資本追逐競投,中國EDA產(chǎn)業(yè)煥新顏

北京證監(jiān)局披露了北京華大九天科技股份有限公司（華大九天）的上市輔導信息，華大九天擬赴創(chuàng)業(yè)板IPO。這已經(jīng)是第四家宣布進行IPO的EDA公司，之前三家都是宣布擬在科創(chuàng)板IPO，分別是廣立微（2020年12月16日）、概倫電子（2021年1月21日）、國微思爾芯（2021年2月1日）。值得關(guān)注的是，這四家宣布擬IPO的EDA公司潛心耕耘都超過10年，成立時間最長的廣立微已經(jīng)成立18年，其次是國微思爾芯成立17年，華大九天成立12年，概倫電子成立11年。

EDA公司如此密集宣布擬IPO，引來更多關(guān)注。一時間，引發(fā)了國產(chǎn)EDA高潮。

資本追逐競投EDA

根據(jù)芯思想研究院的統(tǒng)計，2020年中國EDA公司保有數(shù)量28家，而在2017年只有16家，3年時間EDA公司保有數(shù)量增長了75%。

從融資次數(shù)來看，從2000年至今，28家EDA公司僅僅完成34次融資。其中2017年以前只有2家公司進行過3次融資，2018年有5家公司進行了5次融資，2019年有4家公司進行了4次融資。2020年有9家公司進行了15次融資，2021年前2個月，有6家EDA公司進行7次融資，最近這26次融資金額大都是以億元級計算。

從融資金額來看，2020年3月成立的芯華章在一年時間內(nèi)就完成5次融資，融資金額超過十億元級，創(chuàng)下國產(chǎn)EDA融資金額之最。

從投資企業(yè)數(shù)量來看，深知EDA痛點的華為旗下哈勃竟在兩個月內(nèi)完成了對三家EDA公司（九同方、飛譜、立芯）的投資；中芯聚源也布局了三家EDA公司（廣立微、芯和、芯華章）；興橙資本投資了兩家EDA公司（概倫、東方晶源）。

從融資時間節(jié)點來看，在2018年11月5日宣布設(shè)立科創(chuàng)板后，中國EDA公司竟然完成了28次融資，包括廣立微、國微思爾芯、概倫電子三家擬科創(chuàng)板IPO的EDA公司的全部6次融資。

高壁壘的EDA

廣立微、國微思爾芯、概倫電子三家擬科創(chuàng)板IPO的EDA公司都沉淀了10年以上的技術(shù)積累。而近兩年成立的芯華章、鴻芯微納、芯行紀、全芯智造等EDA公司的核心團隊都具有十年以上的經(jīng)驗。

其實EDA就是一個技術(shù)高度密集的硬科技領(lǐng)域，不僅需要團隊有扎實的技術(shù)積累和深刻的市場洞察，更需要堅持的技術(shù)信念和強大的研發(fā)能力。

隨著工藝的提升和設(shè)計方法的改善，芯片性能在近幾年得到大幅度提高。5G的來臨，電路工作頻率變得越來越高，容易引起電遷移效應；SoC芯片也使設(shè)計越來越復雜；AIoT的興起，低功耗變得日益重要；FinFET以及GAA工藝的出現(xiàn)，器件機理發(fā)生了變化；線寬越來越小，在10納米級制程下，良品率高低越發(fā)突顯。這些都對現(xiàn)有EDA工具提出了不小的挑戰(zhàn)。盡管現(xiàn)有EDA工具已經(jīng)非常成熟，但由于這些挑戰(zhàn)的存在，也給中國本土EDA廠商帶來了無限機遇。

自1958年集成電路問世以來至現(xiàn)在，其工藝節(jié)點已經(jīng)從10微米進展至3納米，臺積電宣布要在2021年下半年實現(xiàn)3納米風險量產(chǎn)；晶圓尺寸也從0.5英寸進展至12英寸，業(yè)界已經(jīng)推出18英寸晶圓硅片；工藝從平面MOS工藝進展至立體工藝FinFET（鰭式場效應晶體管，F(xiàn)in Field-Effect Transistor），以至下一代工藝GAAFET（全環(huán)繞柵極晶體管，Gate-All-Around Field-Effect Transistor）。在指甲大小的芯片內(nèi)集成的晶體管數(shù)量從個位數(shù)發(fā)展到數(shù)百億甚至千億級，目前集成晶體管數(shù)量最多的芯片是由人工智能初創(chuàng)公司Cerebras Systems公司推出的Wafer Scale Engine，集成了1.2萬億晶體管。

