那些被卡脖子的技術之EDA工具

我們的芯片制造環(huán)節(jié)，光刻機這個大塊頭，已經(jīng)被人卡住了脖子，扼住了咽喉。很多人也忍不住擔憂，芯片設計環(huán)節(jié)呢？也被卡住了脖子嗎？

是的，芯片設計環(huán)節(jié)的EDA工具，就是被卡住了脖子。

EDA三巨頭美國就占了兩家，這兩家的全球市場占有率就達到了55%。

看到這大家或許也會有疑惑：何為EDA工具？何為EDA三巨頭？

何為EDA工具 What is EDA tool

EDA（Electronic design automation），指的是電子設計自動化。EDA工具，作為集成電路產(chǎn)業(yè)的最上游，是電路設計過程中必需的軟件工具。

初期的集成電路的集成度和復雜程度是遠不及現(xiàn)在的，那時的設計人員憑借手繪就能完成集成電路的設計和布線。

但隨著集成電路復雜程度的提升，純手工布線顯然是跟不上發(fā)展了，EDA工具應運而生。

自上世紀70年代誕生之后，EDA工具在自身不斷迭代、優(yōu)化的同時，也不斷推動著集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

EDA工具的誕生算是幫助設計人員“解放”雙手。就像是以前洗衣服只能手洗，但是現(xiàn)在能用上全自動洗衣機了。

設計人員可以在計算機上利用EDA軟件，自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、布局布線、邏輯優(yōu)化以及仿真測試等工作。工作效率也是提升了百倍不止。

現(xiàn)在，全球所有的芯片設計公司都離不開EDA工具。EDA工具是芯片工程師必須要掌握和使用的，這也就是為什么我們每次聊到各個崗位需求時，一定要提到EDA的原因。

很多人都稱EDA工具是半導體產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠。然而就是這顆明珠，70%以上的市場份額都被國外企業(yè)壟斷。

被壟斷的EDA市場  Monopolized EDA Market

EDA市場上有眾所周知的三巨頭：Synopsys（美國新思科技）、Cadence（美國楷登電子）、Mentor（德國明導國際，被西門子收購后更名Siemens EDA）。

根據(jù)2020年的數(shù)據(jù)，Synopsys的全球EDA市場份額最高，為32.14%，Cadence、Siemens EDA占據(jù)了23.4%和14%的全球EDA市場份額。僅中國市場而言，這三家公司就占據(jù)了中國市場份額的90%。

這也就很好地解釋了他們?yōu)槭裁词荅DA三巨頭。詳細來看，這三家公司的主打領域各有側(cè)重，拳頭產(chǎn)品也各有千秋。

新思科技，成立于1986年，算是三巨頭里的老大。自從2008年成為全球排名第一EDA解決方案供應商之后，就一直穩(wěn)坐頭把交椅。新思擅長SoC開發(fā)，IC設計與驗證排名第一。主攻數(shù)字芯片設計、靜態(tài)時序驗證確認以及SIP提供，同時布局配套的全流程工具。

楷登電子，成立于1986年，目前在EDA行業(yè)僅次于新思科技?？请娮釉?008年之前是常年霸占第一的，作為舊時的老大哥，楷登電子早在20年前就能夠提供一套完整的設計服務了：從前端設計到后端布局布線和綜合，一直到芯片出片?，F(xiàn)在楷登電子主攻模擬、數(shù)?；旌掀脚_、數(shù)字后端、DDR4 IP 等。

明導國際，成立于1981年，是電路板解決方案的市場領導者，雖說產(chǎn)品服務沒有涵蓋整個芯片設計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，但是在后端設計驗證方面實力不容小覷。2016年被德國西門子收購后，更名為Siemens EDA。Siemens EDA現(xiàn)在主攻后端驗證、可測試性設計、光學臨近修正等。

這三家公司無一例外是創(chuàng)立于上世紀80年代，并且在90年代進入中國市場的。那時我國的半導體產(chǎn)業(yè)剛剛起步不久，設計、生產(chǎn)設備和工藝都還很落后，我們的EDA工具研究也處在起步階段。

現(xiàn)在我們有很多家設計公司在世界上都算是很能打了，像刻蝕機一類的設備也都各自殺出了一條血路。但是光刻機、工藝和EDA工具方面卻還是在奮力奔跑。

奮力奔跑的國產(chǎn)EDA   Domestic EDA is running hard

成熟的EDA軟件已經(jīng)不斷經(jīng)歷過迭代和優(yōu)化，而像我們國內(nèi)起步較晚的EDA軟件，尚未經(jīng)歷大量的市場驗證。并且國內(nèi)大部分企業(yè)都以點工具為主，缺少完整的設計服務體系，難以支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

芯片行業(yè)的試錯成本太高，芯片設計公司寧愿出高價錢去購買成熟的產(chǎn)品，這也無可厚非。

國產(chǎn)EDA企業(yè)也在不斷發(fā)展，華大九天、概倫電子、廣立微等企業(yè)在國內(nèi)都是比較有成果的公司。他們在局部環(huán)節(jié)是能夠做到世界水平的。

華大九天在2020年公司占領我國EDA市場約6%的市場份額，電路仿真工具已經(jīng)達到了國際先進水平。

產(chǎn)業(yè)方面，我們在追趕。研究領域，我們也在追趕。

上個月，在EDA（電子設計自動化）領域的國際會議ICCAD 2021上，華中科技大學計算機學院呂志鵬教授團隊獲得了CAD Contest布局布線算法競賽的第一名。

ICCAD會議在EDA領域歷史悠久，屬于頂級學術會議，CAD Contest算法競賽更是備受關注的標志性事件。

華中科技大學團隊平均年齡是24歲，導師關注芯片領域不到三年，基本上屬于毫無任何芯片背景的“熱心群眾”?？梢哉f出道即巔峰了。

當時也引發(fā)了不少討論，但無論從哪個角度看，這個成果都是喜人的。

 結(jié) 語   conclusion 

EDA領域和我國芯片產(chǎn)業(yè)的其他環(huán)節(jié)一樣，都在努力走國產(chǎn)替代化之路。

業(yè)內(nèi)外人士無不感嘆一句：這條路不好走啊。

即使不好走，我們也多少算蹚出來了。正如這地上本沒有路，走的人多了，也便成了路。

越來越多的人踏上這條路，國產(chǎn)替代化也才越來越有希望。