国产芯片好消息，EDA工具取得新进展，中国芯如何反击？ - 电力电子展

前段时间，国伦电子又有了新的突破，该公司表示主要关键产品攻克3纳米工艺节点，具备国际市场竞争力的同时筑高技术壁垒。

这家公司就是国伦电子，公司成立于2010年，主要从事EDA工具的自主设计和开发，通过战略合作、自主研发来完善产业链，推动国产EDA的发展和绿色建设。

还有一家公司--华大九天，是国内规模最大、产品线最全、综合EDA工具供应商力量最强的企业，能够提供模拟电路、集成电路、平板显示和晶圆制造等领域的EDA工具。

华大九天还宣布：公司部分EDA工具可支持先进的5nm工艺，并已实现商业化。

两家公司的宣布无疑令人振奋，标志着国产EDA工具已经打破国外垄断，从而为国内晶圆制造产业链提供了重要支撑。

前段时间，让我们试着了解一下什么是EDA工具以及国产EDA工具的发展。

EDA是电子设计的自动化

提起EDA，很多人都觉得有些别扭，单纯从字面上来看，这是一个自己根本无法理解的"三个字母的英文单词"。

其实，EDA是ElectronicDesignAutomation的简称，翻译成中文就是电子设计自动化，是芯片设计的核心工具，所以也被称为EDA工具或"芯片母机"。

在EDA工具出现之前，工程师们只能亲手绘制芯片设计图，当然是线路图，那时的芯片非常简单，只有几十个电路组。

随着芯片功能越来越强大，布线图越来越复杂，手绘已经不能满足需求，人们开始研究如何利用计算机绘制设计图。

1980年，超大规模集成电路被提出，芯片设计开始使用编程语言。一年后，EDA工具开始商业化，自此，芯片的复杂性迅速增长。

EDA的出现对大规模集成电路的发展非常重要，因此世界各国纷纷创建这一行业，其中以美国发展最快。

1981年，明光国际创建，公司总部设在美国威尔逊，通过多年经营，这家公司已成为EDA三巨头之一，2016年被西门子以45亿美元的价格收购。

1986年，Synopsys公司在美国加利福尼亚州创建，公司主要提供EDA解决方案、芯片接口IP、信息安全服务等，是EDA三大巨头中最具实力的公司。

1998年，同样在美国加利福尼亚州，三大巨头中的最后一家公司--歌乐电子公司成立，主要提供智能设计战略、硬件、软件和IP服务。

你无法想象，"芯片制造母机"的EDA工具和三大服务商都诞生在美国，但事实是，你只能望洋兴叹。

中国的芯片一直处于"并驾齐驱"的状态，尤其是制造端、设计端，像华为海思这样的国际大公司一度让我们产生错觉，认为芯片设计很简单，事实上并非如此。

EDA设计流程包括：前端设计与仿真、后端设计与验证、后期仿真、审批验证、向代工厂交付数据等，每一个环节都非常复杂。

前端设计：主要是模拟电路和Verilog代码的设计；仿真是功能和性能的仿真。

后端设计：从视觉到实体，也称为物理设计和布局设计。将由设备符号和字母组成的数据转换成图形。制造商将使用这些数据作为掩膜板的基础。这一过程会引入寄生电容和寄生电阻。

