业协会数据昄Q?020?025q_本土EDA产业q^均复合增速将辑ֈ14.75%。预计到2025q_本土市场规模达?85亿元。随着中国集成电\产业的快速发展,中国的集成电路设计企业数量快速增加,EDA工具作ؓ集成电\设计的基工具Q必受益于高度z跃且不断扩大的下游市场?/span>
l过多年的发展,国内EDA企业目前呈现ZU发展\径,其一是优先突破关键环节核心EDA工具Q在其多个核心优势品得到国际领先客户验证ƈ形成国际领先C后,针对特定设计应用领域推出h国际市场竞争力的兌程解决ҎQ概论电子就是该路线的代表;另一个\径则是优先突破部分设计应用的全流E解x案,然后逐步提升关键全流E解x案中各关键环节核心EDA工具的国际市场竞争力Q华大九天则是以该\径ؓ丅R?/span>
而自2022q以来,在中N易战和科技战背景下Q以及IC产业逆全球化大趋势下Q发展本土EDA产业的紧q性和必要性更加突出。ؓ了实现EDA自主可控Q更多的利好政策不断出台Q叠加下游应用市场需求的持箋释放Q国产EDA产业也在加速实现弯道超车?/span>
国EDA头部阵营逐渐成型
在中国市场,市场竞争格局依旧相对较弱。业内专业h士指出,目前国EDA工具整体上能够商业化、品化Q能够交付业界使用的,大概只能覆盖60%?5%的全程Q也是说还?5%?0%的“点工具”还存在I白?/span>
面对困局Q国内厂商逐渐开始从各流E的“点工具”向全流E奋q,从细分领域逐渐实现本土自主化替代。现阶段Q华大九天、芯华章、概伦电子、广立微{几家代表性企业已l逐步在特定领域全程以及部分点工具上形成了突_为本土EDA产业带来转折?/span>
目前Q国内外EDA企业主要的差距主要体现在Q国内厂商以点工具ؓ主,Ҏ字电路全程和先q工艺等支持不。不q在多年不懈努力下,华大九天已经能够提供模拟电\设计全流EEDA工具pȝ、数字电路设计EDA工具、^板显C电路设计全程EDA工具pȝ和晶圆制造EDA工具{,拥有多项全球领先技术。目前中国其他本土EDA企业难以提供全流E品,但在部分l分领域也具有一定特炏V?nbsp;
数据来源 :1. 中国通信学会Q?.前瞻产业研究院,3.致同分析
华大九天之外Q在数字验证领域Q被当众质问的芯华章其实是国内唯一一家号U能够提供数字验证全程EDA的公司,只是和成熟企业还有很大差距。而在器g建模、数字仿真及验证EDA领域Q概伦电子具有技术领先性。近期,其发布的承蝲以DTCO理念创新打造EDA全流E的q_产品NanoDesignerQ致力于提升产品的PPA、良率和可靠性等核心竞争力?/span>
此外Q在提升芯片成品率和快速监控电性测试等斚wQ广立微的制造类EDA工具Q逐步构徏了集成电路良品率提升的一站式解决Ҏ?/span>
“点工具”ؓȝ现状虽然很难同三大国际EDA巨头一争高下,但EDA在芯片设计行业,像安的电、水{这cd设施一P芯片设计对EDA的需求一直不会变Q只要项目越多,EDA工具需求就多。国内EDA企业通过“点工具”的努力和不断突_何尝不能成ؓ燎原的星星之火呢Q?nbsp;
08
AI带来EDA行业变革Z
当前Q算力与储存需求爆发式增长Q先qSoC的设计、验证压力呈指数U增长,开发者所需要的工具早已不局限在满功能验证需求,而是需要从设计、架构、Y协同、功耗等斚w协同优化?/span>
对于芯片刉企业而言Qؓ保持竞争优势Q不断羃减上市时_q对片的成功率也提Z更高的要求。一旦流片失败,会造成企业重大损失?023q_Wilson Research Group 发布的一份芯片验证调研报告显C,芯片刉企业首ơ流片的成功率正在下降,只有24%Q这也意味着企业正面临着来昂늚重新设计成本及不断增加的上市旉?/span>
作ؓ芯片设计领域的“基座技术”,EDA的全程创新撬动芯片业的巨大变革?/span>
前端设计的EDA 工具正在发生深刻变化Q譬如AI 芯片设计领域所需要的EDA 工具和流E与现有的方案有很大的不同,一斚wQ国内外在该领域处于同一赯U,国内 EDA 公司可能通过抓住q个Z来实现技术上的赶,另一斚wQ国内半g生态中从事AI 芯片{相关的初创企业采用DSL 语言的较多,q些新的初创公司生态亦支持相关的下一代前端EDA 工具在中国落地?/span>
在综合和后端领域Q目前还看不到取巧的办法实现赶超。综合和后端领域法多ؓ已知法Q难度在于如何做到最优化。行业龙头Synopsys 和Cadence 都是在经历了多年U篏加上大量的客户工E实践中发展h的。从技术上来说Q对于中国EDA 公司来说Q想要实现赶也是需要技术积累的?/span>
怿随着旉的推U,在多方努力之下,国厂商有望在EDAl分领取率先取得H破甚至成ؓq些领域的规则制定者,也有望开发出国IPQ对外国企业构筑h城河?/span>
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