三巨頭瓜分百億美元的EDA軟件市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)如何突圍？

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（電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道 文/章鷹）2020年下半年，5G芯片市場(chǎng)再起波瀾。8月25日，據(jù)海外媒體，華為宣布在柏林IFA 2020期間，9月3日將舉行演講。市場(chǎng)預(yù)料，華為除了發(fā)表Mate 40系列旗艦新機(jī)之外，旗下海思最新“麒麟9000”處理器也將亮相。9月14日后，臺(tái)積電將不再供應(yīng)華為芯片，麒麟9000將成為絕版。8月28日，聯(lián)發(fā)科已經(jīng)向美方提出申請(qǐng)，希望之后能繼續(xù)供貨給華為。

華為Mate40概念設(shè)計(jì)

半導(dǎo)體芯片是5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，華為被美國(guó)制裁后，迅速調(diào)整了供應(yīng)鏈策略，大部分美系供應(yīng)商被排除在名單之外，同時(shí)大力扶持國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈，給予充分的成長(zhǎng)機(jī)會(huì)。縱觀IC全產(chǎn)業(yè)鏈，EDA位于芯片產(chǎn)業(yè)鏈頂端，地位重要，行業(yè)壁壘高。

EDA軟件行業(yè)規(guī)模小，但位于芯片產(chǎn)業(yè)鏈頂端，地位和作用十分重要，是整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的根基，2019年全球EDA市場(chǎng)105億美元的市場(chǎng)支撐了全球5000億美元的集成電路市場(chǎng)，以及背后近1.5萬(wàn)億美元的電子產(chǎn)業(yè)。

目前在EDA領(lǐng)域，美國(guó)三巨頭公司Synopsys、Candence和Mentor Graphics共計(jì)占據(jù)了全球64%的市場(chǎng)份額，中國(guó)公司如何突圍？電子發(fā)燒友記者集合呂芃浩博士、華大九天副總經(jīng)理郭繼旺、東南大學(xué)國(guó)家專(zhuān)用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)中心教研室主任楊軍、國(guó)微集團(tuán)聯(lián)席董事長(zhǎng)兼總裁帥紅宇的最新觀點(diǎn)和思考與工程師分享。

EDA市場(chǎng)，國(guó)際三大廠商壟斷局面短期難以撼動(dòng)

8月26日，在世界半導(dǎo)體大會(huì)上，工業(yè)和信息化部電子信息司副司長(zhǎng)楊旭東表示，2019年，中國(guó)集成電路市場(chǎng)需求規(guī)模已達(dá)到1.5萬(wàn)億元人民幣，在全球市場(chǎng)中所占份額超過(guò)50%。 2019年，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破7500億元。其中外資企業(yè)貢獻(xiàn)了超過(guò)30%的規(guī)模。

在EDA領(lǐng)域，外資廠商更是三家獨(dú)大。根據(jù)ESD Alliance數(shù)據(jù)顯示，2019年全球EDA軟件市場(chǎng)規(guī)模在105億美元，同比增長(zhǎng)8.3%，全球大部分EDA軟件市場(chǎng)被美國(guó)三大企業(yè)占領(lǐng)，2018年Synopsys占據(jù)32.1%的市場(chǎng)份額，Cadence、西門(mén)子旗下的Mentor Graphics市場(chǎng)份額分別為22%、10%。三大EDA軟件廠商全球市場(chǎng)份額超過(guò)64%，在中國(guó)的市場(chǎng)份額超過(guò)95%。

賽迪顧問(wèn)呂芃浩博士對(duì)記者表示，EDA在芯片設(shè)計(jì)中的地位十分重要，芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)繁多，精細(xì)而且復(fù)雜，對(duì)EDA軟件依賴強(qiáng)。摩爾定律下芯片的復(fù)雜程度和集成度不斷提升，芯片設(shè)計(jì)對(duì)EDA工具要求不斷提高。

