芯和半导体：下一个十年，做大国内EDA“拼图”

10年前在苏州吴江科创园的一个小房间里，芯禾科技（“芯和半导体”前身）的两位创始人做了一个决定，决定投身“搞”国产EDA工具。

“当时我和凌博士（现芯和半导体创始人兼CEO）就在那个小房间里慢慢搞研发，到现在发展到100多人的团队。十年时间很长，却也很短，我们还是对产业充满最初的激情。”芯和半导体联合创始人兼工程副总裁代文亮博士谈起公司十年的发展历程，感慨决定创业做公司“仿佛就是昨天的事”。

如今，芯和已经成为国内EDA行业的领导者，集首创革命性的电磁场仿真器、人工智能与云计算等一系列前沿技术于一身，提供覆盖芯片、封装到系统的全产业链仿真EDA解决方案。经过十年的厚积薄发，从芯“禾”到芯“和”，用代文亮的话形容，公司正从最初的“小禾苗”逐渐成长起来。

站在下一个十年的起点，芯和对EDA软件事业的定位进行了全面的升级——承担串联起从芯片设计到芯片制造的半导体生态链的重任，“和”EDA生态圈的各个伙伴无缝交互、“和”半导体产业链上下游的企业紧密融合，提供覆盖芯片、封装到系统设计的全面解决方案，更好地服务全中国乃至全球的客户。

专攻EDA仿真工具，不做“Me Too”的产品

在仿真EDA的细分领域，芯和在过去十年里尽力做到极致，并且以此形成公司核心竞争力的基础。

作为IC设计必需、也是最重要的集成电路软件设计工具，EDA工具涵盖了IC设计的方方面面——从仿真、综合到版图，从前端到后端，从模拟到数字再到混合设计，以及后面的工艺制造等。这一半导体产业最上游赛道，其门槛之高无须赘述。

经过三十余年长足发展，目前全球EDA产业竞争格局主要由Cadence、Synopsys和西门子旗下的Mentor Graphics垄断，三大EDA企业占全球市场的份额超过60%。而十年前这一领域更鲜有中国本土创业团队涉足，芯和的两位创始人当年深知该领域的竞争之剧和难度之高。“当时甚至不少人觉得我们是不是疯了，选择这么难的赛道。”代文亮说，但是他们在摸索中找准了这其中的“利基市场”——EDA仿真工具。

“某种意义上，最大的核心竞争力是仿真能力。”代文亮对集微网指出，这就好比要建造一栋大楼前，设计图纸的时候，工程师们必须要考虑各种工程问题，比如地基打多深、要多粗的钢筋、防震级别等等，要想让实际开工后出现的问题降到最小，仿真能力就极为关键，它可以大大减少迭代周期，实现效率提升。对于半导体产业更是如此。“而且EDA仿真工具上，市场容得下2到3家公司。”代文亮说，“不像画图工具、版图工具上，IC设计厂商不会轻易切换。在仿真工具方面，只要我在某一点技术上比别人的好，厂商愿意切换工具使用。”

但代文亮指出，他们当时就意识到不能做“Me too”的产品，而要实现差异化——“客户有痛点的，我们去做；大厂不愿做的，我们去做；大厂反应慢的，我们去做。”就像“敲钉子一样”，从最初的一些点工具（Point tool）开始，他们渐渐进入到EDA生态中，不断深入产业，并逐渐和Cadence、Synopsys等大厂形成竞合关系，更在某些业务上形成了长期的合作伙伴关系。

EDA仿真技术始于上世纪70年代的SPICE电路仿真。随着芯片、系统的高频高速的发展，传统的场、路仿真技术远远满足不了先进工艺、先进封装和复杂系统所带来的新的需求，电磁场仿真也被引入到EDA仿真的流程，5G、数据中心、高性能计算使得电磁场仿真和电路仿真一样重要。这给芯和这样的后来者提供了赶超的机会。芯和专注的主要领域正是以电磁场为主的EDA仿真。

目前，在全球电磁场求解器的市场中，除几家老牌美国厂商外，芯和是唯一拥有兼顾两条产品线的国产EDA，并且延伸出了不同的产品线，能提供覆盖芯片、封装及系统的完整仿真EDA解决方案，拥有多项电磁、电路仿真自主创新技术，还囊括了新颖的并行云计算方案。

今年初，芯和发布其在亚马逊Amazon Web Services（AWS）上的EDA云平台，这是国内首家上云的EDA仿真平台。代文亮指出，在先进工艺制程和先进封装技术的推动下，从芯片到封装到系统的设计和验证EDA流程变得越来越复杂，将人工智能、云计算等技术应用在EDA软件一定是未来重要的方向。而芯和将其EDA解决方案移植到AWS可以让用户利用AWS所提供的接近无限的计算、内存、存储等资源，帮助用户实现仿真作业的扩展，大大缩短设计周期和上市时间。

下一个十年，做大产业生态“拼图”

