在芯片設計領域,EDA 軟件是不可或缺的。作為芯片之母,皇冠上的明珠,一旦 EDA 受制于人,整個芯片軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都可能停擺,所以發(fā)展國產(chǎn) EDA 迫在眉睫。
芯片產(chǎn)業(yè)鏈包括設計、制造、封裝、測試、銷售,芯片核心實力重心在芯片設計,而芯片設計離不開芯片設計軟件 EDA,EDA 可謂是芯片產(chǎn)業(yè)鏈“任督二脈”。
國內(nèi) EDA 產(chǎn)業(yè)發(fā)展從上世紀八十年代中后期開始,國產(chǎn)首套 EDA 熊貓系統(tǒng)于1986年開始研發(fā)并于1993年問世。之后的國內(nèi)EDA發(fā)展曲折而緩慢,因各種因素影響,國產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)沒有取得實質(zhì)成功。在2008年,國內(nèi)從事EDA研究領域涌現(xiàn)了華大電子、華天中匯、芯愿景、愛克賽利、圣景微、技業(yè)思、廣立微和訊美等公司。之后十年發(fā)展,華大九天、芯愿景、芯禾科技、廣立微、博達微等幾個企業(yè)從國產(chǎn)EDA陣型中展露生機。
目前全球 EDA 軟件供應商主要是國際三巨頭 Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphic 。中國市場 EDA 銷售額的 95% 由以上三家瓜分,剩余的 5% 還有部分被 Ansys 等其它外國公司占據(jù),給華大九天、芯禾科技等國產(chǎn) EDA 公司留下了極少的份額,且后者在工具的完整性方面與三強相比,有明顯的差距。
而在局部取得突破的領域,國內(nèi)廠商與三巨頭也存在著相當?shù)牟罹啵热缭谖锢眚炞C、綜合實力等方面,國內(nèi) EDA 廠商還“沒有能力全面支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展”,總體上還是很難離開三大巨頭公司的平臺。
目前國內(nèi)EDA企業(yè)面對的短板
國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)短板之一:產(chǎn)品不夠全,尤其在數(shù)字電路方面。SOC設計主流程的EDA工具數(shù)量中,來自Synopsys與Cadence公司的占有大部分,尤其是時序和功耗檢查以及定制設計兩步,完全由上述兩家壟斷,國產(chǎn)EDA在許多工具上仍有缺失。
國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)短板之二:人才短缺、投入不足。我國約有1500人的EDA軟件開發(fā)工程師,但在本土EDA公司和研究單位工作的工程師只有300人左右,其他大部分都是在三大巨頭工作。而放大到全球,對比于Synopsys 7000多的研發(fā)人員,當中有5000多從事EDA的研發(fā),這個差距更是明顯。研發(fā)投入上, 據(jù)資料顯示,本土EDA企業(yè)龍頭華大九天,過去十年間所投研發(fā)資金也只有幾個億,而Synopsys研發(fā)投入約為10.8億美元,Cadence研發(fā)投入約為8.7億美元。
國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)短板之三:市場培育較難,市場拓展周期較長。 目前,EDA市場被三巨頭壟斷,國產(chǎn)EDA生存環(huán)境十分狹小,即使能夠研發(fā)出全套的EDA工具,在短期內(nèi)也難以與三巨頭企業(yè)的產(chǎn)品抗衡。國產(chǎn)EDA缺乏市場,反作用于EDA的研發(fā),造成惡性循環(huán)。目前國際環(huán)境存在不確定性,美國對中國高新技術產(chǎn)業(yè)的限制仍在繼續(xù),這給我國的IC產(chǎn)業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn),但同時也面臨著新的機遇。國產(chǎn)EDA公司化危為機,市場生態(tài)迎頭趕上,是實現(xiàn)國產(chǎn)化替代、產(chǎn)業(yè)自主可控的重要一步。
國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)短板之四:缺乏與先進工藝的結合。EDA是設計和工藝對接的紐帶,而國內(nèi)EDA廠商與先進工藝結合比較弱。
①三大EDA公司在新工藝開發(fā)階段與全球領先的晶圓制造廠進行全方位合作,因此對工藝理解很到位。國內(nèi)EDA廠商只能在工藝開發(fā)完以后拿到部分數(shù)據(jù),無法接觸到先進工藝的核心部分,難以針對先進工藝設計、改良EDA軟件,造成與三巨頭的客觀差距。
②國內(nèi)在PDK方面不足,對國產(chǎn)EDA發(fā)展不利。EDA工具與工藝結合的重要支撐是工藝設計套件(PDK),PDK開發(fā)非常復雜,需要較大投入,目前國內(nèi)EDA廠商都比較缺乏PDK基礎,這與中國整個半導體生態(tài)不夠成熟直接相關,需要半導體行業(yè)整體的進步。
解決與國產(chǎn)EDA與先進工藝方面結合缺失的問題,既需要國內(nèi)晶圓廠提高自身的制造技術,又需要EDA企業(yè)加強和國際先進晶圓廠的合作。打造本土EDA全方位競爭力,需要產(chǎn)業(yè)鏈各界的共同努力。
以下《半導體EDA行業(yè)研究與投資報告》分析了 EDA產(chǎn)業(yè)的新機遇以及國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點,并據(jù)此提出了國產(chǎn) EDA 的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向:
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