導(dǎo)讀：《孫子兵法》有言，圍地則謀，死地則戰(zhàn)。
2021年12月23日，華為冬季旗艦新品發(fā)布會上，華為消費者業(yè)務(wù)BG CEO、華為智能汽車解決方案BU CEO余承東帶來HUAWEI P50 Pocket旗艦折疊屏手機，不出意外，依然不支持5G。
由于美國政府制裁原因，華為公司并沒有獲得5G射頻芯片供應(yīng)。至少截至目前，華為Mate 40仍被認為是華為旗艦手機的5G“絕唱”。
余承東不止一次坦言，“華為此前只做設(shè)計不做生產(chǎn)”這一決定錯誤，華為也在盡力“補洞”。但顯然，建立獨立自主的芯片產(chǎn)業(yè)鏈，絕非一朝一夕之功。
工欲善其事,必先利其器。第一步，要有設(shè)計工具，即：EDA。
綜合企查查、天眼查等信息，據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2022年4月，華為旗下哈勃投資與深圳哈勃累計投資中國半導(dǎo)體企業(yè)超過70家，其中包括6家國產(chǎn)EDA企業(yè)，分別為：阿卡思微、九同方微電子、無錫飛譜電子和立芯軟件、云道智造和青芯意誠。
EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計自動化），是指利用計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件，來完成超大規(guī)模集成電路（VLSI）芯片的功能設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè)計（包括布局、布線、版圖、設(shè)計規(guī)則檢查等）等流程的設(shè)計方式。
Δ 集成電路行業(yè)倒金字塔結(jié)構(gòu)。資料來源：華大九天招股書
與龐大的芯片設(shè)計、制造、應(yīng)用行業(yè)相比，EDA市場規(guī)模并不大，2020年全球EDA市場規(guī)模僅為72億美元，但卻支撐著數(shù)十萬億美元規(guī)模的數(shù)字經(jīng)濟，素有“芯片之母”稱號。
EDA軟件行業(yè)流傳著這么一句話：“誰掌握了EDA的話語權(quán)，誰就掌握了集成電路的命門，誰就可以對芯片行業(yè)的后來者降維打擊。”
顯然，話語權(quán)不在華為，乃至中國這邊。
一、“熊貓EDA”未能如愿
中國不是第一次被EDA難住。
1949年12月，成立僅一個月的“巴黎統(tǒng)籌委員會”宣布將中國列入管制國家名單。此后很長時間，“巴統(tǒng)”成員國對中國禁運軍事武器裝備、尖端技術(shù)產(chǎn)品和稀有物資等三大類上萬種產(chǎn)品，EAD顯然位列其中。
一家美國公司的負責(zé)人在80年代中期曾自傲地表示，該公司的計算機輔助設(shè)計軟件，在12年內(nèi)不可能進入中國。
因此，很長時間，我國無法獲取國外最新的EDA軟件，IC CAD工具（集成電路計算機輔助設(shè)計）研發(fā)工作也進入了停擺階段。
EDA行業(yè)的發(fā)展和集成電路行業(yè)高度關(guān)聯(lián)：集成電路制程提升拉動EDA技術(shù)迭代升級，EDA技術(shù)升級推動集成電路更新?lián)Q代，兩者形成雙向正循環(huán)。全球EDA行業(yè)發(fā)展歷經(jīng)計算機輔助設(shè)計（廣義CAD）、計算機輔助工程（廣義CAE）、電子設(shè)計自動化（EDA）三個時代。
Δ 全球EDA行業(yè)發(fā)展歷程。資料來源：Strategy Analytics
在經(jīng)過一段時間的幾乎“空白期”后，1986年7月，電子工業(yè)部執(zhí)行國家的決定，確定在北京、上海、無錫建立3個集成電路設(shè)計中心，以北京為重點，先行一步。
