歷經(jīng)多年的發(fā)展，全球EDA市場(chǎng)基本上被Synopsys、Cadence和西門子EDA這三大巨頭所壟斷，這對(duì)有著國(guó)產(chǎn)替代迫切需求的本土EDA行業(yè)來說無疑是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

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(duì)于國(guó)產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)來說，除了人才和資金的問題外，產(chǎn)品之間的協(xié)同、政府配套政策也都是企業(yè)需要考量的。

“EDA國(guó)產(chǎn)化不會(huì)一蹴而就，這是一條艱難的路，我們需要看到未來的發(fā)展趨勢(shì)，持續(xù)創(chuàng)新，發(fā)展生態(tài)，才能共贏未來。”陳英仁接著說。

美國(guó)的管制助推中國(guó)創(chuàng)新

美國(guó)這次限制的主要是兩類核心技術(shù)：一是用于新興GAAFET架構(gòu)的EDA設(shè)計(jì)軟件，二是像金剛石、氧化鎵等專用于超寬帶芯片的先進(jìn)材料。這些技術(shù)可謂芯片制造的“芯中的芯”，一旦缺失將使中國(guó)高端芯片制造陷入癱瘓。

短期來看，這勢(shì)必會(huì)對(duì)中國(guó)芯片業(yè)造成不小沖擊。高端手機(jī)、計(jì)算機(jī)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(zhǎng)期依賴美國(guó)技術(shù)和材料，勢(shì)必讓中國(guó)處于被“卡脖子”的局面。

然而，危機(jī)蘊(yùn)含轉(zhuǎn)機(jī)。這一管制恰好會(huì)刺激中國(guó)芯片業(yè)加快自主創(chuàng)新步伐，走出一條自立自強(qiáng)之路。

具體來說，這主要可以帶動(dòng)兩大領(lǐng)域的發(fā)展：


國(guó)產(chǎn)EDA軟件

過去，國(guó)產(chǎn)EDA起步較晚，功能不如人意，究其原因在于沒有足夠的市場(chǎng)激勵(lì)。

美國(guó)EDA主導(dǎo)市場(chǎng)的局面使得國(guó)產(chǎn)EDA始終無從突破。這次Output管制getblock了國(guó)外EDA的導(dǎo)入，這將迫使國(guó)內(nèi)EDA軟件不斷改進(jìn)功能，以完全取代美國(guó)軟件，從而崛起壯大。


先進(jìn)半導(dǎo)體材料

超寬帶半導(dǎo)體材料是芯片制造的“原料”，這次Output管制也會(huì)大力激發(fā)國(guó)內(nèi)對(duì)這類材料的自主研發(fā)。事實(shí)上，在碳納米管、氮化鎵等材料上中國(guó)已經(jīng)有了一定基礎(chǔ)。這次將助推相關(guān)研究由實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，使中國(guó)由“材料大國(guó)”上升為“材料強(qiáng)國(guó)”。

可以預(yù)見，在這一進(jìn)程中，中國(guó)芯片業(yè)將迎來一次自我革新和躍升！


芯片行業(yè)，三大方向

眾所周知，EDA服務(wù)于芯片行業(yè)，它的出現(xiàn)是為了保證芯片能夠盡量以高效率、低成本的方式設(shè)計(jì)出來。由此可見，EDA產(chǎn)業(yè)所關(guān)注的趨勢(shì)，當(dāng)中一大部分就是來自于芯片本身。想要和國(guó)際三巨頭競(jìng)爭(zhēng)，除了追趕現(xiàn)有技術(shù)，還需要另辟賽道關(guān)注新技術(shù)。當(dāng)前行業(yè)主要有三大技術(shù)熱點(diǎn)，分別是RISC-V、AI和Chiplet。

首先看RISC-V。作為一個(gè)開源的芯片架構(gòu)，擁有免授權(quán)費(fèi)和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約性等優(yōu)勢(shì)的RISC-V在過去幾年于全球掀起了發(fā)展熱潮。尤其是進(jìn)入最近幾年，在地緣政治的影響下，RISC-V的崛起勢(shì)頭更猛。據(jù)BCC Research 統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，未來幾年，RISC-V 技術(shù)市場(chǎng)將達(dá)到 33.1% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率，那就意味著到 2027 年底整體市場(chǎng)總額將達(dá)到 27 億美元。