他強(qiáng)調(diào)指出，近30年來(lái)晶體管從原來(lái)4000多一直發(fā)展到現(xiàn)在幾十億，密度增長(zhǎng)100萬(wàn)倍，必須使用EDA工具來(lái)提高設(shè)計(jì)效率，集成電路的成本問(wèn)題日益突出，現(xiàn)在14納米和16納米芯片投資要達(dá)到2億美元，7納米芯片要達(dá)到6億美元，前提是依賴EDA設(shè)計(jì)軟件，如果離開(kāi)EDA設(shè)計(jì)軟件，費(fèi)用會(huì)達(dá)到77億美元，相差200倍。

呂芃浩博士分析說(shuō)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年中國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)模約為5.8億美元，僅占全球市場(chǎng)的5.6%。中國(guó)EDA廠商總營(yíng)收不到4.2億元，只占全球市場(chǎng)份額的0.6%；同比增長(zhǎng)14.3%，國(guó)產(chǎn)化率約為10%。國(guó)內(nèi)EDA市場(chǎng)超過(guò)85%的份額是Synopsys，Cadence和Mentor三大廠商占據(jù)。

EDA各領(lǐng)域和區(qū)域市場(chǎng)2020年第一季營(yíng)收比重，來(lái)源ESD Alliance

從細(xì)分行業(yè)來(lái)看，ESD Alliance所追蹤的各個(gè)行業(yè)中，2019年CAE（電腦輔助工程）和SIP都可以列入EDA細(xì)分市場(chǎng)前兩名，2020年第一季度CAE占據(jù)32%市場(chǎng)份額，CAE工具在2020年第一季取得8.549億美元的營(yíng)收，年成長(zhǎng)1.7%，2019年第四季度平均值增長(zhǎng)24%；其次，SIP占據(jù)37%市場(chǎng)份額，有很多Fabless類(lèi)型的創(chuàng)業(yè)公司需要設(shè)計(jì)工具和SIP。PCB與MCM設(shè)計(jì)工具2020年第一季營(yíng)收2.509億美元，年增長(zhǎng)12%。SIP營(yíng)收第一季達(dá)到9.856億美元，年增長(zhǎng)12.5%。

國(guó)產(chǎn)EDA廠商面臨三大發(fā)展困境

目前國(guó)內(nèi)EDA軟件公司主要有華大九天、芯愿景、國(guó)微集團(tuán)、芯禾科技、廣立微電子、伯達(dá)維電子、藍(lán)海微科技、概倫電子等。華大九天承載熊貓系統(tǒng)的技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)的EDA企業(yè)，能提供全流程FPD設(shè)計(jì)解決方案。芯愿景擁有IC分析服務(wù)、IC設(shè)計(jì)服務(wù)及EDA軟件授權(quán)三大業(yè)務(wù)板塊。但與國(guó)際三大巨頭相比，國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)的短板非常明顯。

國(guó)內(nèi)EDA公司一覽

電子發(fā)燒友整理

呂芃浩博士指出，EDA指導(dǎo)芯片設(shè)計(jì)，全球份額美國(guó)占比最高，亞太地區(qū)增速最快，中國(guó)增長(zhǎng)13.6%，體現(xiàn)出中國(guó)作為集成電路市場(chǎng)重要貢獻(xiàn)力量。他分析說(shuō)，中國(guó)廠商目前面臨三大發(fā)展困境：

圖：賽迪顧問(wèn)呂芃浩博士

一、國(guó)內(nèi)EDA人才供給嚴(yán)重不足：國(guó)內(nèi)做EDA研發(fā)的人大約有1500人，除去在國(guó)際EDA公司的中國(guó)研發(fā)中心工作的，真正本土EDA研發(fā)人員，只有500人左右。

二、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不足，應(yīng)用環(huán)境惡劣：很多公司長(zhǎng)期使用國(guó)外的軟件，不敢輕易嘗試國(guó)產(chǎn)軟件，另外，很多中小企業(yè)對(duì)版權(quán)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)較差，盜版猖獗，對(duì)國(guó)內(nèi)EDA的迭代沒(méi)有好處。

