集微網報道（文/朱秩磊）數十年中，摩爾定律演進推動著晶片製造工藝和設計架構發生了翻天覆地的變化，隨著電晶體尺寸逼近物理極限，未來先進設計及工藝向著延續摩爾定律（More Moore）、超越摩爾定律（More than Moore）和新型器件（Beyond CMOS）等方向演進，
作為核心工具的EDA也需同步邁入發展新時期
，以支撐更先進工藝節點、更復雜的設計和製造及更多樣化的設計應用。
另一方面，從2018年華為被制裁引發國內半導體產業驚醒，到最近美國升級EDA出口禁令，國產EDA因為人為建成的“壁壘”打開了更廣闊的市場空間。國內晶片設計、製造產業鏈的不斷升級，華大九天、概倫電子、廣立微等領軍企業上市以及合見工軟、芯華章、芯和、行芯、芯啟源等數十家生力軍的崛起，
國內EDA行業也邁入了發展新階段。
從0到1突破，全流程還有35~40%的空白要填補
中國EDA產業起步並不晚，上世紀90年代初就誕生了首個國產自研EDA系統“熊貓”，但由於缺乏晶片設計產業鏈的土壤以及國家對產業的支撐，中國EDA產業經歷了近20多年的寒冬。2018年後國產EDA迎來創業潮，據集微諮詢不完全統計，2021年EDA賽道融資事件就超15起，融資企業超12家，融資規模或超20億元；遠超2020年的超5起融資事件、超13億元規模，從政策扶持到資本湧入，推動了該領域的井噴式增長。
按照設計物件的不同，EDA工具可分為模擬設計、數字設計、晶圓製造、封裝、系統五大類等，主流的點工具有上百種，晶片設計、晶圓製造及封測各環節中的不同流程對 EDA工具的功能需求不同，需使用不同種類的點工具。經過數十年發展，EDA行業三巨頭Synopsys、Cadence和Simens Industry Software（原Mentor Graphics）已實現全流程的覆蓋，並在部分點工具上具備獨特的優勢。諸如Synopsys的優勢在於數字晶片設計、靜態時序驗證確認以及SiP提供；Cadence的強項在於模擬或混合訊號的定製化電路和版圖設計；Simens Industry Software主攻後端驗證、可測試性設計和光學臨近修正。他們在鞏固自身點工具領先地位的同時，也以其為中心，透過併購等手段逐步向其他流程擴張。
審視國產EDA的發展，由於EDA眾多關鍵技術中每個細分領域均具備極高的技術壁壘、人才壁壘和生態壁壘，我們對數位電路全流程和先進工藝等支援仍顯不足。不過
部分企業逐步在特定領域全流程以及部分點工具上形成了突破，獲得了一定的市場份額。
例如在已上市企業中，
華大九天已實現類比電路的全流程工具覆蓋
，在數位電路設計、平板顯示電路設計和晶圓製造等領域也有獨特的技術優勢；
概倫電子在器件建模、數字模擬及驗證EDA領域具有技術領先性，
近期釋出了其承載以DTCO理念創新打造EDA全流程的平臺產品NanoDesigner，邁向發展新階段；
廣立微在晶片成品率提升和電性測試快速監控技術等製造類EDA領域具有獨特價值
。其餘數十家生力軍企業也擁有各自能打的點工具產品，隨著這些企業的迅速成長，國產EDA在多個領域均實現了從0到1的突破，邁入打造全流程的新階段中。
業內專業人士指出，目前
國產EDA工具整體上能夠商業化、產品化，能夠交付產業界使用的，大概只能覆蓋60%~65%的流程，也就是說還有35%~40%的點工具還存在空白
。例如EDA工具中用量佔比最大的
RTL模擬
，其次是
邏輯綜合
，都還沒有可以商用的工具。有些工具已經開發出核心技術，可以試用，但是規模化推廣還有很多問題要解決。技術缺失就不能滿足產業需求，因此
做EDA全流程是產業必須完成的第一要務
。存在空白是一方面，另外在
先進工藝製程上也有所缺失
，現在國內已經有很多設計公司可以基於7nm甚至3nm設計，但國內EDA工具還無法支援，一個很重要的原因是拿不到先進工藝的引數，就無法與它適配、最佳化。
