中国EDA：由点突破，支持本土公司；并购整合，服务全产业链

 

2017 年全球包括 EDA、半导体知识产权(SIP)，以及服务等在内的整体 EDA 产业市场规模约为 85-90 亿美元之间。三巨头将瓜分 70%的市场。

 

全球 EDA 三巨头：Synopsys、Cadence、Mentor

1、Synopsys

Synopsys 成立于 1986 年，是全球最大 EDA 和全球第二大的 IP 提供商，公司市值已经达到了 130 亿美元，2017 年财年营收达到 27 亿美元，全球员工总数超过接近 12000 人。Synopsys 占据统治地位的产品为逻辑综合工具 DC(design compiler)，时序分析工具 PT(Prime Time)，这两大产品在全球 EDA 市场几乎一统江山。通过这两大产品 Synopsys 建立了完整的芯片 ASIC 设计 FLOW，包括：Verilog 仿真工具 VCS、逻辑综合工具 Design Compiler、物理布局布线工具 IC Compiler、形式验证工具 Formality、时序分析工具 Prime Time、参数提取工具 STAR-RC、版图检查工具 Hercules、还有 ATPG 工具 TetraMAX，可以说是集“广、大、全”于一身。

 

2、Cadence

Cadence 成立于 1986 年，是 EDA 业界第二厂商，2016 年营收为 18.2 亿美元，全球员工总数超过 7000 人。公司产品集中在模拟电路、PCB 电路、FPGA 工具。公司 1991 年推出的 Virtuso 工具，已经开始庆祝 27 岁生日。对于一款 EDA 产品来说，历经 27 年经久不衰，在 EDA 业界也应是个传奇吧。正是凭借 Virtuso，Cadence 稳居第二。据悉，Virtuoso 将不局限在模拟电路，将从模拟电路平台走向数模混合平台；从模拟验证走向实现，实现芯片、封装、通信到 PCB 交互式协同仿真。

 

3、Mentor

Mentor 成立于 1981 年，在 2016 年被西门子公司以 45 亿美元收购。作为 EDA 业界老三，体量比前两家要小不少，年营收规模约在 7-8 亿美元之间，全球员工总数 4000 人。作为三巨头中成立时间最早的公司，虽然工具没有 Synopys 和 Cadence 全面，但在某些领域还是有独到之处，比如点工具、PCB 设计工具、Calibre、DFTAdvisor 都具有一定优势。

 

中国 EDA 三剑客：华大九天、广立微、芯禾科技

巨头已经存在，市场早已瓜分。中国的本土 EDA 商要如何突围寻求发展呢？

 

笔者在和华大九天、广立微、芯禾科技的高层沟通时，大家的意思都很统一，中国本土的 EDA 发展要有自己的特色。而且重要的是 EDA 工具不再只是解决逻辑电路的功能，而是要面向全产业链，细分市场机会还有。不要去和有着几十年行业经验、技术成熟的行业巨头 Synopys、Cadence 和 Mentor 硬碰硬。

 

说实话，真得，中国本土的 EDA 行业还很不成熟，硬碰硬就如同用鸡蛋碰石头，肯定头破血流，死得会很难看。相较海外 EDA 厂商，更容易实现本土企业定制化的要求，对客户高匹配度的定制化支持，将会是国产 EDA 的强力武器。

 

事实上早在 1986 年国家就组织有关高校和科研单位开发可以在工作站和微机系统上运行的 ICCAD 软件。总体来看中国 EDA 的起步还是很早的。要知道 Synopys 也是在 1986 年才成立。

 

由于某些历史原因，我国 EDA 虽然发展得早，但前期研发进展太慢，导致产业化严重滞后。现在中国 EDA 三剑客华大九天、广立微、芯禾科技已经准备好独门秘笈，准备在快速发展的中国集成电路产业中分得一杯羹。

 

