劉偉平

-研究員級高級工程師

-北京華大九天科技股份有限公司董事長

文章摘要

在回顧國內外電子設計自動化（EDA）產業與知識產權（IP）核產業發展歷程的基礎上，分析了EDA產業與IP核產業未來的發展趨勢。通過國內外發展現狀的對比分析，提出了國內EDA產業與IP核產業的發展建議。

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集成電路是信息產業的核心，是支撐國民經濟、社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性、先導性產業，是引領科技革命和產業變革的關鍵力量。集成電路應用從最初的軍事領域，逐步擴大到工業、農業、交通、政務、金融、安全、辦公、通信、教育、傳媒、娛樂等眾多領域。集成電路產業的發展水平已經成為衡量一個國家綜合實力的重要標志。如圖1所示，集成電路產業鏈可大致分為設計、制造和封裝測試3大環節，而電子設計自動化（Electronic Design Automation, EDA）軟件與知識產權（Intellectual Property, IP）核則是集成電路產業的支撐基礎。

圖1　EDA軟件與IP核在全產業鏈中所處位置

EDA軟件是指用于協助完成超大規模集成電路芯片的設計、制造、封裝測試等產業環節的計算機輔助設計（Computer Aided Design, CAD）軟件工具。隨著芯片復雜度的不斷提升，基于先進工藝節點的集成電路可以達到上百億個半導體器件的規模，所以不借助EDA軟件已經無法完成芯片的設計。此外，隨著芯片加工工藝技術的不斷提升，芯片的制造、封裝測試等生產加工過程，也越來越需要軟件工具來輔助配合。因此，EDA軟件已經成為芯片設計制造必不可少的戰略支撐要素，也是半導體行業皇冠上的明珠。

在20世紀60年代，芯片規模小，集成度低，EDA軟件基本上以內部自用的形式存在，也就是芯片設計公司內部有自己的CAD部門專門做一些軟件工具以加速設計。但隨著芯片設計越來越復雜，工藝越來越先進，芯片設計與制造廠商急需大量商用的EDA工具。到了20世紀80年代中后期，商用EDA軟件確立了主流地位，并經過市場的充分競爭，走出了一批以Synopsys（新思科技，1986年成立）、Cadence（楷登電子，1988年成立）和Mentor Graphics（明導國際，1981年成立，已被德國Siemens收購）為代表的EDA軟件公司。

IP核是指在集成電路設計領域已經過驗證、可重復利用、具有某種確定功能、擁有自主知識產權的功能模塊。IP核可以被重復應用在包含該電路模塊的其他芯片設計的項目中，從而減少設計的工作量，縮短設計周期，提高芯片設計的成功率。這些電路模塊的成熟設計凝聚著設計者的智慧，體現了設計者的知識產權。

IP核復用在早期也是以內部自用的形式存在，由芯片設計廠家內部自我積累IP核用于不同的芯片設計。到了20世紀80年代后期，商業IP核授權的模式開始出現雛形，一些小公司開始出售為模擬器和仿真器編寫的邏輯仿真模型。1990年，ARM（Advanced RISC Machines, RISC微處理器）設計部門從ARM公司獨立出來，獨立后的ARM不再生產處理器，而是專門從事IP核授權業務。這標志著集成電路設計行業正式進入IP核授權業務時代。此后，隨著集成電路復雜度的不斷提升，尤其在進入系統級芯片（System on Chip, SoC）時代后，一些EDA軟件公司也逐漸進入IP核提供商的行列。例如，Synopsys和Cadence的IP核業務自2010年開始進入高速發展期。

如今，EDA軟件與IP核在整個半導體行業起著基礎支撐的作用，是半導體產業的基石。通過EDA軟件與IP核的協同配合，能夠快速地推出更加符合市場需求的芯片。如圖2所示，EDA軟件與IP核本身是相對小眾的行業，2021年全球的市場規模共132.75億美元，但它們撬動了萬億美元規模的半導體產業，并進一步支撐起了百萬億美元規模的信息產業與信息服務業。

