“卡脖子”两周年盘点之——本土EDA“夹缝”中的舞蹈 原创

中国芯片行业梗着被美国禁令突然勒紧的“脖颈子”，一晃就过了两年。

2020年中起，美国突然收紧对华高科技的输出限制，一时间从公司、技术到资本，美国没有放过每一个涉及高科技发展的要素——这其中，更是全面而精准的针对科技领域的核心——芯片产业从EDA、材料、设备、以及各种半导体技术与产品，每个环节都被套上了禁令的枷锁。

在这些“被禁止”的日子里，芯片全球化的大门被恶意的越关越紧。此时，对于中国芯片产业而言，多说无益，唯有自救。国内芯片产业链的多个关键环节，在一片国产替代的喊声和国家意志的推行中勇敢起步。

两年时光飞逝，在这场大“竞技”盘中的节点，让我们从芯片行业的上游顺流而下，延着这条寄托着国产替代雄心和意志的供应链，看看链条中的结点是否已经在自主的道路上缓慢的“露出了曙光”，亦或是渡河未济，仍在中流击水？

最上游的芯片“七寸”

EDA产业作为集成电路产业链的最上游，是最高端和最核心的产业，被称为半导体行业的“七寸”，几乎沉淀了整个半导体产业中所有的核心技术，其涉及的芯片IC设计、布线、验证和仿真等方面都直接决定着集成电路的产业竞争力。

2023年，对于本土EDA工具产业来说。可能最大的关注便是华为的芯片设计EDA工具团队联合国内EDA企业，共同打造了14nm以上工艺所需EDA工具，基本实现了14nm以上EDA工具国产化。

然而，尽管上涨态势明显，但如今中国本土EDA的市场份额刚刚超过10%，与Synopsys、Cadence、Siemens EDA这三家国际上最大的EDA公司在全球EDA市场拥有的市场份额相差甚远。

这一切，缘于国内一度缺乏芯片设计产业链的土壤以及对产业的支撑，导致中国EDA产业经历了近20多年的沉寂。

自主EDA沉浮

与大众的印象不同，我国EDA行业的起步很早。

回溯历史，故事要从1978年说起，一场名为“数字系统设计自动化”的学术会议在那年秋天的桂林阳朔举行——后来，这场会议被誉为“中国EDA事业的开端”。而参加会议的140多名代表，成为了中国EDA事业的核心力量。

彼时正处于本土EDA的黄金时代的中国，正受制于《巴统协议》的限制，无法获得最先进的EDA软件。

为了摆脱这种受制于人的状态，1986年前后，国家拿出“两弹一星”的精神，动员了全国17个单位，200多名专家聚集北京集成电路设计中心，开发属于自己的EDA。

 经过几年的刻苦钻研，1993年，中国自己的EDA工具终于问世，它被命名为“熊猫系统”——这个系统的意义在于它是中国第一个自主研发的ICCAD系统，打破了当时国际龙头企业对中国EDA工具的制约。

然而，刚刚起步的国产EDA，随即遭遇当头一棒。

“EDA 三巨头”中的 Synopsys、Cadence 在“熊猫 EDA” 诞生的同年（1993 年）进入了中国市场，之后 Mentor Graphics （如今的西门子EDA）也在 1995 年在北京设立销售办公室。其后的1994年，随着冷战结束，“巴统”禁令取消，海外EDA三巨头开始全面布局中国市场，反观国内EDA产业缺少政策和市场支持，本土EDA工具研发和应用陷入低谷。

其后国产EDA发展几经沉浮。直到 2008年起，研发EDA工具重新获得了国家的鼓励和支持，被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》所确定的十六个重大专项之一。

2018年后，本土EDA迎来创业潮，本土芯片高速发展，华大九天、芯华章、国微集团、广立微、概伦电子、芯和半导体、合见工软等多家本土EDA头部企业相继涌现。

根据SEMI数据显示，2022年全球EDA销售额为87.68亿美元，同比增长12.2%，其中中国大陆EDA销售额为11.65亿美元，同比增长19.2%，占全球市场的13.3%，国内市场空间广阔。

