01

EDA巨頭先知冷

半導(dǎo)體領(lǐng)域的Adobe“全家桶”又被盯上了。

“端午節(jié)打開(kāi)西門子網(wǎng)站就無(wú)法下載Calibre軟件，更新更是沒(méi)反應(yīng)。”就在國(guó)內(nèi)多個(gè)芯片企業(yè)工作人員私下在互相印證軟件下載問(wèn)題、并向各家EDA(Electronics Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）軟件公司反饋的同時(shí)，EDA軟件三大巨頭之一的美國(guó)新思科技（Synopsys）突然發(fā)布聲明稱，在當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月29日財(cái)報(bào)公布后，才收到美國(guó)商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）的一封信函，告知其與中國(guó)相關(guān)的新的出口限制。

幾乎同時(shí)，在交給美國(guó)證券交易委員會(huì)（SEC）的文件中，另一美國(guó)EDA巨頭楷登電子（Cadence）也披露了于5月23日收到BIS通知，要求該公司向中國(guó)公司、或者提供給中國(guó)“軍事最終用戶”（ military end user）部分軟件產(chǎn)品向BIS申請(qǐng)?jiān)S可證。

而西門子給中國(guó)用戶的回應(yīng)是，“正在與美國(guó)政府交涉，目前還在等待后續(xù)進(jìn)展。”國(guó)內(nèi)使用西門子EDA軟件的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)告訴記者，已經(jīng)購(gòu)買的軟件都可以正常使用，唯一的影響就是無(wú)法升級(jí)。

EDA巨頭遭遇限制令

楷登電子、新思科技和西門子目前穩(wěn)居全球三大EDA公司之列，合計(jì)市場(chǎng)份額超過(guò)七成，因而也是遭受沖擊最明顯的三家企業(yè)。

當(dāng)美國(guó)“禁令”下達(dá)后，三家企業(yè)股價(jià)暴跌。楷登電子兩日內(nèi)股價(jià)分別下跌10.67%、1.42%，新思科技股價(jià)同期跌9.64%、1.61%——受影響的可不僅僅是中國(guó)芯片行業(yè)。

02

貫穿全流程的EDA

之前我們總說(shuō)EDA是“芯片之母”，但其實(shí)它不僅僅用在芯片最開(kāi)始的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在半導(dǎo)體行業(yè)中，EDA工具實(shí)際涵蓋了功能設(shè)計(jì)、布線、驗(yàn)證等整個(gè)生產(chǎn)制造流程，極為關(guān)鍵。

從集成電路生產(chǎn)流程來(lái)看，EDA是設(shè)計(jì)、制造、封裝、 測(cè)試等環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)工具，也可以說(shuō)EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)的咽喉，將直接影響產(chǎn)品的性能和量產(chǎn)率。

EDA是貫穿芯片制造全流程的軟件工具

在EDA出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)集成電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度低，既沒(méi)有那么多的功能要實(shí)現(xiàn)，二極管也做不到現(xiàn)在這么細(xì)，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造工業(yè)仍較為原始和粗放。

那時(shí)候的芯片設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)工程人員手繪就行——沒(méi)錯(cuò)，手工就能完成設(shè)計(jì)和布線等基礎(chǔ)動(dòng)作。

而有了EDA，就像建筑師有了CAD等設(shè)計(jì)軟件，任何電路構(gòu)思都可以轉(zhuǎn)化為可制造的物理藍(lán)圖，一支無(wú)形的“畫筆”誕生了。

工程師只要向EDA提供完成的HDL code（Hardware Description Language，硬件描述語(yǔ)言代碼），EDA就會(huì)根據(jù)邏輯閘設(shè)計(jì)圖的規(guī)格對(duì)該代碼進(jìn)行修改和調(diào)整，生成功能正確的電路圖，最后供給后端進(jìn)行布局模擬和電路制作，形成光罩，然后支持流片到成品。

整個(gè)過(guò)程如同將小說(shuō)手稿通過(guò)智能軟件排版印刷成書(shū)，這個(gè)軟件還能確保文字無(wú)誤、章節(jié)合理。同理，如果沒(méi)有EDA的誕生，芯片設(shè)計(jì)目前還會(huì)是“盲人摸象”，設(shè)計(jì)制造成本只會(huì)居高不下。

