中國EDA：由點(diǎn)突破，支持本土公司；并購整合，服務(wù)全產(chǎn)業(yè)鏈

 

2017 年全球包括 EDA、半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)(SIP)，以及服務(wù)等在內(nèi)的整體 EDA 產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模約為 85-90 億美元之間。三巨頭將瓜分 70%的市場。

 

全球 EDA 三巨頭：Synopsys、Cadence、Mentor

1、Synopsys

Synopsys 成立于 1986 年，是全球最大 EDA 和全球第二大的 IP 提供商，公司市值已經(jīng)達(dá)到了 130 億美元，2017 年財年營收達(dá)到 27 億美元，全球員工總數(shù)超過接近 12000 人。Synopsys 占據(jù)統(tǒng)治地位的產(chǎn)品為邏輯綜合工具 DC(design compiler)，時序分析工具 PT(Prime Time)，這兩大產(chǎn)品在全球 EDA 市場幾乎一統(tǒng)江山。通過這兩大產(chǎn)品 Synopsys 建立了完整的芯片 ASIC 設(shè)計 FLOW，包括：Verilog 仿真工具 VCS、邏輯綜合工具 Design Compiler、物理布局布線工具 IC Compiler、形式驗證工具 Formality、時序分析工具 Prime Time、參數(shù)提取工具 STAR-RC、版圖檢查工具 Hercules、還有 ATPG 工具 TetraMAX，可以說是集“廣、大、全”于一身。

 

2、Cadence

Cadence 成立于 1986 年，是 EDA 業(yè)界第二廠商，2016 年營收為 18.2 億美元，全球員工總數(shù)超過 7000 人。公司產(chǎn)品集中在模擬電路、PCB 電路、FPGA 工具。公司 1991 年推出的 Virtuso 工具，已經(jīng)開始慶祝 27 歲生日。對于一款 EDA 產(chǎn)品來說，歷經(jīng) 27 年經(jīng)久不衰，在 EDA 業(yè)界也應(yīng)是個傳奇吧。正是憑借 Virtuso，Cadence 穩(wěn)居第二。據(jù)悉，Virtuoso 將不局限在模擬電路，將從模擬電路平臺走向數(shù)?；旌掀脚_；從模擬驗證走向?qū)崿F(xiàn)，實(shí)現(xiàn)芯片、封裝、通信到 PCB 交互式協(xié)同仿真。

 

3、Mentor

Mentor 成立于 1981 年，在 2016 年被西門子公司以 45 億美元收購。作為 EDA 業(yè)界老三，體量比前兩家要小不少，年營收規(guī)模約在 7-8 億美元之間，全球員工總數(shù) 4000 人。作為三巨頭中成立時間最早的公司，雖然工具沒有 Synopys 和 Cadence 全面，但在某些領(lǐng)域還是有獨(dú)到之處，比如點(diǎn)工具、PCB 設(shè)計工具、Calibre、DFTAdvisor 都具有一定優(yōu)勢。

 

中國 EDA 三劍客：華大九天、廣立微、芯禾科技

巨頭已經(jīng)存在，市場早已瓜分。中國的本土 EDA 商要如何突圍尋求發(fā)展呢？

 

筆者在和華大九天、廣立微、芯禾科技的高層溝通時，大家的意思都很統(tǒng)一，中國本土的 EDA 發(fā)展要有自己的特色。而且重要的是 EDA 工具不再只是解決邏輯電路的功能，而是要面向全產(chǎn)業(yè)鏈，細(xì)分市場機(jī)會還有。不要去和有著幾十年行業(yè)經(jīng)驗、技術(shù)成熟的行業(yè)巨頭 Synopys、Cadence 和 Mentor 硬碰硬。

 

說實(shí)話，真得，中國本土的 EDA 行業(yè)還很不成熟，硬碰硬就如同用雞蛋碰石頭，肯定頭破血流，死得會很難看。相較海外 EDA 廠商，更容易實(shí)現(xiàn)本土企業(yè)定制化的要求，對客戶高匹配度的定制化支持，將會是國產(chǎn) EDA 的強(qiáng)力武器。

 

