华为完成14nm以上EDA替代？国产EDA一哥宣布：更强的5nm 产品要来了
来源:物联网智库发布时间:2023-05-242019浏览
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资料来源：综合整理自互联网
作者：Ada
物联网智库 整理发布
导读
被称为“芯片之母”的EDA是我国半导体国产替代之路上的咽喉要塞，近年来，国内企业奋起直追，在技术成熟度与市场占有率方面均有持续提升。
日前，国内EDA软件领域的“一哥”华大九天公布了公司的2023年Q1季报，除了一季度业绩大幅增长的亮眼成绩外，其所透露的未来规划更加振奋人心，华大九天表示，未来的发展规划是补齐短板，完成全流程工具系统的建设。主要从三个方向发力：
- 把产品做全，补全产品线；
- 不断提升对先进工艺的支撑，公司模拟部分工具支持5nm，数字已有工具全部支持7nm工艺，要进一步深入和先进工艺的结合；
- 创新突破，不断推动产品创新和优化升级，加强EDA产品和技术的服务支撑能力，努力提升企业技术和服务水平。
随后便有媒体将这一国产EDA新突破与华为联系了起来，原因是在今年3月，华为轮值董事长徐直军在内部硬、软件工具誓师大会上宣布，芯片设计EDA工具团队，联合国内EDA企业，基本实现了14nm以上EDA工具的国产化，2023年将完成对其的全面验证。虽说徐直军没有透露国内EDA企业的具体信息，但当时业内都猜测这家企业便是华大九天。随后也有投资者就此事向华大九天提问，其也并未正面回复，并表示与国内主要的集成电路设计企业和晶圆制造企业建立了良好的业务合作关系。
暂且不去探究双方的合作关系，作为国产EDA工具的佼佼者，华大九天的技术突破无疑是半导体国产替代进程的优质助推器。而一贯发力自研技术的华为此次选择了与国内厂商共同推进EDA的国产替代，势必将加速整个行业的发展，于华为自身而言，也使其能够在风云变幻的国际形势之下，在芯片设计方面保留海思团队的领先优势。
EDA凭什么是“芯片之母”
2018年算得上是中国科技发展的重要转折点。中兴、华为先后被美国列入实体清单，台积电等厂商将不再为华为等企业代加工芯片。中美科技领域的全面对抗正式被放到了台面上。彼时，高端芯片不能自给、产业链环节缺失、关键技术国产化低等弊病使得中国半导体行业成为了此次中美对抗的阿喀琉斯之踵。
“缺芯少魂”的国内芯片产业自此开始了漫长的追赶，大批科技公司投身于半导体行业，我国芯片设计和代工领域也确实迎来了实质性的突破，但却有一项重要技术迟迟没有迎来喜报，那就是被誉为“芯片之母”的EDA 软件。2022年，EDA最终也成为了美方刺向中国半导体的又一把利刃——美国相关部门针对“设计 GAAFET 架构（全栅场效应晶体管）的先进芯片 EDA 软件工具”的管制将自2022年8月15日起的60天后正式生效。
这一禁令当时便引起了业内的广泛关注，也再一次将EDA推向了大众视野之中。
而EDA软件上一次“出圈”恐怕还要追溯到2021年，当年11月华中科大团队在EDA（电子设计自动化）领域国际会议ICCAD 2021（计算机辅助设计国际会议）上的CAD Contest布局布线算法竞赛中勇夺冠军。
赛后，该团队导师吕志鹏的一段话道出了此次夺冠的含金量与重要意义：“我们深知，要想把科研成果写在祖国大地上，绝不能停留在学术研究的表面，一定要结合实际应用并落地。我们希望借助研究所数十年的积累与传承，一方面赋能中国企业解决EDA‘卡脖子’问题，另一方面为国家培养更多掌握核心技术的人才。”
诚然，作为贯穿集成电路设计、制造、封装、测试等产业链各环节的基础工具，EDA可谓是集成电路产业的咽喉，直接影响产品的性能和量产率。一方面，对于芯片设计而言，EDA以计算机辅助设计（CAD）为桥梁，嫁接超大规模集成电路（VLSI）设计中所涉及的功能设计、综合、验证、物理结构（布线、布局和版图）等流程的全制。另一方面，对于整个半导体生态而言，EDA作为半导体产业的发展杠杆，将会孕育整个半导体后摩尔时代的产业发展路径。以摩尔定律为代表的物理极限被打破，使得配套的设计工具和软件服务，决定了产业未来的发展路径和天花板。
