EDA可以說是芯片產(chǎn)業(yè)的命門之一,作為一門正在高速發(fā)展的新技術(shù),,是以大規(guī)??删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式,,以計(jì)算機(jī)、大規(guī)??删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具,,通過有關(guān)的開發(fā)軟件,自動完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術(shù),。
但不幸的是,,我國EDA產(chǎn)業(yè)在IC領(lǐng)域里是一大軟肋,其市場份額不到5%,,95%的市場都被國外廠商壟斷著,。發(fā)展EDA是我們不得不面對的難題。
在近日舉辦的“芯動北京”中關(guān)村IC產(chǎn)業(yè)論壇上,,來自中關(guān)村芯園(北京)有限公司的技術(shù)總監(jiān)程鏡亮為我們分析了當(dāng)前格局下,,EDA該如何前行?
EDA歷史發(fā)展悠久
EDA這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有一定年頭了,。它已有30年的發(fā)展歷程,,大致可分為三個(gè)階段:
70年代為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)階段,人們開始用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行IC版圖編輯,、PCB布局布線,,取代了手工操作。
80年代為計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)階段,。CAE的主要功能是:原理圖輸入,,邏輯仿真,電路分析,,自動布局布線,,PCB后分析。
90年代為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動化(EDA)階段,。
EDA的重要性不言而喻,,一位美國教授統(tǒng)計(jì)過,用EDA設(shè)計(jì)一顆系統(tǒng)SOC的話,,需要的設(shè)計(jì)費(fèi)大約是4000萬美元,,否則這筆費(fèi)用會上升至77億美元,EDA軟件讓設(shè)計(jì)費(fèi)用整整降低了200多倍,。
市場格局——外企壟斷
據(jù)統(tǒng)計(jì),,EDA大概涉及到90多種不同的技術(shù),在這些技術(shù)里面,,分布了420家公司,,按照美國《半導(dǎo)體工程》雜自得清單列舉,EDA軟件一共有900多家小公司。如今它的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到約百億美元,。根據(jù)ESD Alliance數(shù)據(jù)顯示,,2018年第四季度,全球EDA產(chǎn)業(yè)收入達(dá)到25.7億美元,,較2017年第四季度有所下降,,較2018年第三季度上升6%。2018年全年全球EDA產(chǎn)業(yè)收入約為97億美元,,較上年的93億美元有所增長,。這一增長主要得益于AI和5G初創(chuàng)公司的投資增加,以及初創(chuàng)公司和現(xiàn)有公司針對汽車電氣化和自動駕駛汽車領(lǐng)域的投入,。
在約5000億美金的全球半導(dǎo)體產(chǎn)值中,,EDA占105億美元,占比2%左右,,從2015年79萬一直增長到2019年的105億,,總體增幅是32%,平均增長8%,。
EDA行業(yè)從上個(gè)世紀(jì)八九十年代的百家爭鳴發(fā)展到如今,,已形成了Synopsys、Cadence和Mentor Graphics三足鼎立之勢,。
Synopsys(新思科技,,美國)一直致力于復(fù)雜芯片系統(tǒng)(SoCs)的開發(fā)。Synopsys的邏輯綜合工具DC(design compiler)和時(shí)序分析工具PT(Prime Time)在全球EDA市場幾乎一統(tǒng)江山,。
Cadence(楷登電子科技,,美國)產(chǎn)品涵蓋了電子設(shè)計(jì)的整個(gè)流程。全球知名半導(dǎo)體與電子系統(tǒng)公司均將Cadence軟件作為其全球設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),。
Mentor Graphics(明導(dǎo)國際,,2016年被德國西門子收購)工具雖沒有前兩家全面,但在某些領(lǐng)域,,如PCB(印刷電路板)設(shè)計(jì)工具等方面有可圈可點(diǎn)的獨(dú)到之處,。
程鏡亮分析了國際廠商的幾大特點(diǎn):
第一、寡頭壟斷,;
第二,、技術(shù)積累,EDA跟其他產(chǎn)業(yè)不太一樣,,EDA需要技術(shù)積累性很強(qiáng),,一般創(chuàng)新企業(yè)做EDA的,,三年五年基本上很難有所起色,,十年二十年可能還有所發(fā)展,所以這個(gè)領(lǐng)域涉及范圍也比較廣泛,。
第三,、EDA是作為芯片設(shè)計(jì)的第一個(gè)環(huán)節(jié),,在制造和設(shè)計(jì)之中,擔(dān)當(dāng)一個(gè)紐帶的作用,。由于EDA要聯(lián)動開發(fā)工藝,,還要跟設(shè)計(jì)企業(yè)建立聯(lián)系,所以必須獲得上下游聯(lián)動,,建立自己的生態(tài),。
第四、頻繁收購,,EDA從1990年開始到現(xiàn)在基本上每10年收購的平均的收購比較均衡,,SYNOPSYS 收購了8家,CADENCE 大大小小共計(jì)60次,,MENTOR 40次,,這三家公司也都獲得國美國國防部的支持。
中國EDA表現(xiàn)如何,?
