被称为芯片之母的EDA,华为早已被断供,没有它同样无法制造芯片

华为产品上最新的麒麟9000 SoC集成的晶体管数量已经达到惊人的153亿。

被称为芯片之母的EDA,华为早已被断供,没有它同样无法制造芯片

显然这153亿颗晶体管的布局、连接、验证、纠错、测试等工作,不可能全部由工程师手动完成,而需要借助自动的EDA工具,没有EDA工具麒麟芯片同样无法生产。

每个企业的EDA工具,在芯片生产的不同环节有自己的优势,所以华为之前选择了多家的产品。

2019年华为被切断了和美国EDA公司的合作。之后,EDA也成了华为在半导领域的攻关项目之一,当然这也不只是华为一家公司的战斗。

常用的办公软件,几年前的版本都可以满足用户需求。但EDA却不行,新版本的EDA工具可以让芯片公司以更低成本完成目标。简而言之,效率更高,也影响芯片产品的竞争力。

例如,去年Synopsys推出业界首个用于芯片设计的自主AI应用程序DSO.ai,它能迅速找到芯片设计流程中的最优解,把原本需多位设计专家耗时1个多月才能完成的设计时长缩短至3天。

EDA

EDA是电子设计自动化(Electronics Design Automation)的英文简称,是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机辅助设计软件系统。

利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,用硬件描述语言完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真等工作。可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程,在计算机上自动处理完成。

首个国产EDA

​1983年,无锡微电子工程批准建设,对应的3微米MOS生产线需要一套CAD系统。

可前有“巴统”现有“瓦森纳”,当时在“巴统”(巴黎统筹委员会)协议的影响下,国外EDA工具无法进入国内。

为打破集成电路行业的封锁,我国动员了17家单位、200余位专家聚集在北京集成电路设计中心(原),展开一场攻坚战——联合开发首套完整的集成电路计算机辅助设计系统,即熊猫系统。

经过联合攻关,熊猫系统终于在1990年正式对外发布,还接连斩获两项国际大奖。

但当时,熊猫系统的实用价值不大,无法投入使用。受此影响,团队成员开始陆续离开。到1990年底,只有十几余人继续坚持产品开发,其中就有现在华大九天的董事长。

后来功夫不负有心人,1993年熊猫系统的应用版本正式面世。

与此同时,相关限制放松,国外价格更低,性能更好的EDA产品进入中国市场,这无疑对刚刚起步的国产EDA软件造成严重冲击。

大多数人认为,中国EDA行业的现状有很大一部分原因是当时“造不如买”的错误思想造成的。

而最近,我看到了另一种说法,“造不如买”并不是当时的判断失误,相反,决策者们知道引进EDA软件的后果。可当时,落后中国的微电子工业已不具备在市场条件下与国外全面竞争的能力,也根本无力支撑国产EDA的发展。

所以当时,国产集成电路行业面临二选一的问题,且在“和平发展”为主题,“开放共赢”以及“全球化”的背景下,集中力量于自己的“优势”并积极融入“全球化”分工确实是当时最优的选择。

所以“狼”不仅进来了,还撒起了欢。

不过庆幸的是,国产EDA软件的火种并未熄灭,曾经的“熊猫”成了现在的华大九天,是中国EDA行业的龙头企业。

华大九天2020年销售额同比增长61.26%,净利润达4012.99万元。EDA软件对应的收入比重达84.96%。

断供

2019年,中国的芯片问题也从幕后搬到了台前。

这一年,华为被切断了和世界顶尖EDA工具企业的合作。按照惯例,EDA工具签订购买合同,一般授权3年。而据传,华为内部也制定了一个激进的3年EDA替代计划。

华为把要解决的问题列了一个清单,目标在两三年内解决,然后找国内EDA企业合作,EDA企业挑自己能做的做,而剩下的华为自己做。

与此同时,华为旗下的哈勃,还投资了湖北九同方微电子、无锡飞谱电子、上海立芯软件等国产EDA企业。而这些企业都处在早期阶段。

目前

EDA全球约90%的市场份额由美国的6家企业瓜分,其中美国的​Synopsys、Cadence 和西门子旗下的Mentor Graphics (总部美国),占据了全球70%以上的市场份额。