圖2　EDA軟件與IP核是半導體產業的基石
（來源：國際半導體產業協會）

EDA產業與IP核產業發展現狀

1.1? EDA產業

EDA產業的發展大致歷經了4個階段：第一階段是CAD階段；第二階段是計算機輔助工程（Computer Aided Engineering, CAE）階段；第三階段是EDA系統設計階段；第四階段是當代EDA階段。

第一階段：在集成電路的早期發展階段，由于芯片復雜度低，芯片設計人員可以通過手工操作完成電路圖、版圖的設計等工作。20世紀70年代中期，隨著芯片集成度、復雜度的提高，設計人員開始嘗試使用計算機輔助設計手段來提升芯片設計效率，主要使用的工具包括電路圖編輯工具、版圖編輯工具、電路仿真工具以及用于支持芯片應用的印制電路板（Printed Circuit Board, PCB）設計工具等。

第二階段：20世紀70年代后期至20世紀80年代初期，EDA技術進入發展和完善階段，主要是在第一階段的基礎上進一步發展了邏輯模擬、時序分析、故障分析、自動布局和布線等核心工具。利用這些工具，設計師能在產品制作之前更好地預知芯片產品的功能和性能，并極大地提升設計效率。

第三階段：1980年，卡弗爾·米德（Carver Mead）和琳·康威（Lynn Conway）在其發表的論文《超大規模集成電路系統導論》（Introduction to VLSI Systems）中提出的通過編程語言進行芯片設計的新思想，是EDA發展進入一個新階段的重要標志。至20世紀80年代中后期，基于這一思想的硬件描述語言與設計仿真、邏輯綜合等EDA技術走向成熟，在產業界得到了廣泛應用，并進一步發展出以高級語言描述、系統級仿真和系統級綜合技術為特征的EDA技術。

正是在這一時期，當今的EDA軟件三巨頭公司Synopsys、Cadence、Mentor Graphics分別在美國成立，并逐步壟斷全球EDA軟件市場。

第四階段：主要標志是基于IP核的SoC設計方法及相應EDA技術的應用和發展。同時，由于芯片的設計已不再局限于芯片本身，而更多地與上下游即芯片制造、封裝測試以及應用相融合，出現了設計工藝協同優化（Design Technology CoOptimization, DTCO）、系統級協同設計等設計概念和設計方法。因此，當代EDA工具必須具備支持這些設計方法的能力。

在EDA技術出現的早期（20世紀80—90年代），市場上曾涌現出一大批從事EDA技術開發的公司。但經過殘酷的市場競爭，其中的大多數已被淘汰出局，EDA行業也從早期的“群雄逐鹿”發展到如今“三分天下”的局面，成為一個高度壟斷的行業。如圖3所示，2018—2020年，三巨頭公司Synopsys、Cadence和Siemens EDA（前身為Mentor Graphics）穩居全球EDA行業前3名，占據超過70%的市場份額。

內圈至外圈分別為2018—2020年數據。

圖3　2018—2020年全球EDA工具市場競爭格局
（來源：賽迪智庫）

三巨頭的成功絕非偶然。國際EDA軟件三巨頭的做法主要體現在以下3方面。

（1）投入高額研發費用。如圖4所示，Synopsys和Cadence兩巨頭的研發費用逐年攀升，Synopsys的研發費用占營業收入的比例常年高于30%，Cadence的研發費用占比更是達到了40%，高額的研發投入保障了EDA軟件的技術進步，更是EDA軟件巨頭持續保持市場競爭力的關鍵。

圖4　2016—2020年Synopsys和Cadence的研發費用及其在營業收入的占比
（來源：Synopsys公司和Cadence公司財報）

（2）頻繁進行兼并收購。EDA軟件三巨頭自成立以來就不斷并購在某些細分領域領先的中小型EDA軟件公司，擴大業務規模，完善產品體系。通過一系列的成功兼并收購，EDA軟件三巨頭不斷發展壯大，形成了寡頭壟斷。在過去的30多年間，Synopsys和Cadence分別進行了80次和62次的兼并收購。Mentor Graphics在2016年被Siemens收購，在被收購之前也進行了66次并購。