2018年中國EDA市場總值大概5億,,僅占全球5%,其中,,國內(nèi)仿真市場大概是不到一億美金,,剩下的包括ANSYS等外來公司還在不斷爭奪這個(gè)市場份額。直到2019年沉寂了10年的EDA領(lǐng)域,,國家開始重視起來,,通過重大專項(xiàng)的扶持,國產(chǎn)EDA才正式有所起色,。
程鏡亮強(qiáng)調(diào)了國產(chǎn)EDA的劣勢,,首先,產(chǎn)業(yè)生態(tài)不足,,應(yīng)用環(huán)境惡劣,,資金匱乏,國產(chǎn)EDA在國內(nèi)的應(yīng)用氛圍比較惡劣,,一方面很多公司長期使用國外的軟件,,不敢輕易嘗試國產(chǎn)軟件。另一方面,,很多中小企業(yè)對版權(quán),、知識產(chǎn)權(quán)的意識較差,盜版猖獗,,對國內(nèi)EDA的迭代沒有好處,。
投入和人才方面,中國EDA這10年的研發(fā)投入不及某一個(gè)國際EDA廠商的一個(gè)季度的研發(fā)投入,另外國內(nèi)從事EDA研發(fā)的人員應(yīng)該不到1500人,,而國際上總共的從事EDA的人將近5萬人,,
程鏡亮表示,雖然缺點(diǎn)一大堆,,但對于現(xiàn)在的市場環(huán)境,,這正是我國EDA產(chǎn)業(yè)奮起直追的好時(shí)機(jī),我們的優(yōu)勢也是有目共睹的,。
第一,,國際形勢下,國產(chǎn)化和去美化更加明顯,,國產(chǎn)EDA廠商有更多的機(jī)會,。
第二,百花齊放,,2009年之后,,大概有14家EDA廠商出現(xiàn),雖然與國際相差甚遠(yuǎn),,但現(xiàn)在發(fā)展也還不錯(cuò),。
第三,后摩爾時(shí)代,,包括5G,、人工智能、新能源汽車等新領(lǐng)域的出現(xiàn),,對芯片的設(shè)計(jì)有了新的要求,,對EDA的需求也更加有特別之處。
第四,,政務(wù)支持,,7月30日國家把集成電路歸為一類學(xué)科,這是對集成電路技術(shù)產(chǎn)業(yè)和人才培養(yǎng)的一個(gè)長遠(yuǎn)規(guī)劃,,8月5日國務(wù)院印發(fā)了新時(shí)代促進(jìn)集成電路和和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見,,從設(shè)計(jì)、材料,、裝備,、制造、軟件工程測試全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行政務(wù),,政策支持,。
程鏡亮對整體產(chǎn)業(yè)的建議濃縮成了 18個(gè)字,“高校孕育創(chuàng)新,,初創(chuàng)依靠資本,,市場決定發(fā)展”,,他表示只有把自己的產(chǎn)品做強(qiáng),才是發(fā)展之道,。
EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場革命,目前正處于高速發(fā)展階段,,每年都有新的EDA工具問世,。廣大電子工程人員掌握這一先進(jìn)技術(shù),這不僅是提高設(shè)計(jì)效率的需要,,更是我國電子工業(yè)在世界市場上生存,、競爭與發(fā)展的需要。