EDA,热、热、热!从何而来?
2022-08-11 

EDA的“卡脖子”问题,随着美国的新禁令又被重提。作为设计芯片出图纸的电子自动化工具,EDA是现在芯片行业不能或缺的要害环节。

纵观本土EDA产业变迁,似乎总是在逆境中才气获得突破的气力。

中国EDA行业现在的状态是若何形成的?三年前华为断供的阴影还念兹在兹,而此次又将激起海内EDA作出怎样的改变?本文基于中国EDA产业的生长举行梳理:

1. EDA商业模式奠基

2.国产初代EDA的逆境

3.痛点创新的竞与合

4.中国EDA的两大支柱

01、EDA商业模式奠基

EDA商业模式的确立要追溯到晶圆代工业的崛起。上个世纪90年月,台积电作为专业晶圆代工厂,将眼光聚焦在制造,服务于大量芯片设计客户。这一商业模式需要简捷高效的设计工具作为配套,使中小客户不必依附于大公司内部的设计工具,就可以顺遂地设计芯片。

随着晶圆代工业逐渐成型,大量纯粹的设计公司(fabless)如雨后春笋般泛起,作为晶圆代工业与设计业的要害桥梁,EDA产业成熟了。

之后,EDA行业在履历了延续多年高强度的并购后,新思、楷登两巨头脱颖而出,在各环节形成了一个连贯的商业结构:

晶圆厂端,为其提供完整的PDK工艺套件,作为设计客户的尺度参考,大大降低制造端的压力;设计端,为其提供DDR、USB等普遍应用的要害接口IP,节约芯片设计中自研此类IP的时间和精神;甚至在光刻机端,新思为阿斯麦开发了专用的镜头校准软件,以使光刻历程正确无误。

依附在芯片产业链上下游的深入结构,EDA成为整个芯片产业的“要害先生”。随着数字芯片的晶体管数目飞速增进,设计失足的成本指数式增添,越来越多的设计客户养成了支付正版EDA用度的习惯。

于是,EDA产业形成了一个很好的商业模式:一方面维持着重大优良的研发队伍以开发优异的产物,一方面维持着完善的销售和手艺支持队伍以慎密服务客户。美股EDA巨头财报中的销售用度,大部门是工程师差旅时代对客户举行手艺支持发生的支出。

简而言之,创新的手艺价值和高人力资源的服务价值,成为EDA商业模式的焦点。

02、国产初代EDA的逆境

上个世纪90年月初,在北京国营712厂一个年月久远的五楼,王阳元院士为正在专一苦干的EDA攻坚小组加油打气:这是我们科技职员报效祖国的*时机!随后,王院士身边的助手拿出一包海参和肘子放在桌上,房间里响起了一片欢呼声。

EDA,电子设计自动化,一个最近频仍泛起的名词,早在80年月引起了中国科技界的关注。

彼时,中央倾天下财力支持的华晶,从日本引进彩电模拟芯片生产线,EDA成为芯片设计掣肘的要害。这个新兴的细分行业,对于芯片产业来说施展三个作用:出设计图纸、出施工图纸和施工历程辅助。

可以说,没有EDA,就只能用手去画一个又一个晶体管,人力的极限不外数百上千个,一旦过万,便已非人力所及。更不用说,现在一颗5nm的台积电芯片,包罗上百亿个晶体管。

因此对华晶来说,EDA不能或缺,但巴统禁运阻碍了对这类软件的入口,无奈之下,国家只能自行研发。

EDA的国产化工程,从天下17个单元调来117名学者和手艺职员,约请之前专门从事EDA行业的外洋博士作为总设计师。对EDA完全没有观点的年轻人孙坚,从C语言、数据库学到疆土编辑,直到把自己学成了一个芯片通才。

经由长达四年的起劲,1993年,*个自研EDA面世。为了纪念研发职员耐久熬夜形成的黑眼圈,这套国产EDA系统被命名为“熊猫系统”。熊猫一经出世,便将中国与天下水平拉至只有5年的差距,而且海内单元踊跃使用,短时间内,熊猫EDA被装至20家设计公司,完成近200个芯片品种。

证实熊猫系统获得伟大乐成的,莫过于此前巴统对中国EDA的封禁排除了。熊猫出世不到一年,外国EDA公司纷纷来华。

然而,两大EDA巨头楷登和新思在中国确立凭证地的时刻,熊猫EDA却在海内待不下去了,远赴美国。

熊猫EDA在被发现出来后,再没有爹疼娘养,被抛给了国企华大团体。为了在美推广中国的EDA,熊猫的研发主干孙坚被派往美国卖力外洋销售。在每一次通话前,孙坚都要把准备说的话写下来,然后照着念,以免自己的嘴皮子晦气索影响拓展客户。耐久坚持下,在世纪之初,国产EDA已在外洋卖了不少客户。