行芯科技董事長兼總經理賀青也表示，這兩年國內EDA行業發展雖然如火如荼，但是真正能實現商業化應用的數字EDA工具還比較少。“行芯創始團隊2018年回國從0開始，用了四年才實現EDA工具的商業化。”賀青解釋，
數字晶片從設計到流片成本高昂，所需EDA工具種類多、要求高，要實現數字EDA全流程，單靠一家企業行不通。
合見工軟認為，目前數字晶片的規模動輒上百億門，且隨著工藝的進階，流片成本居高不下，流片失敗的損失難以估量，
驗證和除錯越來越成為解鎖流片成敗的關鍵環節，成為研發工具成本佔比最高的一塊，因此驗證領域的突破對中國晶片產業發展至關重要。
驗證和除錯工具的架構和技術都需隨著驗證流程和方法學的發展而不斷創新，國外廠商因長期的積累轉身難免有包袱。在當下的時間節點，國內EDA廠商可以站在更高的起點，以全面的驗證全景圖為基礎來設計產品的架構和功能，
解決從0到1的問題，實現新的突破。
要實現國產EDA驗證工具的突破，最重要的是要在規模、效能和自動化層面全面提升。該公司因此也選擇了驗證作為EDA工具的首先突破點，只有解決驗證上的複雜難題才能幫助國內晶片公司設計出具有國際競爭力的產品。合見工軟去年推出了FPGA原型驗證系統，今年6月釋出了UV APS全新功能升級版，首次真正意義上實現了系統級Sign-off功能，可在同一設計環境中匯入多種格式的IC、Interposer、Package和PCB資料，支援全面的系統互連一致性檢查（System-Level LVS），同時在檢查效率、圖形顯示、靈活度與精度上都有大幅提升。
驗證與模擬環節的痛點，在於軟硬體驗證脫節，軟體研發使用傳統原型驗證平臺，而硬體研發使用專用硬體模擬器，前者功能少，診斷和除錯能力非常有限，後者成本高昂，系統級或軟體的驗證效率非常低。
隨著製程發展，晶片設計對驗證工具也提出了新需求，包括提升IC研發效率、流片資源利用率最大化以及確保流片成功率等。
裘燁敏透露，公司其實低調開發了數字RTL模擬工具MimicPro，去年已經提供給客戶使用，部分最近已經成功流片，證明MimicPro已經能夠為客戶解決很多痛點甚至可以作為“備胎”了。也有部分客戶不斷提出更多的需求，例如不同行業的RTL需要不同的時鐘，複雜程度、子卡、介面也不一樣，普適性的功能相對較少，需要對工具進行不斷最佳化、適配。但是在客戶提需求的過程中，也幫助芯啟源迭代和打磨了工具，這對於RTL模擬工具尤其重要。
“仿真確實很難，即使產品落地到商用打磨完也還需要兩三年時間，因此國內EDA做模擬的不多，以驗證為主，我們也希望有更多合作伙伴和友商加入進來。”裘燁敏表示，“我們前期透過犧牲部分功能來實現效能，後期需要繼續提升功能、語言集的豐富度，debug能力也要進一步完善，越到後面剩下的骨頭就越難啃。”
EDA上雲漸成潮流，安全問題是最大障礙
自2010年、2011年起，Cadence、Synopsys等國際EDA巨頭開始提出了EDA上雲的概念。之後，英特爾、英偉達等晶片巨頭開始探索EDA雲工具的應用。2015年後，公有云架構逐漸穩固，資料安全體系逐漸成熟。如今，EDA雲平臺的工具和執行環境已逐漸整合在一起，且產品能夠規模化地複製到不同的行業，並提供給客戶。可以說，EDA雲平臺產業已經到了商業化發展的關鍵節點。
對於晶片設計企業/部門來說，如何快速地實現產品研發，提升效率，同時實現更低的成本，具有巨大擴充套件性的“雲”成為了一個很好的倚仗。但如何安全可控的將更多的設計流程搬到雲端，利用雲計算彈性可擴充套件，與下端工廠更好的對接，實現更快的產品上市，還有很多挑戰需要解決。
集微諮詢研究指出，到2024年，將有60%的前沿晶片設計在雲端完成，相比2019年時不到5%。
晶片設計公司採用設計上雲的三個主要推動力包括：