這一切都有源于一個幕后的無名英雄“EDA工具”。EDA是電子設(shè)計自動化（Electronic Design Automation）的縮寫，是從計算機輔助設(shè)計（Computer-aided design，CAD）、計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）、計算機輔助測試（Computer Aided Translation，CAT）和計算機輔助工程（Computer-aided engineering，CAE）等發(fā)展而來的。

EDA工具從20世紀60年代出現(xiàn)到20世紀80年代，隨著電子行業(yè)的急劇發(fā)展，設(shè)計方法也發(fā)生了很大的變化。日益復雜的集成電路和電子系統(tǒng)，加上合格的集成電路工程師稀缺，創(chuàng)造了電子設(shè)計工具的需求。使用電子設(shè)計工具的優(yōu)勢有，一是可以縮短上市時間和產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)成本；二是促進設(shè)計可靠、高速、高密度的集成電路。

1970年代屬于CAD/CAE時代，也是是EDA的雛形時期，之前的設(shè)計人員依靠手工完成電路圖的輸入、布局和布線，隨著可編程邏輯技術(shù)的出現(xiàn)，開發(fā)人員嘗試將整個設(shè)計工程自動化，不再僅僅滿足于完成光刻掩模版的出圖，電子設(shè)計工具出現(xiàn)，相對于手工設(shè)計方法而言是一個更大的改進，但工程師們?nèi)匀换ㄙM了不必要的時間來連接硅芯片上使用的數(shù)千個節(jié)點（或門），當年的三巨頭是Calma、ComputerVision與Applicon；1980年代EDA走向商業(yè)化，由于可編輯邏輯器件的成熟，硬件描述語言VHDL和Verilog產(chǎn)生了，為EDA的商業(yè)化打下來非常好的基礎(chǔ)，Synopsys、Cadence、 Mentor開始出山；1990年代系統(tǒng)設(shè)計階段，隨著硬件語言的標準化和集成電路設(shè)計方法的不斷發(fā)展，推動了EDA設(shè)計工具的普及和發(fā)展，該時期的EDA技術(shù)特征是高級語言描述、系統(tǒng)級仿真和綜合技術(shù)；2000年代后EDA進入快速發(fā)展階段，在仿真驗證和設(shè)計兩個層面支持標準硬件語言的EDA軟件工具功能更加強大，更大規(guī)模的可編程邏輯器件不斷推出，系統(tǒng)級、行為級硬件描述語言趨于更加高效和簡單。

EDA是數(shù)字經(jīng)濟時代的關(guān)鍵系統(tǒng)，也是鏈接數(shù)字世界和物理世界的橋梁。但是EDA市場是一個比較小眾的市場，2020年EDA/IP全球產(chǎn)值約120億美元，然而就是這小小的120億美元，卻撬動了超過4000億美元的半導體市場甚至是約16000億的電子產(chǎn)品市場。

今天，EDA市場已經(jīng)成了一個寡頭市場，Synopsys、Cadence及Siemens EDA（原Mentor）三巨頭把持全球70%以上的市場份額，更是占有中國市場90%左右的份額。而且三巨頭有著其他EDA公司難以逾越的知識鴻溝，這些鴻溝并不僅僅是靠自身的技術(shù)沉淀與自主研發(fā)得來的，更多的是靠著百川匯海的并購而形成的。

全球EDA發(fā)展史其實就是一部并購史，僅僅由三巨頭發(fā)起的并購就超過200多起，而目前發(fā)生在中國的EDA并購只有兩起，其中一起是出售給美商是德科技（Keysight），另外一起是概倫電子收購博達微。而這兩起并購都和一個叫李嚴峰的人有關(guān)。

熊貓CAD沖破籬笆，點亮火種

有人說，我國半導體落后是由于發(fā)展晚，EDA技不如人是國內(nèi)開展EDA研究晚。其實起步都不晚，今天落后的局面都是特殊環(huán)境造成的。

中國大陸的EDA萌芽可以追溯到1978年秋在桂林陽朔舉辦的“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計自動化”學術(shù)會議，有67個單位，140多名代表參加了會議。本次會議被譽為“中國EDA事業(yè)的開端”。參加本次會議的代表都成為了中國EDA事業(yè)的核心。

