芯耀
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EDA的“卡脖子”問題，隨著美國的新禁令又被重提。作為設(shè)計(jì)芯片出圖紙的電子自動(dòng)化工具，EDA是目前芯片行業(yè)不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
縱觀本土EDA產(chǎn)業(yè)變遷，似乎總是在逆境中才能獲得突破的力量。
中國EDA行業(yè)目前的狀況是如何形成的？三年前華為斷供的陰影還歷歷在目，而此次又將激起國內(nèi)EDA作出怎樣的改變？本文基于中國EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行梳理：
1. EDA商業(yè)模式奠基
2.國產(chǎn)初代EDA的困境
3.痛點(diǎn)創(chuàng)新的競(jìng)與合
4.中國EDA的兩大支柱
01 EDA商業(yè)模式奠基
EDA商業(yè)模式的成立要追溯到晶圓代工業(yè)的崛起。上個(gè)世紀(jì)90年代，臺(tái)積電作為專業(yè)晶圓代工廠，將目光聚焦在制造，服務(wù)于大量芯片設(shè)計(jì)客戶。這一商業(yè)模式需要簡(jiǎn)便高效的設(shè)計(jì)工具作為配套，使中小客戶不必依附于大公司內(nèi)部的設(shè)計(jì)工具，就可以順利地設(shè)計(jì)芯片。
隨著晶圓代工業(yè)逐漸成型，大量純粹的設(shè)計(jì)公司（fabless）如雨后春筍般出現(xiàn)，作為晶圓代工業(yè)與設(shè)計(jì)業(yè)的關(guān)鍵橋梁，EDA產(chǎn)業(yè)成熟了。
之后，EDA行業(yè)在經(jīng)歷了連續(xù)多年高強(qiáng)度的并購后，新思、楷登兩巨頭脫穎而出，在各環(huán)節(jié)形成了一個(gè)連貫的商業(yè)布局：
晶圓廠端，為其提供完整的PDK工藝套件，作為設(shè)計(jì)客戶的標(biāo)準(zhǔn)參考，大大降低制造端的壓力；設(shè)計(jì)端，為其提供DDR、USB等廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵接口IP，節(jié)省芯片設(shè)計(jì)中自研此類IP的時(shí)間和精力；甚至在光刻機(jī)端，新思為阿斯麥開發(fā)了專用的鏡頭校準(zhǔn)軟件，以使光刻過程精確無誤。
憑借在芯片產(chǎn)業(yè)鏈上下游的深入布局，EDA成為整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)的“關(guān)鍵先生”。隨著數(shù)字芯片的晶體管數(shù)量飛速增長，設(shè)計(jì)出錯(cuò)的成本指數(shù)式增加，越來越多的設(shè)計(jì)客戶養(yǎng)成了支付正版EDA費(fèi)用的習(xí)慣。
于是，EDA產(chǎn)業(yè)形成了一個(gè)很好的商業(yè)模式：一方面維持著龐大精良的研發(fā)隊(duì)伍以開發(fā)優(yōu)秀的產(chǎn)品，一方面維持著完善的銷售和技術(shù)支持隊(duì)伍以緊密服務(wù)客戶。美股EDA巨頭財(cái)報(bào)中的銷售費(fèi)用，大部分是工程師差旅期間對(duì)客戶進(jìn)行技術(shù)支持產(chǎn)生的支出。
簡(jiǎn)而言之，創(chuàng)新的技術(shù)價(jià)值和高人力資本的服務(wù)價(jià)值，成為EDA商業(yè)模式的核心。
02 國產(chǎn)初代EDA的困境
上個(gè)世紀(jì)90年代初，在北京國營712廠一個(gè)年代久遠(yuǎn)的五樓，王陽元院士為正在埋頭苦干的EDA攻堅(jiān)小組加油打氣：這是我們科技人員報(bào)效祖國的最好機(jī)遇！隨后，王院士身邊的助手拿出一包海參和肘子放在桌上，房間里響起了一片歡呼聲。
EDA，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，一個(gè)最近頻繁出現(xiàn)的名詞，早在80年代引起了中國科技界的關(guān)注。
