作者：賽迪顧問集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心 呂芃浩

EDA是電子設計自動化（Electronic Design Automation）軟件的簡稱，其是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈最上游、最高端的行業(yè)。EDA工具為芯片設計所需的自動化軟件工具，利用EDA工具，芯片的電路設計、性能分析、IC版圖設計的整個過程都可以由計算機自動處理完成。IP核（Intellectual Property Core）是一段具有特定電路功能的硬件描述語言程序，是指在集成電路設計中那些可以已驗證的、可重復利用的、具有某種確定功能的、具有自主知識產(chǎn)權功能的設計模塊，其與芯片制造工藝無關，可以移植到不同的集成電路工藝中。隨著在我國對集成電路的重視程度提高，EDA/IP產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展階段。

2023年市場規(guī)模將達100億元

《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的活力，2020年中國的EDA/IP市場規(guī)模達到72.5億元。隨著國家和地方“國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃”的相繼出臺，集成電路市場將迎來更加廣闊的空間，全國主要城市都在加速集成電路EDA公共服務平臺建設和擴容，使得EDA的購買需求量越來越多。近年來中國集成電路設計企業(yè)成長極為迅速，2020年全國營收過0.5億元的集成電路設計企業(yè)接近500家，預計2023年將超過700家，這也會極大地帶動國內(nèi)EDA/IP市場的增長。預計到2023年，中國EDA/IP市場規(guī)模將達到100億元，2018-2023年的復合增長率為10.2%。另外，中國擁有本科院校2700余所，目前跟集成電路強相關的國家示范性微電子學院僅有28所，隨著集成電路成為一級學科，會有更多高校院校和科研機構都會成立集成電路院系，需要大量的EDA工具作為支撐，將成為EDA市場增長最為迅速的一個領域。

在IP領域，隨著國內(nèi)對知識產(chǎn)權的不斷重視，以及開源架構帶來芯片的多元化，產(chǎn)品快速迭代帶來的芯片開發(fā)周期縮短的需求，IP核開發(fā)和復用的需求會快速增加。另外，線寬的縮小使得芯片中晶體管數(shù)量大幅提升，使得單顆芯片中可集成的IP數(shù)量也大幅增加，28nm工藝節(jié)點單顆芯片中集成的IP數(shù)量為80多個，而7nm工藝節(jié)點集成的IP數(shù)量接近180個，從而推動半導體IP市場進一步發(fā)展。再者，國內(nèi)設計企業(yè)不斷發(fā)展壯大，公共服務平臺越來越多，也會加速 IP的需求進一步釋放。

應用企業(yè)快速接納國內(nèi)產(chǎn)品服務

EDA/IP產(chǎn)業(yè)鏈主要分為兩個層面，基礎層和應用層。基礎層即EDA/IP的提供商，主要分為EDA工具和IP核。EDA工具是芯片設計的平臺，主要包含計算機輔助設計（CAE）、集成電路物理設計與驗證（IC Physical Design & Verification）、PCB&MCM。IP核主要分為軟IP （soft IP core ）、固IP （firm IP core）和硬IP （hard IP core ）。應用層一是企業(yè)應用服務，主要有集成電路設計企業(yè)、制造企業(yè)、封測企業(yè)和IC設計服務企業(yè)購買EDA工具和IP核進行集成電路的設計、制造和封裝測試;二是政府應用服務，主要是政府搭建的公共服務平臺;三是科研應用服務，主要有高等院校、科研單位、培訓中心以及一些聯(lián)合實驗室購買EDA/IP進行教學、科學研究和培訓。

2020年以來，國內(nèi)EDA/IP產(chǎn)業(yè)熱度激增，企業(yè)規(guī)?？焖俪砷L，涌現(xiàn)出一批具有競爭力的企業(yè)。而在國際形勢不確定性增加和國內(nèi)“雙循環(huán)”新發(fā)展格局的驅動下，應用層企業(yè)也在快速接納和適應國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品和服務。整個行業(yè)呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢。

從基礎層來看，首先是工藝節(jié)點的演進和新應用的興起催生IP需求。IP核本身是產(chǎn)業(yè)鏈不斷專業(yè)化的產(chǎn)物，是半導體產(chǎn)業(yè)鏈升級的重要方向。當前隨著摩爾定律的不斷深入，芯片的線寬不斷縮小，單顆芯片上可容納的晶體管數(shù)量快速增加，高性能芯片設計難度不斷在加大，采用先進工藝節(jié)點的芯片設計成本逐漸提高。而IP核能降低芯片設計環(huán)節(jié)中的成本，降低錯誤發(fā)生的風險，提高芯片設計效率。隨著5G手機的普及，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能和大數(shù)據(jù)等新應用的興起，芯片市場容量不斷擴大，芯片的品類、數(shù)量和更迭速度要求持續(xù)提升，對于IP核的需要更強烈，IP行業(yè)將得到進一步的發(fā)展。

