國產EDA替代的突破方向！全產業鏈合作定能打破封鎖

歷經多年的發展，全球EDA市場基本上被Synopsys、Cadence和西門子EDA這三大巨頭所壟斷，這對有著國產替代迫切需求的本土EDA行業來說無疑是一個巨大挑戰。

思爾芯S2C副總裁陳英仁先生在早前舉辦的ICCAD 2023高峰論壇的演講中指出，對于國產EDA產業來說，除了人才和資金的問題外，產品之間的協同、政府配套政策也都是企業需要考量的。

“EDA國產化不會一蹴而就，這是一條艱難的路，我們需要看到未來的發展趨勢，持續創新，發展生態，才能共贏未來。”陳英仁接著說。

美國的管制助推中國創新

美國這次限制的主要是兩類核心技術：一是用于新興GAAFET架構的EDA設計軟件，二是像金剛石、氧化鎵等專用于超寬帶芯片的先進材料。這些技術可謂芯片制造的“芯中的芯”，一旦缺失將使中國高端芯片制造陷入癱瘓。

短期來看，這勢必會對中國芯片業造成不小沖擊。高端手機、計算機等都需要用到蘋果、高通、英特爾等的高端芯片。這些芯片的制造若長期依賴美國技術和材料，勢必讓中國處于被“卡脖子”的局面。

然而，危機蘊含轉機。這一管制恰好會刺激中國芯片業加快自主創新步伐，走出一條自立自強之路。

具體來說，這主要可以帶動兩大領域的發展：


國產EDA軟件

過去，國產EDA起步較晚，功能不如人意，究其原因在于沒有足夠的市場激勵。

美國EDA主導市場的局面使得國產EDA始終無從突破。這次Output管制getblock了國外EDA的導入，這將迫使國內EDA軟件不斷改進功能，以完全取代美國軟件，從而崛起壯大。


先進半導體材料

超寬帶半導體材料是芯片制造的“原料”，這次Output管制也會大力激發國內對這類材料的自主研發。事實上，在碳納米管、氮化鎵等材料上中國已經有了一定基礎。這次將助推相關研究由實驗室走向實際應用，使中國由“材料大國”上升為“材料強國”。

可以預見，在這一進程中，中國芯片業將迎來一次自我革新和躍升！


芯片行業，三大方向

眾所周知，EDA服務于芯片行業，它的出現是為了保證芯片能夠盡量以高效率、低成本的方式設計出來。由此可見，EDA產業所關注的趨勢，當中一大部分就是來自于芯片本身。想要和國際三巨頭競爭，除了追趕現有技術，還需要另辟賽道關注新技術。當前行業主要有三大技術熱點，分別是RISC-V、AI和Chiplet。

首先看RISC-V。作為一個開源的芯片架構，擁有免授權費和設計簡約性等優勢的RISC-V在過去幾年于全球掀起了發展熱潮。尤其是進入最近幾年，在地緣政治的影響下，RISC-V的崛起勢頭更猛。據BCC Research 統計預測，未來幾年，RISC-V 技術市場將達到 33.1% 的復合年增長率，那就意味著到 2027 年底整體市場總額將達到 27 億美元。

陳英仁提到，當前的RISC-V主要是在IoT市場發力，特別是其開源性和高度可定制性與IoT的需求完美契合。但他同時指出，展望未來，在高性能市場如HPC領域，通用性成為了基本需求。隨之而來的碎片化和兼容性問題將是一大挑戰，新的EDA工具將是解決方法之一。

其次看AI。伴隨著ChatGPT的橫空出世，本來就火熱的人工智能產業關注度瞬間提升了好幾倍。這不僅讓英偉達這樣的GPU龍頭業績飆升，很多初創芯片公司也正在鉚足勁，打造高性能AI加速器去抓住人工智能這個大契機。

陳英仁在接受半導體行業觀察采訪時強調：“生成式AI的出現讓其相關的應用爆發，帶給整個芯片設計產業帶來新的機遇。”他同時指出， AI加速器的引擎不是傳統的架構，需要一個新的設計流程，實現應用驅動算法，然后算法再驅動軟件，最后軟件定義硬件的整體架構。這些都需要一個新的探索，是EDA可以發力的地方。

最后看Chiplet——一個旨在解決傳統高性能芯片所面臨的性能、功耗和成本取舍的技術。在陳英仁看來，Chiplet的崛起是必然，但Chiplet在標準統一性、靈活性和異構設計上的搭配上還需要有更多的探索，這就牽扯到新的EDA工具鏈，還關乎到如何結合上下游來達成新的商業模式。

“對于EDA產業來說，這些變化都是非常好的切入點，如果我們能把握住這些機會，創造一些新的出路，新的商業模式，就能為客戶創造更大的價值。”陳英仁說。為此，思爾芯正在全力以赴投入其中，做一些預見性的布局和前瞻性探索，以提供一些領先的解決方案。


全產業鏈協同 加速追趕

EDA產業鏈上游主要是為工業軟件產品制造提供基礎服務的軟硬件，其中，硬件主要為計算機設備。經歷了十余年高增長后，智能手機和平板電腦的崛起取代了部分電腦辦公+上網的功能，2012年后全球PC市場起逐年萎縮，多年以來處于存量盤整期。

中游EDA從全球范圍內來看，擁有完整的、全流程產品的Synopsys、Cadence、Siemens EDA具有明顯的競爭優勢，位列第一梯隊，已壟斷EDA市場，CR3高達近70%。國產EDA廠商距第一梯隊還有一定差距，華大九天與其他幾家企業，在部分領域擁有全流程工具或具有領先優勢，處于全球EDA行業的第二梯隊，共占據全球市場約15%的份額。第三梯隊企業主要聚焦于某些特定領域或用途的點工具，整體規模和產品完整度與前兩大梯隊的企業存在明顯差距，約占全球15%市場份額。

國內EDA供應商目前所占市場份額較小，華大九天為本土EDA龍頭企業，僅占國內約4.5%的份額。本土EDA企業難以提供全流程產品，僅在部分細分領域具有優勢，個別點工具功能強大。例如華大九天是世界唯一提供全流程FPD設計解決方案的供應商，概倫電子在SPICE建模工具及噪聲測試系統方面技術處于領先地位，廣立微在良率分析和工藝檢測的測試機方面具有明顯優勢。

下游環節，中國集成電路需求旺盛，國內自給量不足，需要大量進口，對外依賴度較高。根據海關總署的統計數據，2021年中國集成電路產品進口數量為6354.81億個，出口數量為3107億個，進口金額為4396.94億美元，出口金額為1563億美元，存在較大的貿易逆差。