彼時(shí)，中央傾全國財(cái)力支持的華晶，從日本引進(jìn)彩電模擬芯片生產(chǎn)線，EDA成為芯片設(shè)計(jì)掣肘的關(guān)鍵。這個(gè)新興的細(xì)分行業(yè)，對(duì)于芯片產(chǎn)業(yè)來說發(fā)揮三個(gè)作用：出設(shè)計(jì)圖紙、出施工圖紙和施工過程輔助。
可以說，沒有EDA，就只能用手去畫一個(gè)又一個(gè)晶體管，人力的極限不過數(shù)百上千個(gè)，一旦過萬，便已非人力所及。更不用說，現(xiàn)在一顆5nm的臺(tái)積電芯片，包含上百億個(gè)晶體管。
因此對(duì)華晶來說，EDA不可或缺，但巴統(tǒng)禁運(yùn)阻礙了對(duì)這類軟件的進(jìn)口，無奈之下，國家只能自行研發(fā)。
EDA的國產(chǎn)化工程，從全國17個(gè)單位調(diào)來117名學(xué)者和技術(shù)人員，聘請(qǐng)之前專門從事EDA行業(yè)的海外博士作為總設(shè)計(jì)師。對(duì)EDA完全沒有概念的年輕人孫堅(jiān)，從C語言、數(shù)據(jù)庫學(xué)到版圖編輯，直到把自己學(xué)成了一個(gè)芯片通才。
經(jīng)過長達(dá)四年的努力，1993年，中國第一個(gè)自研EDA面世。為了紀(jì)念研發(fā)人員長期熬夜形成的黑眼圈，這套國產(chǎn)EDA系統(tǒng)被命名為“熊貓系統(tǒng)”。熊貓一經(jīng)出世，便將中國與世界水平拉至只有5年的差距，而且國內(nèi)單位踴躍使用，短時(shí)間內(nèi)，熊貓EDA被裝至20家設(shè)計(jì)公司，完成近200個(gè)芯片品種。
證明熊貓系統(tǒng)獲得巨大成功的，莫過于此前巴統(tǒng)對(duì)中國EDA的封禁解除了。熊貓出世不到一年，外國EDA公司紛紛來華。
然而，兩大EDA巨頭楷登和新思在中國建立根據(jù)地的時(shí)候，熊貓EDA卻在國內(nèi)待不下去了，遠(yuǎn)赴美國。
熊貓EDA在被發(fā)明出來后，再?zèng)]有爹疼娘養(yǎng)，被拋給了國企華大集團(tuán)。為了在美推廣中國的EDA，熊貓的研發(fā)骨干孫堅(jiān)被派往美國負(fù)責(zé)海外銷售。在每一次通話前，孫堅(jiān)都要把準(zhǔn)備說的話寫下來，然后照著念，以免自己的嘴皮子不利索影響拓展客戶。長期堅(jiān)持下，在世紀(jì)之初，國產(chǎn)EDA已在國外賣了不少客戶。
但是，一個(gè)本土誕生的EDA，為什么拋開國內(nèi)市場(chǎng)不搞，偏偏要跑到美國？答案是，國內(nèi)當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)環(huán)境，容不下一個(gè)正版的國產(chǎn)EDA。
國內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)，在起步之初完全處于一個(gè)逆向工程的階段，通俗來說就是抄別人的芯片，這也就不需要用來正向設(shè)計(jì)的EDA工具；同時(shí)，盜版EDA已經(jīng)可以滿足大部分低端需求；最后，那些僅存的中高端的付費(fèi)用戶，當(dāng)然要用就用好的外國EDA。
這樣一來，國內(nèi)市場(chǎng)實(shí)際上反倒沒有國內(nèi)正版EDA的事。
而這種尷尬局面的根源，在于本土晶圓制造與EDA的脫節(jié)。熊貓EDA為配套華晶而生，但是華晶在908工程遭遇重大挫折，之后的909工程和中芯國際在工藝制程上窮追猛打，自然要用最先進(jìn)的EDA。
如此，本土EDA還沒有大規(guī)模銷售，也不知道性能如何，就要面臨下一次工藝進(jìn)步所帶來的激烈競(jìng)爭(zhēng)，久而久之，陷入惡性循環(huán)。
也就是說，中國的芯片業(yè)從來是一個(gè)松耦合的局面：從晶圓代工、芯片設(shè)計(jì)再到封測(cè)，無不如此，這種上下游結(jié)合的疏松體制，導(dǎo)致每個(gè)環(huán)節(jié)都是各自目標(biāo)最大化，國產(chǎn)EDA作為全局中最落后腿的那一個(gè)，自然不受待見。但是，發(fā)達(dá)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境孕育出來的兩大EDA巨頭，往下滿足用戶需求卻是輕而易舉的事情。
