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數(shù)�；旌� IC 通常，模擬電路是控制模擬電路實(shí)現(xiàn)特定算法的核心。 IC 設(shè)計(jì)部分，EDA 軟件主要有模擬 IC 和數(shù)字 IC 兩類設(shè)計(jì)軟件。

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1.EDA半導(dǎo)體皇冠上的明珠

1.1. EDA 是用于 IC 工業(yè)軟件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)

EDA 工業(yè)軟件用于輔助大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。EDA 全稱是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation），是指用于輔助設(shè)計(jì)、制造、包裝和測試超大型集成電路芯片的整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)軟件。隨著芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜性的不斷提高，基于先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的集成電路規(guī)�？梢赃_(dá)到數(shù)十億個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備，不需要幫助 EDA 芯片設(shè)計(jì)無法完成。EDA 與產(chǎn)業(yè)鏈的緊密結(jié)合已成為提高設(shè)計(jì)效率、加快技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

EDA 集成電路集成電路的各個(gè)方面。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，EDA 應(yīng)用于芯片系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)、制造、包裝和測試過程，包括芯片設(shè)計(jì)公司和晶圓廠的設(shè)計(jì)軟件。從電子系統(tǒng)層面來看，EDA 包括芯片、多芯片模塊和印刷電路（PCB）多層板。

EDA 杠桿效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)顯著。根據(jù) ESD Alliance 和 WSTS 數(shù)據(jù)，2020 年全球 EDA 市場規(guī)模僅為 115 億美元，卻撬動(dòng)著 4404 半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模1億美元。一旦 EDA 產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)出現(xiàn)問題，整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)將受到重大影響，EDA 行業(yè)也是 最容易被外國卡脖子的關(guān)鍵領(lǐng)域。此外，EDA 節(jié)約芯片設(shè)計(jì)成本起著重要作用 的作用。根據(jù)加州大學(xué)圣迭戈分校 Andrew Kahng 教授在 2013 年的推測，2011 年設(shè)計(jì) 消費(fèi)級(jí)應(yīng)用處理器芯片的成本約 4,000 如果不考慮一萬美元 1993 年至 2009 年的 EDA 技術(shù)進(jìn)步，相關(guān)設(shè)計(jì)成本可能高達(dá) 77 億美元，EDA 技術(shù)進(jìn)步提高了設(shè)計(jì)效率 200 倍。以新思科技（Synopsys）2021 年 8 月推出的 EDA 設(shè)計(jì)平臺(tái) DSO.ai 例如，通過引入人工智能，芯片設(shè)計(jì)不需要完全模擬無數(shù)可能的布局，芯片設(shè)計(jì)可以在研究中進(jìn)行 研發(fā)成本減半，研發(fā)時(shí)間甚至可以從 24 個(gè)月減少到 2 周。

1.2. EDA 的分類

針對(duì)不同類型的芯片，EDA 有不同的工具。集成電路芯片（Integrated Circuit Chip， 簡稱 IC）從結(jié)構(gòu)上可以分為數(shù)字 IC、模擬 IC 和數(shù)模混合 IC。數(shù)字 IC 指用于傳輸和添加 處理數(shù)字信號(hào)(0) 或 1 非連續(xù)信號(hào)) IC。模擬 IC 指處理自然模擬信號(hào)，如連續(xù)光、聲音、速度和溫度 IC。數(shù)模混合 IC 指同時(shí)包含模擬電路和數(shù)字電路的部分 IC。數(shù)模混合 IC 通常，模擬電路是控制模擬電路實(shí)現(xiàn)特定算法的核心。在 IC 設(shè)計(jì)部分，EDA 軟件主要有模擬 IC 和數(shù)字 IC 兩類設(shè)計(jì)軟件。

芯片設(shè)計(jì)分為前端設(shè)計(jì)和后端設(shè)計(jì)。根據(jù)具體的公司和產(chǎn)品，前端設(shè)計(jì)和后端設(shè)計(jì)沒有統(tǒng)一嚴(yán)格的界限。一般來說，用設(shè)計(jì)的電路實(shí)現(xiàn)的想法是前端設(shè)計(jì)；制造設(shè)計(jì)的電路是后端設(shè)計(jì)。這就像建造房屋，建筑設(shè)計(jì)圖屬于前端設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)房屋的外部形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)；建筑施工圖屬于后端設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了施工步驟、方法和材料的數(shù)量和選擇。

芯片設(shè)計(jì)可分為五個(gè)層次。設(shè)計(jì)類 EDA 根據(jù)設(shè)計(jì)方法的不同，工具可以根據(jù)設(shè)計(jì)層次自上而下進(jìn)一步細(xì)分為行為級(jí)、系統(tǒng)級(jí)、RTL 等級(jí)、門級(jí)、晶體管級(jí) EDA 工具。各層級(jí) EDA 模擬和驗(yàn)證工具的精度依次提高，速度依次降低，擬實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和應(yīng)用場景也不同。例如，高級(jí)系統(tǒng)和行為模擬驗(yàn)證主要適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期原型驗(yàn)證，評(píng)價(jià)產(chǎn)品原型的性能和功能；底部晶體管模擬驗(yàn)證主要決定最終產(chǎn)品的性能和良好率。對(duì)于大型集成電路，設(shè)計(jì)方法通常從系統(tǒng)和行為級(jí)設(shè)計(jì)開始，逐層設(shè)計(jì)、模擬、驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)，并輸出可交付的晶體管級(jí)布局信息。

