1、什么是EDA軟件

EDA的全稱是Electronic design automation，即電子設計自動化（英語：縮寫：EDA）。它是指利用計算機輔助設計（CAD）軟件，來完成超大規模集成電路（VLSI）芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計（包括布局、布線、版圖、設計規則檢查等）等流程的設計方式。

這里有兩個重點，自動化和全流程。

1.1自動化

體現了EDA的定位，要知道在沒有EDA軟件的時代，也是可以做電子設計工作的。

類似于板級電路上的分立器件，一開始芯片中MOS管的數量并沒有那么多，根據器件參數和電路基礎知識尤其是電流方程、電壓方程是可以手動設計并計算電路中的各種器件的尺寸、連接以及對應的性能表現的。

至于那個年代的版圖設計階段說出來就更硬核了，人工幾何學方法把電路圖用筆畫出膠帶之后，甚至于有一道人工的檢查環節，由經驗豐富的工程師拿著放大鏡一點點進行DRC（設計規則檢查），要不是筆者在讀研的時候聽老教師說過這樣的例子實在難以想想這個魔幻的場面。

1.2全流程

全流程則體現了現代EDA的范圍，剛才的例子中提到的設計、計算（前仿）、布局布線、后仿等所有環節，目前都出現了EDA軟件的身影。

同時，對應跟隨摩爾定律而一路飛漲的電路規模，現代芯片產業已經無法想象脫離EDA軟件的樣子了（想象一下一塊芯片中有百億級別的晶體管，人工計算每個管子工作狀態的海量工作以及隨之而來肉眼可見的低良率）。

1.3一個實例

以EDA軟件在一個CPU的設計、生產生命周期扮演的角色總結一下，在前端設計時，模擬電路部分是以電路圖的形式存在的，我們需要用到Cadence Virtuoso，在前仿時，同樣是Cadence家的Spectre是一個非常優秀的工具。

在后端設計和后仿時，我們需要用到版圖設計工具Cadence Virtuoso 、版圖提參工具Cadence QRC和物理驗證工具Mentor Calibre。

而數字電路部分以筆者最為熟悉的Synopsys 公司生態為例，在RTL（register-transfer level）設計階段則是Verilog代碼的形式，在RTL工具中最具有代表性的就是Synopsys Design compiler（DC）。

在前仿階段，則會用到Synopsys的VCS。在數字后端設計時，則會用到ICC。此外還會用到驗證工具，比如說ICV，此外還有可測性設計工具DFT Compiler 、時序分析工具PT等。

2、EDA軟件美國三巨頭

從上面的小例子中其實就可以發現，目前芯片行業用得比較多的EDA工具基本都出自三家，Synopsys， Mentor和Cadence。三者的共同點是總部都位于美國，而且很巧的是都成立于上世紀90年代。

首先來看Cadence公司，因為它在模擬電路設計中的領導地位，所以筆者對其最為熟悉。從公司層面來說，1992 年 Cadence 就已經進入中國大陸及香港市場，并且在北京、上海陸續設立了多個研發中心，總員工數超過8000。

Cadence家的Spectre可以說是模擬IC設計的不二選擇。不少從業者從在校學習階段到進入模擬芯片公司工作，都一直在用Cadence全家桶工具。

而Synopsys公司的業務則更加全面，而且事實上也是目前EDA 三巨頭的老大。

財大氣粗的Synopsys更是多年舉辦面向世界高校和研究院所青年IC設計人才的國際微電子奧林匹亞競賽，一度在校園內的影響力頗大。

在三家競爭中，Synopsys的優勢更在于數字前端、數字后端和PT signoff。

mentor graphic名列第三，體量也遠比前兩家要小，但是始終在EDA廠商中有一席之地，其拳頭產品Calibre signoff和DFT功不可沒。

可以說在目前的市場格局下，2016年被德國西門子收購的Mentor 選擇了一條最適合自己的發展路線，不做大而全，只做小而美。

綜合三家發展情況，作為世界第一的EDA公司，近幾年來Synopsys公司的經營業績規模持續擴大，去年公司營業收入達到33.61億美元，同比增長7.68%。

而作為老二的Cadence公司，去年的營收是23.36億美元。而Mentor被西門子收購不在單獨披露收入數據，17年時營收規模不足Synopsys一半。

總體來看，EDA市場規模其實發展比較平穩，但是總量依舊驚人，去年已經跨過百億美元的門檻，而就在這百億美元的市場中，過半都在三巨頭Synopsys、Cadence和Mentor Graphic的手中。

3、國內EDA廠商現狀梳理

在全球市場份額被三巨頭吃掉70%的情況下，國內市場當然也不例外。

目前中國芯片業EDA銷售額的95%由上文提及的Synopsys、Cadence和Mentor Graphic三家瓜分。相比于這個悲觀的絕對數值，國內一些EDA公司的發展趨勢還是不錯的。

國產EDA市場也有一些發展得相對突出的國內公司，下面將重點介紹兩家，一家堪稱目前國內EDA領頭羊，另外一家則選擇了非常具體的應用場景，因為其上市進程，可以說備受關注和爭議。

