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,，沒有危機感,，就沒有前進的原始動力。近來特朗普列出“實體清單”,，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,，設計工具——EDA我們也是缺的很。但是,，我們不是沒有努力過,。上世紀八十年代中后期， “巴黎統(tǒng)籌委員會” 對中國實行禁運管制,，國外EDA進不來,，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。大批先進成熟的EDA產(chǎn)品涌進中國市場,，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,，只怪命運弄人。

EDA發(fā)展之路

所謂,，EDA即電子設計自動化（Electronics Design Automation）,，簡單來說就是以計算機硬件和專業(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計,，也就是通過紙和筆,。然而隨著集成電路的發(fā)展，手工設計已經(jīng)不能滿足人們的要求,。集成電路設計逐漸向自動化方向發(fā)展,，大致經(jīng)過了計算機輔助設計（Computer Assist Design，簡稱CAD）,、計算機輔助工程設計（Computer Assist Engineering Design,，簡稱CAE）和電子設計自動化（Electronic Design Automation，簡稱EDA）三個發(fā)展階段,。

CAD階段

20世紀70年代,，人們開始將產(chǎn)品設計過程中高度重復性的繁雜勞動，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算機工作平臺的制約,，其支持的設計工作有限且性能比較差。

CAE階段

20世紀80年代,，隨著計算機和集成電路的發(fā)展,，EDA技術進入到計算機輔助工程設計階段。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，重點解決電路設計沒有完成之前的功能檢測等問題,。利用這些工具,，設計師能在產(chǎn)品制作之前預知產(chǎn)品性能。

到20世紀80年代后期,，EDA工具已經(jīng)可以進行設計描述,、綜合與優(yōu)化和設計結果驗證等工作。然而,，大部分從原理圖出發(fā)的EDA工具仍然不能適應復雜電子系統(tǒng)的設計要求，而且具體化的元件圖形制約著優(yōu)化設計,。

EDA階段

20世紀90年代,，為了滿足千差萬別的系統(tǒng)用戶提出的設計要求，最好的辦法是由用戶自己設計芯片,，讓他們把想設計的電路直接設計在自己的專用芯片上,。這一階段，設計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)設計的能力，而且能提供獨立于工藝和廠家的系統(tǒng)設計能力,，具有高級抽象的設計構思手段,。

“小而精”的EDA產(chǎn)業(yè)

作為芯片領域最上游的產(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。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項并購交易,；Cadence 公司發(fā)起過21項；Mentor Graphics發(fā)起過19項,。（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設計FLOW，位于EDA三巨頭之首,。Cadence借助于其強大的模擬電路設計工具,，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，全憑其點工具產(chǎn)品非常突出,。然而由于Synopsys在DC銷售時免費搭送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？

我國進入到EDA產(chǎn)業(yè),，大概始于上世紀八十年代中后期,。彼時，“巴黎統(tǒng)籌委員會” 對中國實行禁運管制,，國外EDA進不來,，只能靠國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)。1986年,，我國著手進行集成電路計算機輔助設計系統(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,。當時國內(nèi)的技術不成熟，與西方國家相比還有不少的差距,，國外先進成熟的EDA產(chǎn)品一下子涌進中國市場,，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,、芯和半導體、廣立微電子以及北京博達微科技等,。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。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,，技術上再沒有突破，只能看著強者欲強,，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)要想做大做強離不開兩點：一是并購整合,，二是技術。而這兩點又離不開資金的支持,。

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

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

DARPA對 Cadence 與 Synopsys 的補助情況

資料來源：DARPA，東興證券研究所

從技術方面來看,，EDA上云成為大勢所趨,。芯片設計與云相結合，不僅給設計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,，實現(xiàn)成本優(yōu)化。此外,，人工智能與EDA相結合是另一大發(fā)展方向,。機器學習等算法能夠提高 EDA 軟件的自主程度，提高 IC 設計效率,。據(jù) Cadence 的報告顯示,，機器學習在 EDA 中的應用主要體現(xiàn)在以下四個方面：數(shù)據(jù)快速提取模型；布局中的熱點檢測,；布局和線路,；電路仿真模型,。

云計算、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設計技術的放緩，給予了國產(chǎn)EDA追趕的機會,。在一些新興產(chǎn)業(yè)的關鍵技術（如5G,、人工智能）上，中國正處于領先地位,，這將推動中國集成電路設計行業(yè)的持續(xù)發(fā)展,。”

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,，沒有危機感,，就沒有前進的原始動力。

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