早期芯片設(shè)計(jì)非常依賴人力

集成電路領(lǐng)域又把EDA分為設(shè)計(jì)工具、仿真工具、驗(yàn)證工具三種類型，無(wú)一不說(shuō)明了EDA并非單一工具，而是多種軟件的集成概念，貫穿了整個(gè)芯片制造生產(chǎn)流程。

據(jù)東吳證券測(cè)算，EDA工具鏈大約有40個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。而EDA三巨頭之所以能占據(jù)大部分市場(chǎng)，是因?yàn)槠湓诙嗄甑难邪l(fā)、收購(gòu)中，逐漸實(shí)現(xiàn)了全流程、全細(xì)分領(lǐng)域的覆蓋；國(guó)內(nèi)EDA產(chǎn)品在產(chǎn)品矩陣的完整度上很難與之媲美。

03

會(huì)流失的客戶不等人

我國(guó)集成電路行業(yè)當(dāng)然需要EDA，但EDA也并不是高不可攀的山峰。

在多位業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，EDA軟件的技術(shù)門檻并不如光刻機(jī)這種各學(xué)科集大成者那么高，這是因?yàn)镋DA軟件通常高度依賴芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，“它們需要跟芯片設(shè)計(jì)公司配合、調(diào)試才能完善或提高自己的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。”

這也意味著如果有頭部芯片設(shè)計(jì)企業(yè)愿意使用國(guó)產(chǎn)EDA軟件，并且開(kāi)放自己的設(shè)計(jì)庫(kù)，我國(guó)EDA軟件也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)崛起。

近年來(lái)，受各類貿(mào)易戰(zhàn)、斷供事件的影響，我們?cè)缫呀?jīng)意識(shí)到基礎(chǔ)研究科學(xué)的重要性，為盡快擺脫芯片高端技術(shù)卡脖子局面，半導(dǎo)體支持政策和資本都在加速涌入。2020年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，首次將EDA寫入國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)政策中，標(biāo)志著我國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)正式步入高速發(fā)展階段。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了上百家EDA企業(yè)，具備一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。如果美國(guó)真的進(jìn)一步出臺(tái)EDA“一刀切”式的斷供措施，或許還會(huì)倒逼國(guó)產(chǎn)EDA從能用走向好用。

因此，海外EDA軟件企業(yè)也不會(huì)放任這種斷供政策影響自身，畢竟客戶如果走了就很難回來(lái)。楷登電子稱，新的限制規(guī)定較為復(fù)雜，該公司正在和BIS溝通獲取進(jìn)一步信息；另外兩家巨頭也在與美國(guó)政府溝通磋商中。

羅馬雖非一日建成，但國(guó)產(chǎn)自主的目標(biāo)從未改變，無(wú)論“斷供”是否成真，國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)的追趕之路都不會(huì)停下。

04

斷供危機(jī)倒逼創(chuàng)新

四十年間，中國(guó)EDA走過(guò)一條悲壯與希望交織的荊棘路，如今，中國(guó)EDA人以“哪吒鬧海”的勇氣，在人才匱乏、生態(tài)缺失的困境中開(kāi)拓新局。

一年前的深圳集成電路峰會(huì)上，華大九天副總經(jīng)理郭繼旺宣布：國(guó)產(chǎn)EDA已拿下全球3%份額、中國(guó)20%市場(chǎng)。臺(tái)下掌聲雷動(dòng)，許多人眼眶濕潤(rùn)——這一數(shù)字背后，是四十年的生死突圍。

中國(guó)EDA的起點(diǎn)充滿悲壯色彩，當(dāng)時(shí)間線撥回20世紀(jì)80年代，“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”對(duì)華實(shí)施EDA軟件禁運(yùn)，倒逼中國(guó)啟動(dòng)自主攻關(guān)。1988年啟動(dòng)的“熊貓系統(tǒng)”研發(fā)，終于在1993年實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)EDA零的突破，初生的熊貓系統(tǒng)也很爭(zhēng)氣，很快裝備20家設(shè)計(jì)公司，完成近200個(gè)芯片品種設(shè)計(jì)，但危機(jī)來(lái)得猝不及防。

1994年巴統(tǒng)解散，國(guó)際EDA三巨頭大舉進(jìn)入中國(guó)。他們精準(zhǔn)打擊熊貓系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)——針對(duì)其優(yōu)勢(shì)工具贈(zèng)送，在未覆蓋領(lǐng)域抬高價(jià)格。同時(shí)向高校捐贈(zèng)軟件、共建實(shí)驗(yàn)室，從人才培養(yǎng)源頭占領(lǐng)用戶心智。在“造不如買”的思潮下，國(guó)產(chǎn)EDA被迫離開(kāi)內(nèi)地市場(chǎng)，一度遠(yuǎn)走他鄉(xiāng)。

