被逼上絕路不絕對是壞事,，所謂置于死地而后生。畢竟企業(yè)和人一樣,，沒有危機(jī)感,，就沒有前進(jìn)的原始動力。近來特朗普列出“實(shí)體清單”,，缺“芯”問題再次牽動著人們脆弱的神經(jīng),。然而，再一深究我們意識到,，我們不僅缺芯片,，設(shè)計(jì)工具——EDA我們也是缺的很,。但是，我們不是沒有努力過,。上世紀(jì)八十年代中后期,， “巴黎統(tǒng)籌委員會” 對中國實(shí)行禁運(yùn)管制，國外EDA進(jìn)不來,，一批科研人員只能埋頭苦干,，積極研發(fā)，好不容易有所成就,，整出了熊貓系統(tǒng),，國外又宣布解除禁令。大批先進(jìn)成熟的EDA產(chǎn)品涌進(jìn)中國市場,，國產(chǎn)EDA難以與其競爭,，就連研發(fā)都慢慢“擱置”了，逐步走上“代理集成”等附屬式發(fā)展道路,。因此,，只怪命運(yùn)弄人。

EDA發(fā)展之路

所謂,，EDA即電子設(shè)計(jì)自動化（Electronics Design Automation）,，簡單來說就是以計(jì)算機(jī)硬件和專業(yè)軟件為工作平臺，幫助工程師開發(fā)新的電子系統(tǒng)與電路,、IC以及PCB產(chǎn)品的一種工具,。

在集成電路問世初期，集成電路都是靠手工設(shè)計(jì),，也就是通過紙和筆,。然而隨著集成電路的發(fā)展，手工設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足人們的要求,。集成電路設(shè)計(jì)逐漸向自動化方向發(fā)展,，大致經(jīng)過了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Assist Design,，簡稱CAD）,、計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)（Computer Assist Engineering Design，簡稱CAE）和電子設(shè)計(jì)自動化（Electronic Design Automation,，簡稱EDA）三個發(fā)展階段,。

CAD階段

20世紀(jì)70年代，人們開始將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中高度重復(fù)性的繁雜勞動,，如布圖布線工作,，用二維圖形編輯與分析的CAD工具替代，最具代表性的產(chǎn)品是美國ACCEL公司開發(fā)的Tango布線軟件,。然而,，由于PCB布圖布線工具受到計(jì)算機(jī)工作平臺的制約,，其支持的設(shè)計(jì)工作有限且性能比較差。

CAE階段

20世紀(jì)80年代,，隨著計(jì)算機(jī)和集成電路的發(fā)展,，EDA技術(shù)進(jìn)入到計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)階段。這一階段推出的工具以邏輯模擬,、定時分析,、故障仿真、自動布局和布線為核心,，重點(diǎn)解決電路設(shè)計(jì)沒有完成之前的功能檢測等問題,。利用這些工具，設(shè)計(jì)師能在產(chǎn)品制作之前預(yù)知產(chǎn)品性能,。

到20世紀(jì)80年代后期,，EDA工具已經(jīng)可以進(jìn)行設(shè)計(jì)描述、綜合與優(yōu)化和設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證等工作,。然而,，大部分從原理圖出發(fā)的EDA工具仍然不能適應(yīng)復(fù)雜電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，而且具體化的元件圖形制約著優(yōu)化設(shè)計(jì),。

EDA階段

20世紀(jì)90年代,，為了滿足千差萬別的系統(tǒng)用戶提出的設(shè)計(jì)要求，最好的辦法是由用戶自己設(shè)計(jì)芯片,，讓他們把想設(shè)計(jì)的電路直接設(shè)計(jì)在自己的專用芯片上,。這一階段，設(shè)計(jì)師逐步從單個電子產(chǎn)品開發(fā)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級電子產(chǎn)品開發(fā)（即片上系統(tǒng)集成,，System on a chip）,。這時的EDA工具不僅具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，而且能提供獨(dú)立于工藝和廠家的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力,，具有高級抽象的設(shè)計(jì)構(gòu)思手段,。

