“工欲善其事，必先利其器”。EDA是芯片設計制造的必備工具，也是集成電路產業創新發展的關鍵性技術。當前，EDA市場呈現“三足鼎立”格局，CR3（前三名企業行業集中率）企業形成了較高的市場壁壘。在這種局面下，“開源EDA”概念逐漸流行，并在國內外企業、高校的推動下付諸實踐。EDA能否擁抱開源，為IC設計產業注入新的活力？
開源或成EDA發展新路徑
當前，全球EDA市場呈現極高寡占型格局。CR3占據全球市場超過65%的份額，在中國所占市場份額甚至高達90%。EDA已經成為國內IC產業必不可少但又與國際先進水平存在較大差距的環節。
在EDA巨頭公司主導的產業格局下，“開源”就像攪動池水的一陣清風，有望成為EDA產業及IC設計產業創新發展的新路徑。賽迪顧問高級分析師呂芃浩向記者表示，比起商用EDA，開源在成本和靈活性方面具備優勢，能夠降低開發門檻。
“未來的芯片設計越來越復雜，對EDA的要求也越來越高，因此比起商業軟件，開源EDA能降低開發成本。”呂芃浩表示。
“如果說我比別人看得更遠些，那是因為我站在了巨人的肩上。”如牛頓所言，能夠促進技術共享、降低技術門檻的開源正在為用戶搭建起走上巨人肩膀的臺階。芯華章科技運營副總裁傅強向記者表示，開源EDA將源代碼完全敞開。在開放的構架上，開發者可以站在前人的肩膀上融入自己的技術理解，在已有基礎上對技術進行再創新。
“在新興技術的發展初期，一定數量級別的創新和合作能夠加速促進技術的成熟。”傅強指出。
為創新帶來縱向延伸的同時，開源EDA同樣是橫向打通產業環節壁壘、發揮數據價值的“橋梁”。
“在過去數十年的發展過程中，集成電路產業逐漸走向精細化分工模式，各環節間存在壁壘，彼此間互不連通。”傅強說：“作為合作模式創新的試驗田，開源可根據實際產業鏈需求來定義數據、量化需求與參數，以實現資源的靈活調配并提高集成電路設計效率。”
要打造自主創新的全流程EDA，構建良好的生態土壤是形成正向循環的基礎。而開源正是吸引人才、共建生態的“沃土”。傅強表示，這需要的不僅僅是開放開源EDA技術或是開源標準，更需要真正具備實用性與易用性的開源EDA產品。而開源EDA技術社區能夠提供技術支持，也為EDA工程師、IC設計工程師、IC驗證工程師和學生等提供技術分享和切磋交流的開放平臺，讓更多人材看到EDA工具最深層的架構和邏輯，并通過開源EDA進行實踐，為EDA的發展和再創新提供更多思路。
在這一趨勢下，國內圍繞開源EDA的布局已經展開。芯華章在今年8月，率先對外發布開源EDA生態項目，并陸續推出開源EDA仿真器EpicSim，以及首創的開源形式驗證工具“靈驗”（EpicFV）。芯華章是國內首家推出開源EDA工具的EDA公司。上個月，由南京集成電路設計服務產業創新中心有限公司發起并設立的OpenEDA開源平臺正式上線，聚焦于數字集成電路設計、晶圓制造、封裝測試等領域，以推動EDA開源軟件技術和產業發展。
開源EDA尚不適配商業模式
雖然開源是EDA產業重要的創新方向，但相比商用EDA，開源EDA在盈利模式、開發者易用性、成熟度等方面，仍然存在挑戰。
從商業模式上看，EDA的研發成本相對較高。因此，完全采用開源模式，把產業精華部分分享給使用者尚不現實。Mentor公司全球副總裁、中國區總經理凌琳在接受記者采訪時表示，雖然EDA純利很高，但面臨30%～35%的研發支出，以及產業集中化帶來的收購與投資成本的高壓。
