EDA可以說(shuō)是芯片產(chǎn)業(yè)的命門之一，作為一門正在高速發(fā)展的新技術(shù)，是以大規(guī)模可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體以硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過(guò)有關(guān)的開發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術(shù)。
但不幸的是，我國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)在IC領(lǐng)域里是一大軟肋，其市場(chǎng)份額不到5％，95％的市場(chǎng)都被國(guó)外廠商壟斷著。發(fā)展EDA是我們不得不面對(duì)的難題。
在近日舉辦的“芯動(dòng)北京”中關(guān)村IC產(chǎn)業(yè)論壇上，來(lái)自中關(guān)村芯園（北京）有限公司的技術(shù)總監(jiān)程鏡亮為我們分析了當(dāng)前格局下，EDA該如何前行？
EDA歷史發(fā)展悠久
EDA這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有一定年頭了。它已有30年的發(fā)展歷程，大致可分為三個(gè)階段：
70年代為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）階段，人們開始用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行IC版圖編輯、PCB布局布線，取代了手工操作。
80年代為計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）階段。CAE的主要功能是：原理圖輸入，邏輯仿真，電路分析，自動(dòng)布局布線，PCB后分析。
90年代為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）階段。
EDA的重要性不言而喻，一位美國(guó)教授統(tǒng)計(jì)過(guò)，用EDA設(shè)計(jì)一顆系統(tǒng)SOC的話，需要的設(shè)計(jì)費(fèi)大約是4000萬(wàn)美元，否則這筆費(fèi)用會(huì)上升至77億美元，EDA軟件讓設(shè)計(jì)費(fèi)用整整降低了200多倍。
市場(chǎng)格局——外企壟斷
據(jù)統(tǒng)計(jì)，EDA大概涉及到90多種不同的技術(shù)，在這些技術(shù)里面，分布了420家公司，按照美國(guó)《半導(dǎo)體工程》雜自得清單列舉，EDA軟件一共有900多家小公司。如今它的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到約百億美元。根據(jù)ESD Alliance數(shù)據(jù)顯示，2018年第四季度，全球EDA產(chǎn)業(yè)收入達(dá)到25．7億美元，較2017年第四季度有所下降，較2018年第三季度上升6％。2018年全年全球EDA產(chǎn)業(yè)收入約為97億美元，較上年的93億美元有所增長(zhǎng)。這一增長(zhǎng)主要得益于AI和5G初創(chuàng)公司的投資增加，以及初創(chuàng)公司和現(xiàn)有公司針對(duì)汽車電氣化和自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域的投入。
在約5000億美金的全球半導(dǎo)體產(chǎn)值中，EDA占105億美元，占比2％左右，從2015年79萬(wàn)一直增長(zhǎng)到2019年的105億，總體增幅是32％，平均增長(zhǎng)8％。
EDA行業(yè)從上個(gè)世紀(jì)八九十年代的百家爭(zhēng)鳴發(fā)展到如今，已形成了Synopsys、Cadence和Mentor Graphics三足鼎立之勢(shì)。
Synopsys（新思科技，美國(guó)）一直致力于復(fù)雜芯片系統(tǒng)（SoCs）的開發(fā)。Synopsys的邏輯綜合工具DC（design compiler）和時(shí)序分析工具PT（Prime Time）在全球EDA市場(chǎng)幾乎一統(tǒng)江山。
Cadence（楷登電子科技，美國(guó)）產(chǎn)品涵蓋了電子設(shè)計(jì)的整個(gè)流程。全球知名半導(dǎo)體與電子系統(tǒng)公司均將Cadence軟件作為其全球設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。
Mentor Graphics（明導(dǎo)國(guó)際，2016年被德國(guó)西門子收購(gòu)）工具雖沒有前兩家全面，但在某些領(lǐng)域，如PCB（印刷電路板）設(shè)計(jì)工具等方面有可圈可點(diǎn)的獨(dú)到之處。
程鏡亮分析了國(guó)際廠商的幾大特點(diǎn)：
第一、寡頭壟斷；