不久后，國家又將“七五”期間的IC CAD自主開發(fā)人物交給了北京集成電路設(shè)計中心（后為中國華大集成電路設(shè)計中心，并于2009年獨立，創(chuàng)立華大九天）牽頭，動員了全國17個單位，超120名專家齊聚北京，后續(xù)增至300人，共同開展國產(chǎn)EDA研發(fā)。
歷經(jīng)3年，攻關(guān)組在1991年對外發(fā)布新一代CAD系統(tǒng)的原型版。彼時，華裔專家連永君稱，這是中國的國寶，并命名“熊貓系統(tǒng)”。
Δ 以“熊貓”命名，足見珍貴
“熊貓系統(tǒng)”問世，打破了外國對中國的EDA工具封鎖。其核心部分由28個設(shè)計工具組成，共180萬行代碼，具有集成電路設(shè)計所需要的行為功能級描述、版圖編輯、邏輯和電路模擬、測試碼生成、自動布局布線和版圖驗證等功能。
經(jīng)過“磨合”應(yīng)用證明后，1993年，熊貓系統(tǒng)獲得國家科學(xué)技術(shù)進步一等獎。
3年開發(fā)完成后，攻關(guān)組又花了3年進行實用化開發(fā)，由原華大副總經(jīng)理劉偉平帶隊，并于1995年完成熊貓系統(tǒng)2.2。該版本在當(dāng)年即有56套系統(tǒng)在國內(nèi)26家集成電路設(shè)計單位應(yīng)用，共完成集成電路產(chǎn)品設(shè)計逾200種，并于同年進入國際市場，在包括美國在內(nèi)的3個國家擁有5家客戶，共20余套系統(tǒng)和工具售出。
此時，西方國家決定：低價、開放。
1994年“巴統(tǒng)”禁令取消，海外EDA三巨頭大舉進入中國市場，便以技術(shù)成熟、價格便宜、免費贈送、多方合作等策略，快速收割市場份額。
最先進入中國的是Cadence（楷登電子）。
1994年2月，Cadence在北京人民大會堂舉辦了進入中國的開幕式。主席臺上一條大紅標語通欄寫的是：”Cadence Come to China”，宣布這家全球重磅級EDA供應(yīng)商開始進入中國市場。
第二年，另兩家EDA廠家Synopsys（新思科技）和Mentor Graphics（現(xiàn)西門子EDA部門）也悄悄進入中國。
憑借更成熟的技術(shù)、超低的價格，他們迅速占領(lǐng)中國市場，耗時耗力的“熊貓系統(tǒng)”最終并沒有發(fā)展起來。2020年，上述“三巨頭”在全球市場占比超77%，在中國市場占比近八成。
Δ 國內(nèi)EDA行業(yè)格局。資料來源：賽迪智庫
國際EDA公司進入中國，使得國內(nèi)集成電路設(shè)計工具開始與世界接軌，結(jié)束了過去依靠半手工半自動化的CDA時代。設(shè)計工具的改善，使得我們在設(shè)計上不斷精細，無論是華為海思，還是后起之秀地平線的芯片設(shè)計能力，都可謂不俗。
與此同時，自1994到2008年，國家對國產(chǎn)EDA的支持非常有限。缺少政策和市場支持的國內(nèi)EDA工具研發(fā)和應(yīng)用陷入低谷，與海外差距逐漸拉大。這也導(dǎo)致了國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)對國外EDA工具的重度依賴。
由于工具掌握在別人手中，我們始終處于被動位置。
二、本土EDA發(fā)展曙光再現(xiàn)
時間來到2008年，轉(zhuǎn)機初現(xiàn)。
在中芯國際被臺積電“折騰地”疲憊不堪的2008年，國家核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品（核高基）重大科技與項目也正式進入實施階段。當(dāng)年，EDA重新獲得了國家的鼓勵和支持，被列入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》所確定的十六個重大專項之一。
