芯趨勢(shì)丨被美國(guó)部分限制出口的EDA軟件，國(guó)產(chǎn)化之路走到了哪里？

在快速迭代升級(jí)的半導(dǎo)體市場(chǎng)，越是偏上游產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，其前沿性發(fā)展和生態(tài)聚合力正顯得愈發(fā)重要。

諸如近日美國(guó)商務(wù)部工業(yè)安全局（BIS）發(fā)布對(duì)出口管制的技術(shù)文件就提及一項(xiàng)：專(zhuān)為用于開(kāi)發(fā)具有任何GAAFET結(jié)構(gòu)的集成電路計(jì)算機(jī)輔助電子設(shè)計(jì)ECAD/EDA軟件。

EDA被稱(chēng)為“芯片之母”，是一個(gè)公認(rèn)市場(chǎng)規(guī)模本身不大，但卻能撬動(dòng)半導(dǎo)體后續(xù)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵“杠桿”。

該領(lǐng)域也備受資本市場(chǎng)和地方政府重視。近兩年來(lái)，陸續(xù)有國(guó)內(nèi)EDA細(xì)分領(lǐng)域深耕公司走向上市或積極參與融資，而包括上海、廣州、珠海、合肥、杭州等城市都在相關(guān)集成電路文件中提到對(duì)EDA不同層面的支持。

當(dāng)然，從發(fā)展時(shí)限來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)相關(guān)公司在EDA領(lǐng)域的起步并不算晚，但后續(xù)發(fā)力偏晚。這導(dǎo)致目前海外大廠依然在國(guó)內(nèi)占據(jù)了近乎壟斷的市場(chǎng)份額，從業(yè)務(wù)覆蓋面來(lái)說(shuō)，海外大廠的積累更久遠(yuǎn)、生態(tài)聚合也更成熟。

在半導(dǎo)體生態(tài)積極聯(lián)動(dòng)的環(huán)境下，雖然下游終端電子市場(chǎng)出現(xiàn)較為明顯兩極分化態(tài)勢(shì)，但EDA這類(lèi)上游公司依然實(shí)現(xiàn)了業(yè)績(jī)穩(wěn)定增長(zhǎng)，這顯示出行業(yè)上游成長(zhǎng)的確定性、抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

多名業(yè)內(nèi)人士向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者分析，目前美國(guó)的舉措短期內(nèi)并不會(huì)對(duì)中國(guó)EDA公司帶來(lái)太大影響，因?yàn)閲?guó)內(nèi)目前還沒(méi)有發(fā)展到GAAFET技術(shù)路線階段。但長(zhǎng)遠(yuǎn)還需要進(jìn)一步觀察。

同時(shí)，雖然海外三大EDA巨頭在此前多年通過(guò)收并購(gòu)?fù)瓿闪私裉斓牡匚卉S遷，但放在中國(guó)市場(chǎng)則不同往日。國(guó)內(nèi)廠商目前多聚焦在細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展，還需要進(jìn)一步夯實(shí)能力邊界，以點(diǎn)工具為突破口，打開(kāi)新空間。

“芯片之母”

作為一個(gè)重要的軟件工具，“芯片之母”對(duì)于芯片行業(yè)的意義到底是什么？

云岫資本李俊超博士向記者描述道，EDA的核心作用在于，倘若把芯片設(shè)計(jì)類(lèi)比為蓋房子，那么對(duì)這個(gè)“房子”要設(shè)計(jì)幾間臥室、幾個(gè)廳，不同房間什么功能，這些需求匯集到一張圖紙上，就是EDA完成的主要工作，后續(xù)則將這個(gè)“圖紙”交給晶圓廠把房子“建造”出來(lái)。

其中相對(duì)重要的就是對(duì)全流程設(shè)計(jì)能力的掌握。舉例來(lái)說(shuō)，相對(duì)復(fù)雜的數(shù)字芯片一般分為前端設(shè)計(jì)和后端設(shè)計(jì)，前端部分主要涉及對(duì)“房間”功能的定義，后端部分則是對(duì)“房間”之間的能力如何連接（如走廊、水電設(shè)計(jì)）等進(jìn)行設(shè)定?！氨M量全流程能力都覆蓋，才容易在客戶(hù)端占有一席之地。”他續(xù)稱(chēng)。

從芯片類(lèi)型看，模擬芯片的EDA從流程和復(fù)雜性來(lái)說(shuō)相對(duì)簡(jiǎn)單，數(shù)字芯片則相對(duì)復(fù)雜；從應(yīng)用環(huán)節(jié)看，設(shè)計(jì)類(lèi)EDA面向的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)高于制造類(lèi)EDA。

