電子設計自動化，也就是我們常說的EDA(Electronic design automation)軟件，是指利用計算機輔助設計(CAD)軟件，來完成超大規模集成電路(VLSI)芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計(包括布局、布線、版圖、設計規則檢查等)等流程的設計方式。

有人說EDA是一個神奇的行業，參與的公司不多，卻凝聚了人類在電子工業領域最多的智慧結晶，被稱作“芯片之母”、“芯片產業皇冠上的明珠”。此前人們普遍認為芯片是中國科技行業中最被卡脖子的一個環節，但在美國對中興、華為的制裁中我們發現，一旦EDA工具被限制，整個芯片產業都可能停擺。

目前Synopsys、Cadence和Mentor三大巨頭占據著該領域95%的市場，高端復雜的芯片設計完全依賴他們的EDA工具。2018年，中國前10大EDA公司銷售額約3.5億元，只占到全球市場份額的0.8%;最新數據顯示，三巨頭的員工總數是國內全部EDA從業人員的十倍以上……巨大的差距讓近兩年來無論是資本市場還是國家政策，都把目光集中在了EDA軟件上。

12月10日，在重慶舉辦的中國集成電路設計業2020年會(2020 ICCAD)暨重慶集成電路產業創新發展高峰論壇上，中國半導體行業協會集成電路設計分會理事長魏少軍教授在題為《抓住機會實現跨越》的報告中表示，國產EDA繼模擬全流程設計工具進入市場參與競爭后，在數字電路流程上也形成了一系列重要的單點工具。相信再經過幾年的努力，中國也可以擁有自己的數字電路全流程設計工具。

在2020 ICCAD會議期間，記者采訪了多家EDA企業管理者，包括Mentor, A Siemens Business全球副總裁、中國區總經理凌琳，芯華章(X-EPIC)董事長兼 CEO王禮賓，以及國微集團旗下國微思爾芯CEO林俊雄、鴻芯微納 CTO王宇成。

Mentor：西門子帶來超越EDA的專業化資源

EDA是一個永遠需要創新的行業，在過去的一年中雖然受疫情影響，但Mentor在西門子的支持下收購了一些公司，擴充了其工具產品線。《電子工程專輯》也報道，Mentor, A Siemens Business將在2021年1月起更名為Siemens EDA,該組織將繼續作為西門子數字化工業軟件的一部分進行運營。

針對越來越多EDA廠商開始談論的開源概念，凌琳認為，開源做法主要集中在一些技術做得好的初創公司中，他們把一些基本功能部分開源給設計者試用，如果需要更多功能時則需要購買。“我目前看到這類開源工具大部分用于系統板級設計，但要做一個100億晶體管SoC設計，目前這類EDA工具開源的可能性幾乎沒有。”

利用新型EDA工具確實可以做出不一樣的產品，或者說達到不同的效果，但從幾家EDA大廠的成本架構來看，雖然純利很高，但也是研發成本最高的一類企業。高投入帶來高度集中化，包括購買技術資產和研發投入。新創公司在開源的同時如果不能保證營收，未來大概率會被大公司并購，所以在凌琳看來，EDA完全開源或者是免費從商務模式來看可能性不大，至少不會把最精華的部分開源。

唯一存在開源和協同可能的研發類型，是與高校之間研究性質的合作開發。比如在美國，一些高校會跟EDA公司合作開發項目，研發工具引擎或算法，院校、教授和公司之間進行交叉授權。

在2016年西門子收購Mentor后，業界也很期待工業巨頭和EDA巨頭的結合會擦出什么樣的火花，能不能做到其他兩家純EDA公司做不到的事情?其實西門子從收購Mentor之初就表露出一個愿景，就是打造一個更完整的閉環設計平臺。“Mentor專注的EDA、IC和系統設計，都是這個平臺的一部分。” 凌琳表示，對于用戶來說，最直觀的體驗是他的芯片不單能在一個系統里展現效能，這個子系統在另外的超級系統里面也會扮演一個角色，“這超越了MentorIC設計的專業化資源，包括機械設計、系統熱力等數據分析、服務都可以通過該平臺完成，這就是西門子數字化工業軟件的使命。”

