EDA技術的簡介、發展

EDA是電子設計自動化的簡稱，是電子設計與制造技術發展中的核心。EDA技術是以計算機為工具，采用硬件描述語言的表達方式，對數據庫、計算數學、圖論、圖形學及拓撲邏輯、優化理論等進行科學、有效的融合，從而形成一種電子系統專用的新技術，是計算機技術、信號處理技術、信號分析技術的最新成果。EDA技術的出現不僅更好地保證了電子工程設計各級別的仿真、調試和糾錯，為其發展帶來強有力的技術支持，并且在電子、通信、化工、航空航天、生物等各個領域占有越來越重要的地位，很大程度上減輕了相關從業者的工作強度。

在上世紀六七十年代，當時的集成電路大多都是用手工來完成的，因為實際的管子數量并不多，前端可以手工完成其功能的計算，后端版圖就根據電路圖，將管子，連線用筆轉移為幾何圖形，畫出膠帶圖等，因為管子的數量少，電路線也很簡單，所以并不容易出現錯誤。

但是當線路的數量達到上百或者上千以后，電路圖就變的復雜起來，人類就不適合這一項工作了。這時的人工效率將變得很低，且錯誤率也會極大的增加，錯誤率增加的同時也會導致成本的急劇增加，因而更加高效低成本的EDA技術便登上了歷史的舞臺，在集成電路的設計中被大規模的應用。

EDA技術在最近幾年獲得了飛速發展，應用領域也變得越來越廣泛，其發展過程是現代電子設計技術的重要歷史進程，主要包括以下幾個階段。

早期階段，即CAD階段。20世紀70年代左右的社會已經存在中小規模的集成電路，當時人們采用傳統的方式進行制圖，設計印刷電路板和集成電路，不僅效率低、花費大，而且制作周期長。人們為了改善這一情況，開始運用計算機對電路板進行PCB設計，用CAD這一嶄新的圖形編輯工具代替電子產品設計中布圖布線這類重復性較強的勞動，其功能包括設計規則檢查、交互圖形編輯、PCB布局布線、門級電路模擬和測試等。

發展階段，即CAE階段。20世紀80年代左右，EDA技術已經到了一定的發展和完善階段。由于集成電路規模逐漸擴大，電子系統變得越發復雜，為了滿足市場需求，人們開始對相關軟件進行進一步的開發，在把不同CDA工具合成一種系統的基礎上，完善了電路功能設計和結構設計。EDA技術在此時期逐漸發展成半導體芯片的設計，已經能生產出可編程半導體芯片。

成熟階段。在20世紀90年代以后，微電子技術獲得了突飛猛進的發展，集成幾千萬乃至上億的晶體管只需一個芯片。這給EDA技術帶來了極大的挑戰，促使各大公司對EDA軟件系統進行更大規模的研發，以高級語言描述、系統級仿真和綜合技術為特點的EDA就此出現，使得EDA技術獲得了極大的突破。

目前我國EDA技術的發展現狀

總體來講我國EDA軟件的發展現狀就是：與國外差距巨大，同時市場也被國外所壟斷，缺乏建設EDA軟件的專業人才，想要趕超世界先進水平還有極其漫長的路要走。

目前在國內市場，國外廠商占據了95%份額，而國產廠商僅僅占據了5%的份額。

2018年中國EDA市場集中度情況（來源：公共資料整理）

在EDA電子設計軟件上，我國與西方發達國家還有很大的差距，目前我們幾乎拿不出同西方一樣的設計軟件，一旦被他人制裁，屆時我們將面臨沒有EDA軟件可用的局面。然而EDA軟件又是設計電子芯片，電路板必需的軟件，涵蓋了 IC 設計、電路板設計布線、驗證和仿真，測試等所有方面，目前還沒有其他軟件工具可以替代EDA的。所以在行業內將EDA軟件稱為--電子工業之母，因為EDA軟件是 IC設計，電路板設計最上游、最高端的產業。

目前世界上最為著名的三大EDA軟件公司，分別是美國的Synopsys、美國的Cadence 和西門子旗下的 Mentor Graphics 。

就2019的營收情況來看，2019全球EDA軟件市場規模約為90億美元，然而這三家公司占據了其中的70%份額，約為60多億美元，幾乎處于EDA產業的壟斷地位。這種局面也導致了新生的EDA公司剛建立時幾乎占不到任何的市場份額，沒有市場份額就限制了新生公司的發展，這樣的話EDA行業幾乎就一直處于這三者壟斷的局面。不幸的是，我國的EDA企業誕生的大多較晚，發展較為緩慢，因而想要在短時間內趕超世界先進的EDA技術還有很長很長的路要走。

國內EDA企業狀況

談到國內的EDA行業，很多人的第一反應就是華大九天，也就是在EDA行業非常熟悉的命名為“國寶級”的熊貓IC CAD系統。

“華大九天成立于2009年，其前身是原華大電子“熊貓”EDA設計平臺。該平臺曾承擔過國家重大科技攻關研發項目熊貓IC CAD系統的研發，并獲得國家科技進步一等獎，雖然獲獎但在市場化道路上充滿了艱辛和坎坷。在九十年代國家908項目的推動下，作為國家布局的設計中心都曾購買過熊貓系統，但隨著幾家國際巨頭公司的進入，市場份額一下子被占據了絕大多數，這就導致了它的市場變得很小，比以往更加艱難。不過作為我國EDA企業的支柱，華大九天目前已發展成為我國規模最大、技術最強的EDA龍頭企業。可以提供全流程數模混合信號芯片設計系統、SoC后端設計分析及優化解決方案、平板(FPD)全流程設計系統、IP以及面向晶圓制造企業的相關服務，其客戶已經覆蓋了國內很多的集成電路企業。