查閱國(guó)內(nèi)EDA公司的招股書(shū)可發(fā)現(xiàn)，目前能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路設(shè)計(jì)全流程工具覆蓋的是華大九天，但在數(shù)字芯片方面，國(guó)產(chǎn)廠商還有不小拓展空間。當(dāng)然，發(fā)展路線并無(wú)好壞，不同EDA公司選擇的路徑不盡相同。

李俊超就認(rèn)為，由于數(shù)字芯片設(shè)計(jì)的前端和后端相對(duì)獨(dú)立，那么國(guó)內(nèi)EDA公司在拓展能力邊界過(guò)程中，率先實(shí)現(xiàn)數(shù)字芯片前端流程覆蓋，或后端流程全覆蓋，會(huì)是更適宜的發(fā)展路線。

針對(duì)發(fā)展模式，概倫電子在招股書(shū)中提到，“全球范圍內(nèi)EDA公司存在兩種不同的發(fā)展特點(diǎn)：優(yōu)先重點(diǎn)突破關(guān)鍵環(huán)節(jié)核心EDA工具，在其多個(gè)核心優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品得到國(guó)際領(lǐng)先客戶(hù)驗(yàn)證并形成國(guó)際領(lǐng)先地位后，針對(duì)特定設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域推出具有國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵流程解決方案；或優(yōu)先重點(diǎn)突破部分設(shè)計(jì)應(yīng)用形成全流程解決方案，然后逐步提升全流程解決方案中各關(guān)鍵環(huán)節(jié)核心EDA工具的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>

從標(biāo)的來(lái)說(shuō)，這兩種不同路徑對(duì)應(yīng)的公司，前者典型有概倫電子和廣立微，概倫電子覆蓋的具體環(huán)節(jié)為，制造環(huán)節(jié)工藝平臺(tái)開(kāi)發(fā)階段的器件模型建模驗(yàn)證工具和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)模擬電路EDA中的電路仿真與驗(yàn)證工具；廣立微目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在集成電路成品率提升領(lǐng)域的全流程覆蓋，未來(lái)將從制造端向設(shè)計(jì)端延伸；后者典型則是華大九天，主要覆蓋模擬電路設(shè)計(jì)全流程、平板顯示電路設(shè)計(jì)全流程，同時(shí)還涉足部分?jǐn)?shù)字電路設(shè)計(jì)和晶圓制造環(huán)節(jié)。

頭豹研究院TMT行業(yè)高級(jí)分析師王品臻向記者補(bǔ)充道，“在數(shù)字電路 EDA領(lǐng)域目前國(guó)內(nèi)廠商也已有布局：在前端設(shè)計(jì)領(lǐng)域有芯華章、若貝電子、上海阿卡思、國(guó)微思爾芯等公司；后端設(shè)計(jì)領(lǐng)域有國(guó)微思爾芯與行芯等公司布局；華大九天也在招股書(shū)中披露，目前公司在數(shù)字電路EDA領(lǐng)域僅覆蓋數(shù)字電路設(shè)計(jì)的部分流程，尚未實(shí)現(xiàn)全流程工具覆蓋，IPO募投也將用于提升數(shù)字電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的工具覆蓋率。目前絕大部分公司提供的都是點(diǎn)工具，全鏈路的覆蓋仍需發(fā)展?！?/p>

概倫電子在招股書(shū)中分析了這種格局的背景，“面對(duì)國(guó)際EDA巨頭超過(guò)30年的發(fā)展歷史和長(zhǎng)期以來(lái)各自年均十億美元左右的研發(fā)投入與數(shù)千人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)的不斷研發(fā)創(chuàng)新和生態(tài)壁壘，在較短時(shí)間內(nèi)只能首先針對(duì)中低端的部分芯片設(shè)計(jì)形成全流程覆蓋，然后通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)投入和市場(chǎng)引導(dǎo)逐漸形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>

產(chǎn)業(yè)競(jìng)合

回看此次美國(guó)部分限制出口的技術(shù)涉及GAAFET路線。李俊超向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者分析，從硅基的發(fā)展路線看，理論上說(shuō)，GAAFET路線適用于3nm以下工藝制程，目前三星已經(jīng)在應(yīng)用，臺(tái)積電尚且還在使用FinFET結(jié)構(gòu)?！伴L(zhǎng)期看，美國(guó)的核心思路是卡住往前的發(fā)展路線，因此對(duì)未來(lái)發(fā)展的影響還有待觀察。”

王品臻則向記者表示，在目前常見(jiàn)的芯片制程中，F(xiàn)inFET仍為主流。所以目前來(lái)看影響不大，如果限制繼續(xù)，對(duì)未來(lái)的高端芯片會(huì)產(chǎn)生一定影響。

