被稱為“芯片之母”的(de)EDA是我國(guo)(guo)半導體(ti)國(guo)(guo)產替代之路上的(de)咽喉要塞，近年來，國(guo)(guo)內(nei)企業奮起直追，在技術成熟度與市場占有率方面均有持續(xu)提升。
日(ri)前，國(guo)內(nei)EDA軟件領(ling)域(yu)的(de)“一(yi)(yi)哥”華大(da)九(jiu)(jiu)天公(gong)布了(le)公(gong)司的(de)2023年Q1季報(bao)，除了(le)一(yi)(yi)季度業績(ji)大(da)幅增長的(de)亮(liang)眼成績(ji)外，其所(suo)透露的(de)未(wei)來(lai)規(gui)劃更加振奮人心，華大(da)九(jiu)(jiu)天表示，未(wei)來(lai)的(de)發(fa)展(zhan)規(gui)劃是補(bu)齊短板，完(wan)成全流程工具系統的(de)建(jian)設。主(zhu)要(yao)從(cong)三個方向(xiang)發(fa)力：
1、產(chan)(chan)品做全(quan)，補全(quan)產(chan)(chan)品線;
2、不斷提升對先進工藝的支撐，公司模擬部分工具支持5nm，數字已有工具全部支持7nm工藝，要進一步深入和先進工藝的結合;
3、創新突破，不斷推動產品(pin)創新和優化升級，加強EDA產品(pin)和技術(shu)的服務支(zhi)撐能力，努力提升企業技術(shu)和服務水平(ping)。
隨后便有媒體將這一國產EDA新突破與華為聯系了起來，原因是在今年3月，華為輪值董事長徐直軍在內部硬、軟件工具誓師大會上宣布，芯片設計EDA工具團隊，聯合國內EDA企業，基本實現了14nm以上EDA工具的國產化，2023年將完成對其的全面驗證。雖(sui)說徐直軍沒有透露國(guo)內(nei)(nei)EDA企(qi)業(ye)(ye)(ye)的(de)具(ju)體信息，但當時業(ye)(ye)(ye)內(nei)(nei)都(dou)猜測(ce)這家企(qi)業(ye)(ye)(ye)便是華(hua)大九天。隨(sui)后(hou)也有投(tou)資者就此事向華(hua)大九天提問(wen)，其也并未正面回復，并表示與國(guo)內(nei)(nei)主(zhu)要的(de)集成電路設計企(qi)業(ye)(ye)(ye)和晶圓制造企(qi)業(ye)(ye)(ye)建立了良好的(de)業(ye)(ye)(ye)務合作關系。
暫且不(bu)去(qu)探(tan)究雙方的(de)(de)(de)合作(zuo)關系，作(zuo)為(wei)國(guo)產(chan)(chan)EDA工具的(de)(de)(de)佼佼者，華(hua)大(da)九(jiu)天的(de)(de)(de)技術(shu)突破(po)無疑是半(ban)導體國(guo)產(chan)(chan)替(ti)代進程的(de)(de)(de)優(you)質助推器。而一(yi)貫發力自(zi)研技術(shu)的(de)(de)(de)華(hua)為(wei)此(ci)次(ci)選擇了與國(guo)內廠商(shang)共同推進EDA的(de)(de)(de)國(guo)產(chan)(chan)替(ti)代，勢必將加速整(zheng)個行(xing)業的(de)(de)(de)發展，于華(hua)為(wei)自(zi)身而言(yan)，也使其(qi)能夠在風(feng)云(yun)變(bian)幻的(de)(de)(de)國(guo)際形勢之下，在芯片設(she)計方面保留(liu)海(hai)思團隊的(de)(de)(de)領先優(you)勢。
EDA憑什么是“芯片之母”
