国产芯片EDA设计：迎来“百年一遇”超车好机会

实体产业是工业软件的土壤。工业级软件大都依附于某个细分的实体产业。实体产业强大，才会给工业级软件一个积极的正反馈，通过产业中繁杂的应用问题推动工业软件不断推陈出新、升级和演进，给工业软件创造利润和生存空间。

以美国为首的芯片强国对出口中国的高端芯片 “卡脖子”，让更多人意识到国产高端芯片自主可控重要性的同时，芯片产业链中小而精的EDA(Electronic Design Automation，电子设计自动化)工具的关键作用也成了关注的焦点。

芯片设计环节繁多，精细且复杂，EDA工具对于提升芯片设计效率，优化芯片设计，保证芯片功能发挥着极为重要的作用。目前，美国三大EDA公司(Synopsys、Cadence、Mentor)占据全球EDA市场超过60%的市场份额，绝大部分芯片设计公司都需要三巨头的EDA工具。因此，美国用EDA就能很容易卡住中国芯片行业的脖子。

中美贸易战愈演愈烈，国人对半导体行业的关注度空前，其中有盲目爱国的吹嘘者，也不乏对半导体行业发展现状有着深刻认识的行内人。有心之人甚至整理出了“卡脖子”清单，而作为协助完成集成电路的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的软件工具集群——EDA 软件“赫赫”在列。

以芯片设计行业为例，EDA工具从诞生到繁荣，都依附于硅谷芯片行业的前行进程。1978年，传奇人物Lynn Conway针对摩尔定律演进的迫切需求，构建了数字电路自动化方法的理论基础，提出了全新的数字电路/超大规模集成电路设计方法，自此诞生了现代化的EDA设计方法。“The Mead & Conway Revolution”来源于实体产业的需求，最终又反哺于实体产业，它导致了计算机科学和电气工程教育领域的学术资料的全球重组，对于基于微电子应用的产业发展至关重要。

国产化率仅10%左右的国产EDA，面对发展了二三十年的EDA三巨头的技术和商业壁垒，想要进一步提升国产化率面临极大挑战。庆幸的是，开源的趋势，AI和云技术的突破，给国产EDA带来了换道超车百年一遇的好机会。

EDA处于整个芯片产业链的上游，特点是小而精。据市场研究和顾问公司Gartner今年1月的初步统计结果，全球半导体收入2020年总收入达到4498亿美元，比2019年增长7.3%。

EDA作为集成电路产业链的命脉，自始至终连接和贯穿着芯片制造和科技应用的发展;芯片设计、晶圆制造、封装测试，直至电子产品的设计，每个环节都离不开EDA工具。其实EDA市场是一个比较小的市场，2019年EDA/IP全球产值约110亿美元，然而就是这小小的110亿美元，却撬动了约5千亿美元的半导体市场甚至是约1.6万亿的电子产品市场。

国以前缺少强大的芯片设计公司和晶圆厂，也就很难支持本土EDA公司崛起，甚至本土EDA工具连试错的机会都没有。 不过，随着中国相关产业影响力逐渐增大，本土EDA公司也开始得到了强有力的支持，最典型的是华大九天。

作为开源EDA的先锋派，芯华章在2020年九月上线了中国首个开源EDA技术社区EDAGit，并且开源了两款EDA工具。王礼宾介绍，目前芯片公司在一个芯片项目中投入的精力大量是用于验证，因为芯片失败带来的损失轻则是一次投片数亿元的费用打水漂，重则影响产品的上市时间或者公司的信誉，导致客户的流失，可能带来致命的打击。因此，验证，特别是硬件验证，是科技领先的重要制胜点之一。

中美贸易战拉开大幕，EDA禁运首当其冲，成为卡脖子工程。EDA的的战略性，重要性被推到空前高度。

事实上，EDA国产化并非第一次，也不是第一次受到掣肘。我国从1980年代中后期开始，就投入到EDA产业的研发当中。当时我国包括集成电路在内的高科技领域都受困于“巴统”的禁运，国外EDA无法进中国，集成电路产业发展倍受掣肘。为了更好发展集成电路产业，我国在1986年动员了全国17家单位、200多位专家齐聚北京，研发我国自有的集成电路计算机辅助设计系统“熊猫系统”，在1992年首套熊猫系统问世，是我国第一个大型ICCAD系统，也是国家意志的体现和集体智慧的结晶。1994年“巴统”取消对中国禁运，海外EDA公司以技术成熟、价格便宜的工具挤占市场。1994年至2008年，国家对国产EDA的支持非常有限，中国EDA产业陷入发展低谷，发展曲折而缓慢，和海外差距越来越大。

2000-2018年，国外EDA产业发展走入商业化轨道，技术更新缺乏新意，变革更是鲜少有之，产业逐渐呈现“夕阳化”。此时国内EDA产业正处于兴起阶段，很多新的概念、新的工具不断涌现出来，犹如20年前的国外黄金期。

如今全球半导体价值链迎来变迁，根据 SIA 数据显示，美国 2019 年在半导体行业的市占率为 47%。BCG 预测，在“维持现状”的假设下，未来 2-3 年内美国半导体企业的市场份额将从 2018 年的 48%下滑至 40%，中国企业的份额将上升 4ppts 到 7%。

毋庸置疑，美国在设备、EDA、高端 CPU、GPU 方面是目前绝对的领导者，因此其试图通过扩张服务规模来获取更高的利润，以支撑高昂的研发投入。而彼时的中国半导体业正加大投入，初具规模，美国势必会增加忧虑，加大打击力度，尤其是对高精尖的部分。

面对目前的境况，追赶不可取，一方面是从 5G、AI 的角度另辟蹊径，另一方面是维持与国内外 EDA 同业者的良性竞合关系，保持耐心，毕竟 EDA 四大家也不是一上来就是巨无霸的，都是经过了三、四十年的技术累积与企业兼并，才取得了今天的地位。因此，制造 EDA 泡沫是很不明智的做法，当务之急是我们的政府和产业协会应充当好牵头作用，搭建起 EDA 生态圈互动合作的平台，真正下沉到技术，了解 EDA 相关的设计、制造、工艺等概念，有的放矢地到晶圆制造厂、封测厂、系统公司去调研，拿到最真实的一手诉求，有机整合资源，这可不仅仅是投钱就能解决的事情。