于是，國產(chǎn)EDA行業(yè)天然處在了一個(gè)困境里面：
生態(tài)孱弱，占據(jù)賽道很小，熊貓EDA當(dāng)時(shí)匹配華晶，局限于模擬芯片，門類太少，無法補(bǔ)齊，溢價(jià)能力弱；增值服務(wù)幾乎沒有，IP是EDA產(chǎn)業(yè)的自然外延，會(huì)加深設(shè)計(jì)客戶對(duì)于EDA公司的依賴，但本土EDA廠商極其缺乏，因?yàn)榕c晶圓代工廠是松耦合；正因?yàn)樯鷳B(tài)孱弱，增值服務(wù)幾乎沒有，本土EDA無法獲得客戶青睞，沒有正向循環(huán)的積累，追趕仍然乏力。
在美國頻頻斷供的背景下，EDA已經(jīng)關(guān)乎到產(chǎn)業(yè)安全。雖然我國的EDA早在九幾年實(shí)現(xiàn)了突破，今天依然被卡脖子。這個(gè)行業(yè)的問題出在know-how上，而這個(gè)東西又不是天上掉下來的。那么，該怎么辦？
03 痛點(diǎn)創(chuàng)新的競(jìng)與合
EDA市場(chǎng)的痛點(diǎn)集中在兩端：
在制造端，晶圓廠需要PDK工藝套件提供給設(shè)計(jì)客戶，自身在制造過程中也有提升芯片良率的需求，一個(gè)晶圓廠自己做這些事是不劃算的，不如委托給那些承接了諸多晶圓廠業(yè)務(wù)的第三方EDA廠商，隨著時(shí)間的推移，三星、中芯國際等晶圓代工廠逐漸崛起，他們要與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)，必須補(bǔ)上EDA這一課；
在設(shè)計(jì)端，芯片設(shè)計(jì)業(yè)快速變化，總會(huì)在特定環(huán)節(jié)演變出新的需求，因而除了EDA巨頭的全流程工具，對(duì)于能深刻解決某個(gè)環(huán)節(jié)痛點(diǎn)的點(diǎn)工具存在剛需，這為創(chuàng)業(yè)公司提供了創(chuàng)新的空間；同時(shí)，隨著新的應(yīng)用場(chǎng)景與下游產(chǎn)品的出現(xiàn)，會(huì)有一些IP固化下來成為芯片設(shè)計(jì)的高頻剛需品。
圍繞制造端與設(shè)計(jì)端的痛點(diǎn)，2010年左右，大陸的創(chuàng)業(yè)者開始了在EDA領(lǐng)域的新一輪創(chuàng)業(yè)。
在制造端，概倫選擇了存儲(chǔ)芯片廠作為突破口。存儲(chǔ)芯片的市場(chǎng)格局大大不同于數(shù)字芯片，三星、SK和美光占據(jù)了大部分市場(chǎng)，從設(shè)計(jì)到制造都是一體的，因而用戶的感知非常迅速，反饋及時(shí)，銷售對(duì)象也自然非常明確。
2010年成立后，概倫從器件建模和良率提升入手，拓展到仿真、測(cè)試等環(huán)節(jié)，對(duì)存儲(chǔ)大廠提供更多的產(chǎn)品和服務(wù)。反映在財(cái)報(bào)上，概倫的收入結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)制造類EDA為主、大存儲(chǔ)客戶為主的特點(diǎn)。
在設(shè)計(jì)端，芯和選擇了仿真作為突破口。在芯片設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，電路版圖和邏輯綜合是芯片設(shè)計(jì)業(yè)歷史最為悠久、工程師日常使用接觸最多、EDA行業(yè)最先切入的，也是享有先發(fā)優(yōu)勢(shì)的EDA巨頭的一貫強(qiáng)項(xiàng)。一上來就期望改變用戶根深蒂固的設(shè)計(jì)習(xí)慣、切全流程是不切實(shí)際的，但是，仿真作為模擬、預(yù)測(cè)芯片實(shí)際運(yùn)行狀況的環(huán)節(jié)，在芯片設(shè)計(jì)流程中復(fù)雜多變而又耗時(shí)，即便是初創(chuàng)公司開發(fā)的點(diǎn)工具，只要有鮮明的差異化特色也能順利切入。