“小而精”的EDA產(chǎn)業(yè)

作為芯片領(lǐng)域最上游的產(chǎn)業(yè)，EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)值相對較少的一個環(huán)節(jié),。

2014-2018年全球EDA市場規(guī)模（百萬美元）

資料來源：ESD Alliance,，EDAC，東興證券研究所

據(jù)資料顯示,，2018年整個EDA的市場規(guī)模僅有97.15億美元,，而整個芯片產(chǎn)業(yè)規(guī)模近五千億美元，占比不到2%,。并且其中70%的份額由EDA三巨頭Synopsys,、 Cadence 和被西門子收購的 Mentor Graphics占領(lǐng)。因此，EDA不僅是一個體量小同時也是一個集中度非常高的產(chǎn)業(yè),。在中國市場,，這三大巨頭的占比還要更高，約占EDA銷售額的95%,。下圖為EDA三巨頭收入份額,。（注：Mentor Graphics 2017 年被西門子收購后不再單獨(dú)披露收入數(shù)據(jù)。）

2014-2018年EDA三巨頭收入份額

資料來源：ESD Alliance,，EDAC,，東興證券研究所

EDA產(chǎn)業(yè)高集中度，源于業(yè)內(nèi)企業(yè)多年來的兼并和收購,。Synopsys自1986年成立以來共發(fā)起了50項(xiàng)并購交易,；Cadence 公司發(fā)起過21項(xiàng)；Mentor Graphics發(fā)起過19項(xiàng),。（注：2016年11月14日,，德國西門子以每股37.25美元的價格，總價45億美元,，收購了Mentor Graphics,。）如此一來，大浪淘沙過后,，除去一些還在夾縫中求生存的企業(yè),，EDA市場幾乎被這三家企業(yè)所壟斷。

總體來看,，Synopsys憑借邏輯綜合工具DC,，時序分析工具PT建立了完整的芯片ASIC設(shè)計(jì)FLOW，位于EDA三巨頭之首,。Cadence借助于其強(qiáng)大的模擬電路設(shè)計(jì)工具,，位列第二。排在第三位的Mentor 情況略顯尷尬,，Mentor的平臺不像前兩位那樣大且全,，之所以能穩(wěn)住第三，全憑其點(diǎn)工具產(chǎn)品非常突出,。然而由于Synopsys在DC銷售時免費(fèi)搭送DFTcoppiler,，從而影響了Mentor的DFTAdvisor的市場。面對Synopsys和Cadence的競爭,，留給Mentor的空間越來越少了,。

國產(chǎn)EDA如何反圍剿？

我國進(jìn)入到EDA產(chǎn)業(yè),，大概始于上世紀(jì)八十年代中后期。彼時,，“巴黎統(tǒng)籌委員會” 對中國實(shí)行禁運(yùn)管制,，國外EDA進(jìn)不來,，只能靠國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)。1986年,，我國著手進(jìn)行集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)——熊貓系統(tǒng)的研發(fā),，并于1993年正式問世。然而,，世事難料在熊貓系統(tǒng)問世不久,，西方就解除了對我國的EDA禁令。當(dāng)時國內(nèi)的技術(shù)不成熟,，與西方國家相比還有不少的差距,，國外先進(jìn)成熟的EDA產(chǎn)品一下子涌進(jìn)中國市場，致使本土產(chǎn)品的研發(fā)越來越滯后,，生存空間越來越小,。因此，經(jīng)過30余年的發(fā)展,，我國的EDA產(chǎn)業(yè)依舊十分薄弱,。

目前國內(nèi)著名的EDA企業(yè)有華大九天、芯和半導(dǎo)體,、廣立微電子以及北京博達(dá)微科技等,。單從規(guī)模上來看，國內(nèi)企業(yè)與三大巨頭之間的差距就不是一星半點(diǎn),。Synopsys全球員工13000多人,，其中EDA研發(fā)有近5000余人。而我國除華大九天規(guī)模近400人以外,，其他企業(yè)規(guī)模都在100人以內(nèi),，且多數(shù)甚至不足40人。這意味著,，我國所有從事EDA研發(fā)的人員不及Synopsys一個公司的20%,。