除了華大九天之外，在我國另一家比較著名的EDA企業是山東濟南概倫電子科技有限公司。概倫公司于2010年3月成立，產品包括電路仿真/良率導向設計技術和半導體器件模型/噪聲測試解決方案，下一步產品方向為新一代大規模高精度仿真及設計驗證平臺、針對納米級制造技術的半導體器件建模庫平臺及測試驗證系統等。前一段時間概倫電子收購博達微科技，博達微主要產品是測試領域的半導體測試系統，以及人工智能算法為核心的半導體測試方案、器件模型以及物理驗證工具。兩家公司過去既是競爭對手，也是合作伙伴，這次收購有助于發揮雙方各自特長，互補共贏這也在一定程度上促進了我國EDA企業的發展。

廣力微是一家專門為半導體企業提供性能分析和良率提升方案的公司，2003年成立，總部設在杭州。提供基于測試芯片的軟硬件系統和整體解決方案，可用于高效測試芯片自動設計、高速電學測試和智能數據分析的全流程平臺，該平臺可有助于提高集成電路性能、良率以及穩定性。

蘇州芯禾科技是一家專注EDA軟件、集成無源器件IPD和系統級封裝SiP研發的公司，2010年成立。可為芯片設計公司和系統廠商提供差異化的軟件產品和芯片小型化解決方案，包括高速數字設計、IC封裝設計、和射頻模擬混合信號設計等。

九同方微電子有限公司，總部設在武漢，簡稱“九同方”，很容易讓人想起“九頭鳥”，成立于2011年。擁有16名留美博士核心研發團隊。提供完備的IC流程設計工具，從電路原理圖設計、電路原理仿真（超大規模IC電路、RF電路），到3D電磁場全波仿真的IC設計全流程仿真能力。”

（以上關于中國EDA企業的統計來源于公共資料整理，僅在此處引用）

中國EDA公司概覽

（資料來源：百度資料收集）

除了以上幾家較為著名國產EDA企業外，我國還有一大批EDA企業，大多從事EDA產業鏈上的部分內容，但是規模都比較小，各個公司的技術不能整合，對于國內的EDA產業的貢獻極其有限。

除了企業之外，有些高校和科研機構也有從事于EDA軟件研發的團隊。例如中科院青島EDA中心，清華大學計算機系EDA研究室和復旦大學專用集成電路與系統國家重點實驗室等。這些高校和科研機構為EDA的研發提供了更多的動力，有助于讓我國在EDA技術上盡快取得突破性的進展。中科院青島EDA中心是微電子產業發展不可或缺的重要平臺之一，主要為集成電路設計企業提供中立、開放的設計、軟件、知識產權、技術培訓等公共服務，通過為企業提供解決共性問題的環境，促進集成電路產業鏈的快速形成。清華大學計算機系 EDA 研究室成立于 70 年代初，主要研究高層次綜合、驗證和模擬，互連規劃與優化，時鐘網絡優化，布圖布局、布線和寄生參數提取等。華大九天先后與清華大學、復旦大學、浙江大學、福州大學等聯合建立“華大九天實驗室”。深圳國微與西安電子科技大學聯合最近成立“西電國微EDA研究院”。

縱觀國內眾多的EDA企業，但是相對比較分散，個體還比較小。對于EDA這個小眾市場，全球三家就可以做到70%占有率。我們多數EDA公司除了華大九天以外，其他公司的起步都比較晚。在市場被大量占據壟斷的情況下，后者雖然可畏但奮力追趕勢必是一件很艱辛和困難的事情。

除此之外，我覺得中國EDA行業最難的突破點應該是人才。全球EDA從業人員從2017年3.72萬人增加到2018年4.28萬人，增加了0.56萬人。雖然人數在增加，但作為芯片/集成電路產業鏈的最前端，EDA軟件領域的研發人才相對于其他環節的人才是少之又少。因此我國應聯合多個部門，從EDA人才的培養入手，在各個高校中大量培養EDA建設開發人才，努力爭取從人才方面突破西方發達國家對于頂尖EDA技術的封鎖。

在中美貿易戰的大背景下，面對芯片設計的難關，EDA軟件平臺的建設迫在眉睫，相較于國際EDA巨頭，國產EDA在三個方面差距十分明顯：首先缺少數字芯片設計的核心工具模塊，無法支撐數字芯片全流程設計；其次先進工藝支撐不夠，暫時未進入先進代工廠的聯盟；還有缺乏制造及測試EDA系統，無法支持集成電路封測的應用需求。現在各個層面，從大學EDA人才培養，到華大九天提供的EDA軟件培訓，還有代工廠先進制程的不斷開發，我們期待未來中國EDA企業取得不斷地突破，成功的將EDA的核心技術掌握在自己手中，真正實現國產芯片的設計自主可靠，不受他人的干預。

原文標題：EDA的簡介、發展及我國EDA技術發展現狀

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