正是從仿真這樣一個(gè)“利基市場(chǎng)”出發(fā)，芯和逐漸形成了自己的打法：依托多種自主創(chuàng)新的電磁、電路仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)那些未被充分滿足的痛點(diǎn)需求，開發(fā)出一個(gè)個(gè)好用的點(diǎn)工具，逐漸形成一個(gè)比較全面的涵蓋了從芯片、封裝到系統(tǒng)的面工具。在芯片設(shè)計(jì)的特定關(guān)鍵環(huán)節(jié)站穩(wěn)腳跟后，對(duì)于主打全流程的EDA巨頭和大型晶圓代工廠，便形成了特殊的不可替代的價(jià)值。因此，在其他本土EDA廠商同業(yè)合作偏少的時(shí)候，芯和與新思、楷登兩大EDA巨頭都達(dá)成了深入的合作。
2021年下半年，芯和與新思聯(lián)合推出了全球首款3DIC先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)分析全流程EDA平臺(tái)。傳統(tǒng)的從前端架構(gòu)探索、后端物理實(shí)現(xiàn)、最后做分析驗(yàn)證的單芯片線性設(shè)計(jì)流程，已經(jīng)無法滿足后摩爾時(shí)代異構(gòu)集成先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)的要求，而需要在設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段，都要綜合考慮芯片與封裝的聯(lián)合效應(yīng)，并做出及時(shí)的仿真分析，提升設(shè)計(jì)迭代的效率。芯和的全流程EDA平臺(tái)充分釋放了其多年來在芯片、封裝到系統(tǒng)的仿真領(lǐng)域積累的能力，成為在這條新賽道上具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)的國產(chǎn)EDA廠商。
在設(shè)計(jì)端，珠海芯動(dòng)選擇了接口IP。中芯國際等國內(nèi)晶圓代工廠起步之初，IP生態(tài)是缺乏的，國內(nèi)設(shè)計(jì)客戶也普遍囊中羞澀。IP中國化，即為設(shè)計(jì)客戶提供價(jià)格更低、與國內(nèi)晶圓廠對(duì)接、表現(xiàn)可靠的IP，可以滿足相當(dāng)數(shù)量的中小客戶的需求。珠海芯動(dòng)從IP業(yè)務(wù)出發(fā)，也為經(jīng)驗(yàn)不足的設(shè)計(jì)客戶提供芯片定制服務(wù)。
頗為有趣的是，本土EDA企業(yè)在發(fā)展一段時(shí)間后，有向芯片設(shè)計(jì)下游拓展的趨勢(shì)，也就是直接下場(chǎng)自己設(shè)計(jì)芯片，而不滿足于只充當(dāng)一個(gè)EDA工具商的角色。
芯和在射頻芯片、尤其是在IPD濾波器領(lǐng)域表現(xiàn)出色，打入了手機(jī)和射頻模組供應(yīng)鏈，濾波器總出貨量在今年一月份累計(jì)出貨突破10億顆；芯動(dòng)的廣東風(fēng)格非常鮮明，先后做出了礦機(jī)芯片和GPU芯片，打法犀利。
究其原因，本土EDA企業(yè)進(jìn)軍芯片設(shè)計(jì)，在于他們對(duì)EDA工具和IP非常熟悉后，自然而然也就具備了設(shè)計(jì)芯片的能力。對(duì)于擅長仿真的芯和來說，射頻芯片的信號(hào)是非線性的，仿真能力是關(guān)鍵；對(duì)于擅長接口IP的珠海芯動(dòng)來說，礦機(jī)和GPU芯片，有自研IP可以相當(dāng)程度上降低設(shè)計(jì)成本。除此之外，本土EDA廠商自己下場(chǎng)設(shè)計(jì)芯片，也能向主業(yè)部門提供更直接的反饋。
04 中國EDA的兩大支柱
從2020年到現(xiàn)在，國內(nèi)突然興起一波EDA熱潮。
2020年11月，芯華章完成近億元Pre-A+輪融資。
12月，九同方獲得華為旗下哈勃投資，該公司聚焦射頻EDA領(lǐng)域，核心團(tuán)隊(duì)為留美博士。
在2021年，1月，國產(chǎn)EDA公司概倫電子開始科創(chuàng)板輔導(dǎo)。
2月，熊貓EDA的主體公司華大九天公布創(chuàng)業(yè)板輔導(dǎo)消息。
今年，華大九天終于成功上市，掀起了二級(jí)市場(chǎng)一波投資熱潮。
熊貓之后，國產(chǎn)EDA陷入僵局，為什么在如此短的時(shí)間內(nèi)，雨后春筍般冒出這么多的新選手？
