EDA：半导体自主可控的关键技术

EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写，20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。

过去十年，中国大陆半导体产业呈现出上升趋势，正在与其他地区的半导体产业竞争。其中大陆的竞争主力军为Fabless企业，中国大陆的Fabless公司已经占全球的四分之一。

如此多的Fabless公司，且市场占有率和活跃度很高，给了EDA工具和服务足够的发展空间。这也是我国未来几年不断发展和壮大国内EDA产业的基础。

芯片产业链包括设计、制造、封装、测试、销售，芯片核心实力重心在芯片设计。而芯片设计方面，IC设计及前后工序离不开EDA的支持。

EDA(Electronics Design Automation)软件是一种在计算机的辅助下，完成集成电路的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的软件工具集群。

在半导体产业链中，芯片产业链顶端，是依赖性极强的设计工具。作为半导体行业的第一个环节，EDA是芯片设计的“基石”和制造和设计的纽带。

EDA是集成电路产业领域内“小而精”的环节，产值较小却又极其重要。相对于几千亿美金的集成电路产业来说不值一提，但如果缺少了这个产品，全球所有的芯片设计公司都得停摆。根据数据显示，2019年全球EDA市场规模达到105亿美元。

EDA软件供应呈现寡头垄断，从前端设计-前仿真/验证-后端设计-后端验证仿真直到流片的全流程设计平台基本被国际巨头垄断，护城河极深。

比如模拟/数模混合芯片设计一般采用Cadence平台，数字芯片设计一般采用Synopsys平台，国产EDA机会在于以点工具为突破口，由点及面逐步发展。

EDA全球市场份额占据前三位的是Synopsys、Cadence和被西门子收购的Mentor Graphics，三大EDA企业占全球市场的份额超过60%。

Synopsys拥有最为齐全的EDA工具产品线，其逻辑综合工具DC和时序分析工具PT市占率极高，EDA软件是其最重要业务，Intel是公司最大客户。

Cadence产品涵盖了电子设计的全流程，强项在于模拟或混合信号的定制化电路和版图设计。Cadence是三家厂商中在中国布局最好的，2019年Cadence收入23.4亿美元，其中约2.42亿美元来自中国。

三大EDA公司有天然优势，在新工艺开发阶段与全球领先的晶圆制造厂进行全方位合作。这三家主流厂商在EDA市场已建立起一定的行业壁垒和用户黏性，近年来市场份额维持稳定。

国内从上世纪八十年代中后期开始，就投入到EDA产业的研发当中。国产首套EDA熊猫系统于1986年开始研发并于1993年问世。之后的国内EDA发展曲折而缓慢，因各种因素影响，国产EDA产业没有取得实质成功。

国内EDA厂商只能在工艺开发完以后拿到部分数据，无法接触到先进工艺的核心部分，难以针对先进工艺设计、改良EDA软件，造成与三巨头的客观差距。

2008年，国内从事EDA研究领域涌现了华大电子、华天中汇、芯愿景、爱克赛利、圣景微、技业思、广立微和讯美等公司。

之后十年发展，华大九天、芯愿景、芯禾科技、广立微、博达微等几个企业从国产EDA阵型中展露生机。

华大九天承载了熊猫系统的技术，在是目前国内规模最大、技术实力最强的EDA企业。能提供全流程FPD设计解决方案，目前中国电子持有华大九天33.45%股权，上海建元股权投资基金(申通地铁持股70%)持有华大九天17.42%股份。

芯愿景拥有IC分析服务、IC设计服务及EDA软件授权三大业务板块。公司已累计研发了6套EDA系统，共30多个软件，累计发放授权认证超过3万个，EDA软件用户群包括国内外芯片设计公司、研究所、高校和知识产权服务机构等。2020年5月，芯愿景科创板上市已获上交所受理。

EDA企业若想保持核心竞争力需要靠技术支持，与其他高新技术企业相似，EDA企业获取技术优势的途径有收购兼并其他企业的成熟技术、高研发投入和政府扶持。

EDA与工艺设计强相关，既要跟着工艺跑，又需要用户的信任去验证，所以必须获得产业链上下游支持，建立产业生态圈，才能更好的发展。

根据Cadence数据，芯片设计流程主要可分为前端设计(Front end)与后端设计(Backend)，其中前端设计(也称为逻辑设计)主要涉及芯片的功能设计，后端设计(也称为物理设计)主要涉及工艺有关的设计，使其成为具备制造意义的芯片。

细分来看，芯片设计包含流程包含RTL编写、功能验证、逻辑综合、形式验证、DFT(Design for Testability)、布局布线、Sign Off、版图验证等多个流程。

对于芯片来说，好的布局和布线会节省面积，提高信号的完整性、稳定性，直接提高芯片的可靠性，所以EDA软件对于芯片设计至关重要。借助这个电子自动工具，工程师就可以在电脑上对芯片设计的前后端技术和验证技术进行操作，帮助芯片更好地走线、验证和仿真。

5月15日美国制裁升级，芯片设计与制造全面被卡。芯片设计方面，华为所遭受到EDA软件断供是对EDA软件升级以及后续其他服务支持，由于EDA软件的设计领先当前的芯片几年，基于现有EDA软件仍能设计先进的制程工艺。由此可见，华为短期内风险可控。

中金电子认为，EDA是我国半导体行业实现自主可控的关键瓶颈。国产EDA发展的难点包括：

1)EDA工具链条长，虽然目前华大九天、概伦电子在部分点工具上有所突破，但完整可用的全流程工具链还需要长期的技术积累;

2)EDA厂商需要和晶圆代工厂密切配合，而我国目前先进制程代工也较为落后;

3)我国的知识产权保护需要进一步加强。

EDA的应用广泛，在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。而目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。