隨后，2009年華大九天作為“EDA國家隊”從華大集團EDA部門獨立出來，繼承了熊貓系統(tǒng)的核心技術(shù)，承擔(dān)了十一五、十二五“核高基”專項計劃，本土EDA行業(yè)也重新迎來了發(fā)展的曙光。
Δ 國內(nèi)EDA主要企業(yè)
概倫電子、廣立微電子、國微思爾芯、芯和半導(dǎo)體、芯華章、芯愿景等EDA領(lǐng)域一批創(chuàng)業(yè)型公司涌現(xiàn)，并拿下了一定的市場。
以國內(nèi)EDA軟件的絕對龍頭華大九天為例，2020年在中國EDA市占率約6%，居本土企業(yè)首位，份額占比在50%以上。但與國際巨頭相比，依然很弱勢，國內(nèi)外EDA軟件多年累積的技術(shù)差距難以在短時間內(nèi)抹平。
當(dāng)下全球EDA行業(yè)市場集中度較高，共分為三個梯隊。
Δ 全球EDA行業(yè)競爭格局
第一梯隊為楷登電子、新思科技和西門子EDA，上述三家公司具有顯著領(lǐng)先優(yōu)勢，全球市場占比約78%。
第二梯隊為華大九天、ANSYS等幾家企業(yè)，憑借部分領(lǐng)域的全流程工具或在局部領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，位列第二梯隊，全球市場占比約15%。
第三梯隊是一些聚焦于某些特定領(lǐng)域或用途的點工具的企業(yè)，整體規(guī)模和產(chǎn)品完整度與前兩大梯隊的企業(yè)存在明顯差距，全球市場占比約7%。
國產(chǎn)EDA公司與“三巨頭”有明顯差距，很大一部分原因在于：前者目前仍不能實現(xiàn)全工具鏈覆蓋。由于EDA工具鏈非常長，涉及軟件種類，國內(nèi)大多從某一環(huán)節(jié)單點切入，部分流程與環(huán)節(jié)具備較強競爭力。
Δ 我國EDA企業(yè)基本是在“點工具”上有所突破。資料來源：東方證券
如：華大九天在模擬IC領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，概倫電子則在存儲器領(lǐng)域儲備較深。但對于客戶而言，即便是采購國產(chǎn)EDA軟件的意愿高漲，但本土廠商仍無法為其提供平臺式的產(chǎn)品服務(wù)，客戶依舊需要購買大量海外“三巨頭”的產(chǎn)品，再搭配本土較為成熟的解決方案使用，顯然性價比不算高。
而盡管從歷史上來看，EDA三巨頭的形成不是一蹴而就地，均是通過自研及大量并購?fù)惼髽I(yè)最終形成厚實的技術(shù)壁壘。
海外三巨頭共發(fā)起過200多次收并購，其中Synopsys次數(shù)高達80次，為三家中最多。其早在1990年公司就收購了Zycad公司的VHDL仿真業(yè)務(wù),并推出了測試綜合產(chǎn)品；2002年，公司收購了剛結(jié)束與Cadence多年訴訟的Avanti，一舉補齊了數(shù)字集成電路EDA全流程所需要的團隊和技術(shù)，成為歷史上第一家可以提供頂級前后端完整IC設(shè)計方案的領(lǐng)先EDA工具供應(yīng)商，改變了傳統(tǒng)上“Synopsys占前端，Cadence占后端”的格局，也為后續(xù)公司市場份額超過Cadence打下堅實基礎(chǔ)。
但中國并不具備同等條件。2020年海外EDA企業(yè)數(shù)量為600+，國內(nèi)僅22家，且相對技術(shù)較弱，國內(nèi)企業(yè)沿循外資EDA巨頭通過兼并重組做大的發(fā)展路徑較為困難。
更深層次的阻礙還在于“生態(tài)”。
每一次系統(tǒng)性、革命性的EDA升級換代都是EDA企業(yè)和集成電路應(yīng)用企業(yè)上下游合作，在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的新型算法。