答案是，這些動(dòng)輒大手筆融資的新選手，大多是楷登和新思等美系EDA公司培養(yǎng)出來的高階經(jīng)理人所創(chuàng)辦。兩大EDA公司，都選擇了本土化研發(fā)和銷售并舉的策略，這為國內(nèi)培養(yǎng)了一批領(lǐng)軍人才。國產(chǎn)EDA明星的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)，經(jīng)由一個(gè)全球化的環(huán)境培養(yǎng)與孕育，現(xiàn)在活躍于國產(chǎn)EDA行業(yè)的新興公司，都有兩大EDA的影子：
概倫電子總裁劉志宏曾任楷登副總裁。芯華章創(chuàng)辦人王禮賓，更是兩大EDA的骨干人才，先后做過工程師、銷售和高管，積累了20年工作經(jīng)驗(yàn)，也積累了海思、展銳等國內(nèi)芯片大客戶的行業(yè)人脈。
為什么這些人才能夠在關(guān)鍵時(shí)刻站出來？
這與EDA行業(yè)人才的自然流動(dòng)不無關(guān)系。中國EDA行業(yè)一個(gè)頗為有趣的現(xiàn)象是，新思和楷登兩家公司都頗為“佛系”，兩個(gè)公司之間的中高階人才流動(dòng)本已十分頻繁，這些人才出去創(chuàng)業(yè)，老東家與他們的關(guān)系，也維持和平。這與芯片行業(yè)其他細(xì)分領(lǐng)域的激烈競(jìng)爭(zhēng)，形成了一個(gè)鮮明對(duì)比。
而這種常態(tài)化的人才流動(dòng)，將寶貴的行業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，外溢到了整個(gè)行業(yè)。從而，整個(gè)EDA行業(yè)唯獨(dú)在中國發(fā)生了大規(guī)模的“細(xì)胞裂變”。原有的EDA巨頭三十年的成長歷史，其實(shí)是不斷兼并、吸收、消化數(shù)十個(gè)中小技術(shù)實(shí)體的過程，很少再度發(fā)生自立門戶或者迎來新挑戰(zhàn)。中國市場(chǎng)的巨變，為古老的EDA行業(yè)注入了新鮮的血液。
在外資EDA紛紛出來創(chuàng)業(yè)之際，本土EDA熊貓升級(jí)而來的華大九天，也取得了突破。華大九天采取了三個(gè)策略：
由點(diǎn)到面突破，不再局限于只是解決個(gè)別點(diǎn)問題的工具，覆蓋全流程，增加定制化服務(wù)，提高粘性；由芯片擴(kuò)展至面板領(lǐng)域，第一個(gè)針對(duì)面板做全流程的EDA方案，順利在國內(nèi)平板顯示器市場(chǎng)占下九成份額；繼續(xù)在日本等國全球化擴(kuò)張，成為一些巨頭不可或缺的技術(shù)供應(yīng)商。
外資EDA培養(yǎng)眾多本土人才，在新的時(shí)間節(jié)點(diǎn)開宗立派；國內(nèi)EDA擴(kuò)展行業(yè)應(yīng)用服務(wù)本土，同時(shí)高歌猛進(jìn)一路出海。
兩大EDA與華大九天看似是對(duì)立的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但其實(shí)共同為中國的芯片行業(yè)做出了互為補(bǔ)充的貢獻(xiàn)。
2022年8月18-20日，世界半導(dǎo)體大會(huì)暨南京國際半導(dǎo)體博覽會(huì)將亮相南京國際博覽中心。
基于過往三屆的成功舉辦，本屆大會(huì)將全面整合專場(chǎng)展覽、專業(yè)論壇、專項(xiàng)活動(dòng)，包括1場(chǎng)800人規(guī)模的開幕式暨高峰論壇、1場(chǎng)創(chuàng)新峰會(huì)、20余場(chǎng)平行論壇和專項(xiàng)活動(dòng)、1場(chǎng)20000㎡專業(yè)展覽以及1場(chǎng)云上大會(huì)，廣泛邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)知名半導(dǎo)體企業(yè)，以及產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)、科研、投資界代表出席，呈現(xiàn)一場(chǎng)集行業(yè)交流、渠道聯(lián)動(dòng)、資源聚合為一體的行業(yè)頂尖盛會(huì)。