目前EDA和工業軟件的結合還處于探索階段，不過在某些特定領域已經實現串聯，例如在印刷電路板(PCB)工廠中，以及尖端工藝晶圓制造中專業的制造流程軟件。前幾年西門子提出的“數字化雙胞胎”概念其實不是EDA行業的標準用語，而是西門子PLM，指的是把設計模型到物理世界的模型完全影射，包括所有數據的管理。

不過這個概念有一點跟EDA相通，“EDA以前都是設計檢查，后來演變成為必須建模，需要針對材料、物理現象等去操作。相當于把物理世界的現象跟數字化的設計模型結合起來統一管理。” 凌琳解釋道，無論半導體的材料、工藝制程如何變化，都可以將模擬到、仿真到的參數表征化，再生產。

芯華章：EDA將邁入2.0時代

隨著市場增長以及技術奇點的到來，國內涌現出一批EDA初創公司，受到行業以及資本市場的支持和關注，但國外巨頭在技術、人才和客戶上有著長時間積累的優勢，本土廠商要擺脫路徑依賴，用更前沿的技術思路來突破。

2020年3月剛成立的本土EDA公司芯華章科技，包括其創始人王禮賓在內的多位核心團隊成員，都曾在Synopsys、Cadence等公司擔任要職。他們專注于決定芯片成敗關鍵的“驗證”工具，在今年11月，芯華章發布了其首款EDA產品“靈動”(EpicElf)，以及國內率先支持國產計算機架構的全新仿真技術，已經在國產飛騰服務器上通過驗證，能兼容當前產業生態，并面向未來有助于支持下一代計算機架構，可說是中國建設自主研發集成電路產業生態的一大里程碑。

以前的EDA從來沒有分1.0或2.0，在本次大會上，王禮賓率先提出了“EDA2.0”的概念。他談到30年來市場主流在使用的都是EDA1.0，而EDA1.0其實是基于二、三十年前的技術起點構建的，不管是算法還是架構基礎，在多年發展過程中，每當有新的協議、需求，都在不斷往里疊加，并且由于有守住現有市場的出發點，這些冗余還無法舍棄或重構。“以仿真器為例，幾乎所有做芯片的都需要做前端仿真，現在我們使用的都是最新的UVM，但以前的VM沒用了也只能繼續放在里面。” 王禮賓說到，云和人工智能技術的出現對EDA工具進化非常有用，但是對EDA1.0時代的工具，仍然很難整體改造。

據了解，芯華章前不久加入的一位高管，在這個行業有30年EDA研發經驗，近年來一直致力于研究人工智能和機器學習。在加入芯華章之前，他在一家美資EDA公司負責研發在主流EDA工具上實現對AI功能的加載，但這一研發僅能讓AI運用在工具的局部，很難整體上實現運用。而在芯華章，他可以將AI技術自底層架構開始融合,重構整個工具。

現在的EDA1.0只是自動化，而未來的EDA技術一定是智能化的，目前芯華章在做的融合AI、云技術的EDA可以說是1.X，技術在向完全智能化的方向演進。現在驗證技術分軟件仿真、硬件仿真以及原型等等，具體用哪種技術往往需要人依據經驗來判斷，而將來的智能技術不再依賴人工選擇，可以讓芯片設計更簡單、更普惠。

當被問到國外巨頭已經領跑，對此芯華章將如何應對時，王禮賓認為不能靜止地去看發展，“今天我們和巨頭當時的研發初期已經有了截然不同的技術起點，掌握著更好的技術后發優勢，這也就是我們有信心把研發目標定為EDA2.0的原因。”所以芯華章在找的也不都是EDA人才，還包括互聯網、人工智能、云方面的專家，通過融合他們的架構思想、算法于當前的EDA技術，而不是單純重復30年前的老技術。所以我們從來不說去追趕世界先進水平，因為我們的賽道、想法不同于傳統技術，我們要做出創新的智能化EDA。

