EDA出現(xiàn)四大新趨勢(shì) 既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)

EDA軟件是芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的必備工具，利用EDA工具，芯片的電路設(shè)計(jì)、性能分析、設(shè)計(jì)出IC版圖的整個(gè)過程都可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理完成。EDA是集成電路領(lǐng)域內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模很?。壳翱偭?0億美元左右），但又是非常重要的板塊。

隨著大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)和電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，EDA技術(shù)發(fā)揮的作用正以驚人的速度上升，它可以使產(chǎn)品的開發(fā)周期大大縮短，且性能和價(jià)格比得到很大程度的提高。

EDA技術(shù)和工具的重要性，從其近兩年的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)也可見一斑。來自電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（ESD）聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，2019年第一季度，全球EDA營(yíng)收達(dá)到26億美元，同比增長(zhǎng)了16.3%。EDA軟件和IP銷售額的4個(gè)季度移動(dòng)平均值（將最近4個(gè)季度與其之前的4個(gè)季度進(jìn)行比較）增加了6.1%。

ESD聯(lián)盟追蹤的所有領(lǐng)域，包括計(jì)算機(jī)輔助工程、IC物理層設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、PCB與多芯片模塊，以及半導(dǎo)體IP等，與去年第一季度相比均增長(zhǎng)了10%。日本以外的地區(qū)都呈現(xiàn)出了逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，具體如下圖所示。

對(duì)于這樣的市場(chǎng)狀況，來自市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Pedestal Research的研究總監(jiān)Balch表示，EDA在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體衰退的情況下，逆勢(shì)增長(zhǎng)，展現(xiàn)出了強(qiáng)大的活力。EDA有一個(gè)特點(diǎn)，那就是這些工具和服務(wù)的銷售增長(zhǎng)通常落后于芯片的銷售增長(zhǎng)情況。Balch說，縱觀整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展史，EDA的營(yíng)收數(shù)字從來沒有出現(xiàn)過大幅波動(dòng)，發(fā)展相當(dāng)穩(wěn)健。Balch預(yù)期：全球EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展可能會(huì)在今年底或2020年初開始放緩。但她預(yù)測(cè)在未來5年，EDA工具和服務(wù)的營(yíng)收仍將呈逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

EDA發(fā)展新趨勢(shì)

來自Research and Markets的數(shù)據(jù)顯示，全球EDA市場(chǎng)在2018年估值約為63.2億美元，預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)到94.9億美元，在預(yù)測(cè)期間（2019~2024）的復(fù)合年增長(zhǎng)率為7.8％。而在半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)前進(jìn)步伐明顯放緩的情況下，EDA工具為集成電路行業(yè)提供了越來越重要的發(fā)展支撐。EDA設(shè)計(jì)工具使IC設(shè)計(jì)過程能夠以設(shè)計(jì)成本實(shí)現(xiàn)，從而使生態(tài)系統(tǒng)能夠以盈利的方式運(yùn)營(yíng)。

基于半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，以及EDA的特點(diǎn)，Research and Markets認(rèn)為未來幾年EDA行業(yè)將呈現(xiàn)以下4大發(fā)展趨勢(shì)。

1、后摩爾定律時(shí)代的產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)力

摩爾定律認(rèn)為集成電路中的晶體管數(shù)量每18~24個(gè)月增加兩倍。然而，近年來，科學(xué)家越來越相信基本的物理限制正在使得摩爾定律失效。與此同時(shí)，對(duì)具有復(fù)雜設(shè)計(jì)的先進(jìn)電子設(shè)備的需求不斷增長(zhǎng)，以及在提高集成電路性能的同時(shí)減小尺寸的需求，正促使IC制造商增加研發(fā)投資并采用EDA工具。因此，與其它行業(yè)相比，集成電路對(duì)EDA工具的需求預(yù)計(jì)會(huì)很高。

隨著摩爾定律逐漸走向物理極限，以及全球系統(tǒng)廠商紛紛踏入IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域，擁有特定領(lǐng)域（Domain Specific）的芯片結(jié)構(gòu)及程式語言設(shè)計(jì)能力與知識(shí)將是企業(yè)在未來持續(xù)獲利的關(guān)鍵。對(duì)此，明導(dǎo)國(guó)際（Mentor Graphics）全球副總裁暨亞太區(qū)總裁彭啟煌指出，從智能手機(jī)、家電，到汽車、飛機(jī)及各類機(jī)械設(shè)備，當(dāng)今的工業(yè)電子產(chǎn)品對(duì)復(fù)雜的嵌入式電子系統(tǒng)的應(yīng)用都在持續(xù)增加，而EDA工具客戶也不再局限于傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)公司，而是轉(zhuǎn)變成橫跨不同產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)供應(yīng)商。因此，EDA工具在協(xié)助客戶達(dá)成及時(shí)上市時(shí)間、復(fù)雜設(shè)計(jì)、驗(yàn)證及模擬流程，同時(shí)滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品功能與功耗的要求方面，將發(fā)揮更重要的作用。