1。隨著先進節點工藝設計越來越複雜，這些設計所需的算力也大大增加。前沿晶片設計週期需要高昂的算力成本，需對硬體基礎設定進行大量投資；
2。算力需求彈性是IC設計人員面臨的與基礎設施相關的最大挑戰之一。在晶片設計週期的不同階段，工程師需要不同算力資源。物理驗證、電路模擬和靜態時序分析等需要較高的算力配置，諸如此類對算力需求的波動，使得固定且有限的算力資源可能在設計週期中出現瓶頸；
3。隨著自動駕駛、汽車電氣化、人工智慧和5G等應用的興起，越看越多初創公司投入晶片設計，但這些小型企業在資金方面大多缺乏足夠的靈活性，或是缺乏投資晶片設計所需的算力資源（本地基礎設施）的能力。
英諾達副總裁熊文表示，
半導體行業是上雲最後的堡壘
，很多行業都已經實現了，但是半導體公司普遍對資料安全看得如生命一般重要，要讓把自己的研發資料、核心設計上到雲端，多少還存在顧慮。但是現在晶片公司成本負擔越來越重，包括人力、IP授權、製造流片，尤其晶片設計後期EDA模擬時需要的大量機房資源等等。相比傳統EDA工具，雲端EDA使用者不用為不需要的功能付費，減少了IT硬體投入與工具維護的人力成本，在運營成本不斷上升的背景下，EDA上雲將是一個必然趨勢。晶片設計公司在不斷吸收變革，來最佳化自己的設計，這方面，雖然不是全部上雲，但至少有一部分EDA功能會慢慢遷移到雲端，
採用雲端EDA後能夠改變企業ROI（投資回報率），對於中小型創業公司來說極具吸引力。
HPC、領先的代工廠和EDA公司推動晶片設計上雲的最新趨勢代表了晶片設計創新的新時代，隨著越來越多初創晶片設計公司進入自動駕駛、人工智慧、5G等領域，利用雲計算可以幫助他們解決高昂的設計工具及硬體基礎設施成本。雖然EDA上雲毫無疑問已經成為趨勢，但是進展十分緩慢。集微諮詢認為，傳統設計方式轉變導致了客戶使用習慣的轉變，EDA專案成本從資本支出Capex逐漸轉變為運營支出Opex，而產品快速上市的壓力也需要靈活的算力配置。此外，國內對智慧財產權門檻提高要求EDA軟體合規性也是剛需之一。
熊文總結了
EDA硬體上雲之路面臨的四大壁壘，包括技術壁壘、資料安全壁壘、商業模式壁壘和成本壁壘。
對於使用者尤為關注的安全問題，他對英諾達的考量進行了闡述。一方面，企業透過外部網路接入內部網路時的資料安全，英諾達主要採用Palo Alto network防火牆技術，外網接入採用白名單方式，使用者可以採用VPN或專用網路的方式接入。另一方面，接入內網之後的資料安全。英諾達在客戶資料接入內網後提供一套物理上的隔離和保護措施，同時提供給客戶24小時的影片監控，以及嚴格的操作日誌定期培訓工程師，避免人為故障的發生。
國產EDA進入發展新階段，從技術積累到格局重構
雖然當前國產EDA仍不能像海外巨頭一般提供全流程覆蓋的解決方案，但其針對部分關鍵環節的突破與技術積累，也讓國產EDA工具在高度集中的市場中逐漸分得了一杯羹。現在我們面臨的問題是，如何在全流程這個下一階段的發展中實現從技術積累到格局重構的突破？
1.星星之火燎原，全力打造EDA全流程
在賀青看來，國內半導體產業沒有能夠完美實現彎道超車的辦法，只能
用勤奮加快速度換取發展時間。
賀青指出，全流程數字工具鏈不太可能由一家公司來實現，對於一家企業而言，所能做的是在點工具上進行突破，集合擁有不同“點優勢”的產品和技術，預計兩年左右可以搭建起一套國產數字EDA的全流程工具。
EDA工具鏈很長，需要全行業共同努力來實現全流程的目標。
業內普遍認為，一款EDA產品從開發到商用化推出，以往需要5年時間，在當前的形勢下，本土公司都奮發圖強搶時間有望加速這一程序。要做到全體系支撐，除了數字與模擬開發工具，還需要補齊製造、封裝和應用端的工具，樂觀估計最快要到2027年才能實現。
這個過程可能需要投入至少3000研發人員，並且要有足夠的高層次人才行；行業每年要投入40到50億元，未來五年投入總計200億元以上；
