269
中美贸易战，中兴、华为、海康威视都躲不过的硬伤——EDA 工具
中美贸易战以来，川普政府不断利用科技优势打压中国。以中兴、华为、海康威视为代表，受到了层层“迫害”，中兴出现了超前的危机，海康威视决定要自研芯片，但是作为国内通讯届的龙头老大，面对谷歌的断供，华为没有焦虑，因为华为有能力自研手机系统——鸿蒙系统降世。在芯片巨头 ARM 对华为断供后，华为的海思备胎计划亮相。在系统和芯片上面，华为都能自给自足，但是在 EDA 工具上，华为似乎一筹莫展，只能寄希望于扶持本土 EDA 厂家，如华大九天等，来解救自己。当然这次变革不仅带来了挑战，更是给了 EDA 产业一个突破的新机遇。
什么是 EDA？
EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的简称，EDA 工具就是电子设计自动化工具，是从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。
1980 年, 卡弗尔·米德 (Carver Mead) 和琳·康维 (Lynn Conway) 在发表的题为《超大规模集成电路系统导论》的著名论文中首次提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想。如果这一想法得到实现, 那么电脑软件就可以帮助工程师进行芯片设计，这个思想被视为 EDA 发展到下一阶段的重要标志。
1986 和 1987 年两种硬件描述语言 Verilog、 VHDL 应运而生， 并成为最流行的高级抽象设计语言。
随着需求的催化，电子半导体行业不断发展，在这一过程中，衍生出了各式各样的 EDA 工具，按照功能和使用场合，可以分为电路设计与仿真工具、PCB 设计软件、IC 设计软件、PLD 设计工具等。包括进入中国，并受到工程师们普遍欢迎的 EWB、PSPICE、Or CAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、Micro Sim 等。
中美贸易战下，EDA 市场行情如何？
EDA 是集成电路产业领域内属于“小而精”的产业链环节。数据显示，2018 年整个 EDA 的市场规模仅为 97.15 亿美元，2014-2018 年复合增长率在 6.89%左右。
2019 年 9 月 17 日电子系统设计（ESD）联盟市场统计服务（MSS）发布了关于 EDA 行业 2019 年第二季度的调查报告，报告中指出：电子设计自动化（EDA）行业在 2019 年第二季度收入为 24.721 亿美元，同比 2018 年第二季度的 23.185 亿美元，总体呈现增长态势，增长幅度为 6.6%。同时，将最近四个季度与前四个季度相比，四个季度的移动平均值增长了 6.0%。
从 EDA 市场类别的角度来看 2019 第二季度行情，计算机辅助工程（CAE）收入为 7.938 亿美元，较 2018 年第二季度下降 3.2%，四个季度移动平均值增长了 5.7%；集成电路物理设计与验证收入为 5.001 亿美元，较 2018 年第二季度增长 7.1%，四个季度的移动平均值增长了 3.6%；印刷电路板和多芯片模块（PCB&MCM）收入为 2.243 亿美元，较 2018 年第二季度增长 5.6%，四个季度移动平均值增长了 7.1%；半导体知识产权（SIP）收入总计 8.35 亿美元，较 2018 年第二季度增长 19.7%，四个季度的移动平均值增长了 8.5%；服务收入为 9890 万美元，较 2018 年第二季度下降 4%，四个季度的移动平均值下降了 2.0%。
从 EDA 市场地理位置分布的角度来看，美国是 EDA 最大的市场，其次是亚太地区、欧洲+中东+非洲、日本。而呈现增长趋势的最大增长市场点在亚太地区，其余市场都呈现疲软状态。具体如下：
美国：2019 年第二季度收入为 10.374 亿美元，与 2018 年第二季度相比下降了 5.5%，四个季度移动平均值增长了 0.2%；
亚太地区：2019 年第二季度收入增至 8.551 亿美元，较 2018 年第二季度增长 23.7%，四个季度的移动平均值增长了 13.9%；
欧洲+中东+非洲：2019 年第二季度收入 3.589 亿美元，较 2018 年第二季度增长 0.9%，四个季度移动平均值下降了 1.1%；
