阿常

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中国EDA产业发展的新窗口期将至

2021-5-4 13:30:33 显示全部楼层

全球市场规模不足百亿美元,却能撬动5000亿美元半导体产业链,这让EDA在工业软件国产化中成为必须攻下的“制高点”。近两年,这个细分领域突然受到颇多关注,从美国对华为的制裁开始,到如今,资本密集涌入这一赛道。
前段时间,华为旗下哈勃科技投资新增一家对外投资公司——立芯软件。这是华为继投资九同方微电子和无锡飞谱电子之后的又一家EDA企业,也是3个月内投资的第三家射频领域的EDA企业。
2020年12月份以来,华为频繁在EDA领域布局,对其重视程度可见一斑,华为哈勃在过去一年共计投资了25家半导体公司,其中EDA作为最关注的领域,投资的项目有4家。
在这场明显“势不均、力不敌”、“实力悬殊”的EDA国产化之战中,华为的倾力扶持开了一个好头。
开篇:“昙花一现”和“再度萌芽”
1990年,电子工业部决定启动“908工程”,想在超大规模集成电路方面有所突破,目标是建成一条6英寸0.8~1.2微米的芯片生产线,项目由无锡华晶承担。
彼时,中央倾全国财力支持,从日本引进彩电模拟芯片生产线,但EDA成为芯片设计掣肘的关键,而“巴统”禁运阻碍了国内对这类软件的进口,无奈之下,国家只能自行研发。
1993年,中国第一个自研EDA面世,这套被命名为“熊猫系统”的国产EDA系统一经出世,便将中国与世界水平拉至只有5年的差距,而且国内单位踊跃使用,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。
由于价格仅为同类产品的1/10,美国芯片厂商也一度选择“熊猫系统”。不过,随着“巴统”解散、禁运解除,海外EDA三巨头大举进入中国市场。
1994年2月的某一天,在北京人民大会堂,一场重要的商业活动在这里举办,主席台上一条大红标语通栏着:“Cadence Come to China”,宣布这家全球重磅级EDA供应商开始进入中国市场。
Cadence之后,另外两家海外EDA巨头企业Synopsys、Mentor也相继进入中国,它们以技术成熟、免费赠送、多方合作等策略,快速收割市场份额。
当时,中国的集成电路设计EDA市场就已经基本被这三家瓜分,只是在设计工具的不同领域各领风骚,国产软件熊猫只占有极小的一部分领地。
EDA进入中国,一方面使得国内集成电路设计工具开始与世界接轨,结束了过去依靠半手工半自动化的CDA时代。设计工具的改善,使得国内在设计手段方面开始向世界水平靠拢,也在一定程度上加快了国内集成电路设计水平。
而另一方面,在中国开始积极推动WTO全球化的背景下,“造不如买”的策略下,国产EDA软件却因此被冷落,陷入了长达十多年的沉寂。
直到2008年,工信部启动“核高基”重大专项计划,华大九天、芯愿景等第一批国产EDA企业相继成立并被重点扶持。但EDA是一个投入周期长、利润率低的高技术型产业,中国缺乏长期资金、人才和产业链支持,国产EDA发展依旧步履艰难。
发展:觉醒中的国产EDA力量
贸易战是一记惊雷。
从中兴通讯事件到华为全面进入实体清单,中美关系逐步从长期的进出口互惠走向科技领域的全面对抗,尤其以半导体为首的科技产业被推入风口浪尖,EDA首当其冲成为美国对抗中国的“利剑”。
2019年5月,美国商务部称全面限制华为采购美国软件和技术生产的半导体零部件。受此影响,EDA三巨头与华为的合作先后终止。这意味着,没有与之匹配的先进制程国产EDA软件工具,海思就造不出下一代“麒麟芯”。
中国在半导体领域的“硬伤”暴露无遗,还能怎么办?既然买不了,那就只能自己造,这才将被冷落的国产EDA企业重新推向了历史舞台的中央。除了老牌EDA企业之外,一批批新晋的国产EDA企业也在这个时候冒出水面。
2020年3月,当时还担任Synopsys中国区副总经理的王礼宾决定辞职,创立国产EDA公司“芯华章”,其正是看中了当前国际形势下,EDA的巨大前景。王礼宾认为,过去20年的产业上下游经验和市场关系,让他对客户的想法、需求有所了解,这些契机都能帮助芯华章实现商业化。
事实上,在这个关键的时刻,跳出巨头平台开始创业的不仅仅是王礼宾一个人,还有概伦电子董事长刘志宏,芯禾科技联合创始人代文亮以及博达微创始人兼CEO李严峰,三人都曾在Cadence担任过重要职位,而后辞职创立国产EDA公司。
属于国产EDA企业的时代似乎是到来了!
政策对EDA国产化的重视程度就无需赘述了。2020年8月,在国务院印发的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》就提及,聚焦材料、EDA、设备等探索关键核心技术攻关新型举国体制,同时,探索建立软件正版化工作长效机制。
资本也为国产EDA的发展添了一把火。
据不完全统计,2020年,有9家EDA企业共完成了15次融资,而2021年的前三个月,就有6家EDA企业进行了7次融资。其中,芯华章在一年时间内就完成了5次融资。
2021年1月25日,芯华章宣布完成数亿元A+轮融资;2020年12月9日,宣布完成超2亿元A轮融资;2020年11月9日,完成近亿元Pre-A+轮融资;2020年10月16日,宣布获亿元Pre-A轮融资;此前,芯华章还获得了政府引导资金支持。