還要解決當前國產EDA廠商之間各自為戰，重複投入和浪費的問題。
2.消除“鴻溝”與“偏見”，讓客戶更願意使用國產工具
全球EDA巨頭用了幾十年時間進行研發、併購才積累出今天的優勢以及深厚的生態壁壘，國內半導體企業長期使用國際巨頭的產品，已經形成了極強的使用者黏性，加之對國內外EDA產品技術發展水平的固有認知，
小公司不願意試錯，大公司的門檻又較高，
“鴻溝”與“偏見”在一定程度上給EDA工具的國產替代帶來了阻力。更關鍵的是，EDA工具選擇關乎流片的成功率，客戶更換EDA工具帶來的風險極高，當客戶使用國產EDA跑出資料與國際巨頭EDA工具不一致時，甚至需要國產廠商對結果進行解釋。
合見工軟認為，EDA軟體非常複雜，技術壁壘也很高，最重要的是不僅要開發出工具，而且一定要不斷迭代，要有生態和客戶的支援，才能形成閉環。因此要以開放的心態擁抱本土客戶的實際需求，實現差異化優勢。在產品實現可用之後，可進一步加強通力合作，持續打磨產品，不斷突破現有工具的技術包袱和技術壁壘，進一步提升驗證和除錯效率，實現好用耐用，走向雙贏。國內EDA廠商透過與IC廠商互促互進，將進一步夯實本土廠商放眼全球的基礎。
裘燁敏表示，前幾年公司做好的工具，沒有特別好的應用場景做打磨，很多客戶基於他們自身儘快流片、量產的壓力，沒有給國產EDA企業太多機會，但是這種狀況現在正在改變。裘燁敏希望
政府能夠給予更多的政策引導，對購買使用國產EDA工具進行補貼等
。隨著美國方面的制裁越收越緊，留給國產EDA的視窗期也不多了，如果能客戶能
多給一些機會去打磨，國產EDA也能成熟更快，之後也能更好地反哺產業。
華大九天董事長劉偉平提出了幾點意見，首先引導下游客戶從戰略的角度來加大產業鏈的戰略合作，而不僅僅是從簡單的市場、效益來考慮問題。其次僅僅依靠幾家大公司拉動產業力量有限，還是需要市場化。這就需要國產EDA工具能經得起市場的考驗，前期依靠國家戰略引導客戶，後期透過自身產品的競爭力去贏得市場。最後從政策層面鼓勵或引導國產化的應用，例如設立國產化獎勵基金，鼓勵客戶使用國產化產品，用得越好獎勵更多，使客戶真正願意使用國產EDA，並把它用好。
3.併購整合，格局重構
回顧EDA產業的誕生和發展壯大的歷程，也是一部EDA巨頭的併購史。與龍頭EDA企業在發展歷程中進行大量併購不同，國內EDA行業仍處於發展初期，僅有華大九天在2010年併購華天中匯，以及概倫電子在2019、2021年分別併購博達微、Entasys等少數案例，合見工軟最近的一項併購計劃被英國否決。隨著國內EDA行業初創企業的湧現和發展，行業內領先企業也將有望透過併購實現快速擴大產品線，提升核心競爭力。
劉偉平表示，
國產數字全流程的實現，不外乎幾種手段
：第一，整合。在複合商業運作條件的情況下，尋找合適的夥伴進行併購整合；第二，投資。如果不能做整合，尋找合適的夥伴和機會進行投資；第三，聯合運作，在技術開發和商業運作方面進行合作，以“你中有我，我中有你”的方式將各家工具串成全流程。
賀青補充說，這個整合和合作的過程，需要解決兩個層面的問題。
首先是技術層面
，需要在底層資料格式上實現統一，以無縫傳遞設計資料。
其次是文化層面
，不同團隊整合需要很好地解決文化、理念方面的分歧。
寫在最後
回顧全球積體電路設計的發展並展望未來，設計領域呈現出以下三個發展新趨勢：設計異構化、晶片與算法系統融合、敏捷化設計，行業的變革使EDA工具正在發生深刻變化。
美國禁令也是一把雙刃劍，正倒逼新一代中國半導體企業快速脫穎而出。
國產EDA行業逐漸壯大，星火已呈燎原之勢，他們能否在行業與國產浪潮的雙重大變局下，重塑EDA產業格局？我們可能還需要將眼光放長遠，給予EDA國產化之路更多信心與時間。（校對/張軼群）
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