事實(shí)上早在 1986 年國家就組織有關(guān)高校和科研單位開發(fā)可以在工作站和微機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的 ICCAD 軟件?？傮w來看中國 EDA 的起步還是很早的。要知道 Synopys 也是在 1986 年才成立。

 

由于某些歷史原因，我國 EDA 雖然發(fā)展得早，但前期研發(fā)進(jìn)展太慢，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化嚴(yán)重滯后。現(xiàn)在中國 EDA 三劍客華大九天、廣立微、芯禾科技已經(jīng)準(zhǔn)備好獨(dú)門秘笈，準(zhǔn)備在快速發(fā)展的中國集成電路產(chǎn)業(yè)中分得一杯羹。

 

DFM 問題大都是工藝造成的，解決問題的步驟一般都是由 Foundry 發(fā)現(xiàn)之后，交于 EDA 公司分析解決。針對 Foundry 的良率和成品率的解決方案，廣立微可謂是“十年磨一劍，利劍終出鞘”。公司自主研發(fā)的 VirtualYield®是一款版圖關(guān)鍵面積及其它版圖特征分析的軟件，可以完成關(guān)鍵面積分析，晶體管分析以及模式匹配分析，以提高制造良率。公司市場總監(jiān)陸梅君博士表示，廣立微是一家為半導(dǎo)體制造和設(shè)計業(yè)提供智能化測試芯片系統(tǒng)和一站式提高良品率、工藝穩(wěn)定性技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)的公司。目前公司和全球 IDM、FOUNDRY、OSAT、FABLESS 都建立了良好的合作關(guān)系，已經(jīng)在全球頂級公司投入使用。公司提供三大工具和兩個測試設(shè)計平臺，三大工具除了剛才提到的 VirtualYield®，還有可以創(chuàng)建幾乎所有類型的參數(shù)化單元的軟件 SmtCell®和快速方便地分析數(shù)據(jù)并構(gòu)建多種不同類型的圖表來完成數(shù)據(jù)的分析報告的軟件 DataExp®；兩個測試設(shè)計平臺，一是 TCMagic® 平臺，會對設(shè)計劃片槽和 MPW 測試芯片提供完整的解決方案，二是 ATCompiler®平臺，提供完整的對大型可尋址及劃片槽內(nèi)可尋址測試芯片的解決方案。陸梅君強(qiáng)調(diào)，兩大平臺可以實(shí)現(xiàn)在在單一平臺上提供版圖設(shè)計自動化、全芯片仿真和驗證、設(shè)計文檔和測試程序自動生成。目前公司良率提升軟件已經(jīng)在全球雙 S 公司 14 納米工藝提供服務(wù)。

 

隨著無線通信和移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，市場對小型化、高性能、輕量化和低成本的要求愈發(fā)迫切，射頻芯片作為隨著集成電路工藝改進(jìn)而出現(xiàn)的一種新型射頻器件快速的代替了使用分立半導(dǎo)體器件的混合電路。針對射頻芯片設(shè)計和驗證，芯禾科技推出了一個工具集。芯禾科技創(chuàng)人兼工程副總裁代文亮博士表示，該工具集包括三維 EM 快速仿真工具 IRIS，無源器件 PDK 抽取工具 iModeler 和無源器件 PDK 驗證工具 iVerifier，可以與 Cadence Virtuoso 無縫集成，不僅使設(shè)計人員能夠留在 Cadence 的設(shè)計環(huán)境下進(jìn)行 EM 仿真以避免版圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時出錯，同時實(shí)現(xiàn)前端設(shè)計和 EM 仿真、反標(biāo)的完美結(jié)合，尤其是電磁場仿真工具，從物理上保證電路實(shí)體結(jié)構(gòu)的電磁特性的獲得，確保生成片上無源元件和互連線路的基于電磁場的精確模型，極大幫助射頻設(shè)計人員減少電路設(shè)計周期時間。代方亮表示，公司除了推出射頻芯片設(shè)計和驗證工具集外，還推出包括 S 參數(shù)處理和分析工具 SnpExpert、三維過孔模型抽取工具 ViaExpert、鏈路仿真和分析工具 ChannelExpert、電纜建模和仿真工具 CableExpert、傳輸線建模和仿真工具 TmlExpert、封裝和板級信號完整性分析工具 HERMES SI、仿真項目統(tǒng)一管理工具 JobQueue 在內(nèi)的“高速信號分析”解決方案。

