國產(chǎn)EDA，未來之路？

50年積累，早已讓EDA從輔助性技術(shù)發(fā)展成為成熟的細分產(chǎn)業(yè)，業(yè)界稱EDA身上擁有顯著的杠桿效應(yīng)，可以撬動千億美元規(guī)模的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。現(xiàn)今國產(chǎn)化熱潮洶涌，AI時代下，EDA企業(yè)揮斥方遒，在投融資、并購等方面動作頻頻。站在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)周期的重要轉(zhuǎn)折點，國產(chǎn)EDA正在走向怎樣的道路？

根據(jù)資料，EDA，英文全稱為Electronic Design Automation，譯為電子設(shè)計自動化，是一種專門用于輔助完成大規(guī)模集成電路芯片的功能設(shè)計、綜合、驗證、制造、封裝、測試整個流程的計算機軟件工具集群。簡單理解，EDA工具像是一個智能化的“電子拼圖游戲”，可將一個個零散的電子元件，拼湊成一個完美運行的電子系統(tǒng)。

按照不同的電路類型，EDA可以細分為數(shù)字芯片設(shè)計全流程EDA、模擬及混合電路設(shè)計全流程EDA以及集成電路制造類EDA。

△圖源：全球半導(dǎo)體觀察根據(jù)公開信息制作

EDA作為集成電路產(chǎn)業(yè)最上游、最尖端的核心環(huán)節(jié)，其重要性不言而喻。從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看，EDA主要作用于IC設(shè)計和制造環(huán)節(jié)，是設(shè)計廠商實現(xiàn)芯片設(shè)計的核心工具，有助于代工廠提高產(chǎn)品的成品率。

根據(jù)業(yè)界統(tǒng)計信息，一個完整的芯片設(shè)計和制造流程，主要包括工藝平臺開發(fā)、芯片設(shè)計和芯片制造三個階段。具體來講，工藝平臺開發(fā)階段主要由晶圓廠主導(dǎo)完成，在其完成半導(dǎo)體器件和制造工藝的設(shè)計后，建立半導(dǎo)體器件的模型并通過PDK（Process Design Kit，工藝設(shè)計套件）或建立IP和標準單元庫等方式提供給芯片設(shè)計企業(yè)；芯片設(shè)計階段主要由芯片設(shè)計企業(yè)主導(dǎo)完成，其基于晶圓廠提供的PDK或IP和標準單元庫進行電路設(shè)計、仿真驗證和物理實現(xiàn)；芯片制造階段主要由晶圓廠根據(jù)物理實現(xiàn)后設(shè)計文件完成制造。

EDA產(chǎn)業(yè)鏈流程圖
圖源：全球半導(dǎo)體觀察根據(jù)公開信息制作

要在EDA形成核心的競爭優(yōu)勢，關(guān)鍵在于是否具備從前端設(shè)計、后端設(shè)計、仿真/驗證直到流片的整套產(chǎn)品，并形成設(shè)計的閉環(huán)，如新思科技Synopsys、楷登電子Cadence、西門子EDA三大巨頭；或者在芯片設(shè)計與制造流程的不同環(huán)節(jié)形成獨特優(yōu)勢，發(fā)揮重要作用，如ANSYS、Silvaco、Keysight、Altium、Zuken，以及國內(nèi)EDA廠商華大九天、概倫電子等。

當前AI人工智能持續(xù)火熱，高性能算力需求增強，EDA正是提高算法的強力輔助軟件工具。在此之下，EDA企業(yè)布局之路開始轉(zhuǎn)向，而這些早已在全球EDA三大龍頭身上顯露矛頭。

首先從三大巨頭布局AI路線來看，新思科技擁有“Synopsys.ai”，旨在利用機器學(xué)習(xí)減少芯片設(shè)計耗時，據(jù)發(fā)布時稱，該產(chǎn)品是業(yè)界首個全棧式人工智能驅(qū)動的EDA工具套件。楷登電子推出生成式人工智能解決方案，并提供五大主要人工智能平臺。西門子提出EDA AI驅(qū)動解決方案，利用AI EDA工具提高設(shè)計質(zhì)量。

再觀國內(nèi)企業(yè)情況，華大九天開發(fā)了ICExplorer-XTop?時序功耗優(yōu)化工具、Empyrean Skipper?版圖集成與分析工具，以及Empyrean Argus?數(shù)字物理驗證工具等，以支撐AI芯片設(shè)計的特殊需求。

廣立微，INFINITY-AI系統(tǒng)，是針對半導(dǎo)體制造業(yè)的開放式機器學(xué)習(xí)平臺，包括自動缺陷分類 (Automatic Defect Classification，ADC)、晶圓圖缺陷模式分析（Wafer Pattern Analysis，WPA）等應(yīng)用，支持用戶管理數(shù)據(jù)，一鍵訓(xùn)練、評測、部署模型。