然而，尽管这几年我国EDA企业逐步获得了一定的市场份额，但与国际先进技术相比，国内EDA市场规模小，本土化水平低，竞争格局分散成为当今本土EDA产业的“众生象”。

加快拉近与发达国家EDA研发水平的差距，依旧是中国必须突破EDA发展的桎梏。

国产EDA“众生象”

剖析国际三大EDA巨头的成功经验，可以用两个持续来表示——持续拓展产品边界，并购拓展生态圈；持续投入研发提升技术高度。

由此可见EDA行业具有较高壁垒，是典型的技术驱动行业。然而，在中国市场，市场竞争格局依旧相对较弱。业内专业人士指出，目前国产EDA工具整体上能够商业化、产品化，能够交付产业界使用的，大概只能覆盖60%~65%的全流程，也就是说还有35%~40%的“点工具”还存在空白。

面对困局，国内厂商逐渐开始从各流程的“点工具”向全流程奋进，从细分领域逐渐实现本土自主化替代。现阶段，华大九天、芯华章、概伦电子、广立微等几家代表性企业已经逐步在特定领域全流程以及部分点工具上形成了突破，为本土EDA产业带来转折。

在数字电路设计、平板显示电路设计和晶圆制造等领域，华大九天已实现模拟电路的全流程工具覆盖。

在数字验证领域，芯华章成为国内唯一能够提供数字验证全流程EDA的公司。

在器件建模、数字仿真及验证EDA领域，概伦电子具有技术领先性。近期，其发还布的承载以DTCO理念创新打造EDA全流程的平台产品NanoDesigner，致力于提升产品的PPA、良率和可靠性等核心竞争力。

在提升芯片成品率和快速监控电性测试等方面，广立微的制造类EDA工具，逐步构建了集成电路良品率提升的一站式解决方案。

然而，国产EDA破局的方向远不能止步于眼前，只做行业的跟随者，也就意味着永远无法达到一流水平，总是会落后一线。

芯华章科技首席市场战略官谢仲辉说：“EDA在芯片设计行业，就像家里的电、水等这类基础设施一样，芯片设计对EDA的需求一直不会变，只要项目越多，EDA工具需求就越多。”

（芯华章科技首席市场战略官 谢仲辉）

随着芯片制程工艺的发展逼近极限，系统设计和应用创新将成为推动芯片行业发展的新动力。通过先进的数字验证EDA工具，可以加速芯片设计中的算法创新和架构创新，从而赋能软硬件协同的系统级应用创新。这在一定程度上可以弥补芯片制程工艺落后带来的影响，助力国内的芯片和系统公司实现“换道超车”，摆脱对传统工艺的依赖和限制。

“夹缝”中的弯道

面对现有局势，本土EDA想要“超车”该“换”哪条“道”？

答案是——“藏在‘三巨头’业务的‘夹缝’里。

事实上，无论是chiplet等新出现的系统级验证需求，还是一直困扰验证工程师的验证覆盖率和验证效率问题，亦或是验证项目中的个性化问题，“三巨头”的EDA工具并没有完美解决所有当下的验证难题和痛点。

一句话——“三巨头”的工具并不能包打天下。

事实上，除了自研的工具，“三巨头”有许多业务都是通过并购而来的，其工具的融合问题需要解决。同时，长期以来积累的诸多冗余代码，也成为他们难以卸下的技术包袱。

发现了缝隙，就要赶紧寻求突破。英特尔中国区总经理王天琳曾说，“本土初创和国际大厂的差距确非一朝一夕能赶上，但它们大都属于工程范畴而非科学范畴，而追赶者的优势就是可以在知道正确方向的前提下，加速寻找方法。”

正确的方向在哪里呢？

面对，“三巨头”高墙壁垒间的“缝隙”，谢仲辉认为，可以从“未被满足的痛点+后发的技术优势+本地化服务优势”这三个方向寻求突破。

面对市场未满足的痛点，从产品底层架构设计之初，避免三巨头走过的这些“坑”，打破工具之间的碎片化，打造统一的数据库、编译器、调试工具。已经成为本土领先EDA企业的共识策略。