2018年算得(de)上是中(zhong)國(guo)科(ke)技(ji)發展的重要轉折點。中(zhong)興、華為(wei)先后被美國(guo)列入實體(ti)清單，臺積電等廠(chang)商將(jiang)不(bu)再為(wei)華為(wei)等企(qi)業代加工芯片。中(zhong)美科(ke)技(ji)領域的全面對(dui)抗正式被放到了(le)臺面上。彼時，高端芯片不(bu)能自給、產業鏈環(huan)節缺失、關鍵(jian)技(ji)術國(guo)產化低等弊(bi)病(bing)使得(de)中(zhong)國(guo)半導(dao)體(ti)行業成為(wei)了(le)此次中(zhong)美對(dui)抗的阿喀(ka)琉(liu)斯(si)之踵。
“缺芯少魂”的(de)(de)(de)(de)國(guo)內(nei)芯片產業自此開始了漫長(chang)的(de)(de)(de)(de)追(zhui)趕(gan)，大批科技公(gong)司投(tou)身于半導(dao)體行業，我國(guo)芯片設計和代(dai)工領(ling)域也確實(shi)迎來(lai)了實(shi)質(zhi)性的(de)(de)(de)(de)突破，但卻有一項重要技術遲(chi)遲(chi)沒(mei)有迎來(lai)喜報(bao)，那就是被譽為(wei)“芯片之母”的(de)(de)(de)(de)EDA 軟件(jian)。2022年，EDA最終也成為(wei)了美方刺向中國(guo)半導(dao)體的(de)(de)(de)(de)又(you)一把利刃——美國(guo)相關(guan)部(bu)門(men)針(zhen)對(dui)“設計 GAAFET 架構(全柵場(chang)效(xiao)應晶體管)的(de)(de)(de)(de)先進(jin)芯片 EDA 軟件(jian)工具(ju)”的(de)(de)(de)(de)管制將自2022年8月15日起的(de)(de)(de)(de)60天(tian)后正(zheng)式生(sheng)效(xiao)。
這一禁令當時便(bian)引(yin)起了業內的廣泛關注(zhu)，也再一次將(jiang)EDA推(tui)向了大眾視野之中。
而EDA軟件上一次“出圈”恐(kong)怕還要(yao)追溯到(dao)2021年，當年11月華中(zhong)科大團隊在EDA(電子設(she)計(ji)(ji)自動化)領域國(guo)際會議ICCAD 2021(計(ji)(ji)算機輔助設(she)計(ji)(ji)國(guo)際會議)上的CAD Contest布局布線(xian)算法競賽中(zhong)勇(yong)奪冠軍。
賽后(hou)，該團隊(dui)導(dao)師呂志鵬(peng)的(de)(de)(de)一(yi)段話道出(chu)了(le)此次奪冠的(de)(de)(de)含(han)金量與重要意(yi)義：“我們深知(zhi)，要想把(ba)科研成果寫在祖國大地上，絕不能停留(liu)在學(xue)術(shu)研究的(de)(de)(de)表面(mian)，一(yi)定(ding)要結合實(shi)際應(ying)用并落(luo)地。我們希(xi)望借助(zhu)研究所數十年的(de)(de)(de)積累與傳承，一(yi)方(fang)面(mian)賦(fu)能中國企業解決EDA‘卡脖子’問題，另一(yi)方(fang)面(mian)為國家培(pei)養更多掌握核心(xin)技術(shu)的(de)(de)(de)人(ren)才(cai)。”
誠(cheng)然，作為貫穿(chuan)集(ji)成電路(lu)設計(ji)、制(zhi)造、封(feng)裝、測試(shi)等產(chan)業鏈各環節(jie)的(de)(de)基礎(chu)工具，EDA可謂是集(ji)成電路(lu)產(chan)業的(de)(de)咽喉，直接影響產(chan)品的(de)(de)性能和量產(chan)率。一(yi)方(fang)面(mian)，對于芯片設計(ji)而(er)(er)言，EDA以計(ji)算機輔助設計(ji)(CAD)為橋梁(liang)，嫁接超大規模集(ji)成電路(lu)(VLSI)設計(ji)中(zhong)所涉及的(de)(de)功能設計(ji)、綜合、驗證、物(wu)理結構(gou)(布線(xian)、布局和版圖)等流程的(de)(de)全(quan)制(zhi)。