EDA的實(shí)現(xiàn)需要EDA軟件，就像打字需要Word一樣，而且芯片設(shè)計(jì)用的EDA軟件比打字更復(fù)雜、更精細(xì)、技術(shù)含量更高，有了EDA工具，芯片的設(shè)計(jì)、布局、布線、仿真、版圖都可以通過自動(dòng)化來實(shí)現(xiàn)。EDA和裝備材料一起被稱為集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略支柱，可以毫不夸張的說：“EDA是集成電路之母，支撐集成電路全流程的設(shè)計(jì)”。
一、小行業(yè)撬動(dòng)大產(chǎn)業(yè)
盡管EDA如此舉足輕重，但它的市場(chǎng)規(guī)模在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中所占比重并不大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年，全球EDA的產(chǎn)值是110億美元。“然而就是這110億美元，撬動(dòng)的是4500多億美元的半導(dǎo)體市場(chǎng)，甚至是整個(gè)電子產(chǎn)品市場(chǎng)。”芯華章科技創(chuàng)始人、董事長王禮賓激動(dòng)地說。
對(duì)于EDA地位的重要性，整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)。“EDA支撐著全球集成電路4500多億美元的產(chǎn)業(yè)”，華大九天副總經(jīng)理郭繼旺甚至認(rèn)為，“沒有EDA就沒有IC!”
呂芃浩表示，半導(dǎo)體行業(yè)乃至整個(gè)電子信息行業(yè)呈現(xiàn)倒三角形，最底層是EDA工具，上面支撐了約4000多億美元的半導(dǎo)體市場(chǎng)，進(jìn)而帶動(dòng)1.5萬億美元的電子信息市場(chǎng)，以及數(shù)十萬億美元的應(yīng)用市場(chǎng)。“在這種情況下，如果我們?cè)贓DA工具這個(gè)環(huán)節(jié)上出了問題，那么整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)的大廈就會(huì)忽然倒塌。”他說。
EDA的重要性，在對(duì)集成電路成本的影響上得到了充分體現(xiàn)。“集成電路設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)14~16納米芯片的成本是2億美元，設(shè)計(jì)7納米的芯片時(shí)是6億美元，這是在有EDA的情況下。如果沒有EDA工具，兩者的設(shè)計(jì)成本差距是200倍，這意味著如果沒有EDA工具，采用7納米工藝的芯片設(shè)計(jì)成本是1200億美元。”呂芃浩表示，這一數(shù)字相當(dāng)于全球設(shè)計(jì)業(yè)的總值，而這么高的設(shè)計(jì)成本肯定是無法滿足市場(chǎng)需求的，因此EDA在降低成本促進(jìn)集成電路發(fā)展上有著重要意義。
一般來講，EDA的市場(chǎng)規(guī)模占半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的2%~3%。王禮賓介紹，在中國EDA市場(chǎng)，2019年，國產(chǎn)自研EDA的占比還是相當(dāng)小，僅10%左右。“2019年，中國EDA市場(chǎng)的規(guī)模是4.77億美元，IBS預(yù)測(cè)，到2025年這一數(shù)字將會(huì)增長到22.72億美元，這將是5倍的增長。”
二、中國EDA的三個(gè)困境
在呂芃浩看來，EDA是美國技術(shù)壟斷度最高的一個(gè)領(lǐng)域，2018年，85%的EDA市場(chǎng)被三家美國EDA公司所壟斷。從中國EDA市場(chǎng)來看，外國三大廠所占的市場(chǎng)約5.8億美元，占全球的5.6%，國內(nèi)廠商的營收只有4.2億元人民幣，只占全球的0.6%。
據(jù)了解，上個(gè)世紀(jì)80年代，我國曾針對(duì)外國禁運(yùn)EDA軟件設(shè)立了ICCAD三級(jí)系統(tǒng)專項(xiàng)。1994年，國外允許EDA廠商進(jìn)入中國后，那時(shí)候就有了“造不如買、買不如租”的論調(diào)，致使國內(nèi)集成電路尤其是EDA出現(xiàn)近15年的沉寂，直到2008年成立“核高基重大專項(xiàng)”之后，EDA才重新被提上日程，并在近十年積極發(fā)展取得了一定成績。