3.1北京華大九天

綜合來看目前最被看好的是2009年成立的北京華大九天。

在國內EDA軟件市場堪稱規模最大，目前華大九天可以提供包括模擬/數模混合IC設計全流程解決方案、數字SoC IC設計與優化解決方案、晶圓制造專用EDA工具和平板顯示（FPD）設計全流程解決方案在內的一站式服務，在生態建設方面可以是當之無愧的國內龍頭企業。

尤其是在液晶平板領域，國內的行業領導者京東方和華星光電都是華大九天的客戶，要知道這兩家目前在世界范圍內都是三星、LG的有力競爭者。

所以搭上了平板這個風口，加上2018年獲得國家大基金的投資，可以說華大九天在業內的發展是相當被寄予厚望的。

3.2北京芯愿景

如果你關注國內資本市場的話，想必對這一家公司不會陌生。

今年5月，號稱科創板首家EDA企業的北京芯愿景提交上交所IPO申請，吸引了很多人關注國內EDA軟件的發展。

但是細細剖析之后，你會發現號稱EDA軟件廠商的芯愿景，2019年EDA軟件授權收入僅為442.07萬元，在公司總營收1.55億元中占比僅為2.85%。

那其他97.15%是什么呢？——公司IC分析服務和IC設計服務。

聽上去比較高大上，但是其實和“反向工程”可能關系比較密切，尤其是“電路提取和分析”這一塊的內容，可以說是一個細分的方向，并不是傳統EDA廠商非常關注的領域。

3.3其他廠商

除了華大九天和芯愿景之外，國內還有一些EDA廠商在各自的方向上有所發展，比如收購了北京博達微并剛剛完成A輪融資的概倫電子，在半導體器件建模和一體化半導體參數測試解決方案方向就處于國內領先地位。

而半導體巨頭國微集團旗下的EDA產品，在FPGA驗證及仿真系統上已經處于領先地位，值得一提的是，國微集團不僅承擔著國家重大科技專項，而且和高校合作緊密，和傳統電子名校西安電子科技大學共同成立的EDA研究院，致力于解決EDA人才培養的問題，為產業破局提供了另外一條思路。

其他還有杭州廣立微、行芯科技、蘇州芯禾科技、珂晶達、成都奧卡思等公司也在芯片測試、功耗分、可靠性分析、工藝仿真等領域有自己的拳頭產品。

4、為什么國產EDA會被人“卡脖子”

EDA作為芯片產業中不可缺少的一環，在把芯片行業上升到國家安全的大背景下，可以說破局已經勢在必行。從上文梳理的國內外EDA公司對比來看，我們發現了幾個亟待解決的難題：

1、對于IC設計企業而言，尤其是數字IC設計業務，先進工藝的流片成本過大，很難拿出這樣的勇氣來選擇巨頭公司以外的替代品。

2、面對Cadence或者Synopsys公司提供的全家桶軟件，很多公司脫離整個生態的成本過高，IC行業的設計工程師往往是研究生學歷起步，很多工程師從學校學習到多年工作一直使用的都是Cadence或者Synopsys公司的產品，用戶習慣強大。而且事實上目前也沒有一家國內EDA公司可以全流程取代國外巨頭。

3、EDA軟件的研發對新入局者來說最需要的就是大量資金投入和時間、經驗的積累。在市場被巨頭瓜分的情況下，恐怕很難有足夠的利潤、足夠的現金流支撐公司一步步發展下去。

4、EDA的下游是設計公司，而設計公司的下游是工藝廠。EDA巨頭和工藝廠的捆綁是困擾國內EDA公司的一大難題。尤其是國內很多都是Fabless模式，模擬IC的0.18um或者0.13um工藝還好，一旦涉及到先進工藝，下游Foundry 不給EDA公司足夠的支持，整條產業鏈都無法走通。

5、關于國產EDA破局的思考

對應于上面提到的幾個難題，我們也有相應的建議。

1、EDA公司層面，從相對簡單的模擬IC入手，一方面模擬IC市場較大，并且工藝相對成熟，巨頭們的壟斷優勢沒有那么明顯。另一方面芯片公司設計、投產成本沒有那么高，尤其是2009年一波模擬IC創業之后，國內的小設計公司還是很多的，可以從一個點切入市場。華大九天可以說就已經證明了這條路可以走通。

2、EDA人才層面，2015年國家已經建立9所微電子示范學院，覆蓋了工藝、設計、器件等諸多方向，但是對于EDA人才的培養還需加強，尤其是產學研結合的方向非常值得探索。因為沒有太大的商業利益左右，尋求學界的合作往往比撬動一些大的設計公司更加可行。

3、整個行業層面，需要更多的行業扶持。包括美國在內的國家對于在芯片這樣的戰略行業、頂尖工業行業都是扶持力度巨大的。尤其是在已經落后的情況下，要想奮起直追，當然離不開國家政策、資本的幫助。

4、大方向要選對，不能劍走偏鋒，抄襲工具從整個生態的角度上來說肯定會傷害EDA行業甚至是芯片行業的健康發展。
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