EDA 行业特点与现状

EDA（电子设计自动化，Electronic Design Automation）处于集成电路产业链最上游的一环，是数字经济的支点。集成电路工艺技术不停地更新升级，目前已经进入 10 纳米以下，行业壁垒越来越高。每一代芯片的更新，复杂度往往是前一代的至少两倍。作为芯片设计不可或缺的一环，EDA 软件自身也在不断地进行更新迭代。

虽然 EDA 全球市场规模仅一百亿美元，却撬动了 5000 亿美元的半导体产业。如果没有 EDA 作基石，全球芯片设计公司将会因缺乏重要的生产要素，难以维持，半导体倒金字塔模型将可能会坍塌。

1994 年国际上取消 EDA 对中国的禁运，国内重心在快速发展集成电路产业，却无暇补上设计软件短板，导致对海外 EDA 的依赖一直延续到了现在。全球 EDA 软件供应商主要是国际三巨头 Synopsys、Cadence 和 Mentor，三大 EDA 企业占全球市场的份额近 70%。而在中国市场，三巨头占有 95%的份额。中美贸易战拉开大幕，EDA 禁运首当其冲，成为卡脖子工程。

帅红宇指出，EDA 行业有四个特点，一是市场高度垄断，市场营收集中在美国三大 EDA 公司；二是技术壁垒高，人才奇缺，专利护城河深，全球从业人员 2.5 万人，国内 1500 左右；三是研发投入大，周期长，三巨头每年的研发投入均在 10 亿美元以上；四是技术产品更新特别快，摩尔定律推动设计规模变化快 PPA 推动工艺节点演进快。

从 EDA 行业的现状来看，1964 年 -1978 年是 EDA 的早期阶段，也是 EDA 产业奠定基础的阶段；1979 年 -1993 年是 EDA 产业的黄金阶段，EDA 产业三巨头相继成立；1993 年至今是 EDA 产业的成熟阶段，海外企业通过并购不断提高行业门槛，而国产首套 EDA 熊猫系统才刚刚面世。中国 EDA 产业起步相对较晚，但目前模拟 IC 设计全流程 EDA 已经初具规模，在数字 EDA 点方面已经取得突破。

国产 EDA 的困境与发展

EDA 国产化并非第一次，也不是第一次受到掣肘。国内 EDA 产业发展始于 1980 年代，在技术禁运的压力之下，中国也曾自主研发过，并自主成功开发出了与国际厂商处于同一水平线上的产品。之后国际策略转为解除 EDA 技术禁运。以技术成熟价格便宜的工具挤占市场，爱环境影响，国内也不再继续深耕 EDA 领域，和海外差距越来越大。目前国内的 EDA 工具很分散，提供不了全套的工具链，而国际 EDA 公司提供给芯片企业的一般都是全套工具。此外，高校 EDA 基础教育也较为薄弱。帅红宇表示，目前，国内高校几乎完全没有 EDA 相关培养方向及 EDA 相关课程开设，EDA 相关教材主要是 VHDL/Verilog 语言或可编程器件 FPGA。此外，2010 年后国内几乎完全没有相关领域的论文发表，集成电路行业对口专业学生毕业后进入相关行业的仅占 1/3，对 EDA 又了解和兴趣的更是寥寥。

国内 EDA 产业面临的最大问题就是国内没有形成一个完整的、互相促进的产业链，抱团一直是半导体产业发展的最重要方向。半导体集成电路行业环环相扣，只有通过产业链上下游联动，才能获得成功。然而，国内行业协同不够紧密的问题一直存在。国内 EDA 工具厂商鲜少参与晶圆厂和设计公司的合作研发，有 EDA 产品生产出来，也得不到使用和反馈，进而难以进步。帅红宇认为存在两方面的问题，一是内外有别，对国外的 EDA 工具厂商开放，国产 EDA 厂商需要做认证审核，看资历和是否有相关项目经验。二是“资质”门槛，产业各环节试错成本过高，无论晶圆厂或 IC 设计厂都更愿相信 proven tools 和 proven teams。国产缺位陷入恶性循环。