另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)，對于整(zheng)個半(ban)導(dao)體生(sheng)態(tai)而(er)(er)言，EDA作為半(ban)導(dao)體產(chan)業的(de)(de)發展(zhan)杠桿，將會(hui)孕育整(zheng)個半(ban)導(dao)體后摩爾時代(dai)的(de)(de)產(chan)業發展(zhan)路(lu)徑。以摩爾定律為代(dai)表的(de)(de)物(wu)理極(ji)限被打破，使得配(pei)套的(de)(de)設計(ji)工具和軟件服務，決定了(le)產(chan)業未來(lai)的(de)(de)發展(zhan)路(lu)徑和天花(hua)板。
具體而(er)言，工(gong)程(cheng)師(shi)向EDA提供完成(cheng)的HDL code(Hardware Description Language，硬件描述語言代碼)，EDA會根據邏(luo)輯閘設計圖的規格對該代碼進(jin)行(xing)修改和調整，生(sheng)成(cheng)功(gong)能正確(que)的電路圖，最后供給后端(duan)進(jin)行(xing)布局(ju)模擬和電路制作(zuo)，形成(cheng)光(guang)罩，然后支持流(liu)片(pian)到成(cheng)品。而(er)除了(le)幫助工(gong)程(cheng)師(shi)提升芯(xin)片(pian)設計制造效(xiao)率之(zhi)外，EDA同樣能夠對芯(xin)片(pian)企業(ye)(ye)帶來(lai)重大效(xiao)益上(shang)的提升。尤其(qi)是在集成(cheng)電路高(gao)度復(fu)雜的今(jin)天(tian)——隨著半導體先進(jin)制程(cheng)從7nm不斷向5nm、3nm，甚(shen)至(zhi)2nm以下邁進(jin)，EDA能夠有效(xiao)降低芯(xin)片(pian)設計的試錯成(cheng)本，避免(mian)企業(ye)(ye)真金白銀(yin)的損(sun)失(shi)。
但(dan)是(shi)，對(dui)于如此(ci)重要的(de)(de)(de)半導體產業鏈環節，我國(guo)(guo)明顯(xian)不具備優(you)勢。我國(guo)(guo)是(shi)從(cong)2008年(nian)起開始關注國(guo)(guo)內(nei)EDA發展狀況(kuang)的(de)(de)(de)，如今(jin)國(guo)(guo)內(nei)已(yi)有超(chao)過50家EDA企業，市場(chang)份額近幾年(nian)也已(yi)從(cong)6%提升至11.5%，但(dan)剩下的(de)(de)(de)近90%的(de)(de)(de)市場(chang)則被美(mei)(mei)國(guo)(guo)Synopsys、美(mei)(mei)國(guo)(guo)Cadence和(he)德國(guo)(guo)Siemens EDA三(san)巨(ju)頭霸(ba)占。雖然EDA的(de)(de)(de)市場(chang)規模(mo)并不算龐大，但(dan)其發揮的(de)(de)(de)杠桿效應(ying)卻(que)十分顯(xian)著。根據SEMI的(de)(de)(de)數據顯(xian)示，2020年(nian)EDA行業的(de)(de)(de)全球市場(chang)規模(mo)剛剛超(chao)過100億美(mei)(mei)元(yuan)，但(dan)卻(que)撬動著集成電路行業超(chao)過4000億美(mei)(mei)元(yuan)的(de)(de)(de)年(nian)產值。
