放眼世界,，我們面對(duì)的是百年未有之大變局,，而半導(dǎo)體行業(yè)又挺立在大變局的潮頭,，成為大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力的焦點(diǎn)。根據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,，2021年全球售出1.15萬(wàn)億顆芯片,，銷(xiāo)售額達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的5559億美元，同比增長(zhǎng)26%,。根據(jù)半導(dǎo)體調(diào)研機(jī)構(gòu)IC Insights發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,，2021年中國(guó)大陸制造的半導(dǎo)體價(jià)值為312億美元，而整個(gè)中國(guó)大陸的芯片消費(fèi)市場(chǎng)為1865億美元,，自給率為16.7%;而在缺芯嚴(yán)重的汽車(chē)賽道,，2021年中國(guó)大陸的芯片自給率更是只有5%。由此可見(jiàn),，全球的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展,，國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體市場(chǎng)容量非常大，國(guó)產(chǎn)替代迫在眉睫,。

此外,，根據(jù)有關(guān)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，2021年全球EDA市場(chǎng)規(guī)模為130億美元左右,，而中國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)模約為120億元人民幣,。這意味著，規(guī)模為130億美元的EDA市場(chǎng),，正在撬動(dòng)規(guī)模為5559億美元的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),，所以在全球科技環(huán)境不對(duì)等的情況下，要發(fā)展中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),，首先就要保障貫穿整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈生命周期的EDA工具的安全可控,。

然而現(xiàn)實(shí)是，Synopsys,、Cadence和Siemens EDA這三家EDA巨頭以較完整的全流程產(chǎn)品壟斷了全球78%的市場(chǎng)份額,，在過(guò)去的20年中，中國(guó)EDA公司以華大九天為首,，在夾縫中掙扎生存,。為了改變這一現(xiàn)象，過(guò)去的兩三年中資本涌入,、地方政府關(guān)心,、到處追捧，神州大地涌現(xiàn)出幾十家EDA公司,，同時(shí)概倫,、華大九天、廣立微等本土頭部EDA公司紛紛搶灘登陸二級(jí)市場(chǎng),。本文試圖從歷史經(jīng)驗(yàn)借鑒,、后摩爾時(shí)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),，以及中國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)的國(guó)情出發(fā)，來(lái)探討什么才是適合中國(guó)EDA發(fā)展的道路,。

中國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)從未像當(dāng)下這般受到如此高度關(guān)注,。

8月12日，美國(guó)商務(wù)部發(fā)布一項(xiàng)針對(duì)包含EDA軟件等四項(xiàng)技術(shù)的出口管制令,。由于世界芯片產(chǎn)業(yè)鏈目前的高度分工與協(xié)作屬性,，全球EDA產(chǎn)業(yè)無(wú)疑都將受其波及，而中國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)將在多大程度上避免影響,，再度成為業(yè)內(nèi)聚焦的熱點(diǎn)議題,。

公開(kāi)信息顯示，EDA全稱(chēng)Electronic design automation,，國(guó)內(nèi)譯稱(chēng)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化,，即利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件，來(lái)完成半導(dǎo)體芯片集成電路從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證在內(nèi)的一系列設(shè)計(jì)流程的總稱(chēng),。由于在整個(gè)芯片制造過(guò)程中都會(huì)發(fā)揮作用,，因此,，EDA也常被視為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的關(guān)鍵一環(huán),。

在國(guó)內(nèi)一家頭部存儲(chǔ)芯片廠商芯片設(shè)計(jì)部門(mén)擔(dān)任負(fù)責(zé)人的林宇告訴《中國(guó)經(jīng)營(yíng)報(bào)》記者，其實(shí)此次美方出口限制令中涉及的領(lǐng)域主要為3nm及以下先進(jìn)制程的EDA技術(shù),，因此對(duì)整體尚未進(jìn)入7nm以?xún)?nèi)高端制程領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)而言,，暫時(shí)不會(huì)造成過(guò)多困擾。

但從長(zhǎng)遠(yuǎn)而言,，為了更好地提高中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整體水準(zhǔn),，林宇認(rèn)為，中國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)需要以更快的速度趕上世界先進(jìn)水平,。而現(xiàn)有的各種跡象顯示,，國(guó)產(chǎn)EDA廠商具備了快速發(fā)展的優(yōu)渥環(huán)境，目前也已基本進(jìn)入積極有序的發(fā)展軌道,。

