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EDA之殤

2021-04-23
來源: 電子工程專輯
關鍵詞: EDA

  摘要:

  本文在呈現(xiàn)國外EDA巨頭競爭史,國內EDA現(xiàn)狀,EDA發(fā)展潮流之際,提出了中國EDA產業(yè)發(fā)展在EDA技術潮流中可能遇到的風險,避免成為又一個時代的EDA之殤。

  最近,缺芯漲價成了半導體芯片行業(yè)的主要話題,然而在芯片業(yè)存在著:架構、EDA、代工制造的技術鏈。現(xiàn)在我們來回顧這個技術鏈中的EDA的發(fā)展史。

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  EDA:Eletronic Design Automation,芯片設計的必備工具,今天的EDA高端領域,由Cadence,Synopsys,Mentor Graphics(現(xiàn)已改名:Siemens EDA,即西門子EDA)“三分天下”。其實,EDA自從晶體管被發(fā)明,然后進化到IC集成電路以后,EDA就是一個高效設計芯片的非常必要的工具軟件。

  國外EDA發(fā)展與競爭史

  上世紀七八十年代,那個時候的計算機286才剛剛出現(xiàn)(1982年2月1日),EDA的領頭羊是Calma,Computer Vision與Applicon。但是很快,從八十年代中開始,另外三家公司Mentor Graphics,Daisy,Valid占有了市場的最大份額。

  1988年,SDA與另外一家EDA公司ECAD合并,并更名為Cadence,也就是現(xiàn)在EDA三巨頭之一。

  在當時的技術狀況下,粗略劃分,可以將EDA的CAD市場分為三部份:前端技術(frontend,包括Verilog等的模擬與器件組合),后端技術(backend,包括Place&Routing芯片布局與繞線),驗證技術(DRC/LVS等)。

  90年代初,EDA的市場競爭慘烈,留下來的巨頭只有兩個:Synopsys(目前三大EDA巨頭之一的新思)和Cadence(目前三大EDA巨頭之一)。新思基本壟斷了前端技術,占有其中將近六成的市場;Cadence基本壟斷了后端技術與驗證技術,占有其中將近八成的市場。其它的EDA公司雖然生存著,市場份額與利潤都舉步艱難。

  不過正如EDA的初期發(fā)展史一樣,表面平靜的局面后面將是殘酷的競爭。

  1991年初,Cadence幾位雇員辭職離開,自己組成了一家新的EDA軟件公司Arcsys。

  1992年底,Cadence總裁卡斯特羅決定開啟針對Arcsys的戰(zhàn)爭。

  卡斯特羅是一位技術狂熱者,七十年代就讀于耶魯大學,后在柏克利大學攻讀物理學位,后來放棄了對博士學位,轉入電子行業(yè),在1986年成為SDA(Cadence前身)的總裁。

  Arcsys盡管被Cadence提起訴訟,在市場和技術等領域也同時發(fā)起針鋒相對的競爭。但Arcsys在1995年6月成功上市,并于同年11月宣布與做驗證技術的ISS合并,加強公司的競爭能力 ,合并后,公司取名阿凡提(Avanti)。阿凡提上市后風頭和業(yè)績均蓋過Cadence。

  后來,經過一系列漫長的官司和多次反轉,Cadence終于贏了。阿凡提遭遇的官司與罰款不斷。結局導致雙輸,卡斯特羅在1997年黯然離開Cadence和EDA領域,阿凡提最終也被收購,成為上世紀EDA時代之殤。

  2001年,EDA市場局面由四大金剛壟斷:

  Cadence:銷售額15億美金;

  Synopsys:9億美金;

  Mentor Graphics:約7億美金;

  Avanti,約四4億美金;

  阿凡提官司失敗后處于絕望邊緣,在2001年12月3日,被Synopsys以八億美金收購。

  從此,EDA的市場一直由Cadence、Synopsys、Mentor Graphics三分天下至今。

  關于硅谷EDA過往各公司的各種恩怨情仇、甚至傳聞的“諜中諜”等詳情可以去EETC電子工程專輯官網(www.eet-china.com)搜索:EDA世紀之爭。

  國內EDA現(xiàn)狀

  由于電子計算機和IC行業(yè)最初發(fā)源、興起于美國,自然,中國的EDA起步較晚,在七八十年代幾乎沒有這方面的研究,90年代成熟之后我們更是采用拿來主義,沒有進行大的研發(fā)投入。