（3）得到政府強力的政策扶持。美國政府在EDA產業的發展中發揮了重要的作用。例如，為了保持美國在該領域的領先地位，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）于2017年6月1日宣布推出“電子復興計劃”（Electronics Resurgence Initiative, ERI），把EDA列入了第一批予以支持的內容，并預計在未來5年投入超過20億美元來支持芯片技術的研發。另外，美國國會也加入了對電子復興計劃的投資，每年增加投入1.5億美元。此外，美國國家科學基金（NSF）、信息技術研究計劃（ITR）和國家納米計劃（NNI）也為EDA研究提供額外的投資，并且對從事EDA研究的人員進行項目獎勵及資助。

國內EDA產業起步較晚且發展較為曲折，經歷了西方全面封鎖期、集中突破期、沉寂期、緩慢發展期，以及2018年之后的快速發展期等多個階段。

20世紀70—80年代，由于當時的巴黎統籌委員會對中國實施禁運管制，中國無法購買到國外的EDA工具，只能開展EDA技術的自主研發與攻關。1988年中國啟動了國產EDA軟件“熊貓系統”的研發工作，并于20世紀90年代初成功研發了具有自主知識產權的EDA系統——熊貓ICCAD系統，填補了中國在這一領域的空白。

然而在此之后，國外解除了對中國EDA工具的封鎖，國外EDA工具大量進入國內市場，使缺少政策和市場支持的國產EDA工具研發和應用發展陷入低谷，這種情形也導致了國內集成電路產業對國外EDA工具的重度依賴。

2008年4月，作為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》所確定的16個國家科技重大專項之一，國家科技重大專項“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”（簡稱“核高基”專項）實施方案經國務院常務會議審議并原則通過，EDA作為該專項的重要內容重新獲得了鼓勵和扶持。2008年以來，國內EDA領域涌現出了華大九天、概倫電子、廣立微電子、國微集團、芯和半導體等多家EDA軟件公司。至此，中國大陸EDA工具企業開始進入市場的主流視野。

隨著2018年以來中美貿易摩擦的加劇，以及逆全球化的潛在風險不斷增加，美國對中國高新技術產業的限制逐步加深，這在集成電路和EDA工具領域體現得尤為明顯。例如，2019年EDA軟件三巨頭終止了與華為公司的合作，以及2022年8月美國頒布了《芯片與科學法案》（該法案含有巨額產業補貼和遏制競爭的霸道條款），為國產芯片的發展蒙上了一層陰影。在此背景下，政府和資本領域對EDA領域的關注度快速上升，支持力度也顯著加大。近年來，中國陸續出臺了大批鼓勵性、支持性政策，以加速EDA工具的國產替代，加快攻克重要集成電路領域的“卡脖子”技術，有效突破產業瓶頸，牢牢把握創新發展主動權。此外，資本市場也看到了EDA行業的商機，開始積極投入支持國產EDA技術產品的開發。

在國家政策與資本的雙重支持下，國產EDA廠商數目不斷增加，國產EDA行業逐漸壯大，星火已現燎原之勢。根據芯思想研究院（ChipInsights）數據，2020年國內已有約49家EDA企業，截至2021年12月30日，國內已有4家EDA企業申請首次公開募股（Initial Public Offering, IPO）。隨著這些國產EDA廠商從各個細分領域進行技術突破，中國EDA產業已經進入快速發展期。

目前，國內EDA工具市場仍由國際三巨頭占據絕對主導地位。如圖5所示，2020年國內EDA工具市場銷售額約80%由國際三巨頭占據。國內EDA工具供應商目前所占市場份額較小。

內圈至外圈分別為2018—2020年數據。

圖5　2018—2020年中國EDA工具市場競爭格局
（來源：賽迪智庫）

1.2??IP核產業

在芯片產業發展的早期，由于芯片種類有限，設計難度相對較低，大多數芯片設計公司都可以獨立完成整個芯片設計流程。此時的半導體芯片公司不僅獨立設計芯片，也一手包辦芯片制造、封裝測試甚至銷售，這類公司就是整合元器件制造商（IDM），如英特爾、德州儀器、摩托羅拉、三星、飛利浦和東芝等。