國際頭部EDA企業(yè)與集成電路制造、設(shè)計企業(yè)具備長期合作基礎(chǔ)，其EDA工具工藝庫信息完善，能夠隨先進工藝演進不斷迭代，進一步鞏固了競爭優(yōu)勢。
Δ EDA產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。資料來源：中銀證券
這意味著市場尾部EDA企業(yè)難以獲得生產(chǎn)線的最近工藝數(shù)據(jù)參數(shù)，在與工藝緊密相關(guān)的工具領(lǐng)域無法進行技術(shù)布局。下游用戶一旦確定了EDA供應(yīng)商，短時間更換EDA工具軟件的成本較大，因此集成電路制造與設(shè)計企業(yè)一旦與EDA工具供應(yīng)商形成穩(wěn)定的合作關(guān)系，不會輕易更換供應(yīng)商，對合作供應(yīng)商粘性較強。
顯然，海外三巨頭與頭部Foundry長期捆綁，始終處于工藝的領(lǐng)先地位。而國產(chǎn)廠商缺乏與頭部Foundry的合作，導(dǎo)致其EDA工具對先進工藝的支持不夠，這也是國產(chǎn)EDA工具在高端芯片領(lǐng)域幾乎沒有份額。即便是華大九天，其大多數(shù)工具仍無法支持28nm以下的制程。
與此同時，海外EDA巨頭還擁有豐富的IP（Intellectual Property core，知識產(chǎn)權(quán)核或知識產(chǎn)權(quán)模塊）庫。可以理解為，IP就是把部分設(shè)計流程固化，當(dāng)Fabless使用EDA工具進行IC設(shè)計時，可以直接把所需功能的IP模塊拿來使用，不必再重復(fù)設(shè)計，這可以極大地優(yōu)化芯片設(shè)計公司的重復(fù)勞動率并提升設(shè)計靈活度。
當(dāng)前，主流SoC異構(gòu)芯片均是基于不同功能的IP進行組合設(shè)計。相比于國內(nèi)EDA企業(yè)，海外EDA巨頭擁有大量IP核產(chǎn)權(quán)，這使得客戶面臨較高的切換成本，公司與下游客戶的關(guān)系更加穩(wěn)固，從而構(gòu)建具有深度護城河的生態(tài)圈。
Δ 2021年全球IP授權(quán)市場格局
國外企業(yè)多采用“EDA工具全家桶+IP授權(quán)”模式，打造豐富、完整的IC設(shè)計生態(tài)。根據(jù)IPnest數(shù)據(jù)顯示，2021年全球半導(dǎo)體IP市場中，除了ARM等專業(yè)半導(dǎo)體IP供應(yīng)商外，Synopsys、Cadence這兩大EDA巨頭位列全球半導(dǎo)體IP市場的第二、三名，市占率分別為19.7%、5.8%。
此外，國產(chǎn)EDA行業(yè)還面臨缺錢、缺人等問題。
一方面，人才匱乏。EDA開發(fā)工程師是一項綜合性崗位，要同時理解數(shù)學(xué)、芯片設(shè)計、半導(dǎo)體器件和工藝，一般來說，培養(yǎng)一名EDA研發(fā)人才，從高校課題研究到從業(yè)實踐的全過程往往需要10年左右時間。據(jù)賽迪智庫的數(shù)據(jù)顯示，2020年我國EDA行業(yè)僅有4400余名人才，其中一半以就職于外企。而Synopsys一家公司全球擁有近1.2萬名EDA研發(fā)人員，華大九天的這一數(shù)字為300余名。
另一方面，資金不足。EDA行業(yè)資金消耗巨大，需要長期的資金投入。還是以Synopsys和華大九天對比，前者2018年至2020年三年累計研發(fā)投入為228 億元人民幣，是華大九天近60倍。
顯然，無論從哪方面來看。目前中國EDA公司還無法與國際巨頭抗?fàn)帯?