在半导体产业庞大生态圈里，EDA是基础工具，它的成功取决于其与上游的设计、制造公司的密切互动、创造价值。谈到公司创立发展十年来跨越的最艰难的门槛，代文亮认为，构建并融入产业生态是最难的一步。因为EDA最终落地，不仅仅是落实到代码，还要懂工艺、半导体器件，EDA工具需要与产业相结合。

代文亮回忆，为了和产业对接，起步之初的芯和做过各种尝试、经历了不少拒绝。“其中的一个矛盾点就在于，当你去问IC设计公司能不能用我们的EDA工具，对方的第一反应就是，哪家晶圆（Foundry）厂支持这个工具？反之亦然。”

这需要经历无数次与产业客户间的调整打磨，这个过程中，芯和也越来越意识到与Foundry厂的深度对接对于本土EDA产业生态的建立和发展至为关键。代文亮指出，EDA工具是设计和工艺对接的纽带，如果与晶圆制造厂没有深度合作，就很难对工艺真正理解到位，难以针对先进工艺设计改良EDA软件，这也是目前国内EDA厂商欠缺的部分。其中，在EDA工具与工艺结合的重要支撑——工艺设计套件（PDK）方面，国内的发展更是不足。而PDK开发非常复杂，需要较大投入，目前国内EDA厂商大多都比较缺乏PDK基础，这与中国整个半导体生态不够成熟直接相关，需要半导体行业整体的进步。

在多年的发展过程中，芯和在构建和融入产业生态上做了大量努力，渐渐构建起丰富的晶圆厂及合作伙伴生态系统，也这是芯和重要的护城河。目前芯和的EDA工具经过了像台积电、三星、格芯、中芯国际、意法半导体等主流晶圆厂严格认证，包括传统CMOS、FinFET、BiCMOS、SOI、IPD等不同的工艺，都已经通过了技术认证；与此同时，芯和生态圈中还有众多的EDA合作伙伴，包括Synopsys、Cadence、Mentor、Ansys等大厂，实现与主流设计流程的无缝衔接。

目前芯和一共有11款EDA工具，覆盖从芯片、封装到系统半导体全产业链，技术涵盖先进工艺、先进封装、高速数字、射频毫米波及模拟芯片等五大领域，面向5G移动终端/基站、物联网、数据中心/高性能计算、汽车电子四大终端市场。随着多款工具在半导体先进工艺节点和先进封装上不断得到验证，并在5G、智能手机、物联网、人工智能和数据中心等领域得到广泛应用，芯和EDA有效联结了各大IC设计公司与制造公司。

而在纵深发展EDA仿真软件全链路覆盖的同时，芯和也将业务拓展至硬件层面。其通过自主创新的滤波器和系统级封装（SiP）设计平台为手机和物联网客户提供射频前端滤波器和模组，并被Yole评选为全球集成无源器件（IPD）滤波器领先供应商。

值得一提，芯和是国内唯一自有滤波器IC设计和系统级封装设计团队的EDA公司。其内部的IC设计团队就是芯和EDA工具上市前的第一个客户，经过他们实际项目验证的EDA工具发布后将能确保产品的效率和质量。

今年4月，芯和发布了首款国内自主开发的高频体声波滤波器产品，这款低插损、高抑制WiFi2.4GHz带通滤波器基于高性能体声波谐振器技术，以及全套晶圆级加工与封装工艺技术，封装尺寸仅为1.1mm×0.9mm×0.6mm，完全兼容当前主流1109的WiFi带通滤波器尺寸。产品性能媲美同类国际领先产品，可满足智能手机、无线终端、便携路由器、无线模组等多种系统应用需求。

从EDA仿真软件到滤波器，代文亮表示，这“一软一硬”也将是芯和下一个十年继续重点探索的领域，正好也都是国内半导体产业被卡脖子的部分。

“目前在滤波器领域，94%以上的市场被国外厂商把控。”代文亮指出，而5G时代对于射频前端尤其是滤波器的要求特别高，需要集成各种不同技术的滤波器来实现在不同频段和性能上的最佳应用，IPD滤波器被认为是在sub-6G和毫米波频段上的最佳解决方案，也是芯和在未来几年的爆发点之一。据Yole Development统计，2019年射频滤波器的市场规模是128亿美元，2025年将上升到约280亿美元，年均增长率超20%。

EDA这个在集成电路产业领域内“小而精”的产业链环节，以其不到100亿美元的产值撬动了全球4000多亿美元的半导体市场产值。代文亮表示，对于芯和而言，下一个十年意味着更大的想象空间。但他也指出，当前国内的EDA产业还很弱。“我们只是做了其中的一小部分。”他希望接下去有越来越多的人投身国内EDA领域，这样才能够把产业生态的“拼图”越做越完善，“半导体产业链太长，工艺、技术发展迅速，这是一个需要很多人长期坚持并且扎根下来的产业。”