第二、技術(shù)積累，EDA跟其他產(chǎn)業(yè)不太一樣，EDA需要技術(shù)積累性很強(qiáng)，一般創(chuàng)新企業(yè)做EDA的，三年五年基本上很難有所起色，十年二十年可能還有所發(fā)展，所以這個(gè)領(lǐng)域涉及范圍也比較廣泛。
第三、EDA是作為芯片設(shè)計(jì)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，在制造和設(shè)計(jì)之中，擔(dān)當(dāng)一個(gè)紐帶的作用。由于EDA要聯(lián)動(dòng)開發(fā)工藝，還要跟設(shè)計(jì)企業(yè)建立聯(lián)系，所以必須獲得上下游聯(lián)動(dòng)，建立自己的生態(tài)。
第四、頻繁收購(gòu)，EDA從1990年開始到現(xiàn)在基本上每10年收購(gòu)的平均的收購(gòu)比較均衡，SYNOPSYS 收購(gòu)了8家，CADENCE 大大小小共計(jì)60次，MENTOR 40次，這三家公司也都獲得國(guó)美國(guó)國(guó)防部的支持。
中國(guó)EDA表現(xiàn)如何？
2018年中國(guó)EDA市場(chǎng)總值大概5億，僅占全球5％，其中，國(guó)內(nèi)仿真市場(chǎng)大概是不到一億美金，剩下的包括ANSYS等外來(lái)公司還在不斷爭(zhēng)奪這個(gè)市場(chǎng)份額。直到2019年沉寂了10年的EDA領(lǐng)域，國(guó)家開始重視起來(lái)，通過(guò)重大專項(xiàng)的扶持，國(guó)產(chǎn)EDA才正式有所起色。
程鏡亮強(qiáng)調(diào)了國(guó)產(chǎn)EDA的劣勢(shì)，首先，產(chǎn)業(yè)生態(tài)不足，應(yīng)用環(huán)境惡劣，資金匱乏，國(guó)產(chǎn)EDA在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用氛圍比較惡劣，一方面很多公司長(zhǎng)期使用國(guó)外的軟件，不敢輕易嘗試國(guó)產(chǎn)軟件。另一方面，很多中小企業(yè)對(duì)版權(quán)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)較差，盜版猖獗，對(duì)國(guó)內(nèi)EDA的迭代沒有好處。
投入和人才方面，中國(guó)EDA這10年的研發(fā)投入不及某一個(gè)國(guó)際EDA廠商的一個(gè)季度的研發(fā)投入，另外國(guó)內(nèi)從事EDA研發(fā)的人員應(yīng)該不到1500人，而國(guó)際上總共的從事EDA的人將近5萬(wàn)人，
程鏡亮表示，雖然缺點(diǎn)一大堆，但對(duì)于現(xiàn)在的市場(chǎng)環(huán)境，這正是我國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)奮起直追的好時(shí)機(jī)，我們的優(yōu)勢(shì)也是有目共睹的。
第一，國(guó)際形勢(shì)下，國(guó)產(chǎn)化和去美化更加明顯，國(guó)產(chǎn)EDA廠商有更多的機(jī)會(huì)。
第二，百花齊放，2009年之后，大概有14家EDA廠商出現(xiàn)，雖然與國(guó)際相差甚遠(yuǎn)，但現(xiàn)在發(fā)展也還不錯(cuò)。
第三，后摩爾時(shí)代，包括5G、人工智能、新能源汽車等新領(lǐng)域的出現(xiàn)，對(duì)芯片的設(shè)計(jì)有了新的要求，對(duì)EDA的需求也更加有特別之處。
第四，政務(wù)支持，7月30日國(guó)家把集成電路歸為一類學(xué)科，這是對(duì)集成電路技術(shù)產(chǎn)業(yè)和人才培養(yǎng)的一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，8月5日國(guó)務(wù)院印發(fā)了新時(shí)代促進(jìn)集成電路和和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見，從設(shè)計(jì)、材料、裝備、制造、軟件工程測(cè)試全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行政務(wù)，政策支持。
程鏡亮對(duì)整體產(chǎn)業(yè)的建議濃縮成了 18個(gè)字，“高校孕育創(chuàng)新，初創(chuàng)依靠資本，市場(chǎng)決定發(fā)展”，他表示只有把自己的產(chǎn)品做強(qiáng)，才是發(fā)展之道。
EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，目前正處于高速發(fā)展階段，每年都有新的EDA工具問(wèn)世。廣大電子工程人員掌握這一先進(jìn)技術(shù)，這不僅是提高設(shè)計(jì)效率的需要，更是我國(guó)電子工業(yè)在世界市場(chǎng)上生存、競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展的需要。