日本：2019 年第二季度收入为 2.207 亿美元，较 2018 年第二季度下降了 10.1%，四个季度的移动平均值下降了 2.3%。
西门子公司 Mentor Graphics 的首席执行官 Walden C.Rhines 表示：“与 2018 年第二季度相比，2019 年 EDA 行业第二季度的收入有所增长，增长点包括半导体 IP 类别和亚太地区的两位数收入增长。”“从长期来看，除服务业外，所有类别的四季度移动平均数都有所上升。”
另外从吸纳人才的角度来看，在被电子系统设计（ESD）联盟所跟踪的公司统计中发现，2019 年第二季度各个公司总计雇佣了 44342 名专业人士，与 2018 年第二季度的 41706 名相比增长了 6.3%，与 2019 年第一季度相比增长了 1.9%。可见无论处在哪个地域市场，人才队伍的扩充都是促进 EDA 行业发展的一大动力。
中美贸易战下，EDA 行业大国策略
美国：
美国国防高级研究计划局推出了一项为期 5 年、总值 15 亿美元的电子复兴计划（ERI），用以支持芯片技术的开发。美国国会也增加了对 ERI 的投入，每年额外注资 1.5 亿美元。在 2018 年的电子复兴计划峰会上，美国国防高级研究计划局公布了首批启动的 6 大项目合作研究团队：特定领域片上系统（DSSoC）、软件定义硬件（SDH）、电子设备智能制造（IDEA）、高端开源硬件（POSH）、三维单芯片系统（3DSoC）和新式计算基础需求（FRANC）。
EDA 产业也从中受利。其中 Cadence 是第一批电子设备智能制造项目的受扶对象，获得资助额高达 2410 万美元，位列第一；Synopsys 也在高端开源硬件项目中获得了 610 万美元的资金补助。
中国：
为了推进国内半导体产业发展，2014 年国家多部门联合多个企业成立了“国家集成电路产业投资基金”，这就是俗称的大基金，一期投资高达 1387 亿元。大基金一期已经完成了使命，去年就报批了二期大基金，日前有消息称大基金二期已经完成了募资，总额超过 2000 亿元，规模比一期更大。
除了大基金以外，中国还有国家中小企业发展基金（国中创投）、国家重大科技专项资金等机构都看好半导体行业，纷纷加入投资与扶持行列。其中 EDA 产业也从中受益。
举例：
华大九天于 2018 年 1 月完成第一轮融资，国家中小企业发展基金（国中创投）领投，投资额过亿；于 2018 年 9 月完成新一轮融资，国家集成电路产业投资基金（大基金）领投。
2018 年，国微深圳以“芯片设计全流程 EDA 系统开发与应用”为课题，获得国家重大科技专项资助，共计约 4 亿元人民币，其中 50%由中央财政经费资助、其余 50%由深圳市政府资金支持。
EDA 产业国内外企业对比
目前全球 EDA 市场主要由 Cadence、Synopsys 和被西门子收购的 Mentor Graphics 垄断，有 EDA 产业三巨头之称的它们占全球市场的份额超过 60%。其中，Synopsys 是全球最大的 EDA 企业，2018 年的市场份额已达到 32.1%；Cadence 仅次于 Synopsys，2018 年市场占有率为 22.0%；Mentor Graphics 在被收购之前也能保持超过 10%的市场占有率。
国内虽然也有从事 EDA 软件开发的公司，像华大九天，但是从技术水平上来说，国内的 EDA 公司都没法和这三大巨头相提并论。另一方面，因为国内没有深亚微米的 EDA 成体系的设计平台，因此国内的 IC 设计公司几乎都是用的国外 EDA 工具。
为什么国内 EDA 行业这么薄弱，是因为起步太晚？
答：No，不是这样的，早在上世纪八十年代中后期，中国就开始投入到 EDA 产业的研发当中。为了更好发展集成电路产业，在 1986 年开始研发我国自有集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统，并在数年努力之下，于 1993 年国产首套 EDA 熊猫系统问世。后因各种因素影响，如“造不如买,买不如租”的思想等，国产 EDA 产业没有取得实质成功，但在成长过程中，国内已出现多个 EDA 厂商萌芽。
还是因为没有足够的市场支撑?
