国产EDA如何突破？

EDA是集成电路领域内很小但又非常重要的存在。从数据上看，整个EDA的市场规模仅为六十亿美元，过去几年的成长率也不过是区区4%左右，相对于几千亿美金的集成电路产业来说，不值一提。可是如果你少了这个产品，全球所有的芯片设计公司都得停摆。

虽然EDA很重要，但这又是一个供应商高度集中的市场。

经过几十年的发展之后，现在的EDA产业主要由Cadence、Synopsys和西门子旗下的Mentor Graphics垄断。以中国市场为例，去年EDA在该地区的总销售额约为五亿美金，而当中95%由以上三家瓜分，给华大九天、芯禾科技和Ansys等其它公司留下了5%的份额，且后者在工具的完整性方面与三强相比，有明显的差距。加上早前的“中兴禁售”事件给我国集成电路产业带来的阴影，发展国产EDA产业迫在眉睫。

谈国产EDA的发展历程之前，我们先要了解一下EDA产业的历史。上世纪八十年代，芯片的迅速发展，推动商业计算机进入高速度道，进而推动了CAD产业的兴起。而EDA就是当中一个典型代表。

在集成电路产业发展早期，芯片设计是通过人工去布线实现的。但随着芯片集成度的提升，人工布线越来越显得捉襟见肘，恰逢计算机的兴起，于是EDA就应运而生，进而催生了Calma、ComputerVision、Applicon、Mentor Graphics、Daisy和Valid等公司，借助这个电子自动工具，工程师们就可以在电脑上对芯片设计的前后端技术和验证技术进行操作，帮助芯片更好地走线、验证和仿真。

经过多年的收购兼并以后，集成电路EDA领域只剩下了Cadence、Synopsys和Mentor这三个巨头。市场的影响力也日益集中。但其实国内其实从上世纪八十年代中后期开始，就投入到EDA产业的研发当中。

资料显示，当时国内包括集成电路在内的高科技领域都受困于“巴统”的禁运，发展倍受掣肘。国内为了更好发展发展集成电路产业，在1986年动员了全国17家单位，200多位专家齐聚原北京集成电路设计中心，开发我国自由的集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统。

攻坚多年之后，国产首套EDA熊猫系统终于在1993年面世，此后的发展以10年一台阶来形容不为过。2001年国内IC设计单位推出了九天Zeni系统，在服务本土需求的同时，进攻海外市场，到了2009年，更是成立了一个新公司华大九天来推动国产EDA发展，这是后话了。

虽然由于主观和客观原因的影响，国产EDA产业没有取得世俗意义上的成功，但在这个过程中，国内已经有了多个EDA厂商萌芽。据相关资料显示，在2008年的时候，国内从事EDA研究的公司也有了华大电子、华天中汇、芯愿景、爱克赛利、圣景微、技业思、广立微和讯美等几家。又经历了一个十年的发展之后，华大九天、芯禾科技、广立微、博达微等几个企业从国产EDA阵型中突围而出：

承载了熊猫系统的技术的华大九天在EDA和IP方面拥有多年的积累，现在的他们能够提供数模混合/全定制IC设计、平板（FPD）全流程设计及高端SoC数字后端优化方向的EDA解决方案。尤其是在FPD领域，华大九天更是成为全球唯一的能够提供全流程FPD设计解决方案的供应商，获得了大部分知名面板厂的市场份额。

而成立于2010年的芯禾科技则是国产EDA的另一股实力。

据公司官网介绍，。他们能为半导体芯片设计公司和系统厂商提供差异化的软件产品和芯片小型化解决方案，包括高速数字设计、IC封装设计、和射频模拟混合信号设计等。这些产品和方案可以应用到智能手机、平板电脑和可穿戴等移动设备上，也可以应用到高速数据通信设备上。

广立微电子有限公司则由硅谷归国精英和浙大资深科学家共同创立于2003年，该公司专业从事集成电路成品率提升服务和EDA软件开发。现在的广立微能提供基于测试芯片的软、硬件系统产品以及整体解决方案，帮助工程师实现高效测试芯片自动设计、高速电学测试和智能数据分析，同时还能为晶圆代工厂的新工艺制程研发提供整合性的技术服务，帮助提高IC设计的可制造性、性能、成品率并缩短产品上市时间。

以SPICE Model参数提取著称的北京博达微则致力于提供高速、高频和高可靠性集成电路EDA解决方案和相关的设计支持服务。公司方面表示，他们能提供的业务范围含括器件模型、PDK、标准单元库相关EDA工具和设计服务和半导体器件量测系统。能够针对高端设计公司和代工厂提供一站式的设计支持服务和完整的设计评估和加固技术服务解决方案 。

另外，专注于SPICE的概伦电子、从事TCAD的珂晶达与擅长仿真研发的创联智软等公司，都是国产EDA领域的一些力量。他们也都正在为国产的EDA崛起而努力。

虽然国产EDA有了进步，但正如文章开头所说，我们跟国外企业的差距还是相当明显的。主要表现在以下几个方面：

第一、产品不够全，尤其在数字电路方面，我们整个国内EDA产业在这个领域短板明显。

以华大九天为例，据知情人士介绍，他们在这个方面大约只做了三分之一的产品，另外还有三分之二需要补上。而造成这个局面的一个重要原因就在于没有足够的人力去支撑全方位的研发。 产学研各界专家在过去的对中国EDA发展的讨论中曾表示，如果国内想把整套EDA工具做起来，这并不是某一个国产厂商一朝一夕能够做到的，而是需要多样化的合作。