芯和半導(dǎo)體的3DIC Chiplet，針對Chiplet的完整的包括3DIC設(shè)計、SI/PI/多物理場分析的解決方案。該平臺擁有AI驅(qū)動的網(wǎng)格剖分技術(shù)，以及云計算加載的分布式并行計算能力，還支持裸芯片、中介層和基板的聯(lián)合仿真引擎技術(shù)。

芯華章提供AI芯片驗證調(diào)試解決方案，提高AI芯片驗證效率。其形式化驗證工具GalaxFV可與仿真技術(shù)結(jié)合，加速AI驗證覆蓋率收斂；智能場景驗證工具GalaxPSS，能夠利用場景建模自動生成跨平臺、可復(fù)用、智能化自回歸的測試激勵；數(shù)字驗證調(diào)試系統(tǒng)Fusion Debug則貫穿所有工具，提供了跨平臺的高效調(diào)試解決方案。

△圖源：全球半導(dǎo)體觀察不完全統(tǒng)計

目前，使用AI技術(shù)與工業(yè)軟件融合已逐步滲進IC設(shè)計、制造、封測等多個環(huán)節(jié)，而從本文中描述的EDA領(lǐng)域來說，業(yè)界認為，EDA和AI存在雙向賦能的互利關(guān)系。在IC設(shè)計生產(chǎn)過程中，EDA工具加入AI算法后，可以更加智能地處理復(fù)雜數(shù)據(jù)、優(yōu)化布局布線、加速仿真驗證等環(huán)節(jié)，同時，EDA工具通過提供高精度、高效率的設(shè)計方案，幫助AI芯片提高算力、能效比等關(guān)鍵指標。

全球EDA市場仍以新思科技（Synopsys）、楷登電子（Cadence）、西門子（Siemens EDA）三家巨頭為主導(dǎo)，市場集中度高達近70%。

近年來國產(chǎn)化浪潮洶涌，華大九天、廣立微、概倫電子、芯和半導(dǎo)體、藍海微、芯愿景、芯華章、鴻芯微納、珂晶達、奧卡思微、博達微、復(fù)旦微、國微思爾芯、芯行紀等多家國內(nèi)EDA企業(yè)飛奔切入賽道，加速國產(chǎn)化。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，目前，國內(nèi)EDA公司數(shù)量已經(jīng)達到120多家，其中華大九天、概倫電子、廣立微、芯華章等企業(yè)邁入全球EDA市場第二三梯隊。

這幾年在資本和國家政策的加持下，國產(chǎn)EDA企業(yè)迅速擴張。從市場動態(tài)上看，國家大基金一期入股斥資5億入股EDA廠商鴻芯微納；數(shù)字EDA供應(yīng)商思爾芯（S2C）正式加入甲辰計劃(RISC-V Prosperity 2036)；華大九天成立天津華大九天新公司；廣立微集成電路EDA產(chǎn)業(yè)化基地項目結(jié)頂；EDA企業(yè)立芯軟件完成B輪融資...

值得一提的是，今年華大九天的布局動作較為頻繁。華大九天擬2億元參設(shè)兩個產(chǎn)業(yè)基金。對此華大九天表示，公司旨在遴選和扶植優(yōu)秀的EDA點工具企業(yè)，有助于快速布局EDA相關(guān)標的，打造全流程EDA工具系統(tǒng)，進一步提升企業(yè)競爭力。此外，華大九天還成立了天津華大九天，注冊資本2億元，新公司的成立，將進一步鞏固華大九天在EDA領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，并為其在全球范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)拓展提供有力支持。

總體而言，全球EDA市場格局高度集中，自主可控的國產(chǎn)化迫在眉睫。從國內(nèi)現(xiàn)狀來看，華大九天副總郭繼旺曾表示，EDA巨頭們通過多年發(fā)展以及不斷并購，各自構(gòu)建了完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，形成非常高的壁壘。很多IC設(shè)計廠商面臨產(chǎn)品問世時間的壓力，更傾向于采用比較成熟經(jīng)過多次驗證的EDA工具。

近年來，國內(nèi)EDA企業(yè)紛紛冒出，但行業(yè)整體上技術(shù)壁壘高，研發(fā)投入大、周期長，缺乏世界級的領(lǐng)軍人物和頂級技術(shù)人才，以開發(fā)單點工具為主，缺少全鏈條企業(yè)，缺乏并購整合經(jīng)驗與能力，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游生態(tài)協(xié)同配合。

展望前路，EDA企業(yè)需將自身精力專注在技術(shù)創(chuàng)新、保持與外界深化合作，逐步完善國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈布局。隨著中國半導(dǎo)體市場的高速發(fā)展，國產(chǎn)化替代推動EDA企業(yè)不斷前進，業(yè)界預(yù)測，未來，國內(nèi)EDA行業(yè)市場規(guī)模將持續(xù)增長，向高端化、智能化、定制化方向發(fā)展。