除芯华章外,很多国产EDA公司都已筹集到了资金。2020年4月,概伦电子宣布已完成数亿元人民币的A轮融资;2020年9月,国微思尔芯宣布完成数亿元融资;2021年1月13日,芯和半导体科技正式宣布其已完成超亿元人民币的B轮融资;还有上述我们提到的获得了华为哈勃投资的九同方微电子、无锡飞谱电子和立芯软件等。
转机:新的发展窗口期
根据5G产业时代数据中心(TD)统计显示,中国EDA领域共23家企业,然而中国EDA企业营收占本土EDA市场的比例不足20%。
目前,全球EDA软件供应者主要是国际三巨头Synopsys、Cadence和Mentor,三大EDA企业占全球市场的份额超过70%。
5G产业时代数据中心(TD)数据显示,2020年,Synopsys全球市场份额领先,EDA业务营业收入134亿元人民币,占比达到36.0%;Cadence第二,EDA业务营业收入87亿元人民币,占比为24.8%;Mentor Graphic占比为14.0%。相比2019年,全球三巨头市场份额有进一步上升的趋势;从全球EDA市场份额占比74.2%扩大到2020年的74.8%。
一个好的现象是:从2020年年底开始,多家国产EDA公司开启IPO征途。
自2020年12月31日芯愿景首次公开发行股票并在科创板上市的审核被终止以来,关于中国A股EDA第一股将花落谁家的猜想便随之而来。近日,有观点指出,中国A股EDA第一股将大概率在华大九天与概伦电子之间诞生。
事实上,在EDA领域,除了华大九天,概伦电子之外,还有广立微、国微思尔芯都已经宣布冲刺IPO。虽然不乏有一些悲观的观点认为当前EDA企业冲刺IPO还为时过早,毕竟有芯愿景折戟的前车之鉴,但无疑,IPO的成功将为EDA的国产化带来更强的市场信心。
市场信心还来自新技术带来的变革。业内人士普遍认为,尽管在先进制程IC设计方面,依旧是EDA三巨头做主导,但国产EDA势在必行。在如今5G、物联网、AI等新技术的推动下,国产EDA将迎来新的发展窗口期。
正如王礼宾所言,目前在人工智能、云技术上,国产EDA可以站在当今科技发展的高技术起点上,对EDA软硬件框架和算法做创新、融合、重构。在他看来,三巨头垄断下很难长期创新,而国产EDA企业处于“轻装上阵”状态,超越世界巨头是完全有可能的。
华大九天副总经理郭继旺表示,5G系统具备指数级提高的算法复杂度,导致终端IC必须使用先进的纳米级工艺节点进行设计,它们的功耗要求非常严苛。从生产角度来看,为了确保稳定运行并避免产量损失,需要对IC性能进行数千次蒙特卡洛模拟仿真,可能需要几个月才能完成,这是厂商不可接受的。AI也同理,算法并不是人工智能实现的瓶颈,真正的限制是海量算力和内存容量,这对于人工智能芯片的性能和功耗至关重要。物联网芯片也同样注重超低功耗。针对这些新的需求,华大九天发布了XTime、ALPS-GT、ALPS-LMC等工具,已经能很好的解决5G、人工智能、物联网等新技术中的芯片需求。
此外,在MEMS(8寸)晶圆短缺、需求旺盛已成行业共识的情况下,国产EDA正面临着新的机遇。上海国微思尔芯副总裁陈英仁表示,目前汽车电子、FPGA、驱动芯片、指纹辨识、电源管理、MOSFET、微控制器(MCU)等领域的非先进(中低端)芯片需求强劲,下游8寸晶圆制造技术已十分成熟,已呈现市场供不应求的局面。因此,这块市场潜力巨大,是国产EDA工具核心发力点。
为了应对国际形势以及EDA巨头的挑战,国内企业也不断发力。众所周知,当前,国产EDA领域面临的第一大困境就是人才问题。
公开资料显示,中国约有1500名EDA软件开发工程师,其中约有1200人在国际EDA公司的中国研发中心工作,真正为本土EDA做研发的人员只有300人左右。相比之下,Synopsys公司一家就有7000多名研发人员,其中有5000多人从事EDA的研发。
而当前,培养EDA人才也并不是一件容易的事情。作为芯片设计的最上游,EDA软件技术壁垒非常高。据悉,EDA工具涉及集成电路产业中的各个阶段,每一个环节中的算法以及架构都有所区别,这就需要EDA人才具有很强的跨学科背景,这种技术门槛也成为了培养EDA人才的第一道“拦路虎”。
针对EDA及集成电路人才培养,华大九天制定了长期计划,并成立了产教融合协同育人项目:首先,为高校的老师和科研团队提供EDA工具来进行集成电路设计,从而了解EDA工具的使用;其次,成立华大九天奖学金,以此来支持同学和相关团队开发国产EDA工具;华大九天还积极参与到各大竞赛中。此外,华大九天、南京集成电路产业协同创新学院共同倡议共同培养EDA人才。
总之,在后摩尔时代,IC设计技术的放缓,给予了国产EDA追赶的机会。在一些新兴产业的关键技术(如5G、人工智能)上,中国正处于领先地位,这将推动中国集成电路设计行业的持续发展。同时,IC公司、EDA公司和大学之间将产生更紧密的合作。

如果说此前国产EDA的“昙花一现”和后来的“步履艰难”是注定的宿命,因为既没有政策和资金的大力支撑,也不具备崛起的向心力和紧迫感,那么现在,国产EDA企业则迎来了“天时”、“地利”、“人和”。

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