 

隨著芯片的集成度越來越高以及 SoC 應(yīng)用不斷拓寬，也需要 EDA 公司有能力提供涵蓋數(shù)字、模擬、混合信號、制造、軟件等經(jīng)過驗證的綜合設(shè)計流程和可靠的設(shè)計工具。EDA 廠商未來主要的利潤增長點(diǎn)將來自以提供工具為核心的定制化設(shè)計方案服務(wù)。

 

目前國內(nèi)集成電路設(shè)計公司幾乎 100%采用國外 EDA 工具。作為國產(chǎn) EDA 龍頭的華大九天來說，要擔(dān)負(fù)起為我國突破集成電路設(shè)計工具的國外壟斷，研發(fā)與推廣國產(chǎn) EDA 軟件，保衛(wèi)國家信息安全的重任。

 

華大九天承接了熊貓 EDA 系統(tǒng)——九天系列工具軟件業(yè)務(wù) 20 多年的技術(shù)、產(chǎn)品、團(tuán)隊和市場積累，擁有國內(nèi)規(guī)模最大、技術(shù)領(lǐng)先的 EDA 研發(fā)團(tuán)隊和國內(nèi)外眾多客戶群體，是中國本土最大的一家 EDA 軟件供應(yīng)商，致力于提供專業(yè)的 EDA 解決方案、高端 SoC 解決方案和一站式設(shè)計生產(chǎn)服務(wù)。

 

1986 年開始研發(fā)熊貓 ICCAD 系統(tǒng)；1993 年發(fā)布熊貓系統(tǒng)；2001 年發(fā)布九天 Zeni 系統(tǒng)；2006 年，發(fā)布 SoC 時鐘分析與優(yōu)化工具 Clock Explorer；2008 年發(fā)布時序優(yōu)化工具 Timing Explorer；2011 年發(fā)布海量版圖高效處理平臺 Skipper、高效版圖驗證解決方案 Argus、寄生參數(shù)提取分析工具 RCExplorer；2012 年推出數(shù)?；旌闲盘栯娐肺锢碓O(shè)計系統(tǒng)（AMS-PD）；2014 年發(fā)布模擬電路 EDA 全系統(tǒng)工具；2015 年發(fā)布設(shè)計庫一致性檢查工具 Qualib；2016 年發(fā)布高精度大容量并行 spice 仿真工具 ALPS；2017 年，發(fā)布 Silicon-aware 時序簽核及大數(shù)據(jù)分析工具 XTime 和完整的時序 ECO 優(yōu)化解決方案 XTop

 

目前華大九天擁有三大 EDA 解決方案，包括數(shù)模混合 IC 設(shè)計全流程 EDA 解決方案、SoC 設(shè)計優(yōu)化 EDA 解決方案及 FPD 全流程設(shè)計 EDA 解決方案。數(shù)?；旌显O(shè)計平臺是將數(shù)模兩個設(shè)計流程，從前端設(shè)計到后端實(shí)現(xiàn)驗證有機(jī)的整合在一個統(tǒng)一的設(shè)計平臺中，并在該平臺的提高復(fù)雜數(shù)?；旌显O(shè)計自動化程度，目前可以支持到 40nm 設(shè)計節(jié)點(diǎn)。SOC 物理設(shè)計優(yōu)化方案是解決在后端設(shè)計中遇到的海量數(shù)據(jù)快速修正、高復(fù)雜度、多時鐘、多電壓、低功耗等難點(diǎn)問題。FPD 全流程設(shè)計解決方案是目前業(yè)界唯一覆蓋 FPD 面板設(shè)計全流程的設(shè)計平臺，并在面板自動布局布線、面板驗證、像素優(yōu)化等業(yè)界設(shè)計難點(diǎn)上提供先進(jìn)技術(shù)解決方案。

 

全球客戶以集成電路制造行業(yè)中芯國際、華力微電子、華虹宏力；設(shè)計公司華為海思、中興微、Marvell、Solomon 以及面板設(shè)計制造行業(yè)京東方、華星光電等知名公司為成功典范。

 