隨著摩爾定律的不斷演進，半導體芯片的設計和制造越來越復雜、成本也越來越高，以致一家半導體公司往往無法負擔從上游到下游的高額研發與制造費用。因此，半導體產業于20世紀80年代末期逐漸走向專業分工的模式，即部分公司專門做芯片設計，設計完成后再交由其他公司做晶圓代工和封裝測試。該階段的里程碑事件是1987年中國臺灣積體電路制造股份有限公司（簡稱臺積電）的成立。

與此同時，在20世紀80年代后期，商業IP核授權的模式也出現雛形，一些小公司開始出售為模擬器和仿真器編寫的邏輯仿真模型。1990年，半導體IP核行業巨頭ARM公司應運而生，它不再生產處理器芯片產品，而轉為設計處理器架構，并將設計方案授權給其他公司使用，這種授權IP核的模式開創了屬于ARM的全新時代，并開啟了IP核行業的新篇章。芯片設計公司幾乎都會選擇從ARM公司獲得授權，自己完成芯片設計后，再由臺積電等代工生產，形成了“IP核授權+半導體設計公司+代工廠”的芯片開發模式，極大地降低了開發成本。

隨著超大規模集成電路設計、制造技術的發展，設計變得日益復雜，集成電路設計步入SoC時代。為了縮短產品的上市時間，以IP核復用、軟硬件協同設計和超深亞微米/納米級設計為技術支撐的SoC已成為當今超大規模集成電路的主流方向。當前，絕大部分SoC是基于多種不同IP核組合進行設計的，IP核在集成電路的設計與開發中已成為不可或缺的要素。

近年來，全球IP核年銷售總額逐年攀升。如表1所示，2020年已超過46億美元，其中ARM、Synopsys、Cadence排名前3，這3家歐美企業的全球市場占有率達66%。中國大陸的IP核供應商有50家左右，但普遍弱、小、散。當然，國內也有規模較大的企業，如總部在上海的芯原微電子（VeriSilicon Holdings），市場占有率已躋身全球前10，但與歐美“三巨頭”相比還有很大差距。

表1　全球IP核排名前10供應商

注：數據來源于IPnest，2021年4月。

1.3? 國內外對比分析

1.3.1? EDA產業

2020年，國產EDA工具的營業收入占全球EDA工具市場份額不足2%（圖6），在全球的影響力十分有限。

圖6　2018—2020年國產EDA工具營業收入及其在全球市場的占比
（來源：賽迪智庫）

從產品、技術、業務模式、人才以及生態等方面來對比分析國內外EDA產業現狀。

（1）國外EDA產品矩陣更齊全，國內多為點工具。從EDA產品矩陣的完整度來看，EDA產品鏈有40余個細分工具節點，國內廠商尚未實現EDA全流程、全細分節點的覆蓋。例如，國產EDA產品龍頭企業華大九天，目前也僅能夠實現模擬芯片設計和平板顯示設計全流程覆蓋。即使聯合國內全部EDA產品廠商，國產EDA產品目前尚不能為產業提供全套EDA工具產品服務。當然，國產EDA工具產品也有自己的特色，已有若干工具產品在核心技術上并不遜色于國外的產品，甚至已經達到國際領先水平。

（2）國外EDA產品可支持最先進的工藝節點，國內產品對先進工藝的支持十分有限。從EDA產品對先進工藝制程的支持能力來看，國際三巨頭的產品能支持的最先進工藝已經達到3 nm，而國內僅有部分EDA產品支持較先進的7 nm工藝制程，極個別的工具可以支持5 nm工藝制程。

（3）國產EDA產品缺乏自己的標準和底座。標準和底座是連接不同EDA工具的“紐帶”，底座包括了EDA底層數據庫及文件解析器、接口、通用求解器、計算框架等多個公共組件。全球EDA產品目前所使用的行業標準和底座絕大多數是由三巨頭EDA產品公司主導定義的，這在很大程度上限制了國產EDA產品的開發和應用。

（4）IP核授權業務已經成為國外EDA產品公司的重要助力，但國產EDA產品公司尚未在IP核業務方面進行大規模布局。IP核與EDA業務之間有很強的互補互促的作用，并且兩類業務的客戶也高度重疊。國外三巨頭中的Synopsys公司和Cadence公司同樣也是IP核市場的巨頭，其IP核業務的市場占有率分別為全球第2和第3名，僅次于ARM公司。相比之下，國產EDA產品廠商大多還在專注于研制EDA工具，尚不具備同時大規模布局IP核業務的能力。

