今天小編分享的科技經驗：國產EDA漫漫長征路：國際三大巨頭壟斷“吃肉”，華為14nm以上實現突破，借ChatGPT東風翻身？，歡迎閱讀。
财聯社 6 月 4 日訊（編輯 宣林）ChatGPT 概念股遭市場熱炒，業内認為，ChatGPT極度依賴算力，算力芯片復雜度和數量需求急劇上升，變相提升了 EDA 需求。另一方面，人工智能技術也可以優化 EDA 工具，進一步提升芯片設計的效率。
EDA 是集成電路產業鏈最上遊、最高端和最核心的產業，被稱為半導體行業的 " 七寸 "，幾乎沉澱了整個半導體產業中所有的核心技術問題，其涉及的芯片 IC 設計、布線、驗證和仿真等方面都直接決定着集成電路的產業競争力。目前全球 EDA 市場由新思科技（Synopsys）、铿騰電子（Cadence）和西門子 EDA三巨頭壟斷，2020 年 CR3 高達近 70%，而我國本土 EDA 企業在上世紀 90 年代昙花一現後迅速衰落，直到 2008 年後華大九天、概倫電子、廣立微、芯華章等從三巨頭業務鏈的 " 縫隙中 " 切入市場，再次推動 EDA 國產化。
好消息是，華為不久前宣布已基本實現 14nm 以上 EDA 工具國產化，2023 年将完成對其全面驗證。華為被美國列入實體清單後，遭三大海外 EDA 巨頭斷供，此後一直試圖聯合國内相關廠商共同推動 EDA 的國產化。市場人士表示，雖然不确定華為合縱連橫所構建的 14nm 以下國產 EDA 軟體生态究竟競争力如何，但中國 EDA 產業無疑正在進入新的篇章。
▌EDA ——半導體皇冠上的明珠、數字經濟基石 高研發投入 + 穩固生态聯盟造就行業巨頭
EDA 有着 " 芯片之母 " 稱号，一個完整的集成電路設計和制造流程主要包括工藝平台開發、集成電路設計和集成電路制造三個階段，三個設計與制造的主要階段均需要對應的 EDA 工具作為支撐。
根據 ESD Alliance 數據，2016 年至 2021 年全球 EDA 市場規模從 85.23 億美元增長至 132.75 億美元，復合增長率 9.27%。Verified Market Research 數據顯示，2028 年全球 EDA 市場規模有望達到 215.6 億美元。盡管相較于千億美元以上規模的集成電路產業，EDA 市場規模微不足道，但卻必不可少，杠杆效應明顯。根據 SEMI 數據，2021 年 132 億美元的 EDA 市場支撐着年產值幾百億美元的 IC 設備行業、年產值幾千億美元的 IC 制造行業、年產值幾萬億美元的電子產業、以及年產值幾十萬億美元的數字經濟。EDA 是這條倒金字塔型產業鏈的基石，是集成電路、電子信息、乃至全球數字經濟的賦能者。
全球 EDA 行業參與者分為三級競争梯隊。第三梯隊企業聚焦于某些特定領網域或用途的點工具，整體規模和產品完整度與前兩大梯隊的企業存在明顯差距。國產廠商華大九天在部分領網域擁有全流程工具，處于第二梯隊。而擁有完整、全流程產品的 Synopsys、Cadence 和 Siemens EDA 屬于第一梯隊，2020 年 CR3 達 69.54%，壟斷市場。
高壟斷的背後是高企的壁壘——持續高強度的研發投入和上下遊協同的生态聯盟。
研發投入方面，随着半導體行業迅速更新迭代，三大巨頭不斷推出領先技術引領 EDA 行業發展，如 Synopsys 近年陸續推出業界最快的仿真系統 ZeBu Server-4；Cadence 發布功能驗證領網域突破性產品 Palladium Z1；Mentor Graphics 不斷更新其占全球領先地位的 PCB 設計解決方案。三大巨頭每年的研發費用率基本保持在 30% 以上的水平，2021 年 Synopsys 和 Cadence 的研發費用率分别高達 35.80% 和 37.95%。
另一大壁壘是芯片設計廠商、EDA 廠商和芯片制造廠商之間的鐵三角關系。随着工藝及制程的更新，芯片的設計成本呈現非線性增長态勢，三方更傾向于保持穩定的合作關系以将各類不确定性以及流片的風險降至最低。頭部廠商們在過去三十年裡積累了大量的合作經驗和相關 IP，形成了極其穩定，且聯系相當密切的生态聯盟。同時整個芯片產業設計、制造及應用產業鏈的持續發展由上述鐵三角關系緊密配合、共同推進，單一參與者短期内難以對行業格局變化產生決定性影響。