然则,一个本土降生的EDA,为什么抛开海内市场不搞,偏偏要跑到美国?谜底是,海内那时的市场环境,容不下一个正版的国产EDA。

海内的芯片设计产业,在起步之初完全处于一个逆向工程的阶段,通俗来说就是抄别人的芯片,这也就不需要用来正向设计的EDA工具;同时,盗版EDA已经可以知足大部门低端需求;最后,那些仅存的中高端的付用度户,固然要用就用好的外国EDA。

这样一来,海内市场现实上反倒没有海内正版EDA的事。

而这种尴尬事态的泉源,在于本土晶圆制造与EDA的脱节。熊猫EDA为配套华晶而生,然则华晶在908工程遭遇重大挫折,之后的909工程和中芯国际在工艺制程上穷追猛打,自然要用*进的EDA。

云云,本土EDA还没有大规模销售,也不知道性能若何,就要面临下一次工艺提高所带来的猛烈竞争,久而久之,陷入恶性循环。

也就是说,中国的芯片业从来是一个松耦合的事态:从晶圆代工、芯片设计再到封测,无不云云,这种上下游连系的松散体制,导致每个环节都是各自目的*化,国产EDA作为全局中最落伍腿的那一个,自然不受待见。然则,蓬勃的产业环境孕育出来的两大EDA巨头,往下知足用户需求却是易如反掌的事情。

于是,国产EDA行业自然处在了一个逆境内里:

生态孱弱,占有赛道很小,熊猫EDA那时匹配华晶,局限于模拟芯片,门类太少,无法补齐,溢价能力弱;增值服务险些没有,IP是EDA产业的自然外延,会加深设计客户对于EDA公司的依赖,但本土EDA厂商极其缺乏,由于与晶圆代工厂是松耦合;正由于生态孱弱,增值服务险些没有,本土EDA无法获得客户青睐,没有正向循环的积累,追赶仍然乏力。

在美国一再断供的靠山下,EDA已经关乎到产业平安。虽然我国的EDA早在九几年实现了突破,今天依然被卡脖子。这个行业的问题出在know-how上,而这个器械又不是天上掉下来的。那么,该怎么办?

03、痛点创新的竞与合

EDA市场的痛点集中在两头:

在制造端,晶圆厂需要PDK工艺套件提供应设计客户,自身在制造历程中也有提升芯片良率的需求,一个晶圆厂自己做这些事是不划算的,不如委托给那些承接了诸多晶圆厂营业的第三方EDA厂商,随着时间的推移,三星、中芯国际等晶圆代工厂逐渐崛起,他们要与台积电竞争,必须补上EDA这一课;

在设计端,芯片设计业快速转变,总会在特定环节演变出新的需求,因而除了EDA巨头的全流程工具,对于能深刻解决某个环节痛点的点工具存在刚需,这为创业公司提供了创新的空间;同时,随着新的应用场景与下游产物的泛起,会有一些IP固化下来成为芯片设计的高频刚需品。

围绕制造端与设计端的痛点,2010年左右,大陆的创业者最先了在EDA领域的新一轮创业。

在制造端,概伦选择了存储芯片厂作为突破口。存储芯片的市场名目大大差异于数字芯片,三星、SK和美光占有了大部门市场,从设计到制造都是一体的,因而用户的感知异常迅速,反馈实时,销售工具也自然异常明确。

2010年确立后,概伦从器件建模和良率提升入手,拓展到仿真、测试等环节,对存储大厂提供更多的产物和服务。反映在财报上,概伦的收入结构出现制造类EDA为主、大存储客户为主的特点。

在设计端,芯和选择了仿真作为突破口。在芯片设计的各个环节中,电路疆土和逻辑综合是芯片设计业历史最为悠久、工程师一样平常使用接触最多、EDA行业*切入的,也是享有先发优势的EDA巨头的一向强项。一上来就期望改变用户根深蒂固的设计习惯、切全流程是不切现实的,然则,仿真作为模拟、展望芯片现实运行状态的环节,在芯片设计流程中庞大多变而又耗时,即即是初创公司开发的点工具,只要有鲜明的差异化特色也能顺遂切入。

正是从仿真这样一个“利基市场”出发,芯和逐渐形成了自己的打法:依托多种自主创新的电磁、电路仿真手艺,实现那些未被充实知足的痛点需求,开发出一个个好用的点工具,逐渐形成一个对照周全的涵盖了从芯片、封装到系统的面工具。在芯片设计的特定要害环节站稳脚跟后,对于主打全流程的EDA巨头和大型晶圆代工厂,便形成了特殊的不能替换的价值。因此,在其他本土EDA厂商同业相助偏少的时刻,芯和与新思、楷登两大EDA巨头都杀青了深入的相助。