數(shù)字芯片和模擬芯片的設(shè)計(jì)過程非常不同。 IC 抽象級(jí)設(shè)計(jì)主要完成， 對(duì)設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)要求相對(duì)較低，無需注意門/晶體管級(jí)放置和路由的細(xì)節(jié)。 IC 設(shè)計(jì)通常涉及到每個(gè)電路的個(gè)性化特性，甚至每個(gè)晶體管的尺寸和細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)和驗(yàn)證更為復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)要求更高。

芯片設(shè)計(jì)可分為全定制、半定制設(shè)計(jì)，全定制主要用于模擬芯片，半定制用于數(shù)字芯片。全定制設(shè)計(jì)是指以晶體管級(jí)為基礎(chǔ)，手工生成所有器件和互連布局。這種設(shè)計(jì)的許多工作都是手工完成的，不方便直接利用現(xiàn)有電路的結(jié)果，設(shè)計(jì)周期長，成本高。全定制設(shè)計(jì)多用于模擬 IC 和數(shù)模混合 IC。半定制設(shè)計(jì)以門陣列和標(biāo)準(zhǔn)單元為基礎(chǔ)，根據(jù)用戶需要的功能連接成熟優(yōu)化的單元。半定制設(shè)計(jì)成本低，周期短，芯片利用率低，適合小批量、快速生產(chǎn)，多用于數(shù)字 IC。

由于數(shù)字芯片是在抽象級(jí)別上完成的，并且對(duì)自動(dòng)化程度有更高的要求，所以數(shù)字IC類EDA 工具的技術(shù)門檻

1.3. EDA 的歷史：從 CAD 到 EDA

第一階段：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）時(shí)代。在集成電路應(yīng)用的早期階段，集成電路集成度較低，設(shè)計(jì)、布線等工作由設(shè)計(jì)師手工完成。20 世紀(jì) 70 從20世紀(jì)中期開始，隨著芯片集成的提高，設(shè)計(jì)師開始嘗試自動(dòng)化整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) （CAD）設(shè)計(jì)晶體管級(jí)版圖，PCB 布線、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查、門級(jí)電路模擬與測試等流程。

第二階段：計(jì)算機(jī)輔助工程（CAED）時(shí)代。1980 年卡弗爾·米德和琳·康維發(fā)表 《超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)導(dǎo)論》提出通過編程語言進(jìn)行芯片設(shè)計(jì) 計(jì)算自動(dòng)化發(fā)展的重要標(biāo)志。EDA 在此期間，工具也開始商業(yè)化，全球化 EDA 新思科技領(lǐng)導(dǎo)廠商新思科技領(lǐng)導(dǎo)廠商（Synopsys）、楷登電子（Cadence）、西門子 EDA（2017 年收購的 MentorGraphics）分別于 1986 年、1988 年和 1981 年在美國成立。

第三階段：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）時(shí)代。20 世紀(jì) 90 芯片集成度的不斷提高和可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用 EDA 技術(shù)提出了更高的要求，也促進(jìn)了技術(shù) EDA 隨著設(shè)計(jì)工具的普及和發(fā)展，以高級(jí)語言描述、系統(tǒng)級(jí)模擬和綜合技術(shù)為特征 EDA 技術(shù)。

第四階段：現(xiàn)代 EDA 時(shí)代。21 世紀(jì)以來，EDA 工具的快速發(fā)展貫穿了集成電路設(shè)計(jì)、制造和密封測試的所有環(huán)節(jié)。對(duì)于數(shù)億甚至數(shù)百億晶體管規(guī)模的芯片設(shè)計(jì)，EDA 工 它保證了各階段和層次設(shè)計(jì)過程的準(zhǔn)確性，降低了設(shè)計(jì)成本，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)效率，是集成電路行業(yè)產(chǎn)能和性能進(jìn)步的源泉，EDA 工具的發(fā)展加速了集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí)伴隨著智能手機(jī)，4G/5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，射頻 EDA 軟件迎來了發(fā)展的黃金階段。

1.4. EDA 未來：結(jié)合先進(jìn)技術(shù)

摩爾時(shí)代的技術(shù)演進(jìn)驅(qū)動(dòng) EDA 擴(kuò)展技術(shù)應(yīng)用。后摩爾時(shí)代集成電路技術(shù)的發(fā)展方向主要包括延續(xù)摩爾定律、擴(kuò)展摩爾定律和超越摩爾定律。主要發(fā)展目標(biāo)包括基于摩爾定律的生產(chǎn)工藝特征尺寸的進(jìn)一步微縮，以增加系統(tǒng)集成的多功能為目標(biāo)的芯片功能的多樣化發(fā)展，以及設(shè)備功能的集成和產(chǎn)品的多樣化。其中，面對(duì)摩爾定律的延續(xù)，單芯片的集成規(guī)模呈爆炸性增長 EDA 對(duì)工具的設(shè)計(jì)效率提出了更高的要求。隨著邏輯、模擬、存儲(chǔ)等功能疊加到同一芯片擴(kuò)展方向，EDA 工具應(yīng)具有更強(qiáng)的支持復(fù)雜功能設(shè)計(jì)的能力。新工藝、新材料、新設(shè)備等的應(yīng)用要求超越摩爾定律。 EDA 在模擬、驗(yàn)證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)方法創(chuàng)新。