（5）與國外相比，國內EDA專業人才嚴重匱乏。EDA是多領域交叉的產業，對人才的要求較高，需要EDA工程師具有寬厚的知識體系。根據賽迪智庫的數據，2020年中國EDA行業從業人員數量約為4400人，且多數任職于國外EDA產品公司在中國設立的分支機構，本土EDA企業總人數約為2000人。相比而言，僅Synopsys公司截至2021年底全球員工數量就超過了1.5萬人。除了人才數量不足外，國內還缺乏有經驗的高端EDA人才，這進一步制約了國內EDA產業的發展。

（6）國外半導體產業鏈協同更加緊密，國內產業鏈協同模式不夠成熟。EDA產品廠商需要與產業上下游即芯片設計廠商和晶圓制造廠商共同協作、打磨產品，才能更好地推進技術的進步、促進工具產品的成熟。國外EDA產品公司在產業鏈合作方面有巨大優勢。全球半導體領域的龍頭企業，如英偉達、英特爾、三星、格羅方德等，都與三巨頭EDA產品公司有戰略合作關系，這樣的生態合作關系使得它們能在第一時間推出支持最新工藝制程以及契合最新應用需求的EDA產品。國內的EDA產品企業則很難有機會與上述全球半導體龍頭企業合作，而國內的集成電路產業生態又不夠成熟，從而造成國內EDA產品企業在產業生態合作方面落后于人。

1.3.2? IP核產業

國內IP核市場廣闊，但大量依賴國外進口。縱觀全球IP核市場競爭格局，排名前10的供應商中僅排名第7的芯原微電子為國內企業。目前，國內缺乏關鍵核心IP核，而大量依賴進口。一方面新興應用（如5G、人工智能物聯網、汽車電子等）對定制化IP核的需求強烈；另一方面IP核作為集成電路的底層技術，只有完全“自主、安全、可控”，才能保證國家信息系統的安全、獨立。這兩方面都迫切需要國產化的IP核。

從產品種類、人員規模、行業生態、專利保護和成果轉化等角度來對比分析國內外的產業現狀。

（1）國內企業產品較為分散。ARM公司聚焦智能手機的中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）等，推出了一系列相互關聯的IP核產品，其技術領先，產品齊全。因此，基于ARM架構的芯片在全球移動終端的市場份額超過90%。另一巨頭Synopsys公司，則擁有很全面的各類基礎數模IP核、有線接口IP核和處理器IP核產品。而國內企業由于普遍規模較小，只能專注某些細分領域的IP核產品。例如，芯原股份提供部分處理器IP核、射頻IP核和數模IP核，牛芯半導體公司提供高速接口IP核等。

（2）國內從業人員規模較小。中國大陸從事IP核開發和設計服務的總人數為3000~4000人，而ARM一家公司在全球就有6000多名員工。

（3）國內企業與頭部晶圓代工廠（Foundry）生態耦合不強。由于國內IP核企業的整體力量和技術積累比較薄弱，國內外的頭部Foundry廠商主要還是選擇與Synopsys、Cadence等國外頭部IP核供應商進行緊密耦合，而提供給中國IP核企業的機會比較少。

（4）國內IP核相關專利受制于人，很難繞開國外現有IP核授權公司的專利保護。

（5）國內IP核科研項目轉化能力差，大量成果被閑置。

EDA產業與IP核產業發展趨勢

2.1? 未來EDA產業的主要發展趨勢

集成電路領域在新技術、新工藝、新材料、新器件、新應用等方面的發展對EDA工具提出了新的要求。未來EDA產業的主要發展趨勢可以歸結為以下4個主要方向。

（1）后摩爾時代技術演進驅動EDA技術延伸拓展。后摩爾時代的集成電路技術演進方向主要包括延續摩爾（More Moore）、擴展摩爾（More than Moore）和超越摩爾（Beyond Moore）。其中，面向延續摩爾方向，單芯片的集成規模呈現爆發性增長，先進工藝（7 nm/5 nm/3 nm）對EDA工具的設計效率提出了更高的要求；面向擴展摩爾方向，伴隨邏輯、模擬、存儲等功能被疊加到同一芯片，EDA工具需具備對更強、更復雜功能設計的支撐能力；面向超越摩爾方向，新材料（如寬禁帶半導體）、新器件（如硅光器件）等的應用，要求EDA工具在仿真、驗證等關鍵環節實現方法學的創新。

