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50年積累，早已讓EDA從輔助性技術(shù)發(fā)展成為成熟的細(xì)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(dòng)千億美元規(guī)模的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。現(xiàn)今國(guó)產(chǎn)化熱潮洶涌，AI時(shí)代下，EDA企業(yè)揮斥方遒，在投融資、并購(gòu)等方面動(dòng)作頻頻。站在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)周期的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，國(guó)產(chǎn)EDA正在走向怎樣的道路？
EDA，半導(dǎo)體“命門”
根據(jù)資料，EDA，英文全稱為Electronic Design Automation，譯為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)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(jì)、綜合、驗(yàn)證、制造、封裝、測(cè)試整個(gè)流程的計(jì)算機(jī)軟件工具集群。簡(jiǎn)單理解，EDA工具像是一個(gè)智能化的“電子拼圖游戲”，可將一個(gè)個(gè)零散的電子元件，拼湊成一個(gè)完美運(yùn)行的電子系統(tǒng)。
按照不同的電路類型，EDA可以細(xì)分為數(shù)字芯片設(shè)計(jì)全流程EDA、模擬及混合電路設(shè)計(jì)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(lái)看，EDA主要作用于IC設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)，是設(shè)計(jì)廠商實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)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(jì)信息，一個(gè)完整的芯片設(shè)計(jì)和制造流程，主要包括工藝平臺(tái)開發(fā)、芯片設(shè)計(jì)和芯片制造三個(gè)階段。具體來(lái)講，工藝平臺(tái)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(jì)后，建立半導(dǎo)體器件的模型并通過(guò)PDK（Process Design Kit，工藝設(shè)計(jì)套件）或建立IP和標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)等方式提供給芯片設(shè)計(jì)企業(yè)；芯片設(shè)計(jì)階段主要由芯片設(shè)計(jì)企業(yè)主導(dǎo)完成，其基于晶圓廠提供的PDK或IP和標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證和物理實(shí)現(xiàn)；芯片制造階段主要由晶圓廠根據(jù)物理實(shí)現(xiàn)后設(shè)計(jì)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵在于是否具備從前端設(shè)計(jì)、后端設(shè)計(jì)、仿真/驗(yàn)證直到流片的整套產(chǎn)品，并形成設(shè)計(jì)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(jì)與制造流程的不同環(huán)節(jié)形成獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮重要作用，如ANSYS、Silvaco、Keysight、Altium、Zuken，以及國(guó)內(nèi)EDA廠商華大九天、概倫電子等。
AI+EDA，雙向奔赴
當(dāng)前AI人工智能持續(xù)火熱，高性能算力需求增強(qiáng)，EDA正是提高算法的強(qiáng)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(lái)看，新思科技擁有“Synopsys.ai”，旨在利用機(jī)器學(xué)習(xí)減少芯片設(shè)計(jì)耗時(shí)，據(jù)發(fā)布時(shí)稱，該產(chǎn)品是業(yè)界首個(gè)全棧式人工智能驅(qū)動(dòng)的EDA工具套件?？请娮油瞥錾墒饺斯ぶ悄芙鉀Q方案，并提供五大主要人工智能平臺(tái)。西門子提出EDA AI驅(qū)動(dòng)解決方案，利用AI EDA工具提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。
再觀國(guó)內(nèi)企業(yè)情況，華大九天開發(fā)了ICExplorer-XTop?時(shí)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(yàn)證工具等，以支撐AI芯片設(shè)計(jì)的特殊需求。
廣立微，INFINITY-AI系統(tǒng)，是針對(duì)半導(dǎo)體制造業(yè)的開放式機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)，包括自動(dòng)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(píng)測(cè)、部署模型。
芯和半導(dǎo)體的3DIC Chiplet，針對(duì)Chiplet的完整的包括3DIC設(shè)計(jì)、SI/PI/多物理場(chǎng)分析的解決方案。該平臺(tái)擁有AI驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)格剖分技術(shù)，以及云計(jì)算加載的分布式并行計(jì)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(yàn)證調(diào)試解決方案，提高AI芯片驗(yàn)證效率。其形式化驗(yàn)證工具GalaxFV可與仿真技術(shù)結(jié)合，加速AI驗(yàn)證覆蓋率收斂；智能場(chǎng)景驗(yàn)證工具GalaxPSS，能夠利用場(chǎng)景建模自動(dòng)生成跨平臺(tái)、可復(fù)用、智能化自回歸的測(cè)試激勵(lì)；數(shù)字驗(yàn)證調(diào)試系統(tǒng)Fusion Debug則貫穿所有工具，提供了跨平臺(tái)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(jì)
目前，使用AI技術(shù)與工業(yè)軟件融合已逐步滲進(jìn)IC設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)，而從本文中描述的EDA領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，業(yè)界認(rèn)為，EDA和AI存在雙向賦能的互利關(guān)系。在IC設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)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(yàn)證等環(huán)節(jié)，同時(shí)，EDA工具通過(guò)提供高精度、高效率的設(shè)計(jì)方案，幫助AI芯片提高算力、能效比等關(guān)鍵指標(biāo)。
國(guó)產(chǎn)EDA，呈現(xiàn)熱鬧景象
全球EDA市場(chǎng)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(chǎng)集中度高達(dá)近70%。
近年來(lái)國(guó)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(lán)海微、芯愿景、芯華章、鴻芯微納、珂晶達(dá)、奧卡思微、博達(dá)微、復(fù)旦微、國(guó)微思爾芯、芯行紀(jì)等多家國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)飛奔切入賽道，加速國(guó)產(chǎn)化。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，目前，國(guó)內(nèi)EDA公司數(shù)量已經(jīng)達(dá)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(chǎng)第二三梯隊(duì)。
這幾年在資本和國(guó)家政策的加持下，國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)迅速擴(kuò)張。從市場(chǎng)動(dòng)態(tài)上看，國(guó)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(jì)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(xiàng)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(dòng)作較為頻繁。華大九天擬2億元參設(shè)兩個(gè)產(chǎn)業(yè)基金。對(duì)此華大九天表示，公司旨在遴選和扶植優(yōu)秀的EDA點(diǎn)工具企業(yè)，有助于快速布局EDA相關(guān)標(biāo)的，打造全流程EDA工具系統(tǒng)，進(jìn)一步提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，華大九天還成立了天津華大九天，注冊(cè)資本2億元，新公司的成立，將進(jìn)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。
結(jié) 語(yǔ)
總體而言，全球EDA市場(chǎng)格局高度集中，自主可控的國(guó)產(chǎn)化迫在眉睫。從國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀來(lái)看，華大九天副總郭繼旺曾表示，EDA巨頭們通過(guò)多年發(fā)展以及不斷并購(gòu)，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(jì)廠商面臨產(chǎn)品問(wèn)世時(shí)間的壓力，更傾向于采用比較成熟經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證的EDA工具。
近年來(lái)，國(guó)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(zhǎng)，缺乏世界級(jí)的領(lǐng)軍人物和頂級(jí)技術(shù)人才，以開發(fā)單點(diǎn)工具為主，缺少全鏈條企業(yè)，缺乏并購(gòu)整合經(jīng)驗(yàn)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(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈布局。隨著中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)的高速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)化替代推動(dòng)EDA企業(yè)不斷前進(jìn)，業(yè)界預(yù)測(cè)，未來(lái)，國(guó)內(nèi)EDA行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，向高端化、智能化、定制化方向發(fā)展。
