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遭遇“卡脖子”的EDA行业:“小鱼”渐被巨头吞食

2020年05月21日 08:42 来源:科创板日报
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《科创板日报》(上海,记者吴凡),近日,美国对华为的封杀升级,美国商务部5月15日表示,正在更改一项出口规则,对华为的芯片供应商进行“战略锁定”,只要这些供应商的直接产品用到美国某些软件或技术。

其中,EDA软件被认为是美国遏制华为的重要一环,该软件工具涵盖了芯片IC设计、布线、验证和仿真等方面,而全球EDA软件的产业格局分别被Synopsys、Cadence和西门子旗下的MentorGraphics所垄断,并且三家巨头在中国市场扎根多年,市场集中度高。因此一旦EDA受制于人,对于国内芯片设计公司的影响是巨大的。

国内EDA产业发展的萌芽始于上世纪80年代中后期,尽管此后EDA产业进展历经波折,但现阶段也涌现出一批如华大九天、芯愿景、芯禾科技等各具特点的国产EDA厂商,其中芯愿景更是在5月19日向科创板发起冲击。不过也需要看到的是,与上述三巨头相比,国内EDA产业仍存在较大的短板。

离不开的EDA

EDA在集成电路产业链中产值相对较小,以2018年为例,相较于近五千亿美金的芯片产业,全球EDA行业市场规模仅为97.04亿美元,较2017年同比增长4.49%。

但EDA同时又被称作是“芯片之母”,离开了它,芯片设计公司将“寸步难行”。

《科创板日报》记者了解到,EDA技术就是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言VerilogHDL完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

简单来说,对于百万门级的数字IC产品,绝大多数分析工作可由软件工具自动完成;对于超大规模数字电路,相关布线优化、关键基础结构智能识别及处理等功能,可显著提升版图设计效率。

目前全球EDA市场已经被三家总部位于美国的公司霸占:Cadence、Synopsys和Mentor Graphics,三大EDA企业占全球市场份额超过60%。东兴证券发布的研报中称,Synopsys是全球最大的EDA企业,2018年全球市场份额达到32.1%、Cadence紧随其后,2018年市场占有率达到22%,Mentor Graphics在被收购之前也保持10%的市场份额。

上述研报将三巨头的成功因素归结为三个要素:持续并购重组、高研发投入和政府支持。

其中在并购方面,将历史的时间线拉长,按照美国《半导体工程》杂志曾列举出的清单,美国EDA软件一共有900多家小公司,而这些小公司,多数的结局是被“鲨鱼”吞并。

根据南山工业书院的统计,在美国EDA公司的并购史中,仅仅由TOP3的三家巨头直接参与的并购就达到了惊人的200次,每家企业的并购数量平均达到70次。

EDA行业本身门槛就较高,伴随着行业的“大鱼吃小鱼”,及自身每年高额的研发投入,上述三家巨头的护城河亦在不断的加深,记者了解到,前述三家公司基本都能提供全套芯片设计解决方案,其中Synopsys是EDA历史上第一家可以提供顶级前后端完整IC设计方案的领先EDA工具供应商。

失落的15年

反观国内EDA产业,据自媒体“知识自动化”发布的一篇文章中称,1978年秋,在桂林阳朔举办的“数字系统设计自动化”学术会议,被誉为“EDA事业的开端”,有67个单位,140多名代表参加了会议。

不过,彼时,EDA的进展更多的停留在学术讨论中。

上世纪80年代,“巴黎统筹委员会”对中国实施禁运管制,国内无法买到国外EDA工具,于是国内开始自主研发EDA工具,1993年,国产首套EDA熊猫系统问世。

现华大九天的董事长刘伟平就是熊猫ICCAD系统工具研发项目的亲历者;另外国产EDA企业蓝海微科技的董事长侯劲松,亦曾从事过熊猫EDA系统的开发,并在2003年至2006年间担任华大电子软件部经理。

《科创板日报》记者了解到,熊猫系统的问世一度打破国外封锁,并且还闯入了国际市场。

而随着后期“巴黎统筹委员会”禁令的解除,一些国外EDA企业开始抢先登陆中国市场,在上述三巨头中,Cadence最早于1992年进入中国市场,此后在北京成立办事处;Synopsys紧随其后于1995年步入中国市场,据上述文章报道“在办事处成立之前,北京集成电路设计中心、华晶半导体公司、电子部54所、清华大学、复旦大学等均已采用了Synopsys的产品和技术。”

种种因素之下,国内EDA产业在1994年至2008年陷入了一段“沉寂期”,而国外EDA企业则加速中国市场的扩张。数据显示,2018年国内EDA销售额大概5亿美元(约合33亿元),约占全球市场的8%,而国产EDA工具销售额3.4亿,占国内EDA市场10%。可以看出,中国EDA工具主要来自美国。

华大九天董事长刘伟平曾表示,如果中国和美国之间有现在这样的相互之间竞争,或者是贸易战等发生,EDA就永远是一个致命的问题。

奋起直追

随着中国集成电路行业的壮大,下游需求扩大下,国内产生了一批本土性的企业。

记者了解到,2009年,中国华大集成电路设计集团,将华大的EDA部门独立出来,成立了独立法人公司华大九天。

据了解,华大九天承载了熊猫技术,在EDA和IP方面拥有多年的积累,其中在EDA方面,华大九天可提供模拟/数模混合IC设计全流程解决方案、数字SoC IC设计与优化解决方案、晶圆制造专用EDA工具和平板显示(FPD)设计全流程解决方案。

值得一提的是,在液晶平板设计领域,由于彼时液晶面板设计领域是小众市场,尚未引起巨头们的重视,华大九天以此为突破口,将IC领域的全流程设计支持技术,迁移至液晶面板全流程,目前华大九天是全球唯一能够提供全流程FPD(平板)设计解决方案的供应商。

目前晶圆制造领域的中芯国际、华虹宏力;IC设计领域的华为海思、紫光展锐;液晶平板显示领域的京东方、维信诺等企业均是华大九天的客户。

除华大九天外,杭州广立微的优势定位于良率优化端的软件和测试机;芯禾科技专注电子设计自动化EDA软件、集成无源器件IPD和系统级封装sip微系统的研发;另外博达微是行业领先的器件模型、PDK相关EDA工具及AI驱动半导体参数测试解决方案供应商,2019年12月底,其被纳米级器件建模和千兆级SPICE电路仿真的全球领导厂商概伦电子并购。

天眼查显示,目前概伦电子持有博达微80%股权,博达微创始人李严峰曾在美国Cadence/PDF Solutions任研发职位,其现任博达微经理,前述并购被认为是第一个国内EDA有规模的整合。

另外,芯愿景则依托自主开发的电子设计自动化(EDA)软件,开展集成电路分析服务和设计服务。

不难看出的是,国产EDA企业在部分单点产品上具有优势,“但国内EDA厂商还没有能力全面支撑产业发展,总体上还是很难离开三大巨头公司平台”,上述研报指出。

刘伟平表示,差距主要体现在三个方面:一是缺乏数字芯片设计核心工具模块,无法支撑数字芯片全流程设计;二是对先进工艺支撑还不够;三是缺乏制造及封测EDA系统,无法支撑芯片封测厂商的应用需求。

(责任编辑:任宪奎 CF001)

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