但是當時CDA的研究小而散。比如清華大學計算機系在1975年就成立的CAD研究室，從事理論、算法、軟件及系統(tǒng)研究和開發(fā)。1979年，清華大學計算機系與機械工業(yè)部自動化所合作，開發(fā)集成電路圖版設(shè)計工具。1983年清華大學微電子所開始籌建CAD研究室。當時的無錫華晶也在開發(fā)自有的集成電路版圖設(shè)計系統(tǒng)。

1986年7月，春風刮進了電子信息產(chǎn)業(yè)，新中國第一批集成電路設(shè)計中心分別在北京、上海、無錫成立。1989年2月機電部在無錫召開“八五集成電路發(fā)展戰(zhàn)略研討會”，提出了“振興集成電路產(chǎn)業(yè)，形成規(guī)模生產(chǎn)”的方針。但當時遇到一個棘手的問題，打開芯片大門的那把鑰匙在外國人手里。受制于巴統(tǒng)協(xié)議，中國無法買到芯片設(shè)計所需的EDA工具，國內(nèi)的ICCAD工具研發(fā)，停留在一級系統(tǒng)和二級系統(tǒng)階段。為了擺脫這種受制于人的狀態(tài)，國家動員了全國16家單位、100多位專家齊聚北京，研發(fā)我國自有的集成電路計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，命名為“熊貓集成電器CAD系統(tǒng)”，寓意EDA是珍貴且稀有的國寶。熊貓CAD是中國第一套完整、自主的集成電路輔助設(shè)計系統(tǒng)，為中國的EDA產(chǎn)業(yè)乃至整個集成電路工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。據(jù)報道，熊貓CAD在20家設(shè)計公司和高?？蒲袡C構(gòu)得到應用，共安裝了55套系統(tǒng)，開發(fā)完成近200個集成電路品種，建成了7個經(jīng)過工藝驗證的實用化單元庫。

但很可惜，熊貓CAD開發(fā)完成，巴統(tǒng)解禁，面對國外更為成熟的EDA工具，國內(nèi)IC設(shè)計企業(yè)包括參與熊貓系統(tǒng)開發(fā)的單位都紛紛投入海外EDA的懷抱，海外EDA公司與國內(nèi)高校合作，將EDA引入課堂，培養(yǎng)了一批又一批熟悉海外EDA軟件的芯片工程師。可以說由于時代的局限和某些關(guān)鍵問題上的戰(zhàn)略失誤，隨后的中國EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展陷入了十多年的沉默期。

中國EDA產(chǎn)業(yè)煥新顏

要想解決EDA被巨頭壟斷的問題，依靠實驗室、研究院所，是完全沒有任何可能的。EDA行業(yè)壁壘非常高，想依靠黑科技一掌擊斃巨頭們，是不現(xiàn)實的。有業(yè)界人士表示，與其想著打敗巨頭們，不如先看看市場是什么樣子的，看看三巨頭是如何運作的。

解決EDA被巨頭壟斷歸根到底還是商業(yè)問題、市場問題。那就需要市場化的公司來挑戰(zhàn)。

工藝越來越復雜、分工越來越細化、工具鏈也越來越長。但工具的性能、性質(zhì)本身來說并沒有改變。雖然有很多挑戰(zhàn)，但是都被一一化解了，并沒有一個全新的問題需要解決。目前EDA越來越成熟、完善，問題越來越少，只能是優(yōu)化再優(yōu)化。這就意味著如果想重新做一套工具，基本上不可能。如果想突破，只能首先尋求一個一個點突破，用點串成一條線，再把線織成一個面。

EDA作為集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的命脈，自始至終連接和貫穿著芯片制造和科技應用的發(fā)展；芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試，直至電子產(chǎn)品的設(shè)計，每個環(huán)節(jié)都離不開EDA工具。

芯片設(shè)計時需要論證設(shè)計方案的正確性和確保設(shè)計輸入的正確性和完整性，這就需要布局面線、邏輯綜合、物理實現(xiàn)、驗證等工具；晶圓制造過程中要滿足良率的需求，則需要用到OPC、工藝仿真、、設(shè)計接口、良率分析等工具；封裝測試和電子產(chǎn)品設(shè)計都要用到封裝設(shè)計工具和PCB設(shè)計工具。

芯片設(shè)計和晶圓制造的要用的各種EDA點工具，國內(nèi)大多都有所布局。

2009年，華大電子的EDA部門獨立成為華大九天，專注于EDA工具的研發(fā)。華大九天承載了熊貓系統(tǒng)的技術(shù)，在面板領(lǐng)域這一還未被巨頭們重視地方找到了突破口，如今華大九天是全球唯一一個能夠提供全流程面板設(shè)計解決方案的供應商。今天華大九天已經(jīng)可以提供全定制模擬/數(shù)?；旌螴C設(shè)計全流程解決方案、數(shù)字IC設(shè)計優(yōu)化解決方案、晶圓制造專用EDA工具和平板顯示（FPD）設(shè)計全流程解決方案，擁有多項全球獨創(chuàng)的領(lǐng)先技術(shù)。