三、EDA廠商與先進(jìn)工藝結(jié)合比較弱：國(guó)內(nèi)EDA廠商都比較缺乏PDK基礎(chǔ) ,EDA企業(yè)和國(guó)際先進(jìn)晶圓廠合作較弱，國(guó)內(nèi)晶圓廠提高自身制造技術(shù)的水平有限。

國(guó)家專(zhuān)用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)中心教研室主任楊軍指出，國(guó)內(nèi)EDA基礎(chǔ)薄弱，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：首先，國(guó)內(nèi)企業(yè)EDA產(chǎn)品全流程覆蓋率很低，不到20%，EDA軟件要覆蓋 IC 設(shè)計(jì)、布線、驗(yàn)證和仿真等所有方面，而國(guó)產(chǎn)EDA很多只涉及到其中的一部分環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)廠商優(yōu)勢(shì)主要在物聯(lián)網(wǎng)；其次，EDA產(chǎn)業(yè)積累薄弱，國(guó)內(nèi)EDA公司華大九天比較突出，其他規(guī)模都不大；還有，EDA人才青黃不接，國(guó)內(nèi)從事EDA人才很少，專(zhuān)門(mén)從事EDA領(lǐng)域?qū)Ｂ毥淌跀?shù)量不多。

國(guó)微集團(tuán)聯(lián)席董事長(zhǎng)兼總裁帥紅宇對(duì)媒體表示，國(guó)內(nèi)EDA行業(yè)主要存在三大問(wèn)題，一是國(guó)內(nèi)約5億美元EDA市場(chǎng)，其中國(guó)產(chǎn)EDA工具占比不到0.9%，而國(guó)際EDA市場(chǎng)占比更是不到0.1%。二是國(guó)內(nèi)EDA工具無(wú)法滿足先進(jìn)工藝下的芯片設(shè)計(jì)需求，也缺乏對(duì)foundry和封測(cè)廠的支撐。三是全球EDA從業(yè)人數(shù)約30,000人，國(guó)內(nèi)不足1500人。

多方力量共推EDA發(fā)展難題的解決之道

行業(yè)專(zhuān)家表示，想要做好EDA軟件生意，首先，是和代工廠保持密切溝通，其次才是算法和模型。從EDA行業(yè)龍頭發(fā)展龍頭歷程看，EDA行業(yè)是厚積薄發(fā)的生意，需要很長(zhǎng)時(shí)間的積累，美國(guó)Synopsys和Candence兩大巨頭為了維持行業(yè)地位和緊跟技術(shù)發(fā)展，其研發(fā)費(fèi)用占比高達(dá)35%、40%。為了省時(shí)省力，對(duì)于芯片設(shè)計(jì)公司來(lái)講，更傾向于平臺(tái)化的EDA采購(gòu)，而不是每個(gè)步驟用不同的EDA軟件。

呂芃浩博士指出，2019年，中國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)達(dá)1780家，2020年預(yù)計(jì)中國(guó)IC設(shè)計(jì)企業(yè)達(dá)3000家，在人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)都是欣欣向榮的，這些都給國(guó)產(chǎn)EDA軟件的發(fā)展提供了足夠大的市場(chǎng)。

他以中芯國(guó)際為例，“中芯國(guó)際14納米已經(jīng)量產(chǎn)，現(xiàn)在12納米和7納米工藝正在開(kāi)發(fā)中，國(guó)內(nèi)EDA廠商可以與代工廠合作開(kāi)發(fā)工藝包、開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行更新迭代。”

針對(duì)國(guó)內(nèi)EDA人才短缺，華大九天副總經(jīng)理郭繼旺給出了解決方案。集成電路產(chǎn)業(yè)增量在變大，產(chǎn)學(xué)研融合，只要這把火燒起來(lái)，總會(huì)產(chǎn)生一些效果。