“目前，開源尚不適用于商業模式。”芯原微電子（上海）股份有限公司董事長兼總裁戴偉民也發表了類似觀點。他認為，在商業模式中，是否盈利是公司主要考量的因素。開源的目的是創新，比如面向大學或研究院所，EDA公司會開源一部分產品用于共同研發。但出于盈利考慮，商業化產品很難采用開源模式。
較高的技術門檻也阻礙了開源EDA的大規模普及。“EDA技術門檻決定了需要一定技術實力才能對代碼進行再創新。”傅強告訴記者。
中科院計算所助理研究員解壁偉博士在“開源EDA助力產學融合論壇”上指出，目前開源EDA框架結構不清晰，這導致了代碼不統一且復用率低。而工具與算法綁定使得設計新算法通常需要大量重寫，阻礙了開源EDA的推廣和大規模使用。
EDA人才需要具備多學科知識，但這類人才的基數較少，導致開源EDA的貢獻者數量有限。傅強談道，目前國內從事EDA研發的人才總數不到兩千人，學院也尚未開設EDA專業課程，人才缺失也是限制開源EDA發展的一大瓶頸。
多措并舉 突破CR3市場壁壘
“首先，CR3 EDA企業擁有多年研發積累、深厚的專利積累和完善的設計服務體系，具有先發優勢；其次，三家企業擁有全球80%的研發人才，形成了強大的人才壁壘，具有人才優勢；最后，頭部企業與制造廠商深度合作，能夠率先獲得新工藝數據以便進行EDA工具的開發。這些都是后發EDA公司難以企及和打破的‘護城河’。”談到新入者突破CR3市場壁壘的難度，呂芃浩向記者表示。
由于芯片設計環節極為復雜，EDA研發需要通曉微電子、計算機、數學、物理等多方面知識的復合型人才。資料顯示，一個EDA人才從高校課題研究到從業實踐，往往需要10年左右的時間。行業人才的匱乏直接導致國內EDA尚未出現能與三巨頭產生競爭態勢的技術和產品。
面對這種局面，以產教融合為基礎的開源模式，成為EDA人才培養的新嘗試。上個月，芯華章與南京集成電路大學打造的“X-行動人才培養項目”，讓EDA課程融入開源實踐。
“‘X-行動人才培養項目’的目標是，讓所培育的人才符合企業研發人員的能力和素質模型，他們擁有領先的技術視野和全新的技術能力。”傅強向記者指出，EDA開源社區的目的就是引導各方力量積極參與EDA的研究和開發，加快國內EDA創新，并降低EDA使用門檻，為國內研發出具有突破性的、能與未來接軌的EDA軟件和系統積蓄力量。
開源EDA的演進和落地，離不開與底層硬件相結合。解壁偉表示，以RISC-V為代表的開源硬件與開源EDA相結合，極有可能在AIoT等新興領域實現快速擴張，構建一個完整且開源的生態系統。
在尋求“突圍”的同時，下游市場的新需求和新業態也已傳導到EDA產業。智能化、云化的EDA，將開啟EDA產業下半場的競爭。
“作為未來數字經濟的核心驅動力，EDA技術正在經歷從自動化到智能化轉變的關鍵時期。以后發優勢實現突破已經有非常多的案例，比如中國的5G超越世界4G水平；智能汽車正在顛覆傳統汽車的商業模式等。”傅強表示，我們正在研究全新的芯片設計和驗證方法學，從打造全流程驗證EDA系統出發，通過融合AI算法、機器學習、云計算與高性能硬件系統等前沿技術，重構集成電路驗證系統的底層運算架構，從而打造與未來接軌的新一代EDA軟件和系統。
除了下游終端客戶，中游芯片制造商也對EDA代碼庫及工具鏈的更新迭代提出要求。與晶圓廠的密切合作是EDA跟進先進工藝設計需求的關鍵助力。
“國內EDA要盡快建立與晶圓廠商聯動發展的模式，使得EDA企業可以獲得最新的工藝參數，優化軟件開發。” 呂芃浩說。