EDA行業(yè)營收，逆風創(chuàng)歷史

作者：米樂

SEMI 電子設計市場數(shù)據報告顯示，2023 年第 3 季度全球EDA收入增長創(chuàng)紀錄。這是自 1998 年第四季度以來最高的總體增長。EDA是如何從半導體行業(yè)的“邊緣人物”變成當紅炸子雞的呢？

不容小覷的市場潛力

EDA軟件是半導體產業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)之一，在多個領域中都發(fā)揮著至關重要的作用，近年來行業(yè)發(fā)展速度不斷加快。目前我國EDA軟件行業(yè)主要由國內和國外廠商所組成，以Synopsys、Cadence、Siemens EDA等為代表的國外大型廠商排在第一市場梯隊，其憑借著技術和資金等方面積累的優(yōu)勢占據市場主導地位；之后為華大九天、國微集團和概倫電子等國內領先廠商位于第二市場梯隊，相比其他本土企業(yè)，這類廠商在個別細分領域的市場份額占比較高，在整體市場中有著一定的話語權；此外其他本土EDA軟件廠商排在第三市場梯隊，整體市場競爭力比較弱。

擔任中國臺灣大學電機資訊學院院長的張耀文教授以實際應用說明半導體產業(yè)的重要性：人工智能、5G 物聯(lián)網、云端服務、高性能計算、大數(shù)據分析、智慧醫(yī)療、自駕車和機器人等新科技創(chuàng)造當今人類的新文明，這些新科技的實現(xiàn)，都必須仰賴半導體技術的發(fā)展，而且相輔相成地成為技術發(fā)展的主要驅動力。

在了解各國半導體領域版圖前，必須先了解半導體是怎么來的。從半導體原料到指尖上一塊小小的芯片，涵蓋了數(shù)百道加工步驟和長長的全球價值鏈（Global Value Chain），由各國企業(yè)分工不同階段的制程。陽明交通大學副校長、電子研究所的李鎮(zhèn)宜教授表示，半導體整體產業(yè)的發(fā)展與板塊移動，屬于跨國、跨企業(yè)在多年的良性競爭與互補合作下，誕生的共創(chuàng)機制。

半導體價值鏈可分為設計與制造兩大部分，后者又可分為前端的晶圓制造生產與后端的封裝測試。設計端包含開發(fā)基本電路模組、電子設計自動化（Electronic Design Automation, EDA）軟件，以及提供指令集架構的公司。

半導體產業(yè)的全球價值鏈，可分為設計與制造兩大部分，由各國企業(yè)分工協(xié)作。

進行電路設計的公司，大部分都沒有自行生產芯片的工廠（無廠半導體企業(yè)），因此需要委托晶圓代工廠來制造芯片，全球市占率6 成的的臺積電即為國際晶圓代工龍頭。前端工程的晶圓代工廠，會將電路設計圖轉印到晶圓上，而后端的企業(yè)則負責裁切晶圓，制成芯片后進行封裝測試。

根據半導體產業(yè)協(xié)會（SIA）與波士頓顧問集團（BCG）于2021 年4 月合作發(fā)表的分析報告，可見美國在最上游的芯片設計與半導體制造設備（如摻雜技術〔Doping〕 與制程控管所需機具），都扮演極具分量的角色，而這些主要技術，也成為美國在地緣政治中的關鍵施力點。

美國針對半導體產業(yè)鏈各重點環(huán)節(jié)對中國展開的芯片制裁，一方面，英偉達與AMD被美國限制向中國出口現(xiàn)成的高階芯片，以攔截尖端科技發(fā)展。高階芯片在進行大數(shù)據分析的高效能運算（high performance computing）系統(tǒng)中必不可缺，勢必影響阿里巴巴、騰訊與百度的云端服務的布局，以及未來AI 發(fā)展。

另一方面，中國被禁止取得美國的半導體設備，阻絕高階芯片的制造。巧婦難為無米之炊，尤其半導體機具設備并非一次性購入即可，還需廠商提供長期維修保養(yǎng)、排除故障問題等服務。美國的禁令旨在使中國半導體大廠的芯片制程大幅落后。不只是現(xiàn)成的芯片與制造設備，美國還對半導體制造設備的必要元件下禁令，意圖讓中國無法發(fā)展本土的半導體制造設備。

如果中國國內無法制造，難道不能委托其他晶圓代工廠協(xié)助？事情沒那么簡單，別忘了美國也管制國產EDA 軟件出口到中國，相當于扼殺中國自行設計高階芯片的能力。因為擁有約八成市占率的EDA 軟件三大巨頭——新思科技（Synopsys）、Cadenc與西門子（Siemens），其總部都在美國，而中國國內的EDA 企業(yè)均未具備設計先進電路制程的能力。

工研院產科國際所楊瑞臨研究總監(jiān)分析，美國從產業(yè)鏈的設計與制造端緊抓要害，全方位圍堵中國的半導體產業(yè)發(fā)展。

半導體產業(yè)中不可或缺的芯片之母——EDA

雖然EDA 軟件的市場價值在2021 年約100 億美元，與半導體市場將近6000 億美元的規(guī)模相比不到十分之一，但它可是半導體價值鏈中至關重要的芯片之母。