這場(chǎng)商業(yè)絞殺讓中國(guó)EDA陷入長(zhǎng)達(dá)15年的寒冬，直到2008年才迎來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)。國(guó)家啟動(dòng)“核高基”重大科技專項(xiàng)，EDA被列入十六個(gè)科技重大專項(xiàng)之一。政策春風(fēng)中，華大九天從中國(guó)華大集成電路設(shè)計(jì)部門獨(dú)立，概倫電子、廣立微等企業(yè)相繼誕生。

真正的覺(jué)醒發(fā)生在2018年，當(dāng)中興、華為接連遭遇EDA斷供，整個(gè)中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)驚覺(jué)全球EDA市場(chǎng)80%被三大巨頭壟斷，國(guó)內(nèi)EDA廠商份額不足12%。一顆芯片設(shè)計(jì)的“七寸命脈”，完全掌握在別人手中。

除發(fā)展較晚、成長(zhǎng)路途坎坷外，“小而散”的碎片化格局也是國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)當(dāng)前的困境。據(jù)中研普華數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)涉及EDA工具開(kāi)發(fā)的企業(yè)超過(guò)100家，但90%以上專注于單點(diǎn)工具，缺乏全流程解決方案能力，這種碎片化的格局導(dǎo)致研發(fā)資源嚴(yán)重分散，多家企業(yè)重復(fù)開(kāi)發(fā)同類基礎(chǔ)工具，如邏輯仿真和物理驗(yàn)證工具，但高端環(huán)節(jié)如AI驅(qū)動(dòng)優(yōu)化、3nm以下制程支持仍存空白。

同時(shí)，分散化也帶來(lái)兼容性問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)工具與臺(tái)積電等主流代工廠的PDK（工藝設(shè)計(jì)套件）兼容性不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)到制造流程斷裂。

分散化問(wèn)題會(huì)直接導(dǎo)致客戶信任度較低問(wèn)題，芯片設(shè)計(jì)企業(yè)因工具鏈不完整，被迫采用國(guó)產(chǎn)+進(jìn)口混合流程，增加學(xué)習(xí)成本和誤差風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)這些問(wèn)題，并購(gòu)整合成為國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)的一致選擇。

05

國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)抱團(tuán)突圍

國(guó)際EDA三巨頭的崛起史，本質(zhì)上是一部并購(gòu)史。新思科技通過(guò)收購(gòu)Avanti補(bǔ)全前后端設(shè)計(jì)能力，楷登電子憑借并購(gòu)Verisity強(qiáng)化驗(yàn)證工具，最終形成覆蓋全流程的生態(tài)鏈。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，三巨頭過(guò)去30年累計(jì)并購(gòu)超300次，構(gòu)建了難以逾越的護(hù)城河。反觀國(guó)內(nèi)，盡管涌現(xiàn)出華大九天、概倫電子等近30家EDA企業(yè)，但90%以上仍聚焦于單點(diǎn)工具，缺乏全流程平臺(tái)能力。

如今，國(guó)際EDA巨頭的這條路徑正被中國(guó)企業(yè)復(fù)刻。概倫電子作為國(guó)內(nèi)EDA并購(gòu)的先行者，已完成4次并購(gòu)整合和9次股權(quán)投資。從博達(dá)微到比利時(shí)Magwel，概倫電子的產(chǎn)品矩陣從設(shè)計(jì)類EDA擴(kuò)展到制造類EDA、測(cè)試系統(tǒng)等應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的全流程。華大九天同樣加速布局，除收購(gòu)芯和半導(dǎo)體外，還投資了阿卡思、亞科鴻禹等多家企業(yè)，并成立兩只產(chǎn)業(yè)基金深化布局。

2025年3月華大九天對(duì)芯和半導(dǎo)體的收購(gòu)則具有戰(zhàn)略意義，芯和半導(dǎo)體專注于仿真工具，補(bǔ)全了華大九天在芯片到系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)能力。這種“資本+技術(shù)”的整合，不僅快速縮短與國(guó)際巨頭的技術(shù)代差，更推動(dòng)國(guó)產(chǎn)EDA從“點(diǎn)工具”向“全鏈條”轉(zhuǎn)型。