此外，还应该重视本地化服务。谢仲辉以自身为例介绍，芯华章的经验是，贴近市场，在产品研发过程中携手客户伙伴做深度定制化开发。

除了发掘痛点，整合优势、打破碎片化之外，拥抱新趋势，转化新优势也是弯道超车的正确方式。

现阶段，人工智能、云原生融合EDA工具成为新趋势。芯华章曾在2021年发布的《EDA 2.0白皮书》中提出，EDA未来发展的三大变化——更开放的EDA、更智能的EDA、基于云的EDA。而原有的技术路径和商业模式，势必在与新趋势的转型磨合过程中形成某种冲突。

尽管“三巨头”拥有强大的原始积累和创新优势，但也面临各方面的“掣肘”。而作为后来者的本土EDA，反倒能“豁出一切”，因为没有包袱，所以做更多对原有路径的突破和创新，显得更加得心应手。

谢仲辉表示，我们要走的路，不是重复三巨头的路。“我们要在‘夹缝’里，高筑墙、广积粮、缓称王”。

差异化的价值

事实上，除了对外加强竞争力，发展本土EDA产业生态，获得本土客户的认可更加关键。

本土产业链下游的有关厂商表示，我们在选择上游合作的EDA公司时，看重的不仅仅是“本土”还是“非本土”的区别，更看重EDA工具能否真正帮助我们解决遇到的创新难题。

现阶段，通用处理器的综合性能提高越来越缓慢对于EDA工具提出了更高要求。随着AI、云服务器、智能汽车、5G、工业智能控制等不同应用领域对半导体芯片的性能要求越来越高，功耗、成本的要求越来越分化，芯片设计、验证的成本也随之急速上升，设计制造周期也难以压缩。

《EDA 2.0白皮书》给出了解释：上述的行业变局，是EDA从1.0迈向2.0时代的征兆。

作为后来者的本土EDA，要想实现后来居上，必须要提供差异化的创新价值，为用户提供更强、更适合的商业‘动机’。

一位EDA厂商负责人表示，用一句老生常谈的话，本土EDA公司需要的，就是要把重心放在打磨“技术”和“产品”上，放在如何解决用户痛点上。

谢仲辉以芯华章的经验为例表示：“我们专注于数字验证领域，立足差异化创新，从底层架构开始突破，围绕多个工具打造了不同于传统验证工具的创新性能，并获得具体项目量产化部署。”

为了打破国外工具的垄断，芯华章从底层架构开始突破，打造了多个创新性能的工具，包括国内首台验证规模超百亿门的硬件仿真系统HuaEmu E1、数字仿真器GalaxSim以及支持多线程并行仿真的GalaxSim Turbo、双模硬件验证系统HuaPro P2E、形式化验证工具GalaxFV，具备自研高性能数字波形格式XEDB的调试系统Fusion Debug。

这些工具不仅满足了大规模验证需求，提高了验证效率，还形成了本土生态的闭环，满足了产业链的安全需求。

大市场能否催生国产巨头？

“一颗芯片流片出来是一块石头”这样的故事相信已经不绝于耳，但近几年，随着芯片的复杂度越来越高，这样的事故反而越来越少。这得益于先进EDA工具的帮助。

根据中国半导体协会数据，2022年我国集成电路设计企业数量达3,243家，同比增长15.41%，未来随着国产替代及国家持续政策支持，集成电路设计企业有望持续增长，带动国内EDA软件需求空间增长。

以这样的数字来看，中国市场对半导体产品的需求，足以支撑几家大型本土EDA公司研发出真正世界领先的产品，而非简单的替代。

但要实现这样的目标，不仅需要天时地利，更需“人和”——诚如谢仲辉表示，下游用户需要增加对本土EDA的信心，提出自己的差异化需求，以此推动本土EDA公司的稳定、可靠和创新发展，才能形成良好的产业发展生态。