規(guī)模是一方面，從市場占有率來看,，情況一樣不容樂觀,。2018年國內(nèi)EDA銷售額約為5億美元，約合人民幣33億元,。其中國產(chǎn)僅占10%左右,，約為3.4億元。營收低意味著公司能夠再投入的資本將會十分有限,。據(jù)彭博的資料顯示,，Synopsys 與 Cadence的研發(fā)投入基本保持在30%以上，Cadence近兩年甚至超過了40%。2018 年,，Synopsys的研發(fā)投入約為 10.8億美元,，Cadence約為 8.7 億美元。而相比國內(nèi)EDA領(lǐng)先企業(yè)華大九天,，過去十年的研發(fā)投入也不過幾個億而已,，差距顯而易見。因此,，如果找不到合適的生存空間,，技術(shù)上再沒有突破，只能看著強(qiáng)者欲強(qiáng),，弱者欲弱,。

Synopsys 與 Cadence 研發(fā)投入（百萬美元）

資料來源：彭博，東興證券研究所

縱覽三大巨頭的成長史,，不難發(fā)現(xiàn)要想做大做強(qiáng)離不開兩點(diǎn)：一是并購整合,，二是技術(shù)。而這兩點(diǎn)又離不開資金的支持,。

2017年美國DARPA推出了一項(xiàng)為期5年,，資金涉及15億美元的“電子復(fù)興計(jì)劃（ERI）”，以促進(jìn)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。具體來看,， Cadence 與 Synopsys 在該計(jì)劃第一批項(xiàng)目中分別獲得了2410萬美元和610萬美元的補(bǔ)助。

與此相比我國政府對EDA廠商的支持十年來僅落實(shí)了3.7億元,，華大九天獲得了1.5億元,。或許從數(shù)值上看,，華大九天獲得的補(bǔ)助與Cadence和Synopsys獲得的差不太多,，但是后者的自有資本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了前者。對此華大九天的董事長也曾表示,，1.5億元的補(bǔ)助與實(shí)際需求相比還有很大的差距,。

DARPA對 Cadence 與 Synopsys 的補(bǔ)助情況

資料來源：DARPA，東興證券研究所

從技術(shù)方面來看,，EDA上云成為大勢所趨,。芯片設(shè)計(jì)與云相結(jié)合，不僅給設(shè)計(jì)公司提供了無可比擬的拓展性與靈活性,，同時可以按需分配資源,，實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化。此外,，人工智能與EDA相結(jié)合是另一大發(fā)展方向,。機(jī)器學(xué)習(xí)等算法能夠提高 EDA 軟件的自主程度,，提高 IC 設(shè)計(jì)效率。據(jù) Cadence 的報(bào)告顯示,，機(jī)器學(xué)習(xí)在 EDA 中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下四個方面：數(shù)據(jù)快速提取模型,；布局中的熱點(diǎn)檢測,；布局和線路,；電路仿真模型。

云計(jì)算,、人工智能以及5G的發(fā)展給國內(nèi)EDA廠商提供了新的機(jī)會,，華大九天軟件有限公司市場拓展副總經(jīng)理郭繼旺曾表示，“在后摩爾時代IC設(shè)計(jì)技術(shù)的放緩,，給予了國產(chǎn)EDA追趕的機(jī)會,。在一些新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)（如5G、人工智能）上,，中國正處于領(lǐng)先地位,，這將推動中國集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展?！?/p>

因此樂觀的講,，被逼上絕路也不是絕對的壞事，所謂置于死地而后生,。畢竟企業(yè)也許和人一樣,，沒有危機(jī)感，就沒有前進(jìn)的原始動力,。

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