具体而言，工程师向EDA提供完成的HDL code（Hardware Description Language，硬件描述语言代码），EDA会根据逻辑闸设计图的规格对该代码进行修改和调整，生成功能正确的电路图，最后供给后端进行布局模拟和电路制作，形成光罩，然后支持流片到成品。而除了帮助工程师提升芯片设计制造效率之外，EDA同样能够对芯片企业带来重大效益上的提升。尤其是在集成电路高度复杂的今天——随着半导体先进制程从7nm不断向5nm、3nm，甚至2nm以下迈进，EDA能够有效降低芯片设计的试错成本，避免企业真金白银的损失。
但是，对于如此重要的半导体产业链环节，我国明显不具备优势。我国是从2008年起开始关注国内EDA发展状况的，如今国内已有超过50家EDA企业，市场份额近几年也已从6%提升至11.5%，但剩下的近90%的市场则被美国Synopsys、美国Cadence和德国Siemens EDA三巨头霸占。虽然EDA的市场规模并不算庞大，但其发挥的杠杆效应却十分显著。根据SEMI的数据显示，2020年EDA行业的全球市场规模刚刚超过100亿美元，但却撬动着集成电路行业超过4000亿美元的年产值。
所以，EDA在产业侧对国内半导体发展的制约，以及潜在的巨大商业价值都使得其成为了“兵家必争之地”。
华大九天来头不小
历史上，EDA从诞生的第一天就进入欧美半导体产业体系被集中保护，建国初期的“巴统”禁运（巴黎统筹委员会对中国实行禁运，国外EDA无法进入中国），直至1994年才取消，全球EDA产品得以全面进入中国。而在这期间，中国历史上第一款自研EDA工具“熊猫 ICCAD 系统”于1988年打破封锁横空出世。值得注意的是，华大九天公司初创团队部分成员、包括创始人刘伟平都参与研发了“熊猫 ICCAD 系统”。
然而，在1994 年“巴统”解散后，海外成熟 EDA 随着禁运取消而涌入国内市场，国产熊猫系统日渐式微，中国 EDA 产业陷入发展低谷。直到 2008 年，国务院通过了国家科技重大专项实施方案，EDA行业才迎来新生，华大九天便是第一批国产EDA企业之一。
2009 年华大集团 EDA 部门独立出来正式成立了华大九天，而承载了熊猫系统的技术、EDA和IP方面的积累，多次增资、更换股东，大股东从华大集成电路转移到了中国电子，都使得华大九天的实力日益巩固：
模拟IC设计的全流程EDA系统国内唯一，也是全球四大模拟设计全流程平台，出货量过百亿，SKU达到数百款；
数字SoC设计优化EDA，覆盖国内90%以上企业，已基本完成国产化替代；
晶圆制造专用工具，掩膜板处理软件全球第一；
平板设计EDA全球唯一，国内新建产线超过半数都采用该系统。
此外，在2022年7月29日，华大九天（301269）正式登陆A股市场，成为了国内EDA第一股。
尽管以华大九天为首的国内EDA企业一直在奋起直追，但我们与国际巨头的差距难以忽视。华大九天董事长刘伟平指出，国内EDA这几年取得了长足的进展，但是同国际厂商相比，仍存在不小的差距。国内商业化的EDA工具覆盖率只能达到70%左右，最大的问题是没有完整的平台和产品链，在全球市场的市占率也只占到2%。这几年虽然涌现了很多企业，但是规模偏小，200人以上的企业目前只有7家，远不能同国际大厂相比。刘伟平也指出国内EDA发展存中的几点目标差距，首先是对先进工艺支持不足，其次是缺乏自己的标准和底座，第三是尚未在IP业务上进行大规模布局，第四是产业链的协同方式还不够成熟。
面对先进工艺的演进以及AI浪潮的冲击，刘伟平认为当代EDA有4大发展趋势。首先，要跟上后摩尔时代的技术演进步伐，包括先进工艺（5/3/2nm)、新方法（先进封装、异构）、新材料（三代半）；第二，新兴应用牵引，包括5G/IoT、汽车电子和硅光芯片；第三，AI技术的加持，包括AI提高EDA效率和EDA助力AI芯片设计；第四，EDA云平台的出现。面对这些技术发展趋势，诸多技术挑战也随之而来，如AI与EDA的融合，系统、封装和芯片的协同设计，海量数据数据的处理，芯片安全、高性能仿真等，都是EDA行业需要在未来重点关注的。
诚然，无论是自保式的布局EDA，亦或华大九天等国内企业的持续耕耘都将为我国半导体行业的自主可控在关键产业链节点上增强信心，个中挑战也可想而知，但在如今的国际大形势下，中国芯的背水一战仍然不能松懈。
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