2021年下半年,芯和与新思团结推出了全球*3DIC先进封装设计剖析全流程EDA平台。传统的早年端架构探索、后端物理实现、最后做剖析验证的单芯片线性设计流程,已经无法知足后摩尔时代异构集成先进封装设计的要求,而需要在设计的每一个阶段,都要综合思量芯片与封装的团结效应,并做出实时的仿真剖析,提升设计迭代的效率。芯和的全流程EDA平台充实释放了其多年来在芯片、封装到系统的仿真领域积累的能力,成为在这条新赛道上具备先发优势的国产EDA厂商。

在设计端,珠海芯动选择了接口IP。中芯国际等海内晶圆代工厂起步之初,IP生态是缺乏的,海内设计客户也普遍囊中羞涩。IP中国化,即为设计客户提供价钱更低、与海内晶圆厂对接、显示可靠的IP,可以知足相当数目的中小客户的需求。珠海芯动从IP营业出发,也为履历不足的设计客户提供芯片定制服务。

颇为有趣的是,本土EDA企业在生长一段时间后,有向芯片设计下游拓展的趋势,也就是直接下场自己设计芯片,而不知足于只充当一个EDA工具商的角色。

芯和在射频芯片、尤其是在IPD滤波器领域显示精彩,打入了手机和射频模组供应链,滤波器总出货量在今年一月份累计出货突破10亿颗;芯动的广东气概异常鲜明,先后做出了矿机芯片和GPU芯片,打法犀利。

究其缘故原由,本土EDA企业进军芯片设计,在于他们对EDA工具和IP异常熟悉后,自然而然也就具备了设计芯片的能力。对于善于仿真的芯和来说,射频芯片的信号是非线性的,仿真能力是要害;对于善于接口IP的珠海芯动来说,矿机和GPU芯片,有自研IP可以相当水平上降低设计成本。除此之外,本土EDA厂商自己下场设计芯片,也能向主业部门提供更直接的反馈。

04 、中国EDA的两大支柱

从2020年到现在,海内突然兴起一波EDA热潮。

2020年11月,芯华章完成近亿元Pre-A 轮融资。

12月,九同方获得华为旗下哈勃投资,该公司聚焦射频EDA领域,焦点团队为留美博士。

在2021年,1月,国产EDA公司概伦电子最先科创板指点。

2月,熊猫EDA的主体公司华大九天宣布创业板指点新闻。

今年,华大九天终于乐成上市,掀起了二级市场一波投资热潮。

熊猫之后,国产EDA陷入僵局,为什么在云云短的时间内,雨后春笋般冒出这么多的新选手?

谜底是,这些动辄大手笔融资的新选手,大多是楷登和新思等美系EDA公司培育出来的高阶司理人所开办。两大EDA公司,都选择了本土化研发和销售并举的计谋,这为海内培育了一批领武士才。国产EDA明星的首创团队,经由一个全球化的环境培育与孕育,现在活跃于国产EDA行业的新兴公司,都有两大EDA的影子:

概伦电子总裁刘志宏曾任楷登副总裁。芯华章开办人王礼宾,更是两大EDA的主干人才,先后做过工程师、销售和高管,积累了20年岁情履历,也积累了海思、展锐等海内芯片大客户的行业人脉。

为什么这些人才气够在要害时刻站出来?

这与EDA行业人才的自然流动不无关系。中国EDA行业一个颇为有趣的征象是,新思和楷登两家公司都颇为“佛系”,两个公司之间的中高阶人才流动本已十分频仍,这些人才出去创业,老东家与他们的关系,也维持和平。这与芯片行业其他细分领域的猛烈竞争,形成了一个鲜明对比。

而这种常态化的人才流动,将名贵的行业知识和履历,外溢到了整个行业。从而,整个EDA行业唯独在中国发生了大规模的“细胞裂变”。原有的EDA巨头三十年的生长历史,着实是不停吞并、吸收、消化数十其中小手艺实体的历程,很少再度发生自主门户或者迎来新挑战。中国市场的巨变,为古老的EDA行业注入了新鲜的血液。

在外资EDA纷纷出来创业之际,本土EDA熊猫升级而来的华大九天,也取得了突破。华大九天接纳了三个计谋:

由点到面突破,不再局限于只是解决个体点问题的工具,笼罩全流程,增添定制化服务,提高粘性;由芯片扩展至面板领域,*个针劈面板做全流程的EDA方案,顺遂在海内平板显示器市场占下九成份额;继续在日本等国全球化扩张,成为一些巨头不能或缺的手艺供应商。

外资EDA培育众多本土人才,在新的时间节点开宗立派;海内EDA扩展行业应用服务本土,同时高歌猛进一起出海。

两大EDA与华大九天看似是对立的竞争对手,但着实配合为中国的芯片行业做出了互为弥补的孝顺。

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