不過(guò)需要注意的是并購(gòu)后的整合才是真正的考驗(yàn)。國(guó)際案例中，Mentor收購(gòu)Solido后耗時(shí)三年完成工具鏈整合。技術(shù)協(xié)同、團(tuán)隊(duì)管理和市場(chǎng)拓展的挑戰(zhàn)，考驗(yàn)著中國(guó)企業(yè)的戰(zhàn)略定力。

06

AI重構(gòu)EDA戰(zhàn)場(chǎng)

當(dāng)國(guó)產(chǎn)企業(yè)忙于補(bǔ)全工具鏈時(shí)，AI驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和Chiplet帶來(lái)的異構(gòu)集成卻為國(guó)產(chǎn)EDA提供了彎道超車的契機(jī)。

隨著芯片規(guī)模向數(shù)十億邏輯門邁進(jìn)，傳統(tǒng)EDA工具已逼近能力極限。面對(duì)復(fù)雜度指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的挑戰(zhàn)，AI技術(shù)的融入正為EDA領(lǐng)域注入新動(dòng)能。

以新思科技推出的DSO.ai平臺(tái)為例，該工具通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)將芯片研發(fā)周期從24個(gè)月壓縮至2周，研發(fā)成本降低50%。這種突破源于AI對(duì)設(shè)計(jì)空間的智能探索能力，可在數(shù)十億種可能性中快速鎖定最優(yōu)方案，遠(yuǎn)超人類工程師的決策效率。

AI極大提升了EDA行業(yè)效率

與此同時(shí)，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)面臨23萬(wàn)人才缺口，芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域缺口高達(dá)10萬(wàn)人。在中美技術(shù)博弈大背景下，AI成為填補(bǔ)生產(chǎn)力鴻溝的關(guān)鍵力量。在設(shè)計(jì)端，華大九天開(kāi)發(fā)了ICExplorer-XTop時(shí)序功耗優(yōu)化工具、Empyrean Skipper版圖集成與分析工具，以滿足AI芯片設(shè)計(jì)的特定需求；芯華章則提供了AI芯片驗(yàn)證調(diào)試解決方案，以提升AI芯片驗(yàn)證的效率。

在制造端，AI賦能的光刻參數(shù)優(yōu)化、缺陷檢測(cè)等技術(shù)使良品率得以大幅提升，寒武紀(jì)等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)AI架構(gòu)芯片設(shè)計(jì)的突破，華為海思更通過(guò)AI輔助設(shè)計(jì)在手機(jī)SoC領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際水平。麥肯錫研究顯示，AI可將芯片設(shè)計(jì)效率提升40%，部分重復(fù)性工作自動(dòng)化率超過(guò)70%，有效彌補(bǔ)工程師數(shù)量缺口。

07

中國(guó)EDA能否復(fù)刻“北斗奇跡”

當(dāng)全球三大EDA廠商對(duì)華斷供的警報(bào)拉響，一個(gè)問(wèn)題叩擊著中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的神經(jīng)——在芯片設(shè)計(jì)的“工業(yè)母機(jī)”領(lǐng)域，能否復(fù)刻北斗式的逆襲奇跡？

回望北斗征程，其最寶貴的經(jīng)驗(yàn)是證明了“封鎖催生創(chuàng)新”的辯證法。當(dāng)前EDA領(lǐng)域的困境，恰似1994年北斗立項(xiàng)時(shí)的境遇，但中國(guó)科技界已展現(xiàn)出驚人的進(jìn)化能力——華大九天用10年時(shí)間走完國(guó)際巨頭20年的工具開(kāi)發(fā)之路，在時(shí)序分析等關(guān)鍵環(huán)節(jié)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；廣立微的良率優(yōu)化系統(tǒng)，讓存儲(chǔ)芯片良率從75%提升至92%，單月節(jié)省成本500萬(wàn)元。

在AI驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、云原生EDA等新賽道上，中國(guó)企業(yè)與國(guó)際巨頭站在同一起跑線。或許正如北斗從雙星定位到全球組網(wǎng)的躍遷，國(guó)產(chǎn)EDA也將在看似不可能處開(kāi)辟新航道。

>End

本文轉(zhuǎn)載自“壹零社”，原標(biāo)題《EDA斷供風(fēng)暴，國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)計(jì)的四十年突圍路》。

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