他指出集成電路人才培養(yǎng)現(xiàn)在主要有三種方式：高校優(yōu)勢(shì)主要是理論基礎(chǔ)和學(xué)科寬度，教育部和產(chǎn)業(yè)對(duì)接，學(xué)生到公司后必須先上崗培訓(xùn)，缺乏實(shí)際操作的內(nèi)容。培訓(xùn)公司將培訓(xùn)做成產(chǎn)品，模式多樣，設(shè)計(jì)公司也往培訓(xùn)走，設(shè)計(jì)公司的局限性對(duì)自身細(xì)分行業(yè)了解，中國(guó)電子曾經(jīng)設(shè)想建立集成電路學(xué)院，突出EDA為平臺(tái)的產(chǎn)教融合是集成電路人才培養(yǎng)的重要途經(jīng)。EDA串聯(lián)產(chǎn)業(yè)和教學(xué)兩頭，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和學(xué)業(yè)聚集優(yōu)勢(shì)。

華大九天提供全流程EDA工具（附EDA產(chǎn)品工具），建立精煉的教師團(tuán)隊(duì)，發(fā)展更多的團(tuán)隊(duì)和協(xié)作團(tuán)隊(duì)來(lái)推動(dòng)EDA人才培養(yǎng)計(jì)劃。最后解決就業(yè)端和學(xué)校端的串聯(lián)。

楊軍主任則從高校教研切入，他指出：“近期，國(guó)家將集成電路定義為一級(jí)學(xué)科，我建議同時(shí)把EDA電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)為二級(jí)學(xué)科，圍繞著EDA建立專(zhuān)門(mén)的碩士培養(yǎng)班，完善課程培養(yǎng)體系包括配套一個(gè)培養(yǎng)方案，成立圍繞EDA方向?qū)ｉT(mén)培養(yǎng)的學(xué)科。二、EDA是多學(xué)科交叉融合，由電子、計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)共建，包括師資力量和課程設(shè)置。三、英雄不問(wèn)出處，以賽代練，吸引更多EDA人才。四、順應(yīng)EDA智能化發(fā)展趨勢(shì)，與AI人工智能學(xué)院互相協(xié)作。”

帥紅宇表示，目前，國(guó)內(nèi)高校幾乎完全沒(méi)有EDA相關(guān)培養(yǎng)方向及EDA相關(guān)課程開(kāi)設(shè)，EDA相關(guān)教材主要是VHDL/Verilog語(yǔ)言或可編程器件FPGA。

他分析說(shuō)，國(guó)內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)面臨的最大問(wèn)題就是國(guó)內(nèi)沒(méi)有形成一個(gè)完整的、互相促進(jìn)的產(chǎn)業(yè)鏈，抱團(tuán)一直是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最重要方向。半導(dǎo)體集成電路行業(yè)環(huán)環(huán)相扣，只有通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動(dòng)，才能獲得成功。

小結(jié)：

面對(duì)芯片設(shè)計(jì)的難關(guān)，EDA軟件平臺(tái)建設(shè)迫在眉睫，相對(duì)國(guó)際巨頭，國(guó)產(chǎn)EDA差距三方面差距明顯：首先缺少數(shù)字芯片設(shè)計(jì)的核心工具模塊，無(wú)法支撐數(shù)字芯片全流程設(shè)計(jì)；其次先進(jìn)工藝支撐不夠，暫時(shí)未進(jìn)入先進(jìn)代工廠的聯(lián)盟；還有缺乏制造及測(cè)試EDA系統(tǒng)，無(wú)法支持集成電路封測(cè)的應(yīng)用需求。現(xiàn)在各個(gè)層面，從大學(xué)EDA人才培養(yǎng)，到華大九天提供的EDA軟件培訓(xùn)，還有代工廠先進(jìn)制程的不斷開(kāi)發(fā)，我們期待未來(lái)中國(guó)EDA企業(yè)取得不斷地突破，真正實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)計(jì)自主可靠。

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