后摩爾時(shí)代的系統(tǒng)設(shè)計(jì) EDA 技術(shù)變化方向。在原摩爾定律的定義下，芯片性能的提升主要來自工藝和架構(gòu)，但工藝工藝的提升接近極限，摩爾定律明顯放緩。在此背景下，汽車、人工智能等領(lǐng)域的大公司開始定制自己的新系統(tǒng)，并將其視為差異化競爭的關(guān)鍵因素。因此，對(duì)于 EDA 對(duì)于制造商來說，將定位從芯片設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛�于軟硬件協(xié)作的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)是未來的重要發(fā)展方向。

AI 促進(jìn)和云技術(shù) EDA 更加智能化和自動(dòng)化。AI 智能的目標(biāo)來自現(xiàn)有 EDA 在使用過程中，芯片架構(gòu)探索、設(shè)計(jì)、布局等重復(fù)性、低創(chuàng)造性工作的人力比例大大降低，利用 AI 自動(dòng)架構(gòu)探索、設(shè)計(jì)生成和物理設(shè)計(jì)算法。隨著芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜性的提高，數(shù)據(jù)量和計(jì)算量急劇上升，云技術(shù)的使用使 EDA 該軟件具有彈性計(jì)算、安全存儲(chǔ)、快速更新等功能，以滿足大數(shù)據(jù)量和計(jì)算量下的更高使用要求。

平臺(tái)化和服務(wù)化。現(xiàn)有 EDA 是“工具和 IP 集合包有望在未來發(fā)展 EDA 平臺(tái)，EDA 上下游產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計(jì)、制造、測試、包裝將更加方便，資源共享。同時(shí) EDA 該平臺(tái)有望鏈接不同設(shè)計(jì)、制造等廠家的橫向鏈接，促進(jìn)生態(tài)建設(shè)。雖然智能化不斷提高，但仍需要人工支持和服務(wù)。服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)可以提供專業(yè)的咨詢?cè)O(shè)計(jì)服務(wù)和相關(guān)的定制服務(wù)，以滿足個(gè)性化的需求。

2.全球EDA寡頭壟斷市場，國EDA市場快速增長

2.1. 全球 EDA 市場穩(wěn)步發(fā)展，三大巨頭壟斷

2020 年全球 EDA 市場規(guī)模為 115 億美元已進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期。根據(jù) ESDAlliance 數(shù)據(jù)，2020 年全球 EDA 市場規(guī)模為 115 億美元，2010-2020 年 10 年復(fù)合增長率為 8%。根據(jù) Verified Market Research 數(shù)據(jù)，2028 年全球 EDA 預(yù)計(jì)市場規(guī)模將達(dá)到 215.6 億美元，2020-2028 年 8 年復(fù)合增長率為 8.21%。總的來說，全球 EDA 市場增長相對(duì)穩(wěn)定。

數(shù)字 IC 為 EDA 市場的主要組成部分。根據(jù)下游芯片市場情況，數(shù)字芯片占據(jù)了大部分市場份額。 WSTS 數(shù)據(jù)，2020 年數(shù)字芯片市場規(guī)模達(dá)到 3055.68 總體集成電路市場占1億美元 84.59%。數(shù)字受下游需求影響 IC 構(gòu)成了 EDA 根據(jù)市場的主要部分， ESD Alliance 數(shù)據(jù)，2019 全年數(shù)字流程 EDA 達(dá)到業(yè)務(wù)規(guī)模 36.04 1億美元占整體市場 52.8%。

全球 EDA 根據(jù)業(yè)務(wù)水平，企業(yè)大致可以分為三個(gè)梯隊(duì)。第一梯隊(duì)由第一梯隊(duì)組成。 Synopsys、 Cadence、Siemens EDA 三家國際知名 EDA 企業(yè)組成。這類企業(yè)遍布世界各地，科研實(shí)力雄厚，全過程 EDA 2020年，產(chǎn)品在某些領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位 年收入規(guī)模達(dá)到 10-40 億美元。第二梯隊(duì)以 ANSYS、Silvaco、Aldec Inc.、以華大九天為代表，這類企業(yè)在特定領(lǐng)域有全過程 EDA 2020年產(chǎn)品在局部領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位 年收入規(guī)模在 0.5-5 億 美元區(qū)間。第三梯隊(duì)以 Altium、Concept Engineering、概倫電子，廣立微，思爾芯， DownStream Technologies 代表這類企業(yè) EDA 上面的布局主要是點(diǎn)工具，缺乏 EDA 2020年特定領(lǐng)域全流程產(chǎn)品 年收入低于 0.5 億美元。

三大巨頭壟斷全球 EDA 市場。根據(jù) ESD Alliance 新思科技與前瞻性產(chǎn)業(yè)研究所數(shù)據(jù)（Synopsys）、楷登電子（Cadence）與西門子 EDA（2016 年收購的 Mentor Graphics） 三大寡頭 2020 年全球 EDA 市場營收份額的比例約為 70%。三大巨頭是世界上唯一擁有的 計(jì)全流程 EDA 其他企業(yè)缺乏布局設(shè)計(jì)全過程工具技術(shù)的實(shí)力。

其中，Synopsys(直致力于復(fù)雜芯片系統(tǒng)(SoCs)的開發(fā)。Synopsys 邏輯綜合工具 DC(design compiler)及時(shí)分析工具 PT(Prime Time)在全球 EDA 市場認(rèn) 可度較高。Cadence產(chǎn)品涵蓋了電子設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。全球知名的半導(dǎo)體和電子系統(tǒng)公司 Cadence 軟件是其全球設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。Mentor Graphics(明導(dǎo)國際，2016 雖然德國西門子年收購的工具并不全面，但在某些領(lǐng)域，如 PCB(印刷電路板)設(shè)計(jì)工具等方面有著引人注目的獨(dú)特性。