所以(yi)，EDA在(zai)產業側對國內半導(dao)體發展的(de)制約，以(yi)及潛在(zai)的(de)巨大商業價值都(dou)使得其成為了“兵家必爭之地”。
華大九天來頭不小
歷(li)史(shi)(shi)上，EDA從誕生的第(di)一天(tian)就進(jin)(jin)入歐美半導體(ti)產業體(ti)系被(bei)集中(zhong)保護，建(jian)國(guo)(guo)(guo)初期(qi)的“巴統”禁運(yun)(巴黎統籌(chou)委(wei)員(yuan)會對中(zhong)國(guo)(guo)(guo)實行禁運(yun)，國(guo)(guo)(guo)外EDA無法(fa)進(jin)(jin)入中(zhong)國(guo)(guo)(guo))，直至1994年才取消，全球(qiu)EDA產品(pin)得以全面進(jin)(jin)入中(zhong)國(guo)(guo)(guo)。而在這期(qi)間，中(zhong)國(guo)(guo)(guo)歷(li)史(shi)(shi)上第(di)一款自(zi)研EDA工具(ju)“熊貓 ICCAD 系統”于1988年打破封鎖橫空出(chu)世。值(zhi)得注意的是，華大九天(tian)公司初創團隊部(bu)分成員(yuan)、包括創始人(ren)劉偉(wei)平都參與(yu)研發了“熊貓 ICCAD 系統”。
然而，在1994 年“巴統”解散后(hou)，海外(wai)成熟 EDA 隨著禁運(yun)取消而涌入國(guo)內市場，國(guo)產熊(xiong)貓系(xi)統日(ri)漸式微(wei)，中國(guo) EDA 產業(ye)陷(xian)入發展低(di)谷。直到(dao) 2008 年，國(guo)務院通(tong)過了國(guo)家科(ke)技重大專(zhuan)項實施方(fang)案，EDA行業(ye)才迎來新(xin)生，華大九天便是第一批國(guo)產EDA企(qi)業(ye)之一。
2009 年華大集團 EDA 部門獨立出來正式成立了華大九天，而承載了熊貓系統的技術、EDA和IP方面的積累，多次增資(zi)、更(geng)換股東，大(da)股東從華(hua)大(da)集成電路轉(zhuan)移到(dao)了中國電子，都使得華(hua)大(da)九天的實力日益鞏固：
模(mo)(mo)擬IC設(she)計(ji)的全(quan)流(liu)程EDA系統國(guo)內唯一，也是全(quan)球四大模(mo)(mo)擬設(she)計(ji)全(quan)流(liu)程平臺，出貨量過百(bai)億，SKU達到(dao)數(shu)百(bai)款;
數字(zi)SoC設(she)計優化EDA，覆蓋(gai)國(guo)內90%以上(shang)企業(ye)，已基本完(wan)成國(guo)產化替代;
晶圓(yuan)制造專用工具，掩膜板(ban)處理軟(ruan)件全球第(di)一;
平板設(she)計EDA全球唯一(yi)，國內(nei)新建產線超(chao)過(guo)半數都采用該系統。
此外，在2022年(nian)7月29日，華大(da)九(jiu)天(301269)正式登陸(lu)A股市場，成為了(le)國內EDA第(di)一(yi)股。
盡(jin)管以(yi)(yi)(yi)華大(da)(da)九天(tian)為首(shou)的(de)國內EDA企業(ye)一直在奮起直追，但(dan)我們與國際(ji)巨頭(tou)的(de)差(cha)距難以(yi)(yi)(yi)忽視。華大(da)(da)九天(tian)董事長劉偉平(ping)指出，國內EDA這幾(ji)年(nian)取得了長足的(de)進展(zhan)，但(dan)是(shi)(shi)(shi)同(tong)國際(ji)廠商相比，仍存在不小(xiao)的(de)差(cha)距。國內商業(ye)化的(de)EDA工具(ju)覆蓋率(lv)只能達到(dao)70%左右，最大(da)(da)的(de)問題是(shi)(shi)(shi)沒有(you)完整的(de)平(ping)臺和產品鏈(lian)，在全(quan)球(qiu)市(shi)場的(de)市(shi)占(zhan)率(lv)也(ye)(ye)只占(zhan)到(dao)2%。