  1、中國EDA發(fā)展歷程

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  全球EDA產業(yè)發(fā)展史及未來

  EDA行業(yè)三大巨頭在全球市場上處于壟斷的同時較早就開始在華布局,在政策、雄厚資金和大量研發(fā)投入的支持下,他們占據著中國EDA產業(yè)約90%的份額。

  2002年中國開始有了起步,但直到2010年前后,才開始有大量公司涌現(xiàn)進入EDA領域,鉆研和專注下游細分市場。

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  上圖的公司可能不全,如有遺漏,請聯(lián)系主編微信號Aspencore9補充。

  目前國內十大EDA公司如華大九天、杭州廣立微、蘇州芯禾、湖北九同方、天津藍海微、概倫電子、蘇州珂晶達、深圳鴻芯微納、成都奧卡思微電、杭州行芯(排名不分先后)等本土企業(yè)已經在加快布局。

  在美國禁令之后,華為EDA軟件受限,于是開啟了EDA投資之旅。

  2020年12月,華為投資九同方微電子有限公司,其開發(fā)重點是IC設計芯片的云端模式;

  2021年2月,華為27億投資EDA軟件公司無錫飛譜電子,重點針對射頻、天線、毫米波等電磁領域。

  2021年3月,華為旗下哈勃科技投資上海立芯,持股比例為20%。其專注物理設計和邏輯綜合等集成電路電子設計自動化工具開發(fā)。

  2、中國EDA人才困局

  根據國內多個權威媒體在2020年的報道,全球EDA從業(yè)人員約2.5萬人,但國內所有公司加在一起從事EDA工作的人員在1500人左右,與國外大型EDA企業(yè)公司擁有上萬人相比,差距顯而易見。這里值得注意的是,我國所有EDA公司的研發(fā)人員在1500人上下(當然,到2021年研發(fā)隊伍已迅速壯大)。

  而培養(yǎng)一個EDA人才需要10年以上。一個經驗豐富的EDA人員,需要經歷如下四個階段:

  A.高校專業(yè)理論階段:4-5年;

  B.企業(yè)初步實踐階段:2-3年;

  C.項目經驗獲取階段:2-3年;

  D.理論實踐提升階段:n年。逐步理解了EDA領域內產品和技術的關鍵點,在后續(xù)的項目開發(fā)中不斷提升EDA的水平和技能。

  其中第4階段是一個需要天賦、機遇與努力并存的階段,即使經歷了前期3個階段的磨練,也不一定能做出一個成功的產品。國內之所以有很多研發(fā)人員不愿意加入EDA領域,主要原因就是:我即使付出了10年以上的努力,也不一定能夠做出成功的產品,自己在職業(yè)生涯成功的概率較低,風險較大。

  3、中國EDA產業(yè)好消息

  不過,2021年,中國EDA產業(yè)的好消息不斷:

  1月13日,華大九天擬首次公開發(fā)行股票并在創(chuàng)業(yè)板上市;

  1月19日,概倫電子在上海證監(jiān)局進行了輔導備案,計劃在科創(chuàng)板掛牌上市;

  1月27日,國微思爾芯與中金公司簽署了輔導協(xié)議,計劃在科創(chuàng)板上市。

  中國A股EDA第一股的誕生指日可待。

  華為短短三個多月投資了三家EDA公司;中芯聚源也布局了三家EDA公司(廣立微、芯和、芯華章);興橙資本投資了兩家EDA公司(概倫、東方晶源)。

  整體來看,全球2020年第三季度EDA行業(yè)營收增長15%,達到 29.539 億美元,其中亞太地區(qū)(APAC)增長 26.4%。

  EDA發(fā)展潮流

  在中國EDA市場呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象之際,技術領域,也出現(xiàn)了新的發(fā)展潮流。

  1、EDA云端化

  也就是云計算+EDA,當下,EDA供應商已經開始在線提供他們的工具和軟件。全球互聯(lián)網普及率的提高使?jié)撛诳蛻艨梢暂p松地在線訪問這些工具,并使用它們來設計和制造芯片。這樣,由于降低了TCO和基礎設施成本以適應這些工具,公司的資本支出減少了。這也有助于改善SCM,因為經銷商和分銷商的總數(shù)大大減少了。