全球 EDA 第一廠商 Synopsys(新思科技)。新思科技成立于 1986 年，在 2008 年成 全球收入排名第一 EDA 軟件廠商。2020 年新思科技收入為 36.85 歸母凈利潤億美元 6.63 億美元，2020 年在全球 EDA 市場收入份額為 32%。新思科技產(chǎn)品線最全面，是世界上唯一一家涵蓋從硅生產(chǎn)、芯片測試到設(shè)計(jì)全過程的公司 EDA 公司的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在數(shù)字前端、數(shù)字后端、驗(yàn)證測試等環(huán)節(jié)。

曾經(jīng)的霸主 Cadence(楷登電子)。Cadence 在 1988 年由 SDA 與 ECAD 兩家公司合并，Cadence 通過一系列并購，在 1992 年成為 EDA 行業(yè)收入第一的霸主，但在 2008 年被 Synopsys 超越，2020 年?duì)I收為 26.83 歸母凈利潤億美元 5.91 億美元。Cadence 定制電路和地圖設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是模擬和混合信號(hào)。

Mentor Graphics(明導(dǎo)國際，2016 年被德國西門子收購)。Mentor Graphics 于 1981 年成立，20 世紀(jì) 90 在經(jīng)營困難時(shí)期，產(chǎn)品研發(fā)落后于行業(yè)競爭對(duì)手，大量長期客戶流失，難以與其他兩家公司競爭，直到 1994 公司組織結(jié)構(gòu)大調(diào)整后才重新崛起。Mentor Graphics 2016 2016年被西門子收購，相關(guān)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)不再單獨(dú)披露。 年?duì)I收為 12.82 歸母凈利潤億美元 1.55 億美元。Mentor Graphics 物理驗(yàn)證和 PCB 領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。

2.2. 中國 EDA 市場快速增長，國產(chǎn)化率極低

與國際市場相比，中國 EDA 市場規(guī)模增長更快。根據(jù)賽迪智庫數(shù)據(jù)，2018年 年，我國 EDA 市場總銷售額為 44.9 億元，而到 2020 年我國 EDA 市場銷售已經(jīng)達(dá)到 66.2 億 元，2 年復(fù)合增長率為 21.42%遠(yuǎn)高于全球市場收入規(guī)模 2018-2020 年 2 年 復(fù)合增長率9%。

中國 EDA 市場定位率很低，三大巨頭仍然壟斷。雖然中國 EDA 市場收入的增長率遠(yuǎn)高于全球增長率，但由于中國 EDA 制造商起步較晚，在產(chǎn)品性能和生態(tài)協(xié)調(diào)方面處于劣勢(shì)，國內(nèi)市場份額主要由國外制造商占據(jù)。根據(jù)賽迪智庫和前瞻性產(chǎn)業(yè)研究所的數(shù)據(jù)，2020年 年國際 EDA 三大巨頭 Synopsys，Cadence 和 Siemens EDA 我國總收入規(guī)模市 場份比例為 78%的國產(chǎn)廠家不到78% 15%，國產(chǎn)化率極低，國產(chǎn)替代空間廣闊。

2.3. IP 業(yè)務(wù)是 EDA 新增長極

計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）和 IP 為 EDA 市場業(yè)務(wù)的主要組成部分。EDA 市場業(yè)務(wù)可分為計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、IC 物理設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，PCB 與多芯片模塊半導(dǎo)體 IP 核等。根據(jù) ESD Alliance 從細(xì)分領(lǐng)域來看，數(shù)據(jù)，EDA 各細(xì)分領(lǐng)域收入占比基本基本 保持穩(wěn)定，2020 年占據(jù)市場規(guī)模較大的部分是 CAE 與 IP，兩者總比例接近 67%。其中 CAE（Computer Aided Engineering）主要包括電子系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和綜合驗(yàn)證、設(shè)計(jì)輸入、邏輯驗(yàn)證、模擬和混合信號(hào)模擬器、形式驗(yàn)證、順序/模擬分析、測試/測試自動(dòng)化設(shè)計(jì)。IP（Intellectual Property Core）是芯片設(shè)計(jì)圖中獨(dú)立功能電路模塊的成熟設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師可以成熟 IP 在多個(gè)復(fù)雜芯片的電路設(shè)計(jì)圖紙中應(yīng)用模塊設(shè)計(jì)，可避免復(fù)雜重復(fù)的設(shè)計(jì)工作，縮短設(shè)計(jì)周期，提高芯片設(shè)計(jì)的成功率。IP 業(yè)務(wù)從 2010 年開始在 EDA 市場收入比例開始上升，直到 2020 年已經(jīng)達(dá)到 35.22%成為收入比例最大的 業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

IP 已成為海外 EDA 公司的重要收入。Synopsys 和 Cadence 的 IP 收入占總收入的比例逐年增加，特別是 Synopsys，2020 年，Synopsys 的 IP 收入占總收入的比例已達(dá)到 33%。Synopsys 對(duì)于 IP 業(yè)務(wù)布局更加穩(wěn)定 EDA 全球市場領(lǐng)先地位。三大 巨頭中的 Mentor Graphics 對(duì)于 IP 不同 2004 選擇選擇退出 IP 市場也在一定程度上導(dǎo)致了最終的結(jié)果 Siemens 收購結(jié)束。