答：当然不是，从市场上游来看，本土的芯片厂商数量与美国的芯片商场数量对比超过：2000：200，每年要大量进口各式芯片及相关产品，耗资 2000 亿～3000 亿美元，因此也催生了大量本土芯片厂商的崛起，每个芯片设计厂商都要用到 EDA 工具；从市场下游来看，中国是世界大国，每年电子产品，从消费级到工业级，甚至军工级都有大量的需求，新兴的市场对制造 EDA 技术平台的需求超越了世界大多数市场，因此不存在市场支撑不起的弊端。
那具体制约因素有哪些呢？在下一章节与非网会进行深度分析，输出一些观点，这里我们一起来盘点一下国内的 EDA 厂商，了解一下国内的 EDA 产业近况。
华大九天
北京华大九天软件有限公司（简称“华大九天”）成立于 2009 年，前身是华大集团 EDA 部门，为中国电子信息产业集团 （CEC）旗下集成电路业务板块二级企业。华大九天承载了熊猫系统的技术，在 EDA 和 IP 方面拥有多年的积累，现在的他们能够提供数模混合 / 全定制 IC 设计、平板（FPD）全流程设计及高端 SoC 数字后端优化方向的 EDA 解决方案，拥有多项 全球独创的领先技术。尤其是在 FPD 领域，华大九天更是成为全球唯一的能够提供全流程 FPD 设计解 决方案的供应商，获得了大部分知名面板厂的市场份额。
华大九天围绕 EDA 提供的相关服务包括设计服务及晶圆制造工程服务，其中设计服务业务包括集成电路 IP、设计服务等，晶圆制造工程服务包括 PDK 开发、模型提取以及良率提升大数据分析等。在 2019 年 DAC 大会上，华大九天面向全球业界伙伴隆重呈现以 Empyrean ALPS-GT™、Empyrean Qualib®-AI 为代表的多项突破性 EDA 成果。
广立微
广立微电子有限公司由硅谷归国精英和浙大资深科学家共同创立于 2003 年，技术来源于浙江大学超大规模集成电路设计研究所。
该公司专业从事集成电路成品率提升服务和 EDA 软件开发。广立微已经可以提供基于测试芯片的软、硬件系统产品以及整体解决方案，帮助工程师实现高效测试芯片自动设计、高速电学测试和智能数据分析，同时还能为晶圆代工厂的新工艺制程研发提供整合性的技术服务，包括从早期设计、中后期量产时的可寻址测试结构，直到 yield ramp 阶段基于产品版图的测试芯片，帮助提高 IC 设计的可制造性、性能、成品率并缩短产品上市时间。
2018 年广立微电子携公司电学性能监控系统和成品率提升的相关软、硬件产品首次亮相 DAC，并在之 后的一年里继续发力，公司在产品及市场方面逐步蓄势发力，技术蓝图越发清晰，再次亮相 DAC 2019。
芯禾科技
芯禾科技由业界专家创立于 2010 年, 专注电子设计自动化 EDA 软件、集成无源器件 IPD 和系统级封装 SiP 微系统的研发。公司致力于为半导体芯片设计公司和系统厂商提供差异化的软件产品和芯片小型化解决方案，包括高速数字设计、IC 封装设计、和射频模拟混合信号设计等。这些产品和方案可以应用到智能手机、平板电脑和可穿戴等移动设备上，也可以应用到高速数据通信设备上。
博达微
以 SPICE Model 参数提取著称的北京博达微则致力于提供高速、高频和高可靠性集成电路 EDA 解决方案和相关的设计支持服务。公司可以提供的业务范围包括器件模型、PDK、标准单元库相关 EDA 工具 和设计服务和半导体器件量测系统。能够针对高端设计公司和代工厂提供一站式的设计支持服务和完整的设计评估和加固技术服务解决方案。
博达微的代表性 EDA 软件 MeQLab/PQLab 用于先进工艺器件建模、仿真和 PDK 验证；高精密半导体参数分析仪 FS-Pro 是全球唯一集成 IV、CV 及噪声的测试系统；完整的工程服务体系（博达微工程服务中心），基于自有测试和软件生态，覆盖测试、建模、PDK 和 IP 服务。