“不過，即便國產(chǎn)化率現(xiàn)在比以前提高了10%，但仍然比較低。”呂芃浩認(rèn)為，中國EDA的發(fā)展主要面臨以下三個(gè)困境：
一是人才不足。全球從業(yè)人員只有4.5萬人，但是外國三大廠就占了60%，其中，新思科技1.3萬人，Cadence有7000多人。而全國EDA人才只有大概1500人，其中1000人左右在外國企業(yè)在中國設(shè)的廠里工作，真正屬于本土研發(fā)團(tuán)隊(duì)的人才只有500人左右，這還不及新思科技的零頭。
二是自主創(chuàng)新生態(tài)不足。許多設(shè)計(jì)企業(yè)習(xí)慣于用國外的EDA軟件，不敢輕易嘗試國產(chǎn)軟件。同時(shí)由于小企業(yè)沒有錢去買正版軟件，導(dǎo)致國內(nèi)EDA軟件更新迭代比較慢。
三是代工技術(shù)有些落后，這導(dǎo)致國內(nèi)廠商無法通過跟代工廠緊密合作升級(jí)自己的技術(shù)。
其實(shí)，EDA人才不足只是整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)人才問題的一個(gè)縮影。郭繼旺說，集成電路產(chǎn)業(yè)一直比較缺人，市場(chǎng)需要72萬人，目前只有40萬人的存量，存在32萬人的缺口。按照每年三四萬的人才培養(yǎng)進(jìn)度，補(bǔ)齊大概需要10年時(shí)間，而且隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)間可能拉得更長。他認(rèn)為，人才是最難解決的，因此急不得，尤其是集成電路人才需要進(jìn)行綜合性的學(xué)科培養(yǎng)，既要有扎實(shí)的理論寬基礎(chǔ)，也要有實(shí)操能力，不像互聯(lián)網(wǎng)人才那么好培養(yǎng)。
三、人才是重中之重
縱觀全球EDA市場(chǎng)的發(fā)展，并購扮演著重要的角色。據(jù)了解，EDA技術(shù)大概90多種，美國有近千家EDA企業(yè)，雖然有這么多企業(yè)，但沒有一家企業(yè)能夠單獨(dú)做好所有的技術(shù)，只能通過并購重組成為具有競爭力的平臺(tái)化公司。事實(shí)上，從上個(gè)世紀(jì)90年代開始，新思科技有過80次以上的并購，Cadence有過60次以上的并購，正是通過不斷并購，才最終形成了它們?cè)谌駿DA市場(chǎng)的霸主地位。
此外，EDA行業(yè)的研發(fā)高投入也不容忽視。一些領(lǐng)先的EDA公司軟件研發(fā)投資占到營收的35%甚至40%，頭部公司正是依靠高投入才確保了自己的領(lǐng)先地位。
那么，我們又該如何改變單一的EDA企業(yè)發(fā)展模式，走出一條安全可控的自主化道路，解決EDA產(chǎn)業(yè)中核心的卡脖子問題呢?
針對(duì)EDA的人才培養(yǎng)，郭繼旺表示，廣義來講，只要是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)的都可以作為EDA人才。
東南大學(xué)電子工程學(xué)院的楊浩說，從技術(shù)角度看，現(xiàn)在國內(nèi)技術(shù)還比較薄弱，沒有完全形成所有工具全流程領(lǐng)域。人才培養(yǎng)上，國內(nèi)高校很多，但是配套成體系的EDA課程體系還沒有完全建立起來，相關(guān)特別是完全對(duì)口的專業(yè)特別少，人才缺口比較大。“國產(chǎn)EDA如果想突圍，市場(chǎng)、技術(shù)、資金、人才四個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可，其中人才是根本，是重中之重。”他說。
國務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，從各個(gè)角度來促進(jìn)集成電路發(fā)展，EDA軟件也是重點(diǎn)支持的行業(yè)，目前在人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)欣欣向榮，這給EDA工具發(fā)展提供了很大的市場(chǎng)和成長的土壤。