2、EDA市場(chǎng)高度分散，AI是重點(diǎn)

汽車，物聯(lián)網(wǎng)，人工智能和虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的新機(jī)遇使得整個(gè)集成電路生產(chǎn)周期各階段的半導(dǎo)體公司都能受益，收入也有相當(dāng)大的增長(zhǎng)。盡管芯片性能顯著提高，但單位銷售價(jià)格相對(duì)平穩(wěn)。該行業(yè)的主要參與者包括Mentor Graphics，Synopsys，IBM。其中Synopsys特別看重人工智能，并宣布了重點(diǎn)投資方案，以解決前沿設(shè)計(jì)的極端復(fù)雜問題。具體操作包括擴(kuò)展Synopsys設(shè)計(jì)平臺(tái)，加快TTR，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的新水平，并在數(shù)字和定制設(shè)計(jì)中設(shè)置新的質(zhì)量結(jié)果（QoR）標(biāo)準(zhǔn)。

上周末，在第二屆中國(guó)研究生創(chuàng)“芯”大賽高峰論壇期間，新思科技中國(guó)董事長(zhǎng)兼全球副總裁葛群表示，以AI芯片為例，我們的算力能滿足最新的AI要求。身處芯片行業(yè)，我們知道這次革命比工業(yè)革命更迅速、規(guī)模更大且更深遠(yuǎn)。以芯片為基礎(chǔ)，AI、無人駕駛和新零售將變得更加的場(chǎng)景化和具像化。

此外，將AI引入EDA工具也是至關(guān)重要的。AI算法可以幫助客戶設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化的PPA目標(biāo)，開發(fā)性能更高的終端產(chǎn)品。具備AI特性的EDA工具可以幫助客戶設(shè)計(jì)出更好的芯片，并快速推向市場(chǎng)。

3、汽車行業(yè)對(duì)EDA需求強(qiáng)烈

Gartner預(yù)估，2020年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達(dá)260億臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模1.9萬億美元，其中，智能汽車將是最大宗的應(yīng)用，未來單臺(tái)車上所裝載的電子零件占比將突破50%。對(duì)此，瑞昱半導(dǎo)體資深處長(zhǎng)吳奇峰從EDA工具使用者的角度剖析，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）需通過穩(wěn)定、高帶寬的網(wǎng)路串連感測(cè)器、儀表板、方向盤，并將數(shù)據(jù)傳送至車載處理器進(jìn)行即時(shí)運(yùn)算，這些對(duì)創(chuàng)新和高端IC的需求與日俱增，設(shè)計(jì)復(fù)雜度以及對(duì)可靠性的要求也更勝以往。

因此，所有主要的EDA供應(yīng)商都在忙著為汽車客戶擴(kuò)展他們的制程組合，以滿足汽車客戶越來越多且越來越高的要求。另外，汽車行業(yè)還有一個(gè)特點(diǎn)，那就是許多設(shè)備不需要最先進(jìn)的制程，因此，EDA工具和服務(wù)的重要性就愈發(fā)突出了。

再者，由于對(duì)安全性和性能的要求不斷提高，設(shè)計(jì)的虛擬驗(yàn)證已成為芯片制造的必然部分。驗(yàn)證過程涉及在各種溫度和壓力條件下測(cè)試電氣和電子部件。該測(cè)試可確保設(shè)備故障不會(huì)導(dǎo)致任何不幸事故。汽車行業(yè)日益增加的復(fù)雜性正在影響整個(gè)行業(yè)對(duì)EDA工具的需求。

4、EDA工具和服務(wù)云化

當(dāng)下，EDA供應(yīng)商已經(jīng)開始在線提供他們的工具和軟件。全球互聯(lián)網(wǎng)普及率的提高使?jié)撛诳蛻艨梢暂p松地在線訪問這些工具，并使用它們來設(shè)計(jì)和制造芯片。這樣，由于降低了TCO和基礎(chǔ)設(shè)施成本以適應(yīng)這些工具，公司的資本支出減少了。這也有助于改善SCM，因?yàn)榻?jīng)銷商和分銷商的總數(shù)大大減少了。