由全球电子技术领域的领先媒体集团 ASPENCORE 举办的“2019 中国 IC 设计成就奖” ，将年度创新 EDA 公司颁给了北京博达微科技有限公司 。
蓝海微
天津蓝海微科技有限公司从事专业化的 EDA 软件服务与 EDA 工具定制化开发业务。公司团队具有深厚的 EDA 技术背景，深刻理解 IC 设计当前存在的难点问题，提供强有力的技术解决方案。公司创始团队具有近 20 年的 EDA 开发、市场和运营经验，在寄生参数提取、版图验证、OpenAccess 平台软件开发、PDK 开发与自动生成等多个领域具有独到的技术优势。
当大部分 EDA 公司都在开发竞争激烈的工具产品，决战“大众”市场的时候，蓝海微公司力求寻找“小众”客户群体，通过软件服务提升 EDA 工具的价值，避开“红海”，寻找“蓝海”（公司名的含义）。
公司主要提供与版图相关的 EDA 工具：包括版图验证工具规则文件的自动生成与自动验证软件 Scout、ESD/Lach up 规则的版图自动检查工具 Helmet、版图保护电路的自动布线工具及自动检测工具 Shield、PDK 图形化 QA 验证软件 Barde、RCX Runset 图形化 QA 验证软件 Tuta 等等。
国微集团
国微集团起源于 1993 年，是一家半导体控股集团，其业务主要覆盖安全芯片设计及应用、集成电路电子设计自动化（“EDA”）系统研发及应用、FPGA 快速原型验证及仿真系统研发及应用以及第三代半导体产品研发和生产等。
在获批国家重大科技专项“芯片设计全流程 EDA 系统开发与应用”的约 4 亿元人民币的资助后，国微集团将以布局布线工具为核心，重点开发布局布线、时序分析、物理验证和功耗分析等工具，着力开发硬件仿真加速器、门级仿真、逻辑综合和形式验证等工具，最终形成数字电路芯片设计全流程 EDA 工具平台；其亦将面向国产高端芯片（服务器 CPU、FPGA 等）高性能、低功耗需求，开发其他特色工具。
奥卡思微
成都奥卡思微电科技有限公司自 2016 年 1 月成立于硅谷，2017 年 12 月推出 AVE 自动化验证工具软件（已开放两款逻辑验证产品，多项预研中），公司是由三位硅谷中国博士创立，公司核心人员来自于 Cadence，Synopsys，Xilinx 等国际知名 EDA 公司和芯片设计公司，公司现在落地于成都高新园区。主要业务为集成电路设计自动化系统(EDA)软件的研发和销售；集成电路芯片设计、技术开发、技术服务、技术转让。
九同方
武汉九同方（NineCube）成立于 2011 年，是一家专注 IC 设计服务的国际化软件公司。公司拥有 16 名留美博士核心研发团队，涵盖全球 EDA 领域资深架构师和领先的 IC 设计专家。NineCube 提供完备的 IC 流程设计工具，形成了 IC 电路原图设计、电路原理仿真（超大规模 IC 电路、RF 电路）、3D 电磁场全波仿真的 IC 设计全流程仿真能力。产品软件主要应用于集成电路、RFIC、高速互连 SI、手机等，覆盖通信、国防、电子、电气、汽车、医疗和基础科学等领域。
NineCube 公司代表性产品主要有 ePCD 无源器件设计和建模工具、eWave 全波电磁场仿真软件、eSpice 模拟集成电路仿真软件、eSim 超大规模集成电路仿真软件、eRF 射频集成电路仿真软件、eViewer 波形查看工具、eSchema 电路原理图绘制工具。
九同方是集成电路设计工具的研发厂商，拥有完全自主知识产权的世界一流的 EDA 核心技术，公司自主研发的部分 EDA 软件，在美国工业界得到认可。公司拥有全球顶尖的 IC 设计服务能力，团队成员曾经主导设计的数款芯片，达到数亿片的量产规模。NineCube 是“云计算与 EDA”跨界整合的商业服务先行者，专注于打造“基于云计算的集成电路设计自动化服务平台”，提供设计工具、人才培养和 IC 设计服务。
