“2019年,,我國EDA市場規(guī)模約為5.8億美元,,僅占全球市場的5.6%,。中國EDA廠商總營收不到4.2億元,,只占全球市場份額的0.6%,?!痹诮张e行的2020世界半導(dǎo)體大會EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展分論壇上,,一組數(shù)據(jù)引發(fā)行業(yè)關(guān)注,。
EDA(Electronic Design Automation),即電子設(shè)計自動化工具,,它相當于芯片設(shè)計師的“PS軟件+素材庫”,,可以讓芯片設(shè)計從幾十年前圖紙上畫線的體力活,變成了軟件里“素材排列組合+敲敲代碼”的腦力活,。
盡管EDA全球產(chǎn)值剛破百多億美元,,卻足以影響到整個萬億電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,因此EDA被譽為半導(dǎo)體里的“最高杠桿”,,而在國內(nèi),,EDA系統(tǒng)還處于起步階段。國產(chǎn)EDA軟件如何奮起直追,?南方日報記者對行業(yè)人士,、專家學者進行多方采訪。
現(xiàn)狀
國際廠商三足鼎立,,新技術(shù)可縮小差距
材料,、EDA軟件、半導(dǎo)體設(shè)備,,是整個半導(dǎo)體行業(yè)的“三張牌”,,如果用一個倒金字塔結(jié)構(gòu)來形容,那么EDA軟件是位于產(chǎn)業(yè)鏈最上游的位置,,也是整個產(chǎn)業(yè)的基石,。
它有多重要?根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),,如果一個系統(tǒng)SoC的設(shè)計費大約是4000萬美元,,在沒有EDA技術(shù)進步的情況下,費用會達到77億美元,,EDA軟件讓設(shè)計費用降低了200倍,。
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,隨著工藝復(fù)雜度的加大,,市場份額加速向頭部廠商集結(jié),。EDA行業(yè)從百家爭鳴,最終形成三足鼎立之勢,。
此次分論壇上一組數(shù)據(jù)顯示:2019年我國EDA市場規(guī)模約為5.8億美元,,僅占全球市場的5.6%。中國EDA廠商總營收不到4.2億元,,只占全球市場份額的0.6%,;同比增長14.3%,國產(chǎn)化率約為10%,。國內(nèi)EDA市場超過85%的份額是Synopsys,、Cadence和Mentor三大廠商占據(jù),。
國產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)也摁下了奮起直追的快進鍵。業(yè)內(nèi)人士呂芃浩介紹,,EDA軟件一度依賴進口,,自主化進入沉寂期,到2008年左右,,EDA軟件再度起航,,先后成立了華大九天、芯愿景等企業(yè),,并逐步獲得世界認可,。
“2019年年底,我國芯片設(shè)計企業(yè)達到1780家,,并且培育出巨大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模為國產(chǎn)EDA軟件的發(fā)展提供了足夠大的市場,。”呂芃浩說,,5G,、人工智能、新能源汽車等新領(lǐng)域的出現(xiàn),,同時基于云計算,、人工智能的EDA技術(shù),可將我國EDA技術(shù)與國際差距大大縮小,。
上海復(fù)旦微電子總工程師沈磊也感嘆,“以前集成電路的論壇,,講的多是設(shè)計,、工藝,裝備,、材料,,EDA幾乎沒有人談,但今年以來明顯感受到越來越重視EDA”,。
痛點
市場規(guī)模有限,,企業(yè)難有投入動力
盡管有業(yè)內(nèi)人士樂觀認為,基于國產(chǎn)替代而創(chuàng)造了產(chǎn)業(yè)發(fā)展機會,,但半導(dǎo)體是一個資金,、技術(shù)和人才門檻都非常高的行業(yè),要想發(fā)揮EDA軟件在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“四兩撥千斤”的作用,,還面臨諸多痛點,。