验证是确认逻辑代码满足预期要求并符合最初定义的规格的过程，包括随机验证和正式验证。这是晶圆设计中极为重要的一部分，占用了设计公司大量的时间。

后仿真：前端设计无法预知后端设计的所有内容，因此在布线时，要根据理想状态引入电容、电阻进行设计。此时，后仿真就是一个验证过程，如果不能通过，就要重新设计。

Signoff，翻译成中文就是"签收"，即按照厂家的要求做最后的检查的规则，我们通常会在设计时把厂家要求的标准提高一些来做。

数据交付：以gds的形式，同时确保所有过程的验证和仿真。

所有这些操作都依赖于EDA工具来完成，而许多流程仅靠EDA工具是无法实现的。因此，很多集成电路设计公司都选择了三强鼎立，也被称为"EDA三足鼎立"。

国内EDA曾一度自毁长城

其实，早在美国EDA巨头创建之前，我国就着手EDA工具的研发，可以说起步并不算晚，甚至可以说起步很早，为什么要"赶个晚集"呢？

1978年秋天，在广西桂林召开了一次"数字设计自动化会议"，这是一次讨论如何发展民族EDA工具、实现世界领先的研讨会。

当时，参加会议的单位有67个，部门技术人员140多人。会后，他们撰写并发表了18篇文章，内容涉及版图布线、自动逻辑、模拟技术、电路分析等。

这次会议拉开了国家级EDA研发的序幕，但当时大多数研发机构都是各自为战，研发进度缓慢，没有取得很好的成果。

20世纪80年代，EDA工具受到国外的限制和禁运，国家平板电脑研发受到严重影响，平板电脑行业意识到必须独立发展。

很快，国家层面调集了17家科研单位，共200多名相关专家，到北京联合开发自己的EDA工具。

集中力量办大事是我国的独特优势。1993年，我国第一个具有自主知识产权的国家级EDA工具问世，取名"熊猫系统"，寓意珍贵稀有。

熊猫系统获得了多项国家级大奖，打破了国外的垄断，价格仅为进口工具的1/10，不仅在国内畅销，很多国外公司也选择了熊猫系统。

熊猫系统不断完善，代码已达180万行，有28种设计工具，电路仿真、模拟、自动布线、行为功能、验证、测试代码等功能一应俱全。

短短几年间，熊猫系统已开发出200多种芯片，安装了55万套系统，建立了7个单元库。总体性能与世界先进EDA工具的差距在5年之内。

这是国外三大巨头的焦虑，三家公司主动说服美国政府，"禁令"已破，三大巨头迫不及待地进入中国市场。

1994年，Synopsys公司向清华大学捐赠了20套DesignCompiler软件，价值约500万美元。在当时，这无异于雪中送炭。

于是，Synopsys公司向中国敞开了大门，并于1995年与清华大学合作成立了"清华大学-Synopsys高层电子设计中心"。

从那时起，Synopsys与中国高校的合作就成为一种势不可挡的现象。通过这种方式，"捐赠+培训"征服了中国市场，而且这种方式非常有效，因为中国人相信"造不如买"。

国内的熊猫系统性能不佳，而国外的系统送去培训后，关键很好，于是熊猫系统被冷藏起来。

此后10年，国外三大巨头攻城略地，重组。熊猫系统作为民族EDA软件的代表，就位后，竟然没有逆袭。完全错失了追赶超越的绝佳机会。

如今，随着中兴华为事件的爆发，国产芯片再次被"卡脖子"，我们重新认识到了自主研发的重要性。

EDA为什么要走自主研发之路？

EDA工具有多重要？晶圆产业需要EDA工具，就像用Word写字一样，EDA的主体比Word更先进，技术含量也更高，有了EDA工具才能有晶圆设计，才能走向制造、封装和使用。

目前，全球EDA市场约为120亿美元，但它可以打开550亿美元的平板电脑市场、1.5万亿美元的电子信息市场，甚至40万亿美元的应用市场。

华大九天副总裁郭继旺甚至认为："没有EDA，就没有集成电路！"。

从经济学角度看，设计一个14纳米芯片的成本是2亿美元，设计一个7纳米芯片的成本是6亿美元，这显然是借助了EDA工具。如果没有EDA，设计成本将上升到1200亿美元。

但事实上，没有EDA工具，28纳米逻辑芯片、存储芯片就无法设计，没有设计，就谈不上制造，谈不上封装，它们的使用也就无从谈起。

因此，2008年，在"大型核基特殊项目"创建之后，EDA被重新提上日程，并在过去十年中积极发展，取得了一定的成果。

EDA的国产化率提高了10%，部分领域已经超过5纳米和3纳米，涌现出华大九天、桂伦电子等优秀企业。

我相信，在国家的大力支持和企业的不断研发下，"EDA三巨头"迟早会实现。

当然，我们也要正视自身的不足：

人才是关键

虽然EDA是一个高精尖的行业，但整体从业人员只有4.5万人，大部分集中在新思科技、凯登电子和西门子EDA三家公司，其中新思科技多达1.3万人，是华大九天的30多倍。

巨大的人才缺口是中国企业最薄弱的环节，如何吸引人才、培养人才、留住人才，为人才学有所用、用有所成，是中国科技企业需要学习的全部潜能。

大胆尝试创新

要战胜比我们强大的对手，唯一的办法就是创新，用新事物打败对手。

如果我们还停留在以前的技术上，就永远赶不上对手。生态、资源、人才都被他们垄断了，我们还怎么玩？

因此，民族集成电路设计企业必须支持民族EDA，给他们创新的机会，通过不断试错，才有可能创造出"超越"的产品。

研发投入不足

科技领域的研发需要大量持续的投入。

国外领先的EDA公司的研发投入占收入的35%，甚至40%，正是这种高投入保证了技术的领先性和市场占有率。

到2022年，华大九天的研发投入将达到1.8亿，而新特思的研发投入将达到100亿左右。差距如此之大，新特克斯理应处于领先地位。

EDA在世界集成电路市场中占有重要地位，但70%以上的市场被"国外三巨头"控制，国内EDA供应商虽然取得了长足进步，但与他们相比还有很大差距。

今后，我们一定要更加注重人才培养，加大研发投入，不能再保持"做了再买，买了再租"的思想。我们必须自主研发，主动"反击"。