不過，芯片設計涉及的流程、種類和工藝的復雜多樣性導致 EDA細分工具眾多，除生态壁壘外，不同細分領網域的技術壁壘同樣較高。對于頭部公司來說，難以在短期内同時覆蓋諸多細分領網域，這使得初創公司能夠通過差異化競争進入 EDA 行業，同時為國產廠商提供了發展的契機。
▌三大巨頭強勢并購 國產 EDA" 夾縫 " 求生 ChatGPT 或提供翻身資本
與大眾印象不同的是，中國 EDA 產業起步非常早。80 年代，因巴黎統籌委員會禁止向中國銷售先進電子 CAD 軟體，中國正式啟動 EDA 國產化工程，1993 年開發出 " 熊貓系統 "。熊貓 EDA 一經面世，短時間内就被裝至 20 家設計公司，完成近 200 個芯片品種，但好景不長，1994 年 " 巴統 " 禁令取消後，海外 EDA 三巨頭大舉進入中國市場，向熊貓系統祭出了一套 " 組合拳 "。
當時熊貓 EDA 匹配華晶，局限于模拟芯片，門類太少，溢價能力弱，并且極其缺乏 IP，增值服務幾乎沒有。國際巨頭們專門針對熊貓系統的強勢環節提供免費工具，同時又在熊貓覆蓋不到，或相對較薄弱的其他環節提高收費，定向狙擊國内 EDA 企業。另一方面，巨頭們在對學術機構的覆蓋上，進行無償捐贈，提出共建實驗室，從高校開始培養整個行業的使用習慣，占領用戶心智。熊貓系統在多重夾擊下，被迫離開内地市場，轉向中國香港、中國台灣，甚至一度遠走美國。中國 EDA 產業在市場競争中學到了第一課， " 免費的才是最貴的 " 。
直到 2008 年 4 月，國家科技重大專項 " 核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟體產品 " 實施方案經國務院常務會議審議并原則通過，EDA 行業作為國家十六個科技重大專項之一再次獲得政策鼓勵和扶持。華大九天、概倫電子、廣立微電子、國微集團和芯和半導體等國產公司開始進入市場的主流視野。
EDA 企業擴張的核心手段是收購和并購，公司依靠技術與資本的雙重力量，在擴充產品線的同時将潛在的挑戰者 " 扼殺 " 在萌芽狀态。此時國際巨頭們已經通過大量并購優秀 EDA 點工具廠商實現了 EDA 全流程覆蓋。Cadence 于 1989 年收購 Verilog，成功解決了復雜度帶來的芯片性能驗證問題；2001 年收購 Silicon Perspective，将 1C 布局工具和 S1 分析工具收入囊中；2002 年收購 1BM 硬體仿真業務，真正占領硬體仿真高地，一度成為行業霸主。而 Synopsys 在 2002 年以 8.3 億美元收購 Avanti，讓公司成為了 EDA 歷史上第一家可以提供頂級前後端完整 1C 設計方案的領先 EDA 工具商，幾次關鍵并購後完成了對 Cadence 的超越。
國產 EDA 廠商只能在三巨頭業務鏈的縫隙中尋找突破口。華大九天選擇了模拟電路仿真軟體，它将芯片領網域的全流程設計支持技術遷移到液晶面板設計全流程，這個技術轉移正好伴随中國液晶面板的崛起從而占領市場，進而幫助華大九天繼續打開了模拟電路全流程設計的視窗。其他如概倫電子在SPICE 建模工具及噪聲測試系統方面技術處于領先地位，廣立微在良率分析和工藝檢測的測試機方面具有明顯優勢。2020 年，華大九天在國内 EDA 市場以 4.5% 的市占率排名第四，已經超過另外兩大海外大廠 Ansys 和 Keysight。
對于華為 3 月底宣布基本實現了 14nm 以上 EDA 工具的國產化的消息，有市場人士表示令人振奮，但也表示中國半導體產業本身還有很長的路要走，突破了 14nm 制程工具的國產化，其實只是剛剛開始這場追趕國際先進水平的長征，就像徐直軍在誓師大會上所說，雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。
不過，也有分析人士表示，以 ChatGPT 為首的 AI 大模型橫空出世後，國產 EDA 似乎有打 " 翻身仗 " 的資本。随着未來算力提升，AI 賦能下的 EDA 軟體将颠覆傳統設計方式，或許能迫使國内外 EDA 企業重新站到同一起跑線前。在摩爾定律停滞的大背景下，chiplet 等新技術所帶來的 " 敏捷驗證 "、" 快速迭代 "、" 方法整合 " 等新需求，也帶給國產 EDA 軟體更多機遇。