3.從美國EDA強(qiáng)盛之路看EDA工業(yè)發(fā)展規(guī)律

3.1. 政府支持是基石

美國國家科學(xué)基金每年提供大量資金支持。美國國家科學(xué)基金（NSF）主要負(fù)責(zé)促 根據(jù) IEEE 美國國家科學(xué)基金（NSF）在 1984 年至 2015 年間共 支持了 1190 個(gè)與 EDA 強(qiáng)相關(guān)研究課題的年投資約為 800 萬美元到 1200 萬美元。

半導(dǎo)體研究聯(lián)盟促進(jìn)企業(yè)集中技術(shù)創(chuàng)新。除 NSF 另外，半導(dǎo)體研究聯(lián)盟（SRC）也為美國 EDA 有助于行業(yè)的發(fā)展。SRC 是世界領(lǐng)先的大學(xué)半導(dǎo)體及相關(guān)技術(shù)研究聯(lián)盟， 是促進(jìn)美國半導(dǎo)體共性技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵力量。其行業(yè)合作伙伴包括應(yīng)用材料公司 AM、格羅方德 GLOBALFOUNDRIES、IBM、英特爾、美光科技、雷神、德州 儀器公司和聯(lián)合技術(shù)公司。SRC 在整合行業(yè)資源、聚焦共性的競爭前領(lǐng)域發(fā)揮了關(guān)鍵作用 EDA 企業(yè)通過 SRC 集中研究資金進(jìn)行產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)創(chuàng)新。

NSF 與 SRC 幫助企業(yè)渡過初期難關(guān)。NSF 資助的 EDA 在項(xiàng)目技術(shù)成熟度逐步提高后，研究項(xiàng)目主要處于初始階段，SRC 成為接力者，繼續(xù)給予支持。EDA 是一個(gè)技術(shù)密集型行業(yè)，前期需要大量的研發(fā)投入，業(yè)務(wù)回報(bào)小，需要像 NSF、SRC 支持這樣的政府機(jī)構(gòu)。

美國 DARPA 實(shí)行 ERI 計(jì)劃為 EDA 企業(yè)繼續(xù)賦能。美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局為了迎接后摩爾定律的挑戰(zhàn)（DAPRA）于 2017 電子復(fù)興計(jì)劃年啟動(dòng)（ERI），在隨后 2018- 2023 年內(nèi)投資約 15 2020年，旨在解決半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展瓶頸 美國兩黨兩院建議每年增加一次 20 億美元用于 ERI 計(jì)劃。ERI 該計(jì)劃主要集中在材料與集成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)三個(gè)關(guān)鍵方向，其中設(shè)計(jì)部分可分為三個(gè)關(guān)鍵方向 IDEA 與 POSH 兩部分。2018 年 7 月，美國首屆 “ERI峰會(huì)召開，會(huì)議選出 ERI 第一批入圍支持項(xiàng)目。其中，Cadence 獲得了 IDEA 項(xiàng)目 2410 該項(xiàng)目致力于創(chuàng)建一個(gè)無需人工參與的芯片布局規(guī)劃生成器。Synopsys 獲得了 POSH 項(xiàng)目 610 補(bǔ)貼1萬美元，該項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的開源 SoC 低成本設(shè)計(jì)。

注重大學(xué)研究，建立大學(xué)研究中心網(wǎng)絡(luò)，為大學(xué)提供充足的財(cái)政支持。2013 年，SRC 公布了 STARnet 美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局計(jì)劃（DARPA）大學(xué)研究中心的投資 網(wǎng)絡(luò)，跨越 24 個(gè)州的 42 大學(xué)，計(jì)劃 2013-2018 年投資六個(gè)大學(xué)研究中心 1.94 億 關(guān)注下一代微電子技術(shù)的美元。STARnet 計(jì)劃研究的技術(shù)可能至少在未來 10-15 年內(nèi)不會(huì)有商業(yè)可行性，但會(huì)員會(huì)產(chǎn)生的 IP 再授權(quán)。STARnet 計(jì)劃 焦點(diǎn)中心研究計(jì)劃(FCRP)”的延續(xù)。2008 年，全國共有 5 個(gè) FCRP 中心，其中 GSRC 和 C2S2 中心與 EDA 這兩個(gè)中心的項(xiàng)目直接相關(guān) EDA 估計(jì)相關(guān)資金在 400 萬美元到 500 萬美元之間。同時(shí)在 2018 年 DARPA 發(fā)布的 ERI 在第一批資助名單中，IDEA與 POSH 計(jì)劃為入圍大學(xué)提供共同約定 6000 萬美元。

3.2. 人才、技術(shù)和生態(tài)是 EDA 行業(yè)核心競爭要素

人才是 EDA 發(fā)展的核心。EDA 該軟件涉及半導(dǎo)體、數(shù)學(xué)、芯片設(shè)計(jì)三種知識(shí)，需要掌握這三種知識(shí)。據(jù)中國新思科技副總經(jīng)理陳志昌先生介紹，培養(yǎng)一個(gè) EDA 人才不容易，從大學(xué)課題研究到真正的實(shí)踐往往需要十年的時(shí)間。根據(jù)第 23 全球集成電路制造年會(huì)披露數(shù)據(jù) EDA 只有行業(yè)從業(yè)人員 4 一萬人左右，所以 EDA 人才培養(yǎng)體系非常重要。

