芯片之母，EDA了解一下？

EDA是什么？EDA是芯片之母，是芯片设计中最上游、最高端的产业。TMT产业发展焦点的5G芯片、AI芯片，也是着眼于芯片设计，而芯片设计则离不开设计软件EDA，EDA可以说是芯片产业链中的“任督二脉”。

EDA全称为电子设计自动化，是一种在计算机辅助下，完成芯片设计方案输入、处理、模拟、验证的软件工具。芯片产业链上游负责提供技术支撑，包括提供电子设计自动化软件开发、授权和服务的EDA企业；中游为制造商，下游为应用领域系统厂商。可以说，EDA位于芯片产业链最顶端的位置，具有牵一发而动全身的重大影响力。

EDA是集成电路产业链中相对产值较小但又极其重要的关键环节，具有“体量小，集中度高”的特点。EDA软件的市场被Synopsys、Cadence、Mentor、Ansys 四家美国公司占据了全球 EDA 行业 90%的市场份额，在中国市场，集中度更高，EDA 95%的份额由Synopsys、Cadence、Mentor瓜分。相对于晶圆代工，未来EDA软件会是我国集成电路行业实现自主可控的关键瓶颈。

芯片设计可分为前端和后端，前段主要将设计HDL编码转化为 netlist 门级网表并进行一系列的仿真、验证，使门级电路图从规格、时序、功能上复合要求；后端主要将对门级电路图布局、布线，生成版图，同时对信号完整性、版图的合规性、工艺要求等进行验证。

经过几十年的发展，现代EDA几乎涵盖了芯片设计的方方面面，具有的功能十分全面，对于芯片来说，好的布局和布线会节省面积，提高信号的完整性、稳定性，直接提高芯片的可靠性。借助这个电子自动软件，工程师就能在电脑上对芯片设计的前后端技术和验证技术进行操作，帮助芯片更好地走线、验证和仿真。EDA极大的提高了芯片设计的效率，同时在芯片制造、封测环节也有应用，与材料、制造设备共同构成集成电路的三大基础。尤其在现今的复杂芯片之中，包含上亿甚至数十亿以上的晶体管，设计过程中需要持续的模拟和验证，缺少EDA的帮助，几乎无法完成设计工作，重要性不言而喻。

我国的 EDA 发展历史：

国内从20世纪80年代中后期开始，就投入到EDA产业的研发当中，国内为了更好发展集成电路产业，在1986年就开水研发我国自有集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统，在1993年国产首套EDA熊猫系统问世，但之后国内的EDA发展曲折而缓慢。

国产EDA行业成长过程中，国内已经出现多个EDA厂商萌芽。2008年，国内从事EDA研究的公司有华大电子、华天中汇、芯愿景、爱克赛利、圣景微、技业思、广立微和讯美等，此后十年发展，华大九天、芯禾科技、广立微、博达微、芯愿景等几个企业从国产EDA阵型中展露生机。

目前国内规模最大、技术实力最强的EDA龙头企业是华大九天。华大九天拥有全流程数模混合信号芯片设计系统、SOC后端设计分析及优化解决方案、平板（FPD）全流程设计系统、IP以及面向晶圆制造企业的相关服务，杭州广立微优势在于成品率分析和测试工具，概伦电子开发了SPICE建模工具BSIMPlus和低频噪声测试系统、业界独创的千兆级SPICE仿真器NanoSpice Giga和电路与工艺互动设计平台MEPro等，芯愿景的国产EDA软件在项目定制化、产品兼容度等方面优势显现，特别在产品工艺/技术分析等细分领域。

5月19日，上交所受理了北京芯愿景软件技术股份有限公司的科创板上市申请。在招股说明书中，芯愿景披露公司2019年财报，IC分析服务、IC设计服务、EDA软件授权的营收占比分别为83.13%、14.02%、2.85%。芯愿景在招股说明书中也有说明：“长期以来，公司直接授权客户使用软件获得的收益相对较小，商业模式、产品适用范围等与同行业的华大九天、铿腾电子、新思科技、明导国际等存在差异，可比性较弱。”

尽管芯愿景在EDA授权方面相对于同行处于弱势地位，但毕竟都是EDA行业中第一个上市的公司，不积跬步无以至千里，芯愿景愿成国产EDA的一块拼图。

开发效率提升200倍，全国人才仅1500，芯片之母EDA软件到底是啥？

网上有这样一个说法，有100个对软件开发一窍不通的顶尖芯片设计师团队，和100个对芯片设计一窍不通的软件工程师，谁能更先开发出EDA。

答案是都不可能，但如果把这200人凑在一起，共同开发呢？答案还是不可能，因为两个团队之间难以配合。

那么到底需要什么样的条件才能开发EDA软件？ EDA软件又是什么？中国EDA软件发展又经历了什么样的残酷历史？

朋友们大家好，我是工研车间微胖叔，今天来聊聊半导体行业的摇篮，EDA软件。

EDA软件是什么？

EDA的全称是电子设计自动化，是芯片设计中必须使用到的一类软件工具，覆盖芯片设计的全流程，芯片设计企业需要完成芯片的设计、仿真、验证等大大小小多个环节，不同环节对应不同的EDA软件，经过多轮的设计和验证，最后生成一个完整芯片版图文件，才能交付给晶圆厂生产。

