2025年中國EDA市場規(guī)模將達到184.9億元，年均復(fù)合增速為14.71%。

放眼世界，我們面對的是百年未有之大變局，而半導(dǎo)體行業(yè)又挺立在大變局的潮頭，成為大國競爭力的焦點。根據(jù)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球售出1.15萬億顆芯片，銷售額達到創(chuàng)紀錄的5559億美元，同比增長26%。根據(jù)半導(dǎo)體調(diào)研機構(gòu)IC Insights發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國大陸制造的半導(dǎo)體價值為312億美元，而整個中國大陸的芯片消費市場為1865億美元，自給率為16.7%;而在缺芯嚴重的汽車賽道，2021年中國大陸的芯片自給率更是只有5%。由此可見，全球的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展，國內(nèi)的半導(dǎo)體市場容量非常大，國產(chǎn)替代迫在眉睫。

此外，根據(jù)有關(guān)專業(yè)機構(gòu)的統(tǒng)計，2021年全球EDA市場規(guī)模為130億美元左右，而中國EDA市場規(guī)模約為120億元人民幣。這意味著，規(guī)模為130億美元的EDA市場，正在撬動規(guī)模為5559億美元的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，所以在全球科技環(huán)境不對等的情況下，要發(fā)展中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，首先就要保障貫穿整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈生命周期的EDA工具的安全可控。

然而現(xiàn)實是，Synopsys、Cadence和Siemens EDA這三家EDA巨頭以較完整的全流程產(chǎn)品壟斷了全球78%的市場份額，在過去的20年中，中國EDA公司以華大九天為首，在夾縫中掙扎生存。為了改變這一現(xiàn)象，過去的兩三年中資本涌入、地方政府關(guān)心、到處追捧，神州大地涌現(xiàn)出幾十家EDA公司，同時概倫、華大九天、廣立微等本土頭部EDA公司紛紛搶灘登陸二級市場。本文試圖從歷史經(jīng)驗借鑒、后摩爾時代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，以及中國EDA產(chǎn)業(yè)的國情出發(fā)，來探討什么才是適合中國EDA發(fā)展的道路。

中國EDA產(chǎn)業(yè)從未像當下這般受到如此高度關(guān)注。

8月12日，美國商務(wù)部發(fā)布一項針對包含EDA軟件等四項技術(shù)的出口管制令。由于世界芯片產(chǎn)業(yè)鏈目前的高度分工與協(xié)作屬性，全球EDA產(chǎn)業(yè)無疑都將受其波及，而中國EDA產(chǎn)業(yè)將在多大程度上避免影響，再度成為業(yè)內(nèi)聚焦的熱點議題。

公開信息顯示，EDA全稱Electronic design automation，國內(nèi)譯稱電子設(shè)計自動化，即利用計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件，來完成半導(dǎo)體芯片集成電路從設(shè)計到驗證在內(nèi)的一系列設(shè)計流程的總稱。由于在整個芯片制造過程中都會發(fā)揮作用，因此，EDA也常被視為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。

在國內(nèi)一家頭部存儲芯片廠商芯片設(shè)計部門擔任負責(zé)人的林宇告訴《中國經(jīng)營報》記者，其實此次美方出口限制令中涉及的領(lǐng)域主要為3nm及以下先進制程的EDA技術(shù)，因此對整體尚未進入7nm以內(nèi)高端制程領(lǐng)域的國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)而言，暫時不會造成過多困擾。

但從長遠而言，為了更好地提高中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整體水準，林宇認為，中國EDA產(chǎn)業(yè)需要以更快的速度趕上世界先進水平。而現(xiàn)有的各種跡象顯示，國產(chǎn)EDA廠商具備了快速發(fā)展的優(yōu)渥環(huán)境，目前也已基本進入積極有序的發(fā)展軌道。

ESDAlliance統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年全球EDA市場規(guī)模為132.75億美元，同比增長15.77%。而受益于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移趨勢，中國EDA市場規(guī)模實現(xiàn)較快增長。據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會預(yù)測， 2025年中國EDA市場規(guī)模將達到184.9億元，2020~2025年年均復(fù)合增速為14.71%。

與芯片不同，作為晶片代工模式的衍生產(chǎn)物，EDA在中國的起步其實并不算晚。上世紀90年代初，為了突破制造彩電模擬芯片的掣肘，中國科研團隊曾傾力研發(fā)出首個國產(chǎn)自研EDA系統(tǒng)“熊貓”，首度開辟了中國EDA產(chǎn)業(yè)的自有根據(jù)地。

但由于與特定芯片高度綁定，“熊貓”沒有很好地進入市場擴張期，只占有了小眾的細分市場。加之隨后中國加入世貿(mào)，外國EDA巨頭紛紛進入中國市場，中國芯片廠商為了搶占進軍先進制程領(lǐng)域的時機，紛紛優(yōu)先選擇了國外EDA工具，這使得本土EDA的發(fā)展速度與空間進一步被減緩和壓縮。

“中國EDA產(chǎn)業(yè)起步早，但限于當時產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展程度沒有跟上，最終沒體現(xiàn)出先發(fā)優(yōu)勢?！盋HIP全球測試中心中國實驗室主任羅國昭向記者表示，芯片產(chǎn)業(yè)的聚集效應(yīng)很強，如果用戶和市場規(guī)模很小，產(chǎn)業(yè)自身也沒有發(fā)展的動力。