廣立微針對晶圓制造的良率和成品率的解決方案，可謂是“十年磨一劍，利劍終出鞘”，公司的三大工具（版圖關(guān)鍵面積及其它版圖特征分析的軟件VirtualYield?、創(chuàng)建參數(shù)化單元軟件SmtCell?和快速方便地分析數(shù)據(jù)并構(gòu)建多種不同類型的圖表來完成數(shù)據(jù)的分析報告的軟件DataExp?）和兩個測試設(shè)計平臺（對設(shè)計劃片槽和MPW測試芯片提供完整的解決方案的TCMagic? 平臺、提供完整的對大型可尋址及劃片槽內(nèi)可尋址測試芯片的解決方案的ATCompiler?平臺）已經(jīng)在全球多個頂級公司投入使用。

國微思爾芯則聚焦集成電路電子設(shè)計前端的驗證業(yè)務(wù)，通過自主開發(fā)的仿真編譯軟件、仿真運行軟件和仿真加速硬件，采用建模驗證、形式驗證、軟件仿真、門級仿真、硬件仿真、原型驗證等多種驗證方法學，并借助仿真驗證云等多種技術(shù)手段，支持芯片開發(fā)者構(gòu)造完整的仿真環(huán)境，達到芯片設(shè)計環(huán)節(jié)中的功能驗證目的，協(xié)助芯片開發(fā)者發(fā)現(xiàn)芯片設(shè)計中的缺陷并確保芯片功能的正確性。目前服務(wù)于全球超過500家客戶，其中不少為全球知名企業(yè)。

概倫電子致力于實現(xiàn)DTCO（設(shè)計工藝協(xié)同優(yōu)化）落地的從數(shù)據(jù)驅(qū)動的測試、建模建庫、仿真、驗證為一體的創(chuàng)新EDA解決方案開發(fā)，以提升先進工藝節(jié)點下集成電路設(shè)計與制造的競爭力。公司的集成電路制造EDA領(lǐng)域的建模及分析驗證平臺、集成電路設(shè)計EDA領(lǐng)域的快速電路仿真及良率和可靠性設(shè)計驗證平臺、高端半導體器件電學特性測試系統(tǒng)等在業(yè)界受到好評。

芯華章立足芯片驗證技術(shù)的創(chuàng)新，推出全球最快的開源EDA仿真器EpicSim、全球首款開源的形式驗證工具“靈驗EpicFV”和首個支持國產(chǎn)計算機架構(gòu)的動態(tài)仿真技術(shù)與產(chǎn)品“靈動EpicElf”，未來公司產(chǎn)品將全面覆蓋數(shù)字芯片驗證需求，包括：硬件仿真系統(tǒng)、FPGA原型驗證系統(tǒng)、智能驗證、形式驗證以及邏輯仿真。

芯行紀致力于數(shù)字后端EDA工具的研發(fā)，將形成涵蓋從布局、預布線、布局優(yōu)化、時鐘樹綜合、時鐘樹優(yōu)化、詳細布線、頂層集成的全部技術(shù)。

法動科技和九同方都在射頻領(lǐng)域?qū)で笸黄?。全芯智造和東方晶源則在晶圓制造領(lǐng)域取得突破

2019年成立的俠為電子則另辟蹊徑，專注PCB系統(tǒng)與IC封裝全流程EDA軟件研發(fā)，用于封裝和電子產(chǎn)品設(shè)計。

小結(jié)

盡管我國EDA發(fā)展經(jīng)歷了十多年的沉默期，但我們也欣喜的發(fā)現(xiàn)，微弱的EDA火種依稀存在，他們是華大電子、華天中匯、廣立微、思爾芯，但再微弱的火種畢竟還是火，一旦時機成熟，聚集在一起也能照亮黑暗。

正是這些微弱的EDA火種，點燃了我國EDA產(chǎn)業(yè)的希望。今天我國在很多點工具上已經(jīng)實現(xiàn)了從0到1的突破，希望今年有更多的點工具實現(xiàn)從0到1的突破。

短板要彌補，長板要加強。由點到線到面，希望以更穩(wěn)健的心態(tài)去推動我國EDA產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
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