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  ▲ Cadence提供的云服務

  2、EDA AI化

  人工智能+EDA :芯片敏捷設計是未來發(fā)展的一個主要方向,深度學習等算法能夠提高EDA軟件的自主程度,提高IC設計效率,縮短芯片研發(fā)周期。

  具體操作包括擴展設計平臺,加快TTR,實現(xiàn)自動化的新水平,并在數(shù)字和定制設計中設置新的質量結果(QoR)標準。加速時序驗證。

  據Cadence的報告顯示,機器學習在EDA的應用可以分為四個方面:數(shù)據快速提取模型;布局中的熱點檢測;布局和線路;電路仿真模型。Cadence致力于研究將機器學習應用在Virtuoso平臺上,并參與了ERI中智能設計芯片項目。

  EDA之殤

  然而,當中國的EDA產業(yè)蓬勃發(fā)展之際,可能依然存在著很多風險,甚至說可能是陷阱。在中美科技戰(zhàn)的未知局面之下,尤其體現(xiàn)在知識產權、以及上面的潮流化趨勢之中。

  1、EDA知識產權之爭

  伴隨著美國IC產業(yè)發(fā)展過程的EDA世紀之爭的發(fā)展競爭史,其實也是一部知識產權之爭的歷史。沒有完全自主知識產權的EDA軟件在發(fā)展初期可能不會出現(xiàn)大的問題,但是一旦威脅到行業(yè)和巨頭地位的時候,就可能遭受這類問題的致命一擊。

  就像阿凡提最終慘遭巨額索賠罰款,不得不被收購一樣,如果是更為殘酷的國際之間的競爭,可能更像華為手機芯片被美國封殺,其對應的市場遭遇斷崖式下滑。而EDA軟件是一個單一產業(yè),不可能像華為的多元化能夠在遭遇危機時抗風險能力依然很強。

  2、EDA云端化是一把雙刃劍

  EDA云端化表面上看來能夠為客戶特別是中小客戶節(jié)省費用,帶來方便等等諸多便利。但是一旦整個EDA行業(yè)全面上云,不僅僅數(shù)據上云,功能也上云之后,其風險將急劇增大。

  當年美國制裁中興通訊時,要求封禁中興的EDA軟件IP,停止軟件升級,使中興購買的軟件無法使用。

  2017年3月7日,中興與美國商務部達成和解,中興同意支付約8.9億美元罰金,中興通訊得以緩解壓力。2018年4月16日,美國商務部指稱中興通訊于2016年11月和2017年7月呈交美國政府函件中作出虛假陳述,禁令再次啟動。2018年5月22日,特朗普在白宮會見媒體時表示,初步確定對中興通訊處以13億美元巨額罰款以及更換公司領導層和董事會的處罰,作為放松對該公司長達七年禁令的條件。

  2019年美國開始制裁華為,到2020年華為已經不能使用包含美國技術的任何軟硬件產品,包括三巨頭的EDA軟件。不像中興通訊,美國沒有給華為任何松動制裁的跡象。

  華為、中興通訊等巨頭是國際化企業(yè),被制裁必然尋求正規(guī)化解決途徑。

  如果中高端、上下游所有EDA軟件全部云端化,那么對于中小型企業(yè)來說,其風險不言自明。假如有一天遭遇更嚴峻的科技領域的制裁對抗,那么只需要一個指令,所有中小企業(yè)可能在數(shù)秒之內被EDA斷網,遭遇數(shù)據無法下載,功能無法使用的局面。

  3、EDA的AI化,ML化的現(xiàn)實

  EDA的AI化、ML(機器學習)化,必然是以大量的數(shù)據和用例作為基礎才可能實現(xiàn),對于中國EDA產業(yè)才剛剛蓬勃興起的階段,顯然缺乏豐富的數(shù)據作為支撐。而這個時候,如果我們一味追求AI化,就會進入為AI而AI的尷尬局面。

  結語

  在談到EDA的未來發(fā)展時,為什么不說EDA的云端化和AI化是一個技術趨勢,而只是一種潮流,就是因為這可能是另一個為市場營造的技術壁壘或者說是陷阱。如果中國作為當前最大的增長市場,也一味的追求,或者過早的接受云端化、AI化這種技術時尚,那么,當我們本身的技術無法追趕上這個潮流的時候,將可能被巨浪拍在沙灘上。

  當然,我們相信國內EDA軟件產業(yè)的智慧,不會成為下一個EDA時代之殤。

 

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