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国产EDA，还差在哪？

晰数塔互联网快讯
2022-05-05 11:37

4月14日，美国EDA软件公司新思科技接受美国商务部的调查，原因为该公司可能将关键技术转让给被制裁的华为。

知情人士称，调查人员正在调查有关新思科技与中国子公司合作，向华为技术有限公司的海思部门提供芯片设计和软件以供中芯国际半导体制造公司制造的指控。该过程尚未公开。美国公司被禁止向华为和中芯国际出售某些类型的技术，因为它们已被商务部工业和安全局（BIS）认定为对国家安全构成威胁。

新思科技成立于1986年，总部位于美国硅谷，2021财年营业额42亿美元，拥有3300多项已批准专利，在EDA和服务领域排名第一，在全世界拥有排名第二的半导体IP核。

众所周知，美国最近在大力发展半导体，如此重要的半导体公司，美国怎么会对自己的龙头半导体公司下手呢？

集成电路诞生的摇篮

要了解这件事的性质首先需要了解EDA。EDA的全称是Electronic design automation，即电子设计自动化。EDA是指利用计算机辅助设计软件，来完成超大规模集成电路（VLSI）芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的设计方式。EDA是计算机科学与工程 (CS & E) 中最早应用计算建模、计算思维的概念和技术。

事实上，超大规模集成电路和系统的电子设计自动化是计算机科学与工程中的一个重要领域。EDA产业的发展从许多角度上来看都有着重要作用。

EDA由一系列方法、算法和工具组成，它们协助自动化电子系统的设计、验证和测试。EDA以一种模块化的方式实现了设计步骤的逐步实现，范围从集成电路（包括片上系统）、印刷电路板（PCB）和电子系统。同时，EDA也涉及每个抽象级别的建模、综合和验证。

在 1980 年代初期，硅面积非常宝贵，而布局工具的基本理论基础由图论（最小切割，四边形分割）、凸优化（几何规划）、随机方法（模拟退火）、进化生物学（遗传算法）、物理定律（力导向松弛方法）、电路理论（电阻网络中的能量最小化）和频谱方法 (基于特征值的划分）发展而成。随后， 1980 年代中期，线性代数开发互连延迟模型的理论基础和矩阵求解器（Krylov 子空间、Arnoldi、Pade、Pade via Lancoz 算法）、数值分析（微分求积法，有限差分）、频域求解器（方法特性，FDFD）和其他理论技术又被应用于EDA技术。

EDA彻底改变了电子工程师的方式设计和制造集成电路。今天设计的每个电路都将高层次的计算模型（以可执行的编程语言指定）抽象，然后经过一系列综合和优化转换，其次是严格的数字模拟和原型制作，以及正式和半正式验证而完成。

EDA将计算与建模，理论与实践成功结合。EDA 的计算机科学家和工程师成功地与电气工程师推导出各种级别的电路模型；与物理学家和化学家一起推导出制造模型；与理论计算机科学家一起进行各种复杂性分析；与应用数学和优化专家即兴创作可扩展的仿真和综合算法；并与应用领域专家一起开发知识产权（IP）库等。

它成功地实现了设计复杂性的指数级增长——从一开始带有 2250 个晶体管的微处理器（英特尔 4004）到最新的多核处理器超过千亿个晶体管。

可以说是EDA的发展支持了摩尔定律在过去 40 年的成功，反过来又创造了高性能和成本效益高的信息技术基础设施，改变了我们的生活和社会。

国产EDA差距在哪？

概伦电子在4月14日发布2021年全年财报，财报显示，2021年概伦电子实现营业收入1.9亿人民币，同比增加41.01%；而新思科技2021年的收入为44亿美元，是概伦电子的近150倍。

概伦电子的收入显示2021年，EDA工具授权业务占主营业务收入的比例从 2020 年的 69.23%提升至 72.86%。而作为对比，新思科技的业务占比则是65%的收入来自EDA工具收入，25%的收入来自半导体IP授权，是全球第二大IP供应商。

相对于收入规模的悬殊对比，其实国产EDA公司与EDA巨头的差距更显现在收入结构的差别。可以看到国外半导体公司在IP数量的积累上的巨大领先，而丰富的IP数据库对于EDA工具来说是绝对竞争力，更是国产EDA亟待突破的壁垒。

此外，国内EDA面对的一个难题，有一些“破解版”的EDA软件导致的“劣币驱逐良币”局面。如果破解版EDA一直被国产半导体公司使用，那么国产半导体从业基于国外EDA软件的使用习惯将无法被打破。那么国产EDA想要获得客户，还是需要参考国外EDA软件极其不利于创新。