概伦电子
概伦电子成立于 2010 年，致力于提升先进半导体工艺下高端集成电路设计的竞争力，提供世界领先水 平、创新的集成电路设计解决方案，是国内公司难得的几乎全部产线均可做到的世界级公司。概伦电子 在 Spice Model 领域一直是行业的领导者，全球拥有超过 100 多家客户，几乎覆盖了全部的主流代工厂 和设计公司。2010 年后发展的大容量和快速仿真器产品具有很大的竞争力。它的噪声标准也被作为业界"黄金标准"。
其产品发展方向包括新一代大规模高精度仿真及设计验证平台、针对纳米级制造技术的半导体器件建模 库平台及测试验证系统等。技术包括被作为业界"黄金标准"的 SPICE 建模工具 BSIMProPlus 和低频噪 声测试系统、业界独创的千兆级 SPICE 仿真器 NanoSpice Giga 和电路与工艺互动设计平台 MEPro 等。
在今年的 DAC 大会，一直致力于“联动设计与制造”的概伦电子介绍了业界领先的电路仿真器针对大 规模存储器设计和后仿模拟电路高精度高速仿真难题的最新进展，并展示在业界占据绝对优势的 SPICE 建模、低频噪声测量解决方案和工艺平台及模型评估套件。
鸿芯微纳
深圳鸿芯微纳技术有限公司成立于 2018 年 01 月 12 日，注册资金 1000 万元人民币，是深圳一家计算机软件行业公司。经营范围：微电子超大规模集成电路芯片设计，电子设计自动化软件工具及系统开发，纳米级工艺库开发，产品设计，计算机系统技术服务，销售电子产品，经营进出口业务。公司主要 EDA 工具产品为布局布线工具。
行芯
行芯科技是一家位于杭州和上海的电子设计自动化（EDA）公司。行芯的 EDA 产品聚焦在芯片功耗效率，电源完整性，噪声，电迁移和高性能可靠性等方面的设计分析与智能优化。公司创始团队在硅谷从事该行业核心开发近 20 年，领导过业界主流的 EDA 工具研发工作，也参与过高端芯片，如 CPU 和通讯芯片的研发。 我们的产品可以应用于多种芯片分析例如中央处理器（CPU）、图形处理芯片（GPU） 、网络应用芯片（NetWork Chip）、专用集成电路（ASIC）、无线芯片（Wireless）、数字信号处理芯片（DSP）、储存芯片（Memory）、以及混合 SoC 芯片；支持多个 foundry 厂的各种节点工艺，包括 FINFET 工艺。
珂晶达
苏州珂晶达电子有限公司专业提供半导体器件仿真、辐射传输和效应仿真等技术领域的数值计算软件和服务。公司的主要服务对象为微电子、宇航和相关科研单位。公司产品的特色在于深入理解物理原理，并用软件高效地实现，使得能在工程实践中快速应用。
对半导体器件中的辐射效应问题的数值仿真和工程技术是珂晶达近年来重点关注的领域。这是一项跨学科、跨领域的课题，我公司提供了一套包含诸多模块的解决方案，以便满足从物理机制研究 到轨道空间预估到抗辐射加固设计的多方位的需求。
半导体器件仿真（TCAD）是珂晶达公司的一项核心技术。公司研发的 Genius 器件仿真软件擅长大规模高速 TCAD 仿真。受益于新算法半隐式求解器，Genius 可以仿真包含几十个晶体管、超过一百万网格点的大规模问题。同时，局部牺牲一些精度（< 5%）的情况下，计算速度可以较传统算法快 5-10 倍。
若贝
若贝（Robei）是由美国硅谷的工程师创建的新型集成电路公司，拥有自主知识产权的若贝自适应芯片和 Robei EDA 软件。公司于 2012 年在美国内华达州拉斯维加斯市注册，成功研发 Robei EDA 软件，一种全新的面向对象的可视化芯片设计软件，有很多世界 500 强的公司员工参与试用。