（2）新興應用牽引EDA技術不斷發展。隨著人工智能、高性能計算、新一代通信技術、物聯網、新能源技術等新興應用的不斷涌現，芯片的功能與復雜度不斷提升。為了更好地應對這些多樣化、復雜化的應用發展需求，EDA呈現出平臺化的演進趨勢，出現了面向通信、計算、超低功耗、高可靠、高安全等應用的各種EDA平臺。

（3）人工智能（Artificial Intelligence, AI）加持的EDA技術成為重要的突破方向。近年來，AI技術進入了一個飛速發展的新階段，在越來越多的領域得到應用。同樣，在EDA領域工程師們也在積極導入AI技術，以期取得EDA技術的新突破。目前，主要的研究方向包括：①提升EDA工具的智能化水平，減少人為參與；②幫助芯片設計師實現芯片全方位的優化，開發性價比更高的芯片產品；③通過對既有設計的訓練學習，大幅提升芯片的設計與驗證效率。以下是3個實際案例。

案例一：美國國防部高級研究計劃局（DARPA）在2017年提出“電子復興計劃”，其中電子設備智能設計（IDEA）項目對于AI賦能EDA工具進行設想，其目標為“設計工具在版圖設計中無人干預”，即將芯片設計師的設計經驗固化為機器學習模型的輸出目標，構建統一的版圖生成器，從而實現版圖設計的自動化、智能化。

案例二：Synopsys公司推出了一系列由AI驅動的芯片設計解決方案。例如，2020年初推出的業內首款用于芯片設計的自主人工智能應用DSO.ai（Design Space Optimization AI），它能在巨大的芯片設計解決方案空間搜索優化目標，并利用強化學習技術優化芯片的功耗、性能、面積等指標。該應用的主要客戶有三星電子、英國人工智能芯片制造商Graphcore、瑞薩電子等。

案例三：谷歌公司著手研究基于AI的數字電路芯片布局布線技術，相應成果已刊發在2021年6月的Nature雜志上。

（4）新設計生態催生EDA云平臺。對于芯片設計行業，EDA云平臺的應用不但可以較大幅度地降低設計成本，還可以讓客戶以較低成本獲得更強的算力。同時，EDA云平臺也更有利于實現 EDA工具在教育領域的應用。為此，主流EDA產品公司均對EDA云平臺建設給予了大力支持。云化EDA主要有5方面優勢：①云端服務器可以提供很強的算力，是復雜芯片設計的底層保障；②芯片設計企業可根據企業需求靈活使用計算資源，而無須在芯片設計前購置大量的軟硬件設施；③大幅減少芯片設計企業的軟硬件日常維護開銷；④云端服務器的訪問不受地理環境約束，芯片設計企業的設計師們可以隨時隨地對云端軟件進行訪問；⑤方便高校等教育機構進行人才培養。

2.2? IP核產業發展新趨勢

隨著集成電路產業進入后摩爾時代，設計和制造企業開始更加重視產品的多樣化發展，而不再一味追求特征尺寸的縮小，使得IP核產業的發展也出現了新的趨勢。

（1）技術與工藝結合愈發緊密。IP核作為集成電路設計和制造環節的關鍵組成部分，其發展趨勢和集成電路的整體演進趨勢基本相同，都是向著工藝制程和精度尺寸不斷縮小、產品集成度不斷提高、整體性能不斷提升的方向發展。在工藝和設計關聯度越來越高后，也衍生出了設計制造協同優化技術，通過彼此協作來滿足新制程節點器件的要求。