以新思科技為例，新思科技注重人才培養(yǎng)，其人才培養(yǎng)戰(zhàn)略包括新思科技大學(xué)課程體系、新思科技大學(xué)計(jì)劃和積極參與國家人才戰(zhàn)略。新思科技開發(fā)了一套全套集成電路設(shè)計(jì)教程，包括 131 本科及研究生課程24門 37門培訓(xùn)課程 本科及碩士研究生適用于集成電路相關(guān)專業(yè)。從EDA就人才培養(yǎng)成果而言，僅2019年- 2020 年這一年，已有 30000 20人參與了新思科技人才項(xiàng)目 國內(nèi)高校與新思科技建立了人才培養(yǎng)合作。

持續(xù)研發(fā)是 EDA 發(fā)展的動(dòng)力。EDA 軟件是算法密集型大型工業(yè)軟件系統(tǒng)，EDA 計(jì)算機(jī)、物理、數(shù)學(xué)等知識(shí)需要開發(fā)。芯片設(shè)計(jì)的變化越來越快，EDA 軟件公司需要不斷增加研發(fā)投資，以確保其技術(shù)術(shù)領(lǐng)先。同時(shí)，EDA 巨是因?yàn)榫揞^的數(shù)量 知識(shí)產(chǎn)權(quán)保持領(lǐng)先地位。全球三大巨頭壟斷的格局 2000 2010-2020年后相對(duì)穩(wěn)定 三大巨頭年收入年復(fù)合增長率接近 但仍保持10% 研發(fā)費(fèi)用率30%-40%，個(gè)別年份 份超過 40%。2020 年，Synopsys 和 Cadence 研發(fā)費(fèi)用分別高達(dá) 13 億和 10 億美元， 幾乎是 2020 年中國 EDA 市場銷售規(guī)模的兩倍。

產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同是 EDA 保證發(fā)展。芯片設(shè)計(jì)的先進(jìn)工藝是晶圓廠、設(shè)計(jì)公司和 EDA 軟件制造商共同推廣的成果。晶圓廠從材料、化學(xué)、工藝等制造步驟尋求工藝突破；EDA 公司利用晶圓廠的測試數(shù)據(jù)和工藝細(xì)節(jié)文件進(jìn)行改進(jìn) EDA 軟件；芯片設(shè)計(jì)公司使用新的 EDA 設(shè)計(jì)和試生產(chǎn)模型，反饋給晶圓廠和 EDA 改進(jìn)制造工藝和軟件模型。晶圓廠、EDA 軟件公司和設(shè)計(jì)公司相輔相成，相互合作，共同推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。

其中，PDK（Process Design Kit）是溝通 IC 設(shè)計(jì)公司、OEM和 EDA 制造商的橋梁。具體來說，PDK 芯片設(shè)計(jì)是一組描述半導(dǎo)體工藝細(xì)節(jié)的文件 EDA 工具使用�？蛻� 晶圓廠將在投產(chǎn)前使用 PDK，確保晶圓廠能夠根據(jù)客戶設(shè)計(jì)生產(chǎn)芯片，確保芯片 預(yù)期功能和性能。PDK 它包含了反映制造藝基本要素：晶體管、接觸孔、互連線等， 包括設(shè)計(jì)規(guī)則文件、電學(xué)規(guī)則文件、版圖層次定義文件SPICE 模擬模型、設(shè)備布局和 期間定制參數(shù)。完美的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)箍蛻?PDK 可以給予 EDA 廠家充分反饋，讓廠家根據(jù) PDK 為了滿足客戶的需求，改進(jìn)產(chǎn)品。獲得更全更新 PDK 也常成頭 EDA 廠商 比較優(yōu)勢(shì)。

3.3. 并購是 EDA 制造商擴(kuò)張的重要手段

并購是 EDA 企業(yè)成長的最佳選擇。世界三大巨頭的成長史是并購史，其中 全球 EDA 巨頭 Synopsys 自 1986 年成立至 2021 年 4 月，共完成 112 并購 在 EDA 行業(yè)如此繁榮的原因有：

1)行業(yè)小細(xì)分領(lǐng)域很多。根據(jù) ESD Alliance 和 WSTS 數(shù)據(jù)，2020 年全球 EDA 只有行業(yè)市場規(guī)模 115 與下游半導(dǎo)體行業(yè)相比，1億美元 4404 億 美元的市場規(guī)模是一個(gè)小行業(yè) EDA 為芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)軟件，EDA 技術(shù)流程長，需要各種點(diǎn)工具相互配合形成工具鏈，同時(shí)，客戶希望 EDA 制造商可以提供整體解決方案。2)技術(shù)更新迭代速度快。2)技術(shù)更新迭代速度快。在摩爾定律的驅(qū)動(dòng)下，芯片更新速度快，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，作為上游設(shè)計(jì)軟件 EDA 制造商每年都要投入大量的研發(fā)資金來適應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新，但許多初創(chuàng)公司仍然會(huì)創(chuàng)造新的點(diǎn)工具。行業(yè)內(nèi)有很多小細(xì)分領(lǐng)域，客戶希望 EDA 制造商提供完整的解決方案，因此 EDA 廠家不斷想辦法完善自己的產(chǎn)業(yè)鏈。然而，隨著技術(shù)的快速迭代，行業(yè)內(nèi)的小公司不斷帶來創(chuàng)新點(diǎn)工具。行業(yè)小導(dǎo)致自主研發(fā)技術(shù)成本高，并購是最佳選擇。