“根據(jù)國(guó)際器件和系統(tǒng)路線圖（IRDS）規(guī)劃，2021開(kāi)始， FinFET結(jié)構(gòu)將逐步被GAAFET結(jié)構(gòu)所取代, 所以說(shuō)GAAFET結(jié)構(gòu)路線是大勢(shì)所趨。倘若繼續(xù)受這些限制影響，確實(shí)也將影響到臺(tái)積電將來(lái)2nm后對(duì)中國(guó)廠商的晶圓供貨?！彼M(jìn)一部分析。

無(wú)論外部影響幾何，對(duì)于產(chǎn)業(yè)本身來(lái)說(shuō)，正因?yàn)樯硖庮?lèi)似銜接功能的環(huán)節(jié)，EDA公司的發(fā)展，與生態(tài)的相互融合更加重要。

李俊超向記者指出，對(duì)于EDA公司來(lái)說(shuō)，隨著技術(shù)向前演進(jìn)，下一代的技術(shù)路線如何搭建，核心需要與頭部的芯片設(shè)計(jì)公司和晶圓廠共同溝通達(dá)成推進(jìn)的目的。

換句話說(shuō)，這也意味著產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)動(dòng)的重要性。目前國(guó)內(nèi)EDA公司的起步雖早，但經(jīng)歷過(guò)一段時(shí)間被海外廠商的沖擊而停滯時(shí)期，因此與海外頭部廠商之間還存在一定差距。那么中國(guó)EDA公司的發(fā)展，就需要積極與國(guó)內(nèi)相關(guān)頭部生態(tài)公司的緊密聯(lián)動(dòng)和實(shí)踐。

王品臻有類(lèi)似邏輯。他分析認(rèn)為，EDA廠商競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵因素主要有三點(diǎn)：底層技術(shù)積累，算法實(shí)現(xiàn)能力，產(chǎn)品的完備性。

舉例來(lái)說(shuō)，在EDA工具里內(nèi)嵌了大量引擎，需要對(duì)芯片模型進(jìn)行處理，其中涉及如半導(dǎo)體材料學(xué)、量子力學(xué)等底層技術(shù)的應(yīng)用理解等，這將影響EDA實(shí)現(xiàn)的工藝精度。而在設(shè)計(jì)模擬的仿真器及數(shù)字的后端布局布線工具時(shí)，算法的好壞和實(shí)現(xiàn)差異，是決定用戶(hù)體驗(yàn)和EDA工具質(zhì)量的關(guān)鍵要素。

王品臻指出，相比海外頭部廠商，國(guó)內(nèi)EDA公司目前的差距主要表現(xiàn)在工藝方面。“在先進(jìn)工藝方面，國(guó)外三巨頭長(zhǎng)期深度綁定頭部代工廠，國(guó)內(nèi)的EDA廠商機(jī)會(huì)較少，因此在高端芯片方面較為落后?？紤]到美國(guó)未來(lái)可能會(huì)收緊限制范圍，本土IC設(shè)計(jì)企業(yè)一定會(huì)有提升本土EDA工具的考慮，以保障自身供應(yīng)鏈安全，這將加速EDA領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，進(jìn)而推動(dòng)縮小與國(guó)際EDA廠商的差距?！?/p>

新機(jī)遇

從歷史發(fā)展路徑看，全球頭部的三家EDA公司雖發(fā)展歷程不同，但都經(jīng)歷了不斷向外收并購(gòu)進(jìn)行擴(kuò)張，一定程度促成今天頭部地位的過(guò)程。

不過(guò)反觀國(guó)內(nèi)廠商，李俊超認(rèn)為，此前頭部公司的擴(kuò)張行為，多基于公司彼時(shí)產(chǎn)品和客戶(hù)狀況穩(wěn)定，通過(guò)收購(gòu)可以擴(kuò)大能力邊界。但目前國(guó)內(nèi)廠商還尚未發(fā)展到如此階段，多數(shù)公司都處在發(fā)展期，需要待走到一定成熟階段后，比如數(shù)字芯片EDA領(lǐng)域出現(xiàn)上市公司，方可考慮后續(xù)的外延收并購(gòu)動(dòng)作。

據(jù)他回顧，20世紀(jì)90年代，芯片產(chǎn)業(yè)大分工模式剛剛開(kāi)啟，EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑尚未定型。彼時(shí)新思科技通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯綜合工具，打通了數(shù)字芯片前端和后端的銜接，由此打通了全流程EDA能力覆蓋而成就如今的行業(yè)頭部位置。