三、國產(chǎn)EDA迎來最好的時間點
隨著2019年到來，中美科技摩擦加劇，美國對我國國內(nèi)高科技企業(yè)的制裁力度不斷加大，數(shù)次提高對國內(nèi)部分高科技企業(yè)的限制級別，尤其在集成電路和EDA工具領(lǐng)域體現(xiàn)的較為明顯。
以華為為例，2019年EDA三巨頭終止了與華為海思的合作，為國產(chǎn)芯片的發(fā)展蒙上了一層陰影。國內(nèi)集成電路設(shè)計及制造企業(yè)開始尋求實現(xiàn)EDA工具軟件的進口替代。
這對于國內(nèi)EDA廠商而言，這或許是化危為機的重要時刻。
與此同時，政策、資金、人才、技術(shù)都在向好發(fā)展。
Δ 我國在EDA軟件領(lǐng)域相關(guān)政策支持
政策方面，由于EDA基礎(chǔ)研究難度高、周期長，前期投入回報較小，需要政策支持。實際上，美國EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展也離不開補貼。美國NSF、SRC和國防部等政府機構(gòu)自20世紀80年代以來每年投入千萬美元級資金支持EDA發(fā)展。
我國近年來也發(fā)布了一系列政策、補貼支持。去年11月，《“十四五”軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出重點突破工業(yè)軟件，其中EDA軟件被列出。
資金方面，隨著國家政策對EDA領(lǐng)域的持續(xù)扶持，行業(yè)也開始受到資本市場認可。自2019年起，我國EDA初創(chuàng)企業(yè)的融資環(huán)境顯著改善，且不乏高瓴資本、紅衫資本、深創(chuàng)投、英特爾投資、國家大基金、中芯聚源等知名投資機構(gòu)身影。據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年，國內(nèi)EDA賽道融資事件超15起，融資企業(yè)超12家，融資規(guī)模或超20億元。遠超2020年的超5起融資事件、超13億元規(guī)模。其中單次融資額最高超4億元。
與此同時，頭部企業(yè)也在積極尋求上市，截至2021年12月30日，國內(nèi)已有概倫電子（已上市）、華大九天、廣立微與國微思爾芯4家EDA企業(yè)申請IPO。
多樣化的融資渠道有利于EDA軟件公司的長期發(fā)展。此外，充沛的資金優(yōu)勢也有助于企業(yè)通過外延并購、股權(quán)投資等方式快速拓寬業(yè)務(wù)邊界，加快打造EDA軟件的平臺型公司，以實現(xiàn)芯片設(shè)計全流程覆蓋。
Δ 2018年至2020年中國EDA行業(yè)人才情況。資料來源：賽迪智庫
人才方面，盡管與巨頭們相比還比較弱小，但發(fā)展速度還是較為迅速。根據(jù)賽迪智庫數(shù)據(jù)，2018年，中國EDA行業(yè)外資企業(yè)人數(shù)為2100人、本土企業(yè)人數(shù)為700人；2021年，這兩個數(shù)字分別增至2400人和2000人。
技術(shù)方面，部分企業(yè)也取得了突破。其中，以華大九天為例，其模擬電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)在電路仿真工具上技術(shù)可達到全球先進水平；在平板顯示電路設(shè)計領(lǐng)域，為成為全球唯一能提供全流程設(shè)計解決方案的供應(yīng)商。根據(jù)其招股書，截至2020年底，公司共擁有已授權(quán)發(fā)明專利144項，軟件著作權(quán)50項。
顯然，政策、資本、人才都已在為此蓄力。
如今，可能是國產(chǎn)EDA發(fā)展最好的機會，誰能突出重圍？
參考文獻：
東方證券《IT安全，國家安全的重要保障》
國信證券《從華大九天看國產(chǎn)EDA的“逆風(fēng)而上”》
中銀證券《半導(dǎo)體新股系列5-華大九天》
《邁向新世紀的國產(chǎn)ICCAD系統(tǒng)——熊貓系統(tǒng)》
《熊貓系統(tǒng)——中國的ICCAD技術(shù)》
來源：賽博汽車 作者：章漣漪