（2）芯粒（Chiplet）集成設計方法給IP核行業帶來新想象力。芯粒是指具有特定功能且帶有標準互連接口的裸芯片。芯粒的集成方式是一種平衡計算性能與成本，提高設計靈活度，且提升IP核模塊經濟性和復用性的新技術，被視為后摩爾時代支撐半導體產業持續發展的重要基礎之一。2022年3月，臺積電、英特爾、微軟等10家芯片廠商成立了通用芯粒高速互連（Universal Chiplet Interconnect Express, UCIe）聯盟，共同推廣UCIe技術標準。芯粒技術對半導體IP核的質量、芯片設計能力都有一定的要求，所以具有芯片設計能力的IP核企業也將成為芯粒的重要供應商之一。芯粒的發展演進為IP核供應商拓展了商業靈活性和發展空間。

（3）AI算法推動IP核研發加速。AI技術的發展帶來了計算模型的變革，使得各大IP核供應商紛紛推出為AI定制或與AI結合的IP核，如Synopsys推出了高性能、嵌入式視覺處理器IP核——DesignWare EV系列。另外，AI算法也被用在與IP核相關的EDA工具中，如華大九天推出的Empyrean Qualib就是用AI算法實現了IP核驗證加速。

（4）IP核的研發應用呈現平臺化發展態勢。以成套工藝技術為基礎、IC設計數據為核心、IP核為核心資產的設計平臺正在成為設計公司的核心競爭力。IP核平臺的主要任務是研發設計公司急需的IP核，以及提供相應的設計技術服務，并將IP核的設計驗證貫穿整個設計過程。

（5）開源將為IP核供應商帶來新的機遇與挑戰。后摩爾時代的產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，預計將迎來更大的市場空間。嵌入式處理器一般以IP核授權的商業模式運作，而ARM公司IP核的高昂授權費用會使初創芯片設計公司的創新成本大增。因此，在眾多中小公司需求的驅動下，近年來一些開源的免費IP核也初露頭角。

EDA產業與IP核產業發展建議

3.1? 中國EDA產業的發展建議

結合中國EDA產業的發展歷史和當今產業現狀，提出發展國產EDA軟件產業的啟示與政策建議如下。

（1）緊跟產業發展大趨勢，結合已有基礎在新興EDA技術及應用領域尋找突破口。從某些EDA細分工具環節切入，打造最強點工具，并以此為基點擴大產品矩陣。國外EDA軟件公司的產品成熟，但從某種程度上來說也是一種制約，這些EDA軟件公司通常很難對已成熟的產品架構進行大幅度改造，因而限制了其產品的創新。而國內EDA軟件公司則沒有太多這方面的包袱，從而給國產EDA軟件帶來了技術上超越的可能。ABC（A，AI，人工智能；B，Big Data，大數據；C，Cloud Computing，云計算）技術代表了當前正在經歷的時代以及未來要去的方向，為EDA行業帶來了換道超車的新機遇。AI、大數據、云計算、萬物互聯促成了“算力”“算法”“數據”的深度融合，EDA行業的未來將會深深地與“ABC”技術綁定。國內在上述技術領域具有優勢，這大大地加快了國產軟件EDA技術與“ABC”技術的結合。

（2）支持產業鏈上下游各環節協同與合作，打造國產EDA軟件產業生態圈。首先，EDA產業的發展離不開產業鏈上下游的支持，可以從政策、資金等方面鼓勵產、學、研、用之間的聯動，以應用為抓手，實現協同發展，形成國產EDA軟件產業生態圈，如鼓勵國內企業優先使用國產EDA軟件，推動芯片制造產線與國內EDA軟件企業積極互動等。其次，由于國內EDA軟件企業整體力量薄弱，需要國內EDA軟件企業之間緊密合作形成合力。必要時，可以從政策方面（或資本層面）引導或鼓勵國內EDA軟件企業之間的整合，打造可與國外EDA軟件大廠抗衡的中國EDA軟件巨頭企業。

（3）開發自主標準和底座。國產EDA軟件的發展必須重視自主標準和底座的開發，以擺脫EDA自身受制于人的局面。支持成立一個由國內EDA軟件主要企業共同參與的中立機構，類似于比利時微電子研究中心（Interuniversity Microelectronics Centre, IMEC），同時鼓勵產業的上下游加入，由該機構主導開發自主標準和底座，為國產EDA軟件的發展提供服務與支撐保障。

