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      行業新聞


      國產芯片EDA設計:迎來“百年一遇”超車好機會

      點擊量:1600發表時間:2021-04-11 11:31:13
      [導讀]實體產業是工業軟件的土壤。工業級軟件大都依附于某個細分的實體產業。實體產業強大,才會給工業級軟件一個積極的正反饋,通過產業中繁雜的應用問題推動工業軟件不斷推陳出新、升級和演進,給工業軟件創造利潤和生存空間

      實體產業是工業軟件的土壤。工業級軟件大都依附于某個細分的實體產業。實體產業強大,才會給工業級軟件一個積極的正反饋,通過產業中繁雜的應用問題推動工業軟件不斷推陳出新、升級和演進,給工業軟件創造利潤和生存空間。

      以美國為首的芯片強國對出口中國的高端芯片 “卡脖子”,讓更多人意識到國產高端芯片自主可控重要性的同時,芯片產業鏈中小而精的EDA(Electronic Design Automation,電子設計自動化)工具的關鍵作用也成了關注的焦點。

      芯片設計環節繁多,精細且復雜,EDA工具對于提升芯片設計效率,優化芯片設計,保證芯片功能發揮著極為重要的作用。目前,美國三大EDA公司(Synopsys、Cadence、Mentor)占據全球EDA市場超過60%的市場份額,絕大部分芯片設計公司都需要三巨頭的EDA工具。因此,美國用EDA就能很容易卡住中國芯片行業的脖子。

      中美貿易戰愈演愈烈,國人對半導體行業的關注度空前,其中有盲目愛國的吹噓者,也不乏對半導體行業發展現狀有著深刻認識的行內人。有心之人甚至整理出了“卡脖子”清單,而作為協助完成集成電路的功能設計、綜合、驗證、物理設計等流程的軟件工具集群——EDA 軟件“赫赫”在列。

      以芯片設計行業為例,EDA工具從誕生到繁榮,都依附于硅谷芯片行業的前行進程。1978年,傳奇人物Lynn Conway針對摩爾定律演進的迫切需求,構建了數字電路自動化方法的理論基礎,提出了全新的數字電路/超大規模集成電路設計方法,自此誕生了現代化的EDA設計方法?!癟he Mead & Conway Revolution”來源于實體產業的需求,最終又反哺于實體產業,它導致了計算機科學和電氣工程教育領域的學術資料的全球重組,對于基于微電子應用的產業發展至關重要。

      國產化率僅10%左右的國產EDA,面對發展了二三十年的EDA三巨頭的技術和商業壁壘,想要進一步提升國產化率面臨極大挑戰。慶幸的是,開源的趨勢,AI和云技術的突破,給國產EDA帶來了換道超車百年一遇的好機會。

      EDA處于整個芯片產業鏈的上游,特點是小而精。據市場研究和顧問公司Gartner今年1月的初步統計結果,全球半導體收入2020年總收入達到4498億美元,比2019年增長7.3%。

      EDA作為集成電路產業鏈的命脈,自始至終連接和貫穿著芯片制造和科技應用的發展;芯片設計、晶圓制造、封裝測試,直至電子產品的設計,每個環節都離不開EDA工具。其實EDA市場是一個比較小的市場,2019年EDA/IP全球產值約110億美元,然而就是這小小的110億美元,卻撬動了約5千億美元的半導體市場甚至是約1.6萬億的電子產品市場。

      國以前缺少強大的芯片設計公司和晶圓廠,也就很難支持本土EDA公司崛起,甚至本土EDA工具連試錯的機會都沒有。 不過,隨著中國相關產業影響力逐漸增大,本土EDA公司也開始得到了強有力的支持,最典型的是華大九天。

      作為開源EDA的先鋒派,芯華章在2020年九月上線了中國首個開源EDA技術社區EDAGit,并且開源了兩款EDA工具。王禮賓介紹,目前芯片公司在一個芯片項目中投入的精力大量是用于驗證,因為芯片失敗帶來的損失輕則是一次投片數億元的費用打水漂,重則影響產品的上市時間或者公司的信譽,導致客戶的流失,可能帶來致命的打擊。因此,驗證,特別是硬件驗證,是科技領先的重要制勝點之一。

      中美貿易戰拉開大幕,EDA禁運首當其沖,成為卡脖子工程。EDA的的戰略性,重要性被推到空前高度。

      事實上,EDA國產化并非第一次,也不是第一次受到掣肘。我國從1980年代中后期開始,就投入到EDA產業的研發當中。當時我國包括集成電路在內的高科技領域都受困于“巴統”的禁運,國外EDA無法進中國,集成電路產業發展倍受掣肘。為了更好發展集成電路產業,我國在1986年動員了全國17家單位、200多位專家齊聚北京,研發我國自有的集成電路計算機輔助設計系統“熊貓系統”,在1992年首套熊貓系統問世,是我國第一個大型ICCAD系統,也是國家意志的體現和集體智慧的結晶。1994年“巴統”取消對中國禁運,海外EDA公司以技術成熟、價格便宜的工具擠占市場。1994年至2008年,國家對國產EDA的支持非常有限,中國EDA產業陷入發展低谷,發展曲折而緩慢,和海外差距越來越大。

      2000-2018年,國外EDA產業發展走入商業化軌道,技術更新缺乏新意,變革更是鮮少有之,產業逐漸呈現“夕陽化”。此時國內EDA產業正處于興起階段,很多新的概念、新的工具不斷涌現出來,猶如20年前的國外黃金期。

      如今全球半導體價值鏈迎來變遷,根據 SIA 數據顯示,美國 2019 年在半導體行業的市占率為 47%。BCG 預測,在“維持現狀”的假設下,未來 2-3 年內美國半導體企業的市場份額將從 2018 年的 48%下滑至 40%,中國企業的份額將上升 4ppts 到 7%。

      毋庸置疑,美國在設備、EDA、高端 CPU、GPU 方面是目前絕對的領導者,因此其試圖通過擴張服務規模來獲取更高的利潤,以支撐高昂的研發投入。而彼時的中國半導體業正加大投入,初具規模,美國勢必會增加憂慮,加大打擊力度,尤其是對高精尖的部分。

      面對目前的境況,追趕不可取,一方面是從 5G、AI 的角度另辟蹊徑,另一方面是維持與國內外 EDA 同業者的良性競合關系,保持耐心,畢竟 EDA 四大家也不是一上來就是巨無霸的,都是經過了三、四十年的技術累積與企業兼并,才取得了今天的地位。因此,制造 EDA 泡沫是很不明智的做法,當務之急是我們的政府和產業協會應充當好牽頭作用,搭建起 EDA 生態圈互動合作的平臺,真正下沉到技術,了解 EDA 相關的設計、制造、工藝等概念,有的放矢地到晶圓制造廠、封測廠、系統公司去調研,拿到最真實的一手訴求,有機整合資源,這可不僅僅是投錢就能解決的事情。


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