DFM 问题大都是工艺造成的，解决问题的步骤一般都是由 Foundry 发现之后，交于 EDA 公司分析解决。针对 Foundry 的良率和成品率的解决方案，广立微可谓是“十年磨一剑，利剑终出鞘”。公司自主研发的 VirtualYield®是一款版图关键面积及其它版图特征分析的软件，可以完成关键面积分析，晶体管分析以及模式匹配分析，以提高制造良率。公司市场总监陆梅君博士表示，广立微是一家为半导体制造和设计业提供智能化测试芯片系统和一站式提高良品率、工艺稳定性技术服务系统的公司。目前公司和全球 IDM、FOUNDRY、OSAT、FABLESS 都建立了良好的合作关系，已经在全球顶级公司投入使用。公司提供三大工具和两个测试设计平台，三大工具除了刚才提到的 VirtualYield®，还有可以创建几乎所有类型的参数化单元的软件 SmtCell®和快速方便地分析数据并构建多种不同类型的图表来完成数据的分析报告的软件 DataExp®；两个测试设计平台，一是 TCMagic® 平台，会对设计划片槽和 MPW 测试芯片提供完整的解决方案，二是 ATCompiler®平台，提供完整的对大型可寻址及划片槽内可寻址测试芯片的解决方案。陆梅君强调，两大平台可以实现在在单一平台上提供版图设计自动化、全芯片仿真和验证、设计文档和测试程序自动生成。目前公司良率提升软件已经在全球双 S 公司 14 纳米工艺提供服务。

 

随着无线通信和移动通信技术的迅猛发展，市场对小型化、高性能、轻量化和低成本的要求愈发迫切，射频芯片作为随着集成电路工艺改进而出现的一种新型射频器件快速的代替了使用分立半导体器件的混合电路。针对射频芯片设计和验证，芯禾科技推出了一个工具集。芯禾科技创人兼工程副总裁代文亮博士表示，该工具集包括三维 EM 快速仿真工具 IRIS，无源器件 PDK 抽取工具 iModeler 和无源器件 PDK 验证工具 iVerifier，可以与 Cadence Virtuoso 无缝集成，不仅使设计人员能够留在 Cadence 的设计环境下进行 EM 仿真以避免版图数据转换时出错，同时实现前端设计和 EM 仿真、反标的完美结合，尤其是电磁场仿真工具，从物理上保证电路实体结构的电磁特性的获得，确保生成片上无源元件和互连线路的基于电磁场的精确模型，极大帮助射频设计人员减少电路设计周期时间。代方亮表示，公司除了推出射频芯片设计和验证工具集外，还推出包括 S 参数处理和分析工具 SnpExpert、三维过孔模型抽取工具 ViaExpert、链路仿真和分析工具 ChannelExpert、电缆建模和仿真工具 CableExpert、传输线建模和仿真工具 TmlExpert、封装和板级信号完整性分析工具 HERMES SI、仿真项目统一管理工具 JobQueue 在内的“高速信号分析”解决方案。

 

随着芯片的集成度越来越高以及 SoC 应用不断拓宽，也需要 EDA 公司有能力提供涵盖数字、模拟、混合信号、制造、软件等经过验证的综合设计流程和可靠的设计工具。EDA 厂商未来主要的利润增长点将来自以提供工具为核心的定制化设计方案服务。

 

目前国内集成电路设计公司几乎 100%采用国外 EDA 工具。作为国产 EDA 龙头的华大九天来说，要担负起为我国突破集成电路设计工具的国外垄断，研发与推广国产 EDA 软件，保卫国家信息安全的重任。

 

华大九天承接了熊猫 EDA 系统——九天系列工具软件业务 20 多年的技术、产品、团队和市场积累，拥有国内规模最大、技术领先的 EDA 研发团队和国内外众多客户群体，是中国本土最大的一家 EDA 软件供应商，致力于提供专业的 EDA 解决方案、高端 SoC 解决方案和一站式设计生产服务。

 

1986 年开始研发熊猫 ICCAD 系统；1993 年发布熊猫系统；2001 年发布九天 Zeni 系统；2006 年，发布 SoC 时钟分析与优化工具 Clock Explorer；2008 年发布时序优化工具 Timing Explorer；2011 年发布海量版图高效处理平台 Skipper、高效版图验证解决方案 Argus、寄生参数提取分析工具 RCExplorer；2012 年推出数模混合信号电路物理设计系统（AMS-PD）；2014 年发布模拟电路 EDA 全系统工具；2015 年发布设计库一致性检查工具 Qualib；2016 年发布高精度大容量并行 spice 仿真工具 ALPS；2017 年，发布 Silicon-aware 时序签核及大数据分析工具 XTime 和完整的时序 ECO 优化解决方案 XTop