EDA故事的起點要從上世紀70年代說起，那時候芯片復(fù)雜度低，芯片設(shè)計人員可以通過手工操作完成電路圖的輸入、布局和布線。后來慢慢地開始有公司使用計算機輔助進行集成電路版圖編輯、PCB布局布線，相繼出現(xiàn)了許多二維CAD、三維系統(tǒng)分析與設(shè)計(SAD)軟件。但是，初代的EDA大都附屬在機械CAD的供應(yīng)商之下，比如當年大名鼎鼎的Applicon、CALMA和CV，這個階段被視為pre-EDA時期。從方法論的角度來看，這一階段都是對電路的物理制造進行直接制圖設(shè)計，雖然在電路繪圖的步驟有或多或少的工具應(yīng)用，但本質(zhì)上還是所見即所得(WYSIWYG)的人工直接設(shè)計。

與此同時，一款由加州大學(xué)伯克利分校Ron Rohrer和Larry Nagel團隊研發(fā)的代碼開源的仿真器——SPICE正在經(jīng)歷它關(guān)鍵的版本更新迭代，不斷向IC設(shè)計標準演進。隨著IC復(fù)雜度的提升，該技術(shù)的使用者越來越多，到了70年代末，絕大部分半導(dǎo)體公司都已經(jīng)用上了SPICE。

進入上世紀80年代后，電路設(shè)計開始引入抽象化，開發(fā)出硬件語言(例如Veriog &VHDL)來描述電路行為或者定義信號連接，從此設(shè)計師可以直接采用高級語言“設(shè)計電路板”，然后通過邏輯綜合工具把抽象的設(shè)計自動轉(zhuǎn)化成機器語言，形成由各種邏輯門組成的電路組合。而硬件抽象語言的標準化也使得專門的商業(yè)軟件工具的開發(fā)和推廣成為可能，從而形成早期的基于不同任務(wù)點的EDA專業(yè)工具。根據(jù)歷史記載，1988年全球EDA市場總量約為9億美元，而Mentor Graphics營收突破3億美元大關(guān)，是當時最賺錢的設(shè)計自動化公司。

據(jù)悉，這些早期的點工具已經(jīng)可以基于標準格式的數(shù)據(jù)交換，通過組合，對硬件抽象語言進行自動處理，直到產(chǎn)生可制造的物理設(shè)計，包括功能的仿真驗證、有限的邏輯綜合以及電路和電路板的布線等。雖然在算法上往往相對簡單，處理的電路相對較小，工具彼此之間幾乎完全離散，但是仍然可以通過聚焦痛點來有效地解決局部問題;而且得益于當時硬件設(shè)計制造流程的相對簡單，這些點工具的局部優(yōu)化往往和整體優(yōu)化不相關(guān)或者不產(chǎn)生矛盾，從而有效推動了半導(dǎo)體設(shè)計制造的快速發(fā)展，這一階段被稱為EDA 1.0時期。

在這種基于離散點工具組合的EDA1.0時代的發(fā)展過程中，電路設(shè)計規(guī)模越來越大，功能越來越復(fù)雜，為了提高工作效率，優(yōu)化設(shè)計方法學(xué)，更有效率地保障點工具以及制造任務(wù)執(zhí)行正確性，簽收類型的工具逐漸發(fā)展成熟，例如靜態(tài)時序分析工具、邏輯等效性檢查工具、物理驗證工具以及可測性設(shè)計和自動測試向量生成工具等。由此，形成了EDA1.0時代完整的設(shè)計驗證流程和方法學(xué)。

在半導(dǎo)體行業(yè)，有兩個至關(guān)重要的工具，一個是光刻機，被稱為“芯片之父”，另一個是EDA，被稱為“芯片之母”。沒有了它們，整個半導(dǎo)體行業(yè)都無法運轉(zhuǎn)。

目前，這兩個工具的最先進技術(shù)都掌握在外國公司手里。為了限制我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，美國開展了瘋狂圍堵。荷蘭ASML公司生產(chǎn)的EUV光刻機，由于美國干預(yù)，至今沒有出口給中國大陸。

令人沒想到的是在光刻機之后，老美又出新招了。在《芯片和科學(xué)法案》落地后，美國又開啟了新的出口管制，其中之一就是將ECDA軟件技術(shù)納入出口管制。ECDA軟件是EDA的一種，主要用于3nm及以下芯片設(shè)計。

EDA是電子設(shè)計自動化的簡稱，一塊小小的芯片，工藝極其復(fù)雜，往往可能有數(shù)百億晶體管，如果要靠人工一個個繪制，簡直比登天還難。好在行業(yè)在發(fā)展過程中，誕生了EDA，從仿真、綜合到版圖，從模擬到數(shù)字再到混合設(shè)計，可以輕松解決這個問題，讓芯片設(shè)計變得簡單。

不過，這次美國禁運，對國內(nèi)芯片企業(yè)影響暫時不大。因為國內(nèi)最先進的芯片設(shè)計企業(yè)，目前也就發(fā)展到5nm制程。也就是說它們依舊可以用美國的EDA工具，在設(shè)計好芯片后，交給臺積電等制造廠商。

其實，我國EDA起步并不晚，在上世紀90年代就國產(chǎn)自研出EDA系統(tǒng)“熊貓”?？上У氖钱敃r我國芯片產(chǎn)業(yè)鏈還非常不成熟，所以即便自研了EDA，但卻沒有芯片設(shè)計企業(yè)來測試。