芯華章能在短時間內獲得行業的認可，也和8月份宣布的開源生態項目有關。他們認為，開源是科技界的一大趨勢，能夠很好地構建生態、推動創新。并且在今年9月份推出了開源EDA技術社區并發布了兩款開源EDA產品，其目的很明確——國內研究EDA的人太少，加起來也就一千多人，芯華章希望把大家發動起來，開源是最好的方法。

“我們有這樣的能力去做這件事，這也是我們的社會責任，開放的胸懷能夠讓行業獲得更好的發展” 王禮賓說到，芯華章在短時間內發布了基于開源的仿真器，并運用一些先進辦法將其速度在一個月內翻了一倍，一方面讓大家看見新EDA技術是怎么做到這一點的;另外“高手在民間”，讓更多的驗證工程師去看這個東西，并且提出正向反饋，在切磋交流之間加速創新，吸引更多人加入到這個領域當中。對于開源和商業之間的平衡，王禮賓表示，“我們可能是中國第一家做開源EDA工具的EDA公司，但不是一個開源的公司，開源不是我們的盈利模式。”

從今年3月到現在很快，芯華章已有三輪金額不小的融資。對這些融資的用途，王禮賓認為，EDA是高研發投入的行業，賺錢則沒有那么快，所以做EDA需要有恒心、有耐心、有追求的人，才能做得長久。因為這個行業人才太少，能成為EDA專家級的人更少，所以芯華章目前為止最大的投資還是在人上面，占到總投入的70%以上。“EDA公司從來都不會是一個重資產公司，最重的都是人。”

融資的另外一個用途，就是構建硬件驗證云，據悉這是由一組硬件仿真器組成的硬件云，主要目的是幫助我國中小客戶。因為做過仿真的都知道，平常需求沒有多少，但高峰期需求量非常大，如果為此自己買一堆機器顯然不劃算。而在云上的模式非常靈活，可以為這些客戶提供云驗證平臺的服務。

國微集團：打造本土化數字全流程EDA

國微集團成立于1993年，是一家半導體控股集團，其業務主要覆蓋安全芯片設計及應用、EDA系統研發及應用、FPGA快速原型驗證及仿真系統研發及應用以及第三代半導體產品研發和生產等。2018年，國微集團收購上海國微思爾芯技術股份有限公司(國微思爾芯)，是國內最早成立的EDA公司之一，至今已有17個年頭，專注數字電路芯片原型驗證。

同樣在2018年，國微集團參股并管理的EDA后端設計軟件研發公司深圳鴻芯微納，該公司主要研發布局布線工具，目前完成數字集成電路EDA平臺關鍵節點的技術部署，實現國有半導體產業鏈在這一關鍵環節的技術突破。

國微思爾芯CEO林俊雄表示，公司自2018年被國微集團收購之后，開始在數字電路驗證領域研發多樣化的EDA產品，致力于打造數字全流程EDA平臺，以填補目前國內EDA行業的不足之處。數字全流程EDA主要分設計跟驗證兩部分，作為兄弟單位，“國微思爾芯和鴻芯微納之間是互補，并且是兩個相輔相成的流程。” 鴻芯微納主要是設計工具，而設計的每一個步驟都需要完整的驗證;全流程里還有邏輯綜合、時序分析這樣的功能，國微思爾芯也需要鴻芯微納的大規模綜合能力。

鴻芯微納 CTO王宇成表示，目前公司專注在支持邏輯綜合、布局布線，工具已經可以支持國內國外多家半導體制造廠商的工藝，包括7納米的先進工藝。目前公司在國內跟一些頭部企業緊密合作，致力于本土化、定制化方面的開發，“從工具的性能跟功能上來說，已經完全可以達到PK國外對應產品的能力。”