Cadence 通過并購成為一代霸主。Cadence 于 1989 年收購 Verilog 通過這次并購是最重要的并購 Cadence 芯片性能驗(yàn)證問題的成功解決也標(biāo)志著復(fù)雜性 EDA 從設(shè)計(jì)領(lǐng)域，擴(kuò)展到軟件模擬和硬件模擬領(lǐng)域，設(shè)計(jì)和模擬可以通過使用同一公司的不同軟件來完成。2001 年 Cadence 收購 Silicon Perspective，將 IC 布局工具和 SI 分析工具收入囊中，技術(shù)儲(chǔ)備下一代布局布線；2002 年收購 Simplex，補(bǔ)充寄生參數(shù)提取和分析能力；同年收購 IBM 真正占領(lǐng)硬件仿真高地的硬件仿真業(yè)務(wù)。

Synopsys 超越并購 Cadence，鑄就全球 EDA 龍頭地位�？v觀 Synopsys 發(fā)展歷史不僅通過大量并購改善了公司業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了全過程覆蓋，而且通過幾次關(guān)鍵并購直接在與剩余兩大巨頭的競爭中脫穎而出，成為全球 EDA 龍頭。根據(jù)核心思想數(shù)據(jù)，2002 年，Synopsys 以 8.3 收購1億美元 Cadence 專利訴訟結(jié)束 Avanti，從而成為 EDA 歷史上第一個(gè)可以提供完整的頂級(jí)前后端 IC 領(lǐng)先的設(shè)計(jì)方案 EDA 工具商。收購改變了傳統(tǒng)的Synopsys 占前端，Cadence 占后端格局，讓 Synopsys 在進(jìn)入到 基石技術(shù)的布局在后摩爾定律時(shí)代之前就完成了。

4.國產(chǎn)EDA星火可燎原

4.1. 從中外對(duì)比看國產(chǎn) EDA 現(xiàn)狀

海外 EDA 更完整的產(chǎn)品矩陣。從 EDA 根據(jù)我們的計(jì)算，產(chǎn)品矩陣的完整性，EDA 工 具鏈大約有 40 在細(xì)分領(lǐng)域，國內(nèi)廠商還沒有像國際三大廠商那樣實(shí)現(xiàn) EDA 覆蓋全過程、全細(xì)分領(lǐng)域。截至 2021 年 12 月，國產(chǎn) EDA 龍頭華大九天只能實(shí)現(xiàn)模擬芯片設(shè)計(jì)和平板設(shè)計(jì)的全過程覆蓋，覆蓋率約為 其他國產(chǎn)40% EDA 制造商的產(chǎn)品大多是點(diǎn)工具，不能為客戶提供特定領(lǐng)域的全過程產(chǎn)品服務(wù)。

海外 EDA 產(chǎn)品支持技術(shù)更先進(jìn)。從 EDA 從產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性來看，國際三大巨頭生產(chǎn) 最先進(jìn)的品能支持工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 2nm，國內(nèi)廠家只有一些產(chǎn)品支持先進(jìn)的工藝。例如，在華大九天模擬設(shè)計(jì)的全過程工具中，只有一個(gè)電路模擬工具支持 5nm 工藝，其余只支持 28nm 工藝，思爾芯 EDA 產(chǎn)品僅支持 10nm 制程。

IP 已成為海外 EDA 公司的重要收入是國內(nèi)的 EDA 公司尚未大規(guī)模布局。EDA 三巨頭中的 Synopsys 和 Cadence 同樣也是 IP 市場巨頭，Synopsys 和 Cadence IP 市場 僅次于世界第二和第三的收入規(guī)模份額 ARM。相比之下，國產(chǎn) EDA 大多數(shù)制造商仍在開發(fā)中 EDA 工具，沒有布局 IP 產(chǎn)品。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，IP 作用會(huì)越來越顯著，國內(nèi)外 EDA 公司在 IP 發(fā)展差距較大。

海外 EDA 產(chǎn)品先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，客戶粘性高。從 20 世紀(jì) 70 軟件用于輔助時(shí)代 從芯片設(shè)計(jì)開始，國外 EDA 產(chǎn)業(yè)發(fā)展近 50 年，技術(shù)、生態(tài)和客戶具有明顯的先發(fā)優(yōu)勢(shì) 使用習(xí)慣比較完善。另外，2021 年先進(jìn)工藝芯片流片成本已達(dá)數(shù)億元， EDA 工具選擇與流片的成功率有關(guān)，客戶更換 EDA 當(dāng)客戶使用國家時(shí)，工具帶來的風(fēng)險(xiǎn)非常高 產(chǎn) EDA 跑出數(shù)據(jù)和國際巨頭 EDA 當(dāng)工具不一致時(shí)，國內(nèi)制造商甚至需要解釋結(jié)果。

國內(nèi) EDA 專業(yè)人才匱乏，大部分在外資工作 EDA 企業(yè)。根據(jù)賽迪智庫數(shù)據(jù)， 2020 年我國 EDA 行業(yè)從業(yè)人員數(shù)量約為 4400 人，本土 EDA 企業(yè)總?cè)藬?shù)約為2000 人。雖然相比 2018 年的 700 人有了很大的增長，但與海外相比還是存在的 差距較大。根據(jù)第 23 全球集成電路制造年會(huì)披露數(shù)據(jù) EDA 行業(yè)從業(yè) 人數(shù)在 4 一萬人左右，截止日期 2021 年 12 月，僅 Synopsys 員工數(shù)量達(dá)到 1.5 萬 人以上。