ESDAlliance統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,，2021年全球EDA市場(chǎng)規(guī)模為132.75億美元，同比增長(zhǎng)15.77%,。而受益于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移趨勢(shì),，中國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)模實(shí)現(xiàn)較快增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè),， 2025年中國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到184.9億元,，2020~2025年年均復(fù)合增速為14.71%。

與芯片不同,，作為晶片代工模式的衍生產(chǎn)物,，EDA在中國(guó)的起步其實(shí)并不算晚,。上世紀(jì)90年代初，為了突破制造彩電模擬芯片的掣肘,，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)曾傾力研發(fā)出首個(gè)國(guó)產(chǎn)自研EDA系統(tǒng)“熊貓”,，首度開(kāi)辟了中國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)的自有根據(jù)地。

但由于與特定芯片高度綁定,，“熊貓”沒(méi)有很好地進(jìn)入市場(chǎng)擴(kuò)張期,，只占有了小眾的細(xì)分市場(chǎng)。加之隨后中國(guó)加入世貿(mào),，外國(guó)EDA巨頭紛紛進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),，中國(guó)芯片廠商為了搶占進(jìn)軍先進(jìn)制程領(lǐng)域的時(shí)機(jī)，紛紛優(yōu)先選擇了國(guó)外EDA工具,，這使得本土EDA的發(fā)展速度與空間進(jìn)一步被減緩和壓縮,。

“中國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)起步早，但限于當(dāng)時(shí)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展程度沒(méi)有跟上,，最終沒(méi)體現(xiàn)出先發(fā)優(yōu)勢(shì),。”CHIP全球測(cè)試中心中國(guó)實(shí)驗(yàn)室主任羅國(guó)昭向記者表示,，芯片產(chǎn)業(yè)的聚集效應(yīng)很強(qiáng),，如果用戶(hù)和市場(chǎng)規(guī)模很小，產(chǎn)業(yè)自身也沒(méi)有發(fā)展的動(dòng)力,。

EDA故事的起點(diǎn)要從上世紀(jì)70年代說(shuō)起,，那時(shí)候芯片復(fù)雜度低，芯片設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)手工操作完成電路圖的輸入,、布局和布線(xiàn),。后來(lái)慢慢地開(kāi)始有公司使用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行集成電路版圖編輯、PCB布局布線(xiàn),，相繼出現(xiàn)了許多二維CAD,、三維系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)(SAD)軟件。但是,，初代的EDA大都附屬在機(jī)械CAD的供應(yīng)商之下,，比如當(dāng)年大名鼎鼎的Applicon、CALMA和CV,，這個(gè)階段被視為pre-EDA時(shí)期,。從方法論的角度來(lái)看，這一階段都是對(duì)電路的物理制造進(jìn)行直接制圖設(shè)計(jì),，雖然在電路繪圖的步驟有或多或少的工具應(yīng)用,，但本質(zhì)上還是所見(jiàn)即所得(WYSIWYG)的人工直接設(shè)計(jì)。

與此同時(shí)，一款由加州大學(xué)伯克利分校Ron Rohrer和Larry Nagel團(tuán)隊(duì)研發(fā)的代碼開(kāi)源的仿真器——SPICE正在經(jīng)歷它關(guān)鍵的版本更新迭代,，不斷向IC設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn),。隨著IC復(fù)雜度的提升，該技術(shù)的使用者越來(lái)越多,，到了70年代末,，絕大部分半導(dǎo)體公司都已經(jīng)用上了SPICE。

進(jìn)入上世紀(jì)80年代后,，電路設(shè)計(jì)開(kāi)始引入抽象化,，開(kāi)發(fā)出硬件語(yǔ)言(例如Veriog &VHDL)來(lái)描述電路行為或者定義信號(hào)連接，從此設(shè)計(jì)師可以直接采用高級(jí)語(yǔ)言“設(shè)計(jì)電路板”,，然后通過(guò)邏輯綜合工具把抽象的設(shè)計(jì)自動(dòng)轉(zhuǎn)化成機(jī)器語(yǔ)言,，形成由各種邏輯門(mén)組成的電路組合。而硬件抽象語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化也使得專(zhuān)門(mén)的商業(yè)軟件工具的開(kāi)發(fā)和推廣成為可能,，從而形成早期的基于不同任務(wù)點(diǎn)的EDA專(zhuān)業(yè)工具,。根據(jù)歷史記載，1988年全球EDA市場(chǎng)總量約為9億美元,，而Mentor Graphics營(yíng)收突破3億美元大關(guān),，是當(dāng)時(shí)最賺錢(qián)的設(shè)計(jì)自動(dòng)化公司。