陳英仁提到，當(dāng)前的RISC-V主要是在IoT市場(chǎng)發(fā)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(shí)指出，展望未來，在高性能市場(chǎng)如HPC領(lǐng)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(zhàn)，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(chǎn)業(yè)關(guān)注度瞬間提升了好幾倍。這不僅讓英偉達(dá)這樣的GPU龍頭業(yè)績(jī)飆升，很多初創(chuàng)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(gè)大契機(jī)。

陳英仁在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察采訪時(shí)強(qiáng)調(diào)：“生成式AI的出現(xiàn)讓其相關(guān)的應(yīng)用爆發(fā)，帶給整個(gè)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)帶來新的機(jī)遇?！彼瑫r(shí)指出， AI加速器的引擎不是傳統(tǒng)的架構(gòu)，需要一個(gè)新的設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)算法，然后算法再驅(qū)動(dòng)軟件，最后軟件定義硬件的整體架構(gòu)。這些都需要一個(gè)新的探索，是EDA可以發(fā)力的地方。

最后看Chiplet——一個(gè)旨在解決傳統(tǒng)高性能芯片所面臨的性能、功耗和成本取舍的技術(shù)。在陳英仁看來，Chiplet的崛起是必然，但Chiplet在標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性、靈活性和異構(gòu)設(shè)計(jì)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(guān)乎到如何結(jié)合上下游來達(dá)成新的商業(yè)模式。

“對(duì)于EDA產(chǎn)業(yè)來說，這些變化都是非常好的切入點(diǎn)，如果我們能把握住這些機(jī)會(huì)，創(chuàng)造一些新的出路，新的商業(yè)模式，就能為客戶創(chuàng)造更大的價(jià)值?！标愑⑷收f。為此，思爾芯正在全力以赴投入其中，做一些預(yù)見性的布局和前瞻性探索，以提供一些領(lǐng)先的解決方案。


全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同 加速追趕

EDA產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是為工業(yè)軟件產(chǎn)品制造提供基礎(chǔ)服務(wù)的軟硬件，其中，硬件主要為計(jì)算機(jī)設(shè)備。經(jīng)歷了十余年高增長(zhǎng)后，智能手機(jī)和平板電腦的崛起取代了部分電腦辦公+上網(wǎng)的功能，2012年后全球PC市場(chǎng)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(nèi)來看，擁有完整的、全流程產(chǎn)品的Synopsys、Cadence、Siemens EDA具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，位列第一梯隊(duì)，已壟斷EDA市場(chǎng)，CR3高達(dá)近70%。國(guó)產(chǎn)EDA廠商距第一梯隊(duì)還有一定差距，華大九天與其他幾家企業(yè)，在部分領(lǐng)域擁有全流程工具或具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，處于全球EDA行業(yè)的第二梯隊(duì)，共占據(jù)全球市場(chǎng)約15%的份額。第三梯隊(duì)企業(yè)主要聚焦于某些特定領(lǐng)域或用途的點(diǎn)工具，整體規(guī)模和產(chǎn)品完整度與前兩大梯隊(duì)的企業(yè)存在明顯差距，約占全球15%市場(chǎng)份額。

國(guó)內(nèi)EDA供應(yīng)商目前所占市場(chǎng)份額較小，華大九天為本土EDA龍頭企業(yè)，僅占國(guó)內(nèi)約4.5%的份額。本土EDA企業(yè)難以提供全流程產(chǎn)品，僅在部分細(xì)分領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)，個(gè)別點(diǎn)工具功能強(qiáng)大。例如華大九天是世界唯一提供全流程FPD設(shè)計(jì)解決方案的供應(yīng)商，概倫電子在SPICE建模工具及噪聲測(cè)試系統(tǒng)方面技術(shù)處于領(lǐng)先地位，廣立微在良率分析和工藝檢測(cè)的測(cè)試機(jī)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

下游環(huán)節(jié)，中國(guó)集成電路需求旺盛，國(guó)內(nèi)自給量不足，需要大量進(jìn)口，對(duì)外依賴度較高。根據(jù)海關(guān)總署的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)集成電路產(chǎn)品進(jìn)口數(shù)量為6354.81億個(gè)，出口數(shù)量為3107億個(gè)，進(jìn)口金額為4396.94億美元，出口金額為1563億美元，存在較大的貿(mào)易逆差。