對比國際三大廠商來看,EDA更是靠研發(fā)投入砸出來的,。據(jù)國信證券,,Synopsys和Cadence兩大巨頭為了維持行業(yè)地位和緊跟技術(shù)發(fā)展,,其研發(fā)費用分別高達35%、40%,,研發(fā)占比遠高于同行,。
更關(guān)鍵的是,花費巨大力氣研究出來,,市場在哪里,?北京大學高能效計算與應(yīng)用中心執(zhí)行主任羅國杰就指出,盡管EDA歸類于與生產(chǎn)制造,、材料并列的半導(dǎo)體技術(shù),,但EDA市場很有限,從商業(yè)驅(qū)動角度并不是很容易的事情,。
應(yīng)用企業(yè)則有自己的擔心:不少長期使用國外軟件的公司而言,,不敢輕易嘗試國產(chǎn)軟件。這就面臨著一個“先有雞還是先有蛋”的困境,。
呂芃浩認為,,軟件應(yīng)該在使用中不斷提升,國內(nèi)EDA廠商都比較缺乏PDK(工藝設(shè)計套件)基礎(chǔ),,EDA企業(yè)和國際先進晶圓廠的合作較弱,,國內(nèi)晶圓廠提高自身的制造技術(shù)水平有限,難以針對先進工藝設(shè)計,、改良EDA軟件,。
也就是說,EDA軟件背后,,與生產(chǎn)制造緊密結(jié)合,,而且在使用中不斷更新,長此以往,,合作伙伴也越來越少,,技術(shù)越來越落后,陷入惡性循環(huán),。
呂芃浩還指出,,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?!捌髽I(yè)千辛萬苦開發(fā)出了軟件,,一遇到盜版就前功盡棄?!庇衅髽I(yè)家反映,。
這個問題不得不引起重視,。今年8月,在國務(wù)院印發(fā)的《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》就提及,,聚焦材料,、EDA、設(shè)備等探索關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)新型舉國體制,,同時探索建立軟件正版化工作長效機制,。
破題
或?qū)⒔▽iT實訓(xùn)產(chǎn)線,培養(yǎng)實操性人才
盡管發(fā)展集成電路還面臨不少難題,,但在清華大學微電子學研究所原所長,、中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副理事長魏少軍教授看來,資金并不是核心問題,,最難的有三點,,一是戰(zhàn)略決心,二是頂層設(shè)計,,三是人才團隊,。其中,人才是關(guān)鍵,。
多位行業(yè)人士表示,,EDA 處于多學科交叉領(lǐng)域,需要大量綜合性人才,。同時,,從事EDA工具開發(fā)需要工程師同時理解數(shù)學、芯片設(shè)計,、半導(dǎo)體器件和工藝,,綜合技能要求高。
高門檻導(dǎo)致這方面人才奇缺,。數(shù)據(jù)顯示,2019年全球EDA從業(yè)人員約為4.5萬人,,但國際三大廠商占比就達六成,。而在國內(nèi),除去在國際EDA公司的中國研發(fā)中心工作人員,,本土EDA研發(fā)人員僅500人左右,。
“人才是最難解決的,因為急不得,?!比A大九天副總經(jīng)理郭繼旺說,集成電路人才既要扎實理論基礎(chǔ)還要實操能力,,還需要與工藝,、整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展貼合往前走,。
相比學科教育的培養(yǎng),更難的是實踐操作,。郭繼旺說,,打通從高校到產(chǎn)業(yè)的“一公里”目前還是一片空白,集成電路產(chǎn)業(yè)是一項實操性工作,。盡管各地紛紛建有12寸線,、8寸線等不同尺寸的產(chǎn)線,但代工廠目前都是存量人才為主,,產(chǎn)線不能停,,無論是對高校學生還是初入者來說,都缺乏專門實訓(xùn)平臺,。他透露,,目前杭州也有意專門打造一條12寸產(chǎn)線用來做實驗室的測試和實訓(xùn)平臺。