中國 EDA 發(fā)展：由點(diǎn)突破到全產(chǎn)業(yè)鏈

隨著工藝的提升和設(shè)計方法的改善，芯片性能在近幾年得到大幅度提高。5G 的來臨，電路工作頻率變得越來越高，容易引起電遷移效應(yīng)；SoC 芯片也使設(shè)計越來越復(fù)雜；IOT 的興起，低功耗變得日益重要；FinFET 工藝的出現(xiàn)，器件機(jī)理發(fā)生了變化；線寬越來越小，在 10 納米級制程下，良品率高低越發(fā)突顯。這些都對 EDA 工具提出了不小的挑戰(zhàn)。由于這些挑戰(zhàn)的存在，也給中國本土 RDA 廠商帶來了無限機(jī)遇。

 

工藝越來越復(fù)雜、分工越來越細(xì)化、工具鏈也越來越長。但工具的性能、性質(zhì)本身來說并沒有改變。雖然有很多挑戰(zhàn)，但是都被一一化解了，并沒有一個全新的問題需要解決，這就意味著如果想重新做一個工具，基本上不可能。如果想突破，只能尋求一個點(diǎn)而非一個面、一條線。

 

有專家表示，中國本土 EDA 公司在發(fā)展過程中要注強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)。

 

一是中國本土 EDA 公司應(yīng)當(dāng)與本土頂級晶圓代工公司和芯片設(shè)計公司緊密結(jié)合，相互促進(jìn)共同成長，對于先進(jìn)的 28/24/10 納米工藝和技術(shù)重點(diǎn)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)上的突破。

 

二是本土 EDA 公司一定不能拘泥于個別的點(diǎn)工具，平臺化也非常重要。本土 EDA 產(chǎn)品要形成自己的完整解決方案，為國內(nèi)外的設(shè)計公司和代工企業(yè)提供有力的支持，而不是僅僅起到點(diǎn)綴作用。

 

三、隨著 SoC 的發(fā)展，IP 的重要性日益凸顯，提供與 IP 相關(guān)的服務(wù)與驗證工具也是國內(nèi) EDA 公司應(yīng)當(dāng)考慮的發(fā)展方向。比如華大在 2012 年推出 IP 和設(shè)計服務(wù)業(yè)務(wù)，這使得華大九天通過 IP 和客戶建立更緊密的合作，合作深度也日益深入，取得了更佳的成效。

 

并購整合是手段

發(fā)展 EDA，固然需要人才、經(jīng)驗、技術(shù)等各方面的配合。但是資金永遠(yuǎn)是一個大問題。當(dāng)然不是說，有了資金就能解決 EDA 的問題，但是沒有資金的支持是絕不可能做成的。

 

2018 年 1 月 2 日，中國 EDA 龍頭華大九天宣布完成億元融資，本輪融資由深圳國中創(chuàng)業(yè)投資管理有限公司領(lǐng)投，深圳市創(chuàng)新投資集團(tuán)、中國電子等跟投。華大九天總經(jīng)理劉偉平表示，通過此次融資，公司將進(jìn)一步借助資本的力量加快成長的步伐，更好的為我國集成電路產(chǎn)業(yè)服務(wù)。目前我們的力量還比較有限，未來的發(fā)展計劃將緊緊圍繞工具開發(fā)層面展開，提高為產(chǎn)業(yè)提供解決方案的能力，成為產(chǎn)業(yè)的新生力量與國際巨頭抗衡。

 

獲得強(qiáng)力資金支持的華大九天未來發(fā)展道路將如何走？在全力投入新的研發(fā)的時候是否也在考慮展開整合并購？

 

有專家表示，曾考慮讓國內(nèi) EDA 廠商進(jìn)行整合，但事與愿違，由于雙方體制不同，機(jī)制不同，導(dǎo)致無果。

 

后記

現(xiàn)在，Synopsys、Cadence 都已經(jīng)在中國大陸進(jìn)行本土運(yùn)作，中國 EDA 廠商更應(yīng)該要擰成一股繩，進(jìn)行并購整合未嘗不失為好事。在國家和、地方基金和社會資本的支持下，擺脫體制和機(jī)制的束縛，中國 EDA 公司也許會找到屬于自己的點(diǎn)。