據(jù)悉,，這些早期的點(diǎn)工具已經(jīng)可以基于標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)交換,，通過(guò)組合，對(duì)硬件抽象語(yǔ)言進(jìn)行自動(dòng)處理,，直到產(chǎn)生可制造的物理設(shè)計(jì),，包括功能的仿真驗(yàn)證,、有限的邏輯綜合以及電路和電路板的布線(xiàn)等,。雖然在算法上往往相對(duì)簡(jiǎn)單，處理的電路相對(duì)較小,，工具彼此之間幾乎完全離散,，但是仍然可以通過(guò)聚焦痛點(diǎn)來(lái)有效地解決局部問(wèn)題;而且得益于當(dāng)時(shí)硬件設(shè)計(jì)制造流程的相對(duì)簡(jiǎn)單，這些點(diǎn)工具的局部?jī)?yōu)化往往和整體優(yōu)化不相關(guān)或者不產(chǎn)生矛盾,，從而有效推動(dòng)了半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造的快速發(fā)展,，這一階段被稱(chēng)為EDA 1.0時(shí)期。

在這種基于離散點(diǎn)工具組合的EDA1.0時(shí)代的發(fā)展過(guò)程中,，電路設(shè)計(jì)規(guī)模越來(lái)越大,，功能越來(lái)越復(fù)雜，為了提高工作效率,，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法學(xué),，更有效率地保障點(diǎn)工具以及制造任務(wù)執(zhí)行正確性，簽收類(lèi)型的工具逐漸發(fā)展成熟，例如靜態(tài)時(shí)序分析工具,、邏輯等效性檢查工具,、物理驗(yàn)證工具以及可測(cè)性設(shè)計(jì)和自動(dòng)測(cè)試向量生成工具等。由此,，形成了EDA1.0時(shí)代完整的設(shè)計(jì)驗(yàn)證流程和方法學(xué),。

在半導(dǎo)體行業(yè)，有兩個(gè)至關(guān)重要的工具,，一個(gè)是光刻機(jī),，被稱(chēng)為“芯片之父”，另一個(gè)是EDA,，被稱(chēng)為“芯片之母”,。沒(méi)有了它們，整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)都無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn),。

目前,，這兩個(gè)工具的最先進(jìn)技術(shù)都掌握在外國(guó)公司手里。為了限制我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，美國(guó)開(kāi)展了瘋狂圍堵,。荷蘭ASML公司生產(chǎn)的EUV光刻機(jī)，由于美國(guó)干預(yù),，至今沒(méi)有出口給中國(guó)大陸,。

令人沒(méi)想到的是在光刻機(jī)之后，老美又出新招了,。在《芯片和科學(xué)法案》落地后,，美國(guó)又開(kāi)啟了新的出口管制，其中之一就是將ECDA軟件技術(shù)納入出口管制,。ECDA軟件是EDA的一種,，主要用于3nm及以下芯片設(shè)計(jì)。

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱(chēng),，一塊小小的芯片,，工藝極其復(fù)雜，往往可能有數(shù)百億晶體管,，如果要靠人工一個(gè)個(gè)繪制,，簡(jiǎn)直比登天還難。好在行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中,，誕生了EDA,，從仿真、綜合到版圖,，從模擬到數(shù)字再到混合設(shè)計(jì),，可以輕松解決這個(gè)問(wèn)題,，讓芯片設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。

不過(guò),，這次美國(guó)禁運(yùn),，對(duì)國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)影響暫時(shí)不大。因?yàn)閲?guó)內(nèi)最先進(jìn)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè),，目前也就發(fā)展到5nm制程,。也就是說(shuō)它們依舊可以用美國(guó)的EDA工具，在設(shè)計(jì)好芯片后,，交給臺(tái)積電等制造廠商,。

其實(shí)，我國(guó)EDA起步并不晚,，在上世紀(jì)90年代就國(guó)產(chǎn)自研出EDA系統(tǒng)“熊貓”,。可惜的是當(dāng)時(shí)我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)鏈還非常不成熟,，所以即便自研了EDA,，但卻沒(méi)有芯片設(shè)計(jì)企業(yè)來(lái)測(cè)試。

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