因此，云端軟件和服務(wù)是未來的趨勢(shì)，它有兩個(gè)好處：首先，軟件按照服務(wù)的時(shí)間長(zhǎng)短收費(fèi)，對(duì)客戶來說，可以節(jié)省EDA的購買費(fèi)用，比如客戶整個(gè)開發(fā)階段為12個(gè)月，其中前端開發(fā)8個(gè)月，后端4個(gè)月，那么可以購買8個(gè)月的前端設(shè)計(jì)EDA軟件和4個(gè)月后端EDA軟件云服務(wù)，相比原來需要購買1年的完整前后端設(shè)計(jì)EDA軟件許可，可以大大節(jié)省費(fèi)用；其次，對(duì)于EDA供應(yīng)商來說，提供EDA云服務(wù)也能降低軟件盜版的發(fā)生概率。

從按照軟件使用付費(fèi)轉(zhuǎn)為按照服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行付費(fèi)。云端服務(wù)的最大阻礙就在于EDA行業(yè)的高度壟斷，大的EDA公司應(yīng)該是不太愿意采用這種方式。另外，有利就有弊，數(shù)據(jù)安全仍然是云服務(wù)的突出問題，公有云無法滿足客戶對(duì)數(shù)據(jù)安全的要求，這方面還需要進(jìn)一步完善。

中國(guó)的希望

目前，EDA行業(yè)高度壟斷，前3家EDA公司（Synopsys、Cadence及Mentor）壟斷了中國(guó)本土芯片設(shè)計(jì)95%以上的市場(chǎng)。

然而，我國(guó)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，而且國(guó)內(nèi)芯片公司起點(diǎn)高，也采用了很多最新的制程工藝，比如16nm、12nm和7nm。新工藝和新芯片應(yīng)用方向給現(xiàn)有EDA行業(yè)和芯片設(shè)計(jì)流程帶來了新的挑戰(zhàn)，也給中小EDA公司帶來了很多新的機(jī)會(huì)，比如全芯片并行門級(jí)仿真，復(fù)雜電路的快速ECO收斂，先進(jìn)工藝庫的穩(wěn)定性審查領(lǐng)域，EDA大廠在這些方面尚無成熟的解決方案，而中小EDA公司已經(jīng)提供了相關(guān)解決方案。

目前，國(guó)內(nèi)的EDA廠商有：華大九天、芯禾科技、廣立微、九同方微、博達(dá)微、概倫電子、創(chuàng)聯(lián)智軟等，這些廠商中，大部分以點(diǎn)工具為主，缺乏全面支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力，存在產(chǎn)品不全、與先進(jìn)工藝結(jié)合存在不足等問題。

在我國(guó)本土的EDA廠商當(dāng)中，華大九天、芯禾科技、廣立微被稱為“中國(guó)EDA三劍客”，它們各有優(yōu)勢(shì)，其中，華大九天是中國(guó)規(guī)模最大、技術(shù)最強(qiáng)的EDA企業(yè)。

過去十年，中國(guó)大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。正在與***地區(qū)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。其中大陸的競(jìng)爭(zhēng)主力軍為Fabless企業(yè)，中國(guó)大陸的Fabless公司已經(jīng)占全球的四分之一。

***地區(qū)的Fabless市場(chǎng)在全球市場(chǎng)中處于第二的位置，從2010年開始一直保持穩(wěn)定態(tài)勢(shì)，像Realtek，MediaTek和Novatek這樣的公司，都是世界排名前20位的Fabless企業(yè)。

有著如此多的Fabless公司，且市場(chǎng)占有率和活躍度很高，就給了EDA工具和服務(wù)足夠的發(fā)展空間。這也是我國(guó)未來幾年不斷發(fā)展和壯大國(guó)內(nèi)EDA業(yè)的基礎(chǔ)。

結(jié)語

如前文所述，全球EDA業(yè)呈現(xiàn)出了四大發(fā)展新趨勢(shì)，而中國(guó)的IC設(shè)計(jì)業(yè)欣欣向榮，處在這個(gè)發(fā)展階段，對(duì)于我國(guó)本土的EDA產(chǎn)業(yè)來說，既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。機(jī)遇在于廣闊的市場(chǎng)，以及趕上產(chǎn)業(yè)變革，會(huì)有后發(fā)優(yōu)勢(shì)的可能；而挑戰(zhàn)在于，如果抓不住這一發(fā)展窗口期，恐怕還是躲不過半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“大者恒大”的規(guī)律，很難從國(guó)際EDA巨頭那里搶得市場(chǎng)份額。