 

目前华大九天拥有三大 EDA 解决方案，包括数模混合 IC 设计全流程 EDA 解决方案、SoC 设计优化 EDA 解决方案及 FPD 全流程设计 EDA 解决方案。数模混合设计平台是将数模两个设计流程，从前端设计到后端实现验证有机的整合在一个统一的设计平台中，并在该平台的提高复杂数模混合设计自动化程度，目前可以支持到 40nm 设计节点。SOC 物理设计优化方案是解决在后端设计中遇到的海量数据快速修正、高复杂度、多时钟、多电压、低功耗等难点问题。FPD 全流程设计解决方案是目前业界唯一覆盖 FPD 面板设计全流程的设计平台，并在面板自动布局布线、面板验证、像素优化等业界设计难点上提供先进技术解决方案。

 

全球客户以集成电路制造行业中芯国际、华力微电子、华虹宏力；设计公司华为海思、中兴微、Marvell、Solomon 以及面板设计制造行业京东方、华星光电等知名公司为成功典范。

 

中国 EDA 发展：由点突破到全产业链

随着工艺的提升和设计方法的改善，芯片性能在近几年得到大幅度提高。5G 的来临，电路工作频率变得越来越高，容易引起电迁移效应；SoC 芯片也使设计越来越复杂；IOT 的兴起，低功耗变得日益重要；FinFET 工艺的出现，器件机理发生了变化；线宽越来越小，在 10 纳米级制程下，良品率高低越发突显。这些都对 EDA 工具提出了不小的挑战。由于这些挑战的存在，也给中国本土 RDA 厂商带来了无限机遇。

 

工艺越来越复杂、分工越来越细化、工具链也越来越长。但工具的性能、性质本身来说并没有改变。虽然有很多挑战，但是都被一一化解了，并没有一个全新的问题需要解决，这就意味着如果想重新做一个工具，基本上不可能。如果想突破，只能寻求一个点而非一个面、一条线。

 

有专家表示，中国本土 EDA 公司在发展过程中要注强调三点。

 

一是中国本土 EDA 公司应当与本土顶级晶圆代工公司和芯片设计公司紧密结合，相互促进共同成长，对于先进的 28/24/10 纳米工艺和技术重点攻关，实现点上的突破。

 

二是本土 EDA 公司一定不能拘泥于个别的点工具，平台化也非常重要。本土 EDA 产品要形成自己的完整解决方案，为国内外的设计公司和代工企业提供有力的支持，而不是仅仅起到点缀作用。

 

三、随着 SoC 的发展，IP 的重要性日益凸显，提供与 IP 相关的服务与验证工具也是国内 EDA 公司应当考虑的发展方向。比如华大在 2012 年推出 IP 和设计服务业务，这使得华大九天通过 IP 和客户建立更紧密的合作，合作深度也日益深入，取得了更佳的成效。

 

并购整合是手段

发展 EDA，固然需要人才、经验、技术等各方面的配合。但是资金永远是一个大问题。当然不是说，有了资金就能解决 EDA 的问题，但是没有资金的支持是绝不可能做成的。

 

2018 年 1 月 2 日，中国 EDA 龙头华大九天宣布完成亿元融资，本轮融资由深圳国中创业投资管理有限公司领投，深圳市创新投资集团、中国电子等跟投。华大九天总经理刘伟平表示，通过此次融资，公司将进一步借助资本的力量加快成长的步伐，更好的为我国集成电路产业服务。目前我们的力量还比较有限，未来的发展计划将紧紧围绕工具开发层面展开，提高为产业提供解决方案的能力，成为产业的新生力量与国际巨头抗衡。

 

获得强力资金支持的华大九天未来发展道路将如何走？在全力投入新的研发的时候是否也在考虑展开整合并购？

 

有专家表示，曾考虑让国内 EDA 厂商进行整合，但事与愿违，由于双方体制不同，机制不同，导致无果。

 

后记

现在，Synopsys、Cadence 都已经在中国大陆进行本土运作，中国 EDA 厂商更应该要拧成一股绳，进行并购整合未尝不失为好事。在国家和、地方基金和社会资本的支持下，摆脱体制和机制的束缚，中国 EDA 公司也许会找到属于自己的点。