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EDA:设计芯片的“WORD”如何自主安全可控

2020/10/15    来源:中国经济导报    作者:王晓涛      
关键字:EDA  
我们该如何改变单一的EDA企业发展模式,走出一条安全可控的自主化道路,解决EDA产业中核心的卡脖子问题呢?
        近年来,在有关半导体的会议上,EDA,即电子设计自动化日益成为一个热词。在前不久举行的一个半导体会议上,赛迪顾问的吕芃浩博士将EDA软件比喻为办公软件Word,他说:“EDA的实现需要EDA软件,就像打字需要Word一样,而且芯片设计用的EDA软件比打字更复杂、更精细、技术含量更高,有了EDA工具,芯片的设计、布局、布线、仿真、版图都可以通过自动化来实现。”

         事实上,EDA和装备材料一起被称为集成电路产业的战略支柱,有人说,“EDA是集成电路之母,支撑集成电路全流程的设计”。

小行业撬动大产业

        尽管EDA如此举足轻重,但它的市场规模在整个半导体产业中所占比重并不大。据统计,2019年,全球EDA的产值是110亿美元。“然而就是这110亿美元,撬动的是4500多亿美元的半导体市场,甚至是整个电子产品市场。”芯华章科技创始人、董事长王礼宾激动地说。

         对于EDA地位的重要性,整个半导体行业已经达成了共识。“EDA支撑着全球集成电路4500多亿美元的产业”,华大九天副总经理郭继旺甚至认为,“没有EDA就没有IC!”

        吕芃浩表示,半导体行业乃至整个电子信息行业呈现倒三角形,最底层是EDA工具,上面支撑了约4000多亿美元的半导体市场,进而带动1.5万亿美元的电子信息市场,以及数十万亿美元的应用市场。“在这种情况下,如果我们在EDA工具这个环节上出了问题,那么整个电子信息产业的大厦就会忽然倒塌。”他说。

        EDA的重要性,在对集成电路成本的影响上得到了充分体现。“集成电路设计中,设计14~16纳米芯片的成本是2亿美元,设计7纳米的芯片时是6亿美元,这是在有EDA的情况下。如果没有EDA工具,两者的设计成本差距是200倍,这意味着如果没有EDA工具,采用7纳米工艺的芯片设计成本是1200亿美元。”吕芃浩表示,这一数字相当于全球设计业的总值,而这么高的设计成本肯定是无法满足市场需求的,因此EDA在降低成本促进集成电路发展上有着重要意义。

         一般来讲,EDA的市场规模占半导体产业的2%~3%。王礼宾介绍,在中国EDA市场,2019年,国产自研EDA的占比还是相当小,仅10%左右。“2019年,中国EDA市场的规模是4.77亿美元,IBS预测,到2025年这一数字将会增长到22.72亿美元,这将是5倍的增长。”

中国EDA的三个困境

         在吕芃浩看来,EDA是美国技术垄断度最高的一个领域,2018年,85%的EDA市场被三家美国EDA公司所垄断。从中国EDA市场来看,外国三大厂所占的市场约5.8亿美元,占全球的5.6%,国内厂商的营收只有4.2亿元人民币,只占全球的0.6%。

         据了解,上个世纪80年代,我国曾针对外国禁运EDA软件设立了ICCAD三级系统专项。1994年,国外允许EDA厂商进入中国后,那时候就有了“造不如买、买不如租”的论调,致使国内集成电路尤其是EDA出现近15年的沉寂,直到2008年成立“核高基重大专项”之后,EDA才重新被提上日程,并在近十年积极发展取得了一定成绩。

         “不过,即便国产化率现在比以前提高了10%,但仍然比较低。”吕芃浩认为,中国EDA的发展主要面临以下三个困境

         一是人才不足。全球从业人员只有4.5万人,但是外国三大厂就占了60%,其中,新思科技1.3万人,Cadence有7000多人。而全国EDA人才只有大概1500人,其中1000人左右在外国企业在中国设的厂里工作,真正属于本土研发团队的人才只有500人左右,这还不及新思科技的零头。

         二是自主创新生态不足。许多设计企业习惯于用国外的EDA软件,不敢轻易尝试国产软件。同时由于小企业没有钱去买正版软件,导致国内EDA软件更新迭代比较慢。

         三是代工技术有些落后,这导致国内厂商无法通过跟代工厂紧密合作升级自己的技术。

         其实,EDA人才不足只是整个集成电路产业人才问题的一个缩影。郭继旺说,集成电路产业一直比较缺人,市场需要72万人,目前只有40万人的存量,存在32万人的缺口。按照每年三四万的人才培养进度,补齐大概需要10年时间,而且随着产业发展时间可能拉得更长。他认为,人才是最难解决的,因此急不得,尤其是集成电路人才需要进行综合性的学科培养,既要有扎实的理论宽基础,也要有实操能力,不像互联网人才那么好培养。

人才是重中之重

         纵观全球EDA市场的发展,并购扮演着重要的角色。据了解,EDA技术大概90多种,美国有近千家EDA企业,虽然有这么多企业,但没有一家企业能够单独做好所有的技术,只能通过并购重组成为具有竞争力的平台化公司。事实上,从上个世纪90年代开始,新思科技有过80次以上的并购,Cadence有过60次以上的并购,正是通过不断并购,才最终形成了它们在全球EDA市场的霸主地位。

         此外,EDA行业的研发高投入也不容忽视。一些领先的EDA公司软件研发投资占到营收的35%甚至40%,头部公司正是依靠高投入才确保了自己的领先地位。

         那么,我们又该如何改变单一的EDA企业发展模式,走出一条安全可控的自主化道路,解决EDA产业中核心的卡脖子问题呢?

         针对EDA的人才培养,郭继旺表示,广义来讲,只要是数学、物理、化学、计算机软件专业的都可以作为EDA人才。

         东南大学电子工程学院的杨浩说,从技术角度看,现在国内技术还比较薄弱,没有完全形成所有工具全流程领域。人才培养上,国内高校很多,但是配套成体系的EDA课程体系还没有完全建立起来,相关特别是完全对口的专业特别少,人才缺口比较大。“国产EDA如果想突围,市场、技术、资金、人才四个环节缺一不可,其中人才是根本,是重中之重。”他说。

         吕芃浩表示,8月4日,国务院印发了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,从各个角度来促进集成电路发展,EDA软件也是重点支持的行业,目前在人工智能、大数据、物联网等领域,国内企业欣欣向荣,这给EDA工具发展提供了很大的市场和成长的土壤。“在云计算、人工智能等方面,我们与国际实际上是持平甚至领先的,在这种情况下,将来如果把这些技术应用到EDA当中,我们就有机会实现追赶甚至超越。”
责任编辑:杨培
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