中國EDA發(fā)展的點在哪里？由點突破到全產(chǎn)業(yè)鏈

目前，全球EDA工具市場被三大巨頭瓜分，Synopsys、Cadence、Mentor三巨頭擁有大部分EDA工具市場份額。

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)達到了130億美元，2017年財年營收達到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)模混合平臺；從模擬驗證走向?qū)崿F(xiàn)，實現(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)域還是有獨到之處，比如點工具、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，細分市場機會還有。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的強力武器。

事實上早在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系統(tǒng)上運行的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)進展太慢，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化嚴重滯后?，F(xiàn)在中國EDA三劍客華大九天、廣立微、芯禾科技已經(jīng)準備好獨門秘笈，準備在快速發(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。陸梅君強調(diào)，兩大平臺可以實現(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)境下進行EM仿真以避免版圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時出錯，同時實現(xiàn)前端設(shè)計和EM仿真、反標的完美結(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，要擔負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)計到后端實現(xiàn)驗證有機的整合在一個統(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。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)計難點上提供先進技術(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廠商帶來了無限機遇。

工藝越來越復(fù)雜、分工越來越細化、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)展過程中要注強調(diào)三點。

一是中國本土EDA公司應(yīng)當與本土頂級晶圓代工公司和芯片設(shè)計公司緊密結(jié)合，相互促進共同成長，對于先進的28/24/10納米工藝和技術(shù)重點攻關(guān)，實現(xiàn)點上的突破。

二是本土EDA公司一定不能拘泥于個別的點工具，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。但是資金永遠是一個大問題。當然不是說，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、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廠商進行整合，但事與愿違，由于雙方體制不同，機制不同，導(dǎo)致無果。