如果说第一个差距需要国产EDA公司追赶，那么第二个问题则需要国产半导体从业者一齐培养出使用正版的意识，从而形成良好健康的发展环境。当国内EDA公司聚集了足够多的用户，有了足够多的数据与资源，国内EDA公司才会有能力去发展自己的IP，再正向支持国内半导体厂商。

目前国内的设计师主要使用的EDA软件仍主要是Cadence、Synopsys等软件。国产EDA即使功能满足了设计需求但因为别人用的少，对之后的查看，移植等流程都有影响。

由于国外的EDA软件功能已经足够成熟，工程师们只要掌握一两种就可以满足工作中的使用需求，而大部分工程师熟练使用的EDA软件仍是在学校中使用的软件。对于国内的EDA公司，想要增加市场份额，就一定需要进入高校中，吸收更多的“准工程师”用户。才有可能在下一阶段的竞争中不失先手。

国产EDA，小有规模

中国 EDA 行业起步较早，1986 年即开始研发我国自有 EDA 系统（即熊猫系统），但由于行业生态环境的发展和支撑相对滞后，技术研发优化和产品验证迭代相对缓慢，目前整体行业技术水平与国际 EDA 巨头存在很大差距，自给率很低。目前国内的代表厂商包括：华大九天、概伦电子、芯启源等。

华大九天

北京华大九天科技股份有限公司（简称“华大九天”）成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的开发、销售及相关服务业务。

华大九天主要产品包括模拟电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、平板显示电路设计全流程EDA工具系统和晶圆制造EDA工具等EDA软件产品，并围绕相关领域提供包含晶圆制造工程服务在内的各类技术开发服务。

作为国产EDA的领先企业，华大九天成为其SAFE™-EDA生态系统的合作伙伴。通过双方协同，华大九天SPICE电路仿真工具Empyrean ALPS在2021年成功通过三星半导体EDA工具认证流程SAFE™-QEDA，实现对其14nm和8nm工艺制程的支持。

Empyrean ALPS是华大九天自主研发的高速高精度并行晶体管级电路仿真工具，支持数千万元器件的电路仿真和数模混合信号仿真，通过创新的智能矩阵求解算法和高效的并行技术，突破了电路仿真的性能和容量瓶颈，仿真速度相比同类电路仿真工具显著提升。

概伦电子

概伦电子成立与2010年，专注于 EDA 工具的自主设计和研发，在器件建模和电路仿真两大集成电路制造和设计的关键环节掌握了具备国际市场竞争力、自主可控的 EDA 核心技术，形成了核心关键工具，能够支持 7nm/5nm/3nm 等先进工艺节点和 FinFET、FD-SOI 等各类半导体工艺路线。

成立20年后，概伦电子在2021年收购了韩国EDA企业Entasys并于2021年12月成功上市科创板。

公司器件建模及验证EDA工具被全球大部分领先的晶圆厂所采用和验证，包括台积电、三星电子、联电、格芯、中芯国际等；电路仿真和验证EDA工具客户包括三星电子、SK 海力士、美光科技、长鑫存储等。

芯启源

芯启源（上海）半导体科技有限公司（以下简称“芯启源”）是一家针对超大规模电信和企业级的智能网络提供核心芯片和系统解决方案的高科技公司。

芯启源MimicPro™原型验证系统是一个基于FPGA的高性能系统，为企业和云操作提供高性能高速度的ASIC和软件开发平台，同时不影响其安全性和可扩展性。可以对企业的ASIC系列进行原型验证，如AI、处理器、视觉、通信和其他SOC。它可以根据业务需要从1到32个FPGA进行扩展。该系统可以轻松升级到最新的FPGA。

MimicPro系统通过提高工作效率缩短开发周期，加快完成早期软件开发中的系统验证和回归测试等阶段。

为了加强竞争力，芯启源在壮大高端人才库，2022年3月，英特尔全球高级副总裁、网络处理器总经理加入芯启源。

德勤数据表明全球EDA软件收入预计将从2020年的约100亿美元翻一番，到2027年达到190亿美元。目前国外厂商占据了超过七成，且均为美国企业，除了开篇提到的被调查的新思科技，还有Cadence和Simens EDA（收购Mentor Graphic，为美国公司）。

可以看到，通过引入人才、本土EDA公司已经初具规模，但差距依旧存在。

而国产EDA的进步，要从最上游环节开始。

本文来自微信公众号“半导体产业纵横”（ID:ICViews），36氪经授权发布。