其次是新興領域芯片是EDA企業(yè)重要突破口。隨著5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、區(qū)塊鏈等領域的興起，提出了很多特色鮮明的IC設計需求，國內(nèi)EDA工具企業(yè)迎來新機會。國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)正處于快速上升期，目前汽車電子、FPGA、驅動芯片、指紋辨識、電源管理、MOSFET、MCU等領域的中低端芯片需求強勁，市場潛力巨大，是國產(chǎn)EDA工具核心發(fā)力點。目前，國內(nèi)EDA企業(yè)借助國內(nèi)人工智能、云技術的領先優(yōu)勢，對EDA軟硬件框架和算法做創(chuàng)新、融合、重構是一個重要發(fā)展特征。隨著SoC的發(fā)展，IP的重要性日益凸顯，提供與IP相關的服務與驗證工具也是國內(nèi)EDA企業(yè)發(fā)展方向。

從應用層來看，國內(nèi)集成電路設計企業(yè)快速發(fā)展，制造企業(yè)工藝不斷突破。隨著中國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，中國的集成電路設計企業(yè)數(shù)量快速增加，由2015年的736家增長到2020年的2218家，年均復合增長率為24.7%。其中，營收過億的企業(yè)由2015年的143家增加到2020年的289家，年均復合增長率為15.1%，這些企業(yè)對于EDA軟件的需求旺盛。此外，EDA工具是與制造工藝共同成長的，國內(nèi)領先的代工企業(yè)已經(jīng)進入14nm工藝，對于國產(chǎn)EDA軟件的開發(fā)升級有很好的促進作用，國內(nèi)EDA企業(yè)技術水品和產(chǎn)品廣度有質(zhì)的提升，帶動未來EDA產(chǎn)業(yè)的增長。

此外，Chiplet（小芯片組）的發(fā)展為IP復用提供新模式。目前SoC設計企業(yè)通過獲取IP授權、IP集成，再經(jīng)過物理實現(xiàn)就可以設計制造一款SoC芯片。隨著IP以及各種接口種類的不斷增多，IP面臨著使用復雜度提升和兼容性挑戰(zhàn)。Chiplet（小芯片組）是一種可平衡計算性能與成本，提高設計靈活度，且提升IP模塊經(jīng)濟性和復用性的新技術之一。Chiplet的實現(xiàn)開啟了IP的新型復用模式，即硅片級別的IP復用。不同功能的IP，如CPU、存儲器、模擬接口等。Chiplet的發(fā)展演進為IP供應商，拓展了商業(yè)靈活性和發(fā)展空間。

“開源”和驗證或成國內(nèi)EDA撬動市場重要抓手

針對下一步發(fā)展，EDA/IP企業(yè)可以采取以下策略：一是在EDA巨頭企業(yè)主導的產(chǎn)業(yè)格局下，“開源”有望成為EDA產(chǎn)業(yè)及IC設計產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新路徑，成為國內(nèi)EDA企業(yè)撬動市場的一個重要抓手。二是在先進工藝制程和先進封裝技術的推動下，從芯片到封裝到系統(tǒng)的設計和驗證EDA流程變得越來越復雜，將人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等領域的新技術融合到EDA工具中，進一步提升集成電路設計的自動化水平和工作效率，是EDA工具發(fā)展的趨勢。三是隨著5G、云計算、AI、大數(shù)據(jù)等應用場景迅速落地，SoC集成的設計復雜程度日益提高，EDA驗證的應用場景比以往更加廣泛，EDA驗證市場將呈現(xiàn)指數(shù)級的增長， EDA驗證工具的開發(fā)大有可為。四是下一代EDA將以方法學整合各種先進工藝，實現(xiàn)設計和工藝之間的互聯(lián)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在芯片制造、測試、封裝等不同的環(huán)節(jié)的流動和共享，EDA企業(yè)要重視統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺開發(fā)。五是以RISC-V為代表的開源IP將為IP供應商帶來新的機遇與挑戰(zhàn)，后摩爾時代的產(chǎn)品設計將更加多樣化，嵌入式處理器因其功能的多樣性和靈活性，將迎來更大的市場空間。六是目前處理器IP仍將占據(jù)最大市場份額，但隨著各種接口、GPU、數(shù)模、存儲IP技術的不斷成熟，未來非CPU的多種IP份額將會持續(xù)提升，接口IP增長最為迅速，接口IP是重要的賽道選擇。

隨著集成電路受到國家重視，作為芯片設計前端的EDA/IP領域也備重視，加之全球半導體市場迎來復蘇，購買EDA/IP企業(yè)的數(shù)量越來越多。作為集成電路基礎的EDA/IP產(chǎn)業(yè)快速成長，國內(nèi)EDA/IP產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展期。

責任編輯：tzh