集成電路國產(chǎn)EDA如何乘風破浪？

“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、半導體設(shè)備，是整個半導體行業(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。

在半導體制造領(lǐng)域，隨著工藝復雜度的加大，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、半導體器件和工藝，綜合技能要求高。

高門檻導致這方面人才奇缺。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平臺。