这好像看起来也很简单，这不就跟室内家装设计一样简单吗？只要设计师做出方案，交给施工队就好了。

但是如今的芯片上的晶体管的数量都已经用亿来计算，这就相当于一名家装设计师，去做一亿个房间的设计，同时还要考虑房间和房间之间通行效率。如果没有自动化软件，这是不可能做到的。

比如说，当今14nm芯片的设计成本是2亿美元，7nm则是6亿美元，这是有EDA的情况下。如果没有EDA，就需要大量的设计师，去进行大量重复枯燥的工作，一方面极大拉长开发周期，同时也会让成本上升超过200倍。那么，设计一个7nm芯片就需要1200亿美元，考虑到人才数量和时间周期，不用EDA设计芯片，这就是一件根本不可能实现的事情。

中国EDA软件又经历了怎样的历史呢？

上个世纪80年代，在互联网都没有接入的时代，中国就针对EDA软件设立了专项计划。1993年，国产自研EDA系统“熊猫”问世，短暂掀起了国产EDA的风潮，当时国内有20家企业使用国产EDA，完成了超过200个芯片的设计，那个时候熊猫EDA和国际领先水平的差距还没现在这么大。

随后1994年，EDA厂商被解除限制，外国厂商涌入中国，带来了更完整更先进的套装型工具包，同时还有成熟的商业模式和策略，迅速抢占了国产EDA的市场，让国内的EDA行业基本陷入停滞状态十几年。

新思科技在人民大会堂举办向清华大学捐赠的仪式

这个现状一直维持到2008年，但是事到如今，EDA的国产化率仍然很低。

目前，EDA软件被三大外国巨头垄断，分别是新思科技、Cadence和收购了Mentor公司的西门子集团。这个行业的最大特点是，研发费用投入高，但是市场规模却特别小，从业人员也不多，三大巨头企业总人数大概是2.8万人左右，这就占到了全球EDA行业的60%。

而国内所有EDA企业的人员加在一起，也不过1500人，国内最大的EDA企业也不过只有660人，研发人员不到500人。而且这样的研发人才很稀缺，不光需要懂软件开发，还需要对芯片设计和制造有很深刻的理解。如果想要和国际巨头竞争，还需要上万人才的参与，虽然近年来发展迅猛，但是补齐人才缺口还需要好几年时间。

除了人才以外，外国巨头还有知识产权护城河，一颗芯片中要使用到来自各个企业的芯片IP，外国EDA企业基本上垄断了接口类IP，很多芯片设计公司在使用EDA软件的同时，还会使用EDA企业的IP，新思科技和Cadence已经是世界上仅此于ARM公司，第二大和第三大的IP授权公司。

国内EDA企业不仅在IP授权上话语权较弱，还没有形成全流程覆盖，占有的市场份额很小，一方面是长期以来，国内企业不敢轻易尝试国产软件，小企业也不愿意购买正版软件，导致国产EDA市场份额很少。

另一方面则是最重要的问题，EDA软件的迭代和开发需要和晶圆厂紧密配合，这就是下一个问题。

EDA软件研发需要什么样的条件？

举个例子，台积电在开发N7工艺的时候，新思科技就同步启动了EDA设计平台和IP部件的开发，经过两家公司的相互优化和实际生产的验证流程之后，在台积电推出N7工艺的时候，新思科技的EDA也同步上线，新思科技和台积电已经成为绑定状态，想要导入台积电的先进工艺，就必须使用新思科技的EDA软件。

也只有通过新思科技，芯片企业才有资格拿到台积电的晶圆代工份额。结合这几天的新闻，我们也能知道，台积电推迟在2nm节点上导入GAA技术，对于国内芯片厂商来说也是一件好事，起码目前台积电3nm的代工不受限制。

台积电和新思科技的合作模式也反映出EDA研发的必要条件，必须产研结合 。

EDA软件和制程工艺紧密相连，EDA软件需要晶圆厂进行验证，才能证明软件有效。而且，不同的晶圆厂的制程工艺稍有不同，这就意味着一套软件需要通过多家晶圆厂的验证，这就进一步增加了扩张市场份额的难度。

总的来说，国内厂商实力和人才现状和国际一流水平差距不小，但是同样也有机会，在AI、5G、物联网领域目前已经出现了外国企业覆盖不到的情况，随着政策扶持，国产厂商有望成为这些领域的规则制定者，也有望开发出国产IP，对外国企业构筑起护城河。

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