如何解决这两个问题，帅红宇认为必须打通内循环，通过政、企、学、研把循环打通，整个产业链相互促进，协同发展，形成完整的生态系统，才能不再受约束。EDA 发展必要条件是行业必须抱团发展，采用市场化运作的手段，多头并进，才能建立国内 EDA 产业平台。

如何打通内循环，帅红宇表示要在资金、人才、产业链、应用层四个层面有所进步，一在资金层面，EDA 行业投资大、见效慢，周期长，需要高强度、高密度地持续投入。二在人才层面，EDA 行业人才匮乏，需要人才政策帮助培养人才、吸引人才，留住人才。三在产业链层面，与设计公司的互动与促进，市场驱动研发产学研相结合，政府牵头。四在应用层面，应对垄断倾销，鼓励军工、国企、研究机构采购国产软件，应用国产 EDA 予以补贴。

目前国内国内大概有十多家 EDA 公司，EDA 行业布局初见规模，努力在做相关工作，但是都很弱小，即使号称最强最大的华大九天，正式员工也不足 700 人。有的 EDA 公司人员甚至不足 20 人。但就是在这些同仁们共同的努力下，目前模拟芯片设计已经基本可以说做了工具国产化；而早几年，数字芯片国产化工具基本都是空白，随着这几年发展，目前在数字芯片设计全流程中，已经有不少工具在逐步国产化，但仍然跟海外一线企业有相当的差距。

国微 EDA 的发展之路

对为国微的 EDA 发展之路，帅红宇从政府支持、人才技术引进、资本撬动、产学研用相结合是国微四个方面进行了阐述。

政府支持方面，2018 年国微集团承接核高基 01 重大专项课题“芯片设计全流程 EDA 系统 开发与应用”，以布局布线工具为核心，重点开发布局布线、时序分析、物理验证和功耗分析等工具，着力开发硬件仿真加速器、门级仿真、逻辑综合和形式验证等工具，最终形成数字电路芯片设计全流程 EDA 工具平台。

目标明确后，如何实施必须要有“高人”提点，才能少走弯路，快速实现突破。为此，国微集团聘请了中科院院士王阳元担任 EDA 研究院首席科学家，中科院院士郝跃担任国微集团首席科学家，清华大学魏少军教授担任 EDA 研究院学术委员会主任、西电微电子学院张玉明院长担任 EDA 研究院院长，为公司提点技术发展方向。同时，国微集团还通过产学研合作促进技术发展和人才支撑，先后设立了“郝跃院士工作站”，成立“西电 - 国微 EDA 研究院”以及“东南 - 国微 EDA 联合实验室”，支持多所高校人才联合培养及 EDA 前沿理论研究。

对于国微集团的研发进展，帅红宇明确表示，目前整体成果超预期，成绩喜人。国微集团在 EDA 领域中以传统的 FPGA 原型方案为主，也正在布局实现支持主流工艺、与主流工具兼容的数字电路全流程 EDA 平台。2019 年 11 月 20 日，国微集团发布了全球第一款单核最大容量 FPGA 原型验证平台；国产第一台大型企业级硬件仿真器正在研发中计划于 2020 年 12 月正式上线。而在后端实现方面，国微集团正在建设以布线为中心的统一的层次化数据模型。其中包含业界最好的布线技术、PowerFirstTM 技术、对高容量及 iHO 的全层次化技术以及灵活高效的 Tcl 和 C 语言的应用程序接口（API）。

帅红宇强调，未来国微集团计划采用市场化运作、资本运作以及产学研用等手段，不断投入，通过自主研发、引进吸收，以布局布线、硬件加速为核心，完善逻辑综合、时序分析、功耗分析、成片率设计、可制造设计等工具，实现支持主流工艺、与主流工具兼容的数字电路全流程 EDA 平台。

在此我们也祝福国微集团的 EDA 数字电路全流程 EDA 平台早日完成布局。