据若贝官网介绍，其最新的 Robei 3.5.3 版本，采用工业级标准的设计与仿真，让 EDA 设计不再繁杂。Robei 一直以直观、简单、易用为核心，为广大客户提供可视化、面向对象的专业 EDA 工具。Robei EDA 工具用户遍布全球，很多世界 500 强的企业员工很多在用 Robei 开发 FPGA 和 ASIC。Robei 从可视化、面向对象的设计、编写代码、语法检查、仿真与波形查看、生成 Verilog 代码、配置引脚约束，一应俱全。
制约本土 EDA 行业发展的因素有哪些？
EDA 工具显然不是单个问题的突进，是多个问题的合力。古人做事都讲求天时地利人和，更何况今天的中国所处的国际环境如此之复杂，因此 EDA 行业的落后一定是受到了一系列因素的影响。
从市场支持的角度出发，Synopsys、Cadence、Mentor Graphics 三大厂商霸市，国内没有深亚微米的 EDA 成体系的设计平台，国内更多的芯片、电子制造公司愿意使用更为成熟的国外 EDA 工具，以降低产品良率风险，因此国产 EDA 厂商试错的机会就甚微。
从技术的角度出发，我国的 EDA 产业缺乏与先进工艺结合的机会。没有办法在新工艺开发阶段与全球领先的晶圆制造厂进行全方面合作，而只能在工艺的完成阶段获取部分数据，这种状况限制了本土 EDA 软件改良升级的空间。同时，作为 EDA 工具与工艺结合的重要支撑的工艺设计套件（PDK）基础薄弱，也进一步限制了 EDA 生态的发展。
从行业生态链的角度出发，EDA 公司提供给 IC 公司的一般都是全套工具，因此 EDA 集成度高的公司产品更有优势。三巨头基本都 能提供全套的芯片设计 EAD 解决方案。而中国虽已具备提供一些计算机辅助设计（CAD）软件的能力，但在计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程（CAE）等方面几乎一片空白，因此没有形成产业的一体化，支撑不起不同领域制造业的发展。
高端人才的匮乏。以三巨头之最 Synopsys 为例，全球拥有 13200+的员工，其中软件开发人员约有 7000 人，直接从事 EDA 软件研发的有约 5000 人。而我国从事 EDA 软件开发的工程师有 1500 左右，但仅有 20%在本土 EDA 相关企业和研究机构工作，其余 80%都就职在三巨头中。同时，在基础宣传方面，国产 EDA 工具产业并没有在大学院校铺展开来，比如设立专项课程等来培养更多的对口人才，而培养一个成熟的 EDA 研发人员大约需要 10 年左右的时间。
本土 EDA 行业发展趋势
随着微电子技术的发展和物联网、AI、自动驾驶等新兴产业的崛起，EDA 行业也在寻求变革，以适应快速发展的需要。
Mentor Graphics 的 CEO 也在接受近期采访时表示：汽车、AI、云计算将给 EDA 行业带来新的挑战与机遇，云计算将分阶段地改变 EDA 工具的交付和使用，假以时日，公有云也会参与到 EDA 行业中。对于目前的汽车行业，“传感器融合”和更高的安全性对总体系统仿真的要求会越来越高，EDA 工具将在其中扮演重要角色。人工智能(AI)的发展既对芯片的设计提出更高的要求，又给 EDA 工具赋予了更强大的能力，下一代具备 AI 和机器学习能力的 EDA 工具正在走向市场，引领更高效的设计潮流。
从国家层面出发，对于美国而言，随着 IC 设计复杂度的提升，新工艺的发展，EDA 行业有非常大的发展空间。而对于中国而言，自给自足，满足眼下需求，追赶世界水平的任务迫在眉睫。纵观所有品类的 EDA 工具，国内最短缺的是几乎处于萌芽阶段的制造 EDA 技术平台。目前已有部分本土厂商在自主创新的基础上，开始与国外的厂商联合，如建立合资企业、共同发展合资项目等形式，即合作又竞争，希望通过互利共赢走出中国 EDA 产业困境。