我國 EDA 儲(chǔ)備人才培養(yǎng)體系不完善。海外 EDA 2015年培訓(xùn)體系相對(duì)成熟 年， 美國 SRC 公布了 STARnet 計(jì)劃在五年內(nèi)投資六個(gè)大學(xué)研究中心 1.94 億美元， 多個(gè)項(xiàng)目直接與 EDA 相關(guān)。Synopsys 自進(jìn)入中國以來，已與清華大學(xué)、東南大學(xué)、 華中科技大學(xué)等知名大學(xué)合作，為其提供軟件支持，建立合作交流中心。目前我國只有 少數(shù)高校有 EDA 國內(nèi)研究方向和人才培養(yǎng)計(jì)劃 EDA 公司與高校的合作也剛剛開始 一開始，人才培養(yǎng)體系還不完善。

海外半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)更加緊密。EDA 軟件不是獨(dú)立開發(fā)的，EDA 與芯片設(shè)計(jì)廠家和晶圓廠家合作，打磨產(chǎn)品，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。海外半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈齊全，包括英偉達(dá)、英特爾和 AMD 還有三星、臺(tái)積電、格羅方德等大型晶圓制造商。合作伙伴本身就是細(xì)分軌道的龍頭企業(yè)，在產(chǎn)業(yè)鏈中起著關(guān)鍵作用，在強(qiáng)大的協(xié)調(diào)下可以提升 EDA 產(chǎn)品的競爭力。

海外 EDA 并購?fù)寥婪饰�。EDA 三大巨頭主要通過并購來完善自己的產(chǎn)業(yè)鏈。并購不僅需要資金，還需要高質(zhì)量的目標(biāo)群體進(jìn)行并購。根據(jù) crunch base 數(shù)據(jù)，2020 年，海外共有 600 多家（美國 200 很多)，這為巨頭并購提供了豐富的土壤，相比之下，中國只有幾十家 EDA 國內(nèi)企業(yè)在一定程度上也制約了國內(nèi)企業(yè) EDA 產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.2. EDA 國產(chǎn)化勢(shì)在必行

中美科技脫鉤，趨勢(shì)愈演愈烈。美國不僅繞過世界貿(mào)易組織，直接對(duì)正在崛起的中國征收額外的貿(mào)易關(guān)稅，還針對(duì)中國制造 華為、中興通訊等采取一系列限制措施，均列制裁名單。2019 年 5 月 16 日本，美國商務(wù)部宣布將華為和 70 所謂的實(shí)體清單包括家庭關(guān)聯(lián)企業(yè)。沒有美國政府的批準(zhǔn)，華為將無法從美國公司購買部件。受此影響，許多外國供應(yīng)商開始斷供華為。美國對(duì)中國的壓力已經(jīng)從經(jīng)貿(mào)領(lǐng)域上升到科技領(lǐng)域，高科技成為雙方競爭的焦點(diǎn)。EDA 作為半導(dǎo)體皇 冠上的明珠必然受到美國的限制。目前，華為已停止與三大國際巨頭的合作，自主研究 發(fā) EDA 勢(shì)在必行。

華為四度落子國產(chǎn) EDA 可見企業(yè)的重要性。 2020 年 12 自1月份以來，華為的哈勃已經(jīng)投資了四家國內(nèi)公司 EDA 包括全射頻在內(nèi)的公司Murata代理流程工具提供商九同方微電子、專注于工業(yè)設(shè)計(jì)和模擬的無錫飛譜電子、專注于邏輯綜合和物理設(shè)計(jì)的立芯軟件以及專注于數(shù)字前端驗(yàn)證的阿卡斯威，都是國內(nèi)領(lǐng)先的細(xì)分工具領(lǐng)域 EDA 廠商。

4.3. 三十年發(fā)展，EDA 點(diǎn)亮國產(chǎn)之火

國產(chǎn) EDA 經(jīng)過30多年的艱苦發(fā)展，迎來了政策和資本支持。EDA 從國產(chǎn)道路開始 20 世紀(jì) 80 年代，20 世紀(jì) 90 年代初，中國歷史上第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的人 EDA 工具熊貓誕生，并獲得多項(xiàng)國際獎(jiǎng)項(xiàng)。但隨后國外 EDA 在造不如買的思潮下，國產(chǎn)廠商進(jìn)入中國 EDA 這個(gè)行業(yè)已經(jīng)沉默了十多年。直到 2008 年度國家核高基項(xiàng)目 EDA 其中，國產(chǎn) EDA 產(chǎn)業(yè)才重新煥發(fā)活力。與此同時(shí)，ZTE和華為事件使人們意識(shí)到關(guān)鍵基礎(chǔ) 資本市場也開始關(guān)注基礎(chǔ)技術(shù)的重要性 EDA 行業(yè)。根據(jù)核心思想研究所的數(shù)據(jù)，2020年 年 EDA 行業(yè)融資次數(shù)已達(dá)到 16 次，遠(yuǎn)超 2010 年的 1 次。

國產(chǎn) EDA 行業(yè)逐漸壯大，星火已燎原。在國家政策和資本的雙重支持下， 產(chǎn) EDA 廠家數(shù)量不斷增加。根據(jù)核心思想研究所的數(shù)據(jù)，2020年 國內(nèi)已有約 49 家 EDA 截至 2021 年 12 月 30 日，國內(nèi)已有 4 家企業(yè)申請(qǐng) IPO，其中，概倫電子已上市。這些國產(chǎn) EDA 廠商 從各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域取得技術(shù)突破，其中華大九天可以提供模擬芯片設(shè)計(jì)的全過程 EDA 產(chǎn)品。根據(jù)賽迪智庫數(shù)據(jù)，2018-2020年 年中國 EDA 市場營收的國產(chǎn)化份額逐漸由 6%提升 至 11%，國產(chǎn)化步伐逐漸加快，星火燎原。