不像1970 年代時，IC 上只有數(shù)以千計的晶體管，如今邁入超大型集成電路（Very Large Scale Integration，VLSI）世代，一塊IC 上就有上億個晶體管。（以iPhone 14 所用的A16 仿生芯片為例，其一平方公分的晶圓面積上就布滿約160 億顆晶體管?。㊣C 上的各個區(qū)塊肩負不同功能，每個區(qū)塊都需由一組團隊設計，光是一塊IC，背后就需要上千人的團隊才能開發(fā)成功。巨量的元件大大提升后期整合的難度， 設計工程師絕不可能將一個個晶體管手動排列上去，一定得仰賴EDA 的輔助。EDA 讓工程師可以利用程式規(guī)劃芯片功能，再交由EDA 將程式碼轉換成電路設計圖，達成高效率設計。

EDA 之所以強大，是因為它不只能優(yōu)化設計，還可以提供模擬和驗證的功能。規(guī)劃IC 架構后，工程師能在投入實體制作前，先行在不同條件參數(shù)與運作方式下模擬電路的表現(xiàn)，知道IC 布局是否能起作用。工程師可以針對效能最強、面積最小或發(fā)熱最低等不同目標來模擬，進行調整除錯，找出最佳化的設計。

除了設計端，制造端與EDA 同樣密不可分。EDA 的驗證功能可以協(xié)助檢驗芯片的設計是否正確連接，有無遵循晶圓代工廠的生產規(guī)格，確保制作良率可以符合量產的效益。建置EDA 軟體與設計環(huán)境的公司，和負責研發(fā)先進制程的晶圓代工廠商，兩者之間需緊密溝通往來，才可以讓設計跟上最新制程資料，不停向前推進半導體納米微縮的技術節(jié)點。

EDA 就像是建筑師的藍圖，可以預先在一定的施工條件下，構想好空間配置，確保每個工班做出來的東西可以流暢地銜接在一起。

EDA新趨勢

2024年1月16日，EDA及半導體IP大廠新思科技和工業(yè)軟件大廠Ansys正式宣布，雙方已經就新思科技收購Ansys事宜達成了最終協(xié)議。

根據該收購協(xié)議條款，Ansys股東將以每股Ansys股票換取197.00美元現(xiàn)金和0.3450股新思科技普通股，按2023年12月21日新思科技普通股的收盤價（559.96美元/股）計算，該收購總價值約為350億美元，是2024年開年最大的并購案，同時從成交金額350億美元（約2500億人民幣）來看，此次收購是近年來科技行業(yè)宣布的最大交易之一。從新思科技（Synopsys）并購史來看，自其創(chuàng)立之初到2023年，并購次數(shù)次數(shù)高達42起，其中僅2023一年就有四起。相對于Ansys于2023年12月21日的收盤價溢價約29%，比Ansys截至同日的60天成交量加權平均價格溢價約35%。根據協(xié)議條款，預計Ansys股東將擁有合并后公司約16.5%的預估股權。

為了完成這筆巨額收購，新思科技計劃通過現(xiàn)金和債務融資相結合的方式為190億美元的現(xiàn)金對價提供資金。新思科技已獲得160億美元的全額承諾債務融資。該交易預計將于2025年上半年完成，但需獲得Ansys股東的批準、獲得必要的監(jiān)管部門批準以及其他慣例成交條件。

值得注意的是，此次新思科技對于Ansys的收購正值新思科技的權利交接之際，現(xiàn)任董事長兼CEO Aart de Geus 于2024年1月1日轉任新思科技董事會執(zhí)行主席，Sassine Ghazi 正式出任公司全球總裁兼首席執(zhí)行官。行業(yè)人士猜測，這筆重大收購可能將是Sassine Ghazi謀求推動新思科技進一步改變和壯大的關鍵舉措。

公開資料顯示，Ansys成立于1970年，總部位于賓夕法尼亞州的Canonsburg，是一家專門從事工程仿真軟件開發(fā)和銷售的公司，同時也是全球最大的CAE(Computer Aided Engineering，工程設計中的計算機輔助工程）軟件大廠之一，同時也是全球EDA軟件大廠。

隨著RISC-V技術深入各領域，它以開源、簡潔和高度可擴展的特性正逐步塑造未來。盡管RISC-V潛力巨大，其生態(tài)系統(tǒng)仍存在待完善之處。特別是其獨立、靈活和彈性的設計理念讓系統(tǒng)碎片化的問題劇增。

EDA的任務就是傾聽客戶需求，來滿足他們在不同應用對產品設計或生態(tài)系統(tǒng)的支持。

為了應對這些挑戰(zhàn)，國內思爾芯為RISC-V提供了涵蓋微架構分析、系統(tǒng)整合、規(guī)范符合性測試以及軟件性能評估的一系列優(yōu)化解決方案。通過思爾芯的“芯神匠”的系統(tǒng)&應用性能分析、“芯神瞳”的評估架構配置/軟件性能分析、“芯神鼎”的規(guī)范符合性測試等策略，構建一個更高效和穩(wěn)定的RISC-V平臺。