國產(chǎn)EDA的必由之路，打開自研芯片突破口，未來可期？

數(shù)十年中，摩爾定律演進推動著芯片制造工藝和設計架構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化，隨著晶體管尺寸逼近物理極限，未來先進設計及工藝向著延續(xù)摩爾定律(More Moore)、超越摩爾定律(More than Moore)和新型器件(Beyond CMOS)等方向演進，作為核心工具的 EDA 也需同步邁入發(fā)展新時期，以支撐更先進工藝節(jié)點、更復雜的設計和制造及更多樣化的設計應用。

中國 EDA 產(chǎn)業(yè)起步并不晚，上世紀 90 年代初就誕生了首個國產(chǎn)自研 EDA 系統(tǒng) " 熊貓 "，但由于缺乏芯片設計產(chǎn)業(yè)鏈的土壤以及國家對產(chǎn)業(yè)的支撐，中國 EDA 產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了近 20 多年的寒冬。2018 年后國產(chǎn) EDA 迎來創(chuàng)業(yè)潮，據(jù)集微咨詢不完全統(tǒng)計，2021 年 EDA 賽道融資事件就超 15 起，融資企業(yè)超 12 家，融資規(guī)?；虺?20 億元;遠超 2020 年的超 5 起融資事件、超 13 億元規(guī)模，從政策扶持到資本涌入，推動了該領(lǐng)域的井噴式增長。

在電子設計自動化出現(xiàn)之前，設計人員必須手工完成集成電路的設計、布線等工作，這是因為當時所謂集成電路的復雜程度遠不及現(xiàn)在。工業(yè)界開始使用幾何學方法來制造用于電路光繪(photoplotter)的膠帶。到了1970年代中期，開發(fā)人應嘗試將整個設計過程自動化，而不僅僅滿足于自動完成掩膜草圖。第一個電路布局、布線工具研發(fā)成功。設計自動化研討會(Design Automation Conference)在這一時期被創(chuàng)立，旨在促進電子設計自動化的發(fā)展。

現(xiàn)今數(shù)字電路非常模組化(參見集成電路設計、設計收斂、設計流程 (EDA))，產(chǎn)線最前端將設計流程標準化，把設計流程區(qū)分為許多“細胞”(cells)，而暫不考慮技術(shù)，接著細胞則以特定的集成電路技術(shù)實現(xiàn)邏輯或其他電子功能。制造商通常會提供組件庫(libraries of components)，以及符合標準模擬工具的模擬模型給生產(chǎn)流程。模擬 EDA 工具較不模組化，因為它需要更多的功能，零件間需要更多的互動，而零件一般說較不理想。

日前，華大九天宣布了一則好消息，就是這家企業(yè)的模擬全流程系統(tǒng)現(xiàn)在能夠完整支持28nm及以上成熟工藝，該系統(tǒng)已經(jīng)在大規(guī)模推廣應用中了。這對于國產(chǎn)半導體產(chǎn)業(yè)來說，絕對是振奮人心的好消息，因為這么簡單的一句話，透露了眾多關(guān)鍵信息，讓未來更加值得期待了。

華大九天作為目前國內(nèi)唯一能夠提供模擬全流程電路設計的EDA工具系統(tǒng)企業(yè)，其具有一定的不可替代性，而這次支持的28nm及以上工藝，表明該系統(tǒng)已經(jīng)可以生產(chǎn)眾多成熟工藝的芯片了。

更為關(guān)鍵的是，華大九天提到該系統(tǒng)在“大規(guī)模推廣應用中”，則驗證了國產(chǎn)EDA工具系統(tǒng)正在國內(nèi)市場上快速普及。華大九天作為國內(nèi)最大的EDA廠商，經(jīng)過多年的努力，在數(shù)字電路設計、晶圓制造以及平板顯示電路設計的EDA工具領(lǐng)域，具有了一定的技術(shù)沉淀，相信接下來這家企業(yè)還有更大的突破。

亞系外資法人指出，2020 年全球EDA 市場規(guī)模約115 億美元，預估今年規(guī)模逼近134 億美元，盡管規(guī)模不大，卻直接攸關(guān)全球超過6000 億美元規(guī)模的半導體產(chǎn)業(yè)、以及全球數(shù)十兆美元規(guī)模的數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展。

EDA 工具是利用電腦軟件將復雜的半導體設計自動化，縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，是半導體產(chǎn)業(yè)鏈上游中的上游，芯片設計大廠輸出EDA文件交由晶圓代工廠生產(chǎn)高階芯片，因此EDA 軟件工具與高階晶圓生產(chǎn)制造關(guān)系高度密切。

資料顯示，全球EDA市場主要掌握在Synopsys、Cadence、以及Siemens EDA三大廠商手中，這3 大廠在全球EDA 市占率高達78%，且都是美國企業(yè)。此外，美企ANSYS、是德科技(Keysight Technologies)也積極布局EDA 工具，但兩者市占率各小于5%。

根據(jù)臺積電官網(wǎng)資料，臺積電持續(xù)與全球16 家EDA 廠商組成電子設計自動化聯(lián)盟，其中就包括全球前5大EDA 廠商。