在EDA本土化方面，王宇成認為是不得不做的事情，因為這“不是我們自己決定的，在半導體產業蓬勃發展的今天，EDA工具一旦被卡脖子沒有解決方案的話，整個產業鏈就會全斷掉。”以布局布線和數字解決方案的全流程工具來說，國外也是通過二十多年技術積累和迭代才有了今天這么多工具，所以EDA設計門檻非常高，復雜度也很大。

如果追溯到30幾年前，國內為了EDA工具國產化，制定過一個“熊貓計劃”，但當初國內整個集成電路設計的外部環境不夠成熟，沒有客戶使用的工具就是一個死工具，只能拿來研究工具，不能作為產品。如今國內市場對EDA工具的需求日趨成熟，國內EDA企業的技術研發內功也到了一定火候，“從鴻芯微納的角度，第一步是解決有跟沒有，這個回答是肯定的;第二步是有了以后能否持續發展，包括人才團隊、技術的持續迭代，通過三年多的修煉證明我們已經具備這樣的內功。”王宇成說到。

鴻芯微納 CTO王宇成

然而EDA的國產化并不是終點，最終目的是要在全世界的供應鏈或者全球分工上扮演重要角色，“閉門造車或內循環，不是我們所希望的。從研發人員的角度來說，我們希望PK全球最領先的技術，而不是跟他們分割。” 王宇成說到，從工具使用者的角度來講，國內很多公司設計水平已經達到國際領先水平，或者在某些特定領域是領先的，他們有很多自研的算法和技術，但是涉及商業機密不能共享。鴻芯微納的目標是跟客戶共同開發，從而達到定制化的效果，這是國外廠商無法提供的本土化、定制化優勢。

對于國外EDA三巨頭以并購發家的模式，國內廠商是否需要效仿并開始布局。王宇成認為，收購要有策略，早期的美國EDA公司都是通過收購很多小公司的工具拼出來的流程，過去可以那樣做是因為當時的制造工藝水平還在65納米以前，而現在FinFET工藝下的設計流程復雜度高，很難做到單純的拼湊。另外通過單純收購拼起來的工具，要花很多時間和精力重新搭建流程，不能最佳的滿足客戶需求，“而且國內廠商也沒有時間再花二十年拼一個工具，那時候可能摩爾定理都結束了。所以說可以通過收購滿足市場需求，但是要在一個先進的架構基礎上，只要不是在整個流程架構上起決定性作用的點工具，完全可以通過收購來完成。”

國微集團在整個數字EDA全流程都有布局，不只包含鴻芯微納和國微思爾芯，還有投資和收購了一些其他公司。林俊雄表示，旗下有些公司在起步過程中就開始了相互合作，很多事情需要一個“對的時間”。因為今年整個EDA生態、投資環境非常熱，不管是人員的投入，還是資金的投入都陸續進來了，由此導致的一些惡性競爭也讓各個方面的成本都提高了，尤其是人才成本。

雖然市場經濟有自動調整的功能，但是EDA小小的市場擠入這么大的投入，要算投資回報率的話，可能要上百年才能回本。所以現在做并購、收購并不是一個非常好的時機，當生態環境再發展到一定階段，自然水到渠成。“現在大家還是把一些重要的流程，比如說設計、驗證或者數字環節，先發揮自身優勢做好，等待一個合適的時機再強強聯合。”

由于這幾年中國的芯片設計行業增長迅速，需求旺盛，所以在客戶策略的問題上就要考慮做大客戶策略，還是主要服務中小微企業。林俊雄表示，國微思爾芯主要是根據各個產品的成熟度來定制策略。例如其主要的原型驗證解決方案產品已有17年的歷史，不管是小微客戶還是大型客戶，國內還是國外都可以支持。但對于一些新的EDA工具推廣，則會先找一些愿意配合的客戶，跟他們手把手一起把基本規格定下來，用定制化的服務方式把客戶的項目做好，之后再開始推廣到更多的客戶群體。

責任編輯：xj

原文標題：本土EDA崛起，必須走巨頭沒走過的路

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