第二，与先进工艺结合的缺失；

在现代的集成电路产业里，芯片设计和制造的对接桥梁是很重要的，因为只有处理好了这部分，才能把芯片更好的制造出来，EDA正好充当这样一个角色，但我们在这个对接的时候，却有两个难以逾越的鸿沟：

一方面，国内EDA厂商与先进工艺接触的机会少，限制了我们的提高。

据了解，现在工艺全球领先的晶圆厂台积电和三星等厂商在开发新工艺的时候，基本不会优先或着重考虑与国内EDA厂商合作，这就让我们无法从外资厂商获得相关支持。当然，在笔者看来，这也可以理解。毕竟厂商没有这个冒风险的义务。

即使国内EDA厂商在某些方面有了进步，但类似台积电这些先进晶圆厂规划新一代工艺的时候，会在开发早期就引入诸如Cadence和Synopsys这样的厂商全方位合作，而不会选择国产EDA厂商，前者在与新芯片厂商在新工艺上进行相关合作的时候，又将更上一层楼。他们的强上加强，进一步拉大了与国产EDA的差距。

知情人士表示，即使国产EDA有机会和台积电这样的厂商在先进工艺方面合作，也不会在早期就引入，而是在工艺开发后期，才被纳入进来，且这些合作仅仅限于一部分，这就使得国内EDA产业无法接触到先进工艺的核心部分。

另一方面，我们在PDK方面的不足，也对国产EDA的发展造成了一些不良的影响。 

所谓PDK就是Process Design Kit的简称，中文译名是集成电路工艺设计包。这个由晶圆厂提供的文件包包括了工艺电路模拟用的器件的SPICE（Simulation Program with Emphasis）参数，版图设计用的层次定义，设计规则（Design Rule），晶体管，电阻，电容等元件和通孔（VIA），焊盘（PAD）等基本结构的版图，与设计工具关联的设计规则检查（DRC），参数提取（EXT）和版图电路对照（LVS）等文件，是设计好的芯片能在晶圆厂顺利生产的关键。这是沟通IC设计公司、代工厂与EDA厂商的桥梁。

国产厂商在PDK方面的缺失，从某种程度上就影响了国产EDA产业的发展。相关人士告诉半导体行业观察记者。

第三、人才投入的不足；

人才短缺是限制国产EDA发展的一个关键因素，力量薄弱的研发队伍难以支撑起海量的攻坚任务。而造成这一表象的根本原因是产业对EDA的投入不足造成的。

数据显示，我国约有1500人的EDA软件开发工程师，但在本土EDA公司和研究单位工作的工程师加起来不到三百人，其他大部分都是在三大巨头工作。而放大到全球，对比于Synopsys 7000多的研发人员（当中有5000多从事EDA的研发，其他从事IP研发），这个差距更是明显。

最后，在研发投入方面，国内与巨头相比也有差距；

据半导体行业观察了解，目前的本土EDA企业中，即便是团队规模最大，成立时间最长的华大九天，他们在过去十年间所花费的研发资金也只有几个亿而已，与国外先进竞争对手每年数十亿的投入相比（距离：Synopsys 2017年的研发投入约为8.1亿美元），这根本就是杯水车薪。国产EDA如果想进一步发展，加大投入也是势在必行的。

既然知道了差距在哪里，国产EDA需要做的就是各个击破了。

虽然现在三大巨头在EDA行业的影响力已经足够巨大，EDA行业的利润状态也让它不可能吸引足够多的投资者、初创企业和足够有天赋的工程师投入到这个领域，因此国产EDA想突破，还需要多费点心思和功夫。

面对产品分散，不够全面这个问题，相信那些已经拿到几轮投资的EDA厂商想必正在摩拳擦掌，在研发上加大投入，积极扩展待开发领域，满足下游设计和制造领域的多样化需求。但如果能够获得国家基金等多方面的支持，对他们来说是一个更大的促进和鼓舞。

至于与先进工艺方面结合缺失这个问题，那就既需要国内晶圆厂提高自身的制造技术，又需要加强和先进晶圆厂的合作，但我们也要清楚明白到，打铁还需自身硬。

来到人才不足的问题，那就需要从根源上解决。

我国EDA产业整体从业人员偏少的原因一方面在于EDA开发本身门槛高，需要计算机、数学等综合型人才；另一方面，整体薪酬偏低。这就使得很多EDA工程师，尤其是年轻的EDA工程师转向了AI和互联网行业，这写问题就需要厂商去各个击破。国内外的EDA巨头为了迎合人才的需求和流向，抓住人才这个核心，也纷纷在南京、武汉、成都等地建立研发中心。 

但在我们看来，如果想解决EDA的人才问题，我们不但需要提升工程师的待遇，还要利用股权激励等方式让工程师用主人翁的精神来做产品开发，这样才能吸引到更多的人投入其中，进而产出更好的成果。

现在，本土EDA厂商目前均也在各自专长的领域单点突破，如果能够再从点到面，齐头发展，才能更上一层楼，打造本土EDA全方位竞争力，但这需要产业链各界的共同努力。

文 /半导体行业观察 李寿鹏

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