但目前芯片設(shè)計(jì)流程和工具都基本定型，導(dǎo)致EDA行業(yè)的發(fā)展也難再有較大變化。處在后發(fā)位置的國(guó)內(nèi)廠商，需要加速?gòu)木?、到覆蓋環(huán)節(jié)、到高制程能力等方面進(jìn)行追趕。

民生電子則指出，從前端設(shè)計(jì)（邏輯實(shí)現(xiàn)）-前端仿真/驗(yàn)證-后端設(shè)計(jì)（物理實(shí)現(xiàn)）-后端驗(yàn)證/仿真-流片的全流程設(shè)計(jì)平臺(tái)基本被國(guó)際巨頭壟斷，護(hù)城河很深。國(guó)產(chǎn)EDA進(jìn)入壁壘較大，機(jī)會(huì)在于以點(diǎn)工具為突破口，由點(diǎn)及面逐步發(fā)展。

該機(jī)構(gòu)以華大九天為例，其以模擬電路仿真軟件為突破口，將IC領(lǐng)域的全流程設(shè)計(jì)支持技術(shù)遷移到液晶面板設(shè)計(jì)全流程，隨著中國(guó)液晶面板的崛起，同步占領(lǐng)市場(chǎng)，隨后逐步過(guò)渡到模擬全流程等軟件的發(fā)展?！斑@種以點(diǎn)工具為切入點(diǎn)尋找新發(fā)展機(jī)會(huì)的模式，可以幫助國(guó)產(chǎn)EDA尋找新的突破口，打開(kāi)新的市場(chǎng)空間?！泵裆娮颖硎?。

而隨著摩爾定律走向失效，市場(chǎng)也在呼喚新的技術(shù)路線，以應(yīng)對(duì)更高成本的迭代路徑，典型如Chiplet，這對(duì)EDA行業(yè)同樣帶來(lái)新改變機(jī)會(huì)。

王品臻解釋道，Chiplet下，更多異構(gòu)芯片和各類(lèi)總線的加入，整個(gè)過(guò)程將會(huì)變得更加復(fù)雜，對(duì)EDA工具也提出了新要求。“Chiplet的思想是將不同的小芯粒通過(guò)先進(jìn)封裝形成系統(tǒng)芯片。因此首先EDA工具需要在芯片互聯(lián)接口的標(biāo)準(zhǔn)化方面進(jìn)行改進(jìn)；其次是可擴(kuò)展性，Chiplet下芯片設(shè)計(jì)工程師需要同時(shí)對(duì)多個(gè)芯粒進(jìn)行布局和驗(yàn)證?！?/p>

李俊超則向記者分析，由于Chiplet需要采用堆疊方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么將十分考驗(yàn)散熱能力。對(duì)于EDA工具的要求就在于，如何保障不同Chiplet間堆疊后產(chǎn)生的熱度不會(huì)損壞芯片。

相比之下，頭部EDA公司可能會(huì)略早發(fā)現(xiàn)這些挑戰(zhàn)，不過(guò)由于行業(yè)都還在對(duì)此探索，因此不會(huì)有太大差距。

“采用Chiplet這種對(duì)制程沒(méi)有太高要求的方式，核心需要做好堆疊相關(guān)能力和挑戰(zhàn)，研究清楚就更容易在這方面達(dá)到全球領(lǐng)先水平?！彼m(xù)稱(chēng)，這就類(lèi)似于回歸到相對(duì)成熟的制程技術(shù)比拼，國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域還有追趕機(jī)會(huì)，由此縮短Chiplet相關(guān)EDA能力的差距。

在他看來(lái)，在Chiplet領(lǐng)域EDA的發(fā)展進(jìn)程，可以類(lèi)比為前述20世紀(jì)末期芯片產(chǎn)業(yè)分工尚未完成時(shí)，EDA行業(yè)面臨新環(huán)境的狀況。

“從Chiplet角度看，全球都處在同樣水平線競(jìng)爭(zhēng)，標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)完全確定，就看誰(shuí)提出的基礎(chǔ)能力和標(biāo)準(zhǔn)更適用，誰(shuí)能夠以此進(jìn)一步推向全球。從這個(gè)角度說(shuō)，Chiplet是難得國(guó)內(nèi)和海外公司共同推進(jìn)生態(tài)、制定標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展進(jìn)程。”李俊超指出，因此目前還看不到誰(shuí)能有在Chiplet領(lǐng)域“一統(tǒng)天下”的路線，因此對(duì)中國(guó)廠商來(lái)說(shuō)是一個(gè)機(jī)會(huì)。當(dāng)然，走向更高制程的芯片階段是必然趨勢(shì)，因此國(guó)內(nèi)對(duì)此也需要繼續(xù)追趕。

　　轉(zhuǎn)自：21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道

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