而在国内市场,(赛迪智库数据)2020年Synopsys占据29.1%,Cadence占据32%,Mentor Graphics 占据16.6%。

剩下的几十家国内EDA企业,只能在20%左右的市场中生存。

另外,在人员规模上。

早前的统计显示,国内所有从事EDA工作的人员都不到1500人,当然现在这个数字会有所增加。而主力领域是数字电路的美企Synopsys,的员工就已经过万。

去年,全球EDA的总销售额不足百亿美元,在整个集成电路产业中占比很小,和以互联网为代表的信息技术服务产业相比更是九牛一毛。但就是这样市场很小的根技术,撬动了后面更庞大的产业。

EDA是很难吸引新投资的领域,本身技术难度高,研发周期长,且市场规模小,还已经被成熟公司垄断。

国内

在缺芯之痛下,政策开始向集成电路行业倾斜,EDA自然在其中。

这两年,和芯片设计企业一样,国内EDA企业数量大增。芯思想研究院的统计显示,去年中国EDA公司保有数量28家,而在三年前全国只有16家,数量增长了75%。

中国EDA的龙头企业是华大九天,每年能有4亿-5亿元营收,且有国家大基金持股。2020年,华大九天拿下国内EDA市场约6%份额。

华大九天在液晶平板显示领域,是全球唯一可提供全流程EDA设计解决方案的供应商,该领域国内市场占有率超过90%。

据华大九天官网介绍,其主要产品包括模拟电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具(部分)、平板显示电路设计全流程EDA工具系统和晶圆制造EDA工具(部分)等EDA软件产品,并围绕相关领域提供包含晶圆制造工程服务在内的各类技术开发服务。

今年,国内EDA行业四强的IPO申请都已被受理。

华大九天IPO计划筹集25.51亿元,其中,7.5亿元用于补充流动资金,其余资金主要针对公司业务进行升级开发。

其中“数字设计综合及验证EDA工具开发项目”的投资额达5.67亿元。数字电路设计业务是国内市场的焦点,也是华大九天的短板。华大九天显然有意发力数字电路。

AI财经社援引国产EDA企业的消息透露,今年会有更多的国内用户切换到国产EDA工具上,这主要有三类情况:

1、被美国打压的企业。

2、国内新成立的2000多家芯片设计企业。

有些小企业没有标准的设计流程,不一定非要用谁家的平台,而且芯片产品也没有那么复杂,不需要“三巨头”那么强大的EDA工具。


而且“三巨头”的产品一般不会拆出某个工具单卖,全套价格高达几百万甚至上千万元,小企业无法承受。而国内企业更具价格优势,出售单个工具。

3、即将IPO的企业

上市意味着所有的业务必须正规化。EDA工具也要使用正版,而国外的产品太贵,因此国产软件成了不错的选择。

总结来说,以上列举的芯片企业主要是出于成本和政治风险上的考量,选择国产EDA工具。

除了华大九天外,国内其它企业的特长:

杭州广立微:成品率分析和测试工具。

概伦电子:开发了SPICE建模工具BSIMPlus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。

芯愿景:在项目定制化、产品兼容度等方面具有优势。

……


EDA工具不是一个,国内的企业在一些点上,有突破,甚至领先,但还不能像“三巨头”那样提供覆盖全部设计流程的产品,尤其是数字电路。

据AI财经社报道,如果把国内所有企业的能力加起来,它们能覆盖的芯片设计流程在10%以内。

华为被断供EDA后,就立了一个目标,和平时一样“高举高打”,华为计划团结国内的企业用两三年的时间突破。

华为有没有可能早就开始布局EDA?

在华为核心产品的供应链中,对于美国供应商,基本都有备胎。比如SoC有麒麟、操作系统有鸿蒙和LiteOS、服务器芯片有鲲鹏、射频系统有海思、日企以及国内企业……而美企垄断的EDA软件似乎是个例外。另外,华为的研发投入也足够充足。

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页面更新:2024-05-12

标签:华为   麒麟   芯片   熊猫   美国   集成电路   中国   电路设计   流程   领域   工具   国内   数码   系统   产品   企业

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