（4）加強人才引進與培養。人才引進是解決EDA高端人才問題的重要手段，但在當前復雜的國際形勢下，人才引進需要一些專門的政策和手段。人才培養則是解決EDA人才長期問題的根本途徑，應鼓勵高校和企業聯合開展EDA人才培養，建立完善的產教融合人才培養方案和體系，以市場需求為導向開展校企聯動，培養產業急需的實踐型、工程型、復合型人才。在注重人才引進與培養的同時，還應盡量避免企業“有了人卻留不住人”的局面，一方面要用政策為人才解決后顧之憂，另一方面更要在激勵機制方面下功夫。

（5）加大資金投入，尤其是研發投入。EDA屬于投資周期長、見效慢的產業，在發展初期很難得到商業化資金的青睞，國家層面的支持對核心關鍵技術的積累和突破十分重要。可以由政府資金引導，鼓勵社會資金跟進，并給予資金退出的政策環境，吸引更多的資金支持國產EDA軟件產業的發展。

3.2? 中國IP核產業的發展建議

提升中國IP核產業的基本策略可以從以下幾點考慮：堅定不移地走自主創新之路，優先布局市場價值高、技術與生態壁壘高且涉及國家安全的核心IP核（如處理器IP核）；依托精英團隊，重點突破國內有一定基礎、未來潛力巨大的關鍵IP核（如高速接口IP核）；以常規IP核為抓手、成熟工藝為基礎，大力建設公共IP核平臺，支持產業健康發。具體建議如下。

（1）制定長期政策，加大對產業的政策及資金支持。建立專門面向IP核研發的基金項目，采取“平臺+項目”的運作模式，鼓勵IP核新產品開發，引導相關企業集中研發力量來突破國內急需的重點IP核產品。

（2）加大人才培養力度。重視專業人才的培養，增加高校相關專業課程和科研項目；不拘一格地引進有經驗的工程技術人員到高校講授技術課程，促進產、學、研、用多方對接；鼓勵企業開展校企合作育人，形成從學校培養到企業實習和就業的一體化培養鏈。

（3）組建專利聯盟形成合力。推動建立大產業專利分享聯盟，共同攻克專利壁壘。充分利用中國在全球分工中的產業鏈及市場優勢，針對海外訴訟采取行之有效的司法手段。成立相應的專利運營公司，參考國際商業化專利運營公司模式，共同抵御外國專利訴訟。鼓勵通過自主創造、企業并購和海外專利收購等多種方式增加企業自身的知識產權積淀，同時輔以產業聯盟、利益聯盟等方式構建專利分享共同體。

（4）強化知識產權保護。簡化IP核侵權的直接和間接經濟損失的認定辦法，從直接和間接經濟損失補償轉向相對嚴厲的IP核侵權的懲罰性條款，并在司法解釋和實踐方面逐步趨于嚴厲，打擊盜版侵權行為。

（5）打造并運維國家級IP庫。充分利用國內高校及科研院所的優質資源，并吸收來自產業界開發的IP核，建立國家級IP庫，同時建立第三方評估和驗證機構，標準化推廣應用。

結束語

國內EDA產業與IP核產業經過發展起伏期，已經逐漸進入正軌。在政策和資本的雙重激勵及當前國產化產業環境的促進下，半導體全產業鏈有望協同發展，共同支持和打造全流程的國產化EDA工具以及完全自主的IP核。

目前，眾多廠商如雨后春筍般興起，國內產業生態逐漸完善，國內EDA產業與IP核產業已經迎來黃金發展期，市場一片欣欣向榮。但是作為基礎性產業，應該清醒地認識到，企業的發展要符合產業的客觀規律，只有堅持不懈地做好產品，做好服務，才能在競爭中占有一席之地。EDA軟件與IP核之所以被卡脖子，不是一朝一夕造成的結果，浮躁的心態與環境不僅不能解決問題，反而會對產業發展造成傷害。

放眼當下，國際格局和產業體系正在進行深度調整，世界正處于百年未有之大變局，而中國集成電路產業也迎來了巨大的歷史機遇。道阻且長，行則將至，行而不輟，未來可期，以此共勉。

編輯：黃飛

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