這幾(ji)年(nian)雖(sui)然(ran)涌現了很多企業(ye)，但(dan)是(shi)(shi)(shi)規模偏小(xiao)，200人以(yi)(yi)(yi)上的(de)企業(ye)目前只有(you)7家，遠不能同(tong)國際(ji)大(da)(da)廠相比。劉偉平(ping)也(ye)(ye)指出國內EDA發展(zhan)存中的(de)幾(ji)點(dian)目標差(cha)距，首(shou)先是(shi)(shi)(shi)對先進工藝(yi)支持不足，其(qi)次是(shi)(shi)(shi)缺乏自己的(de)標準和底座，第三是(shi)(shi)(shi)尚(shang)未在IP業(ye)務上進行大(da)(da)規模布局，第四是(shi)(shi)(shi)產業(ye)鏈(lian)的(de)協同(tong)方式還不夠成(cheng)熟。
面(mian)對(dui)先進(jin)(jin)工藝(yi)的(de)(de)(de)演(yan)進(jin)(jin)以及AI浪潮的(de)(de)(de)沖擊(ji)，劉偉平認為(wei)當代(dai)EDA有(you)4大發展趨勢。首先，要跟上后摩爾時代(dai)的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)演(yan)進(jin)(jin)步(bu)伐，包括先進(jin)(jin)工藝(yi)(5/3/2nm)、新方法(fa)(先進(jin)(jin)封裝、異構)、新材料(三(san)(san)代(dai)半);第(di)二，新興應用牽(qian)引，包括5G/IoT、汽車電子和(he)硅光芯(xin)片;第(di)三(san)(san)，AI技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)加持，包括AI提高EDA效率和(he)EDA助(zhu)力(li)AI芯(xin)片設計;第(di)四，EDA云平臺的(de)(de)(de)出現。面(mian)對(dui)這些技(ji)(ji)術(shu)發展趨勢，諸(zhu)多技(ji)(ji)術(shu)挑(tiao)戰也隨之(zhi)而來，如AI與EDA的(de)(de)(de)融合，系統、封裝和(he)芯(xin)片的(de)(de)(de)協同設計，海量數據數據的(de)(de)(de)處理(li)，芯(xin)片安全(quan)、高性(xing)能仿真等，都(dou)是EDA行業需要在未來重點(dian)關注的(de)(de)(de)。
誠然(ran)，無(wu)論是自保式的布局EDA，亦或(huo)華(hua)大(da)九天等國內企業的持(chi)續耕耘都將為我國半導體行業的自主可控在(zai)關鍵(jian)產業鏈節(jie)點上(shang)增(zeng)強(qiang)信心，個中挑戰(zhan)也可想而知，但(dan)在(zai)如今的國際大(da)形勢(shi)下(xia)，中國芯的背(bei)水一戰(zhan)仍然(ran)不能(neng)松懈。
參考(kao)資料(liao)：
《EDA的中(zhong)場(chang)戰事》，我(wo)思鍋我(wo)在
《又斷供?美國對“芯片之母”EDA下手!如何戳中我們的“軟肋”?》，物聯網智庫
《靠不得盜版!國產EDA等待自我救贖》，物聯網智庫
《華為完成14nm以上EDA替代 更(geng)強的國產EDA來了：部分(fen)已支持(chi)5nm》，快科(ke)技
《華(hua)大九(jiu)天(tian)研究報告：國產(chan)EDA龍頭的“勢”與“術(shu)”》，認是
《華大九天劉偉平：國(guo)產商用EDA已實現70%覆(fu)蓋(gai) 還要克(ke)服四大差距(ju)》，集微網
