逼則反兵，走則減勢。緊隨勿迫，累其氣力，消其斗志，散而后擒，兵不血刃，這是三十六計中“欲擒故縱”的精義，卻被美國在EDA領域應用的游刃有余，中國也因此錯失了發展國產EDA的20余年的重要時機，作為數千億集成電路、萬億電子信息的必不可少的支撐產業，EDA被譽為芯片領域的“工業母機”，國產EDA的發展路長且艱。

一、EDA是何方神圣

為什么說EDA那么重要，EDA全稱是電子設計自動化。打開芯片的封裝外殼，在高倍顯微鏡下對其表面進行觀察，將會看到無數規則擺放的器件和連線，這是芯片的版圖。IC設計和制造這個版圖的各個環節都需要用到相應的EDA工具。EDA工具是集成電路設計、制造、封裝、測試等工作的必備工具，貫穿了下圖所示的整個集成電路產業鏈。

為什么EDA如此重要，這是因為隨著集成電路產業的快速發展，設計規模、復雜度、工藝先進性等不斷提升。根據加州大學圣迭戈分校AndrewKahng教授在2013年的推測，2011年設計一款消費級應用處理器芯片的成本約4,000萬美元，如果不考慮1993年至2009年的EDA技術進步，相關設計成本可能高達77億美元，EDA技術進步讓設計效率提升近200倍。同時，可重復使用的平臺模塊、異構并行處理器的應用、基于先進封裝集成技術的芯粒技術等成為驅動設計效率提升的重要方式，而上述方式的應用同樣也是與EDA技術的進步相輔相成的。因此，EDA工具的發展從整體上提升了芯片設計的效率，從而平抑了芯片設計的總體成本。

另外從市場價值來看，根據賽迪智庫數據，2020年EDA行業的全球市場規模超過70億美元，卻支撐著數十萬億美元規模的數字經濟。在中國這個全球規模最大、增速最快的集成電路市場，EDA杠桿效應更大。可以想象，一旦EDA這一產業基礎出現問題，包括集成電路設計企業在內的全球集成電路產業必將受到重大影響，由EDA工具、集成電路、電子系統、數字經濟等構成的倒金字塔產業鏈結構穩定將面臨巨大挑戰。

二、EDA的使用場景

一個完整的集成電路設計和制造流程主要包括工藝平臺開發、集成電路設計和集成電路制造三個階段。

各階段主要內容及細分環節如下：

①工藝平臺開發階段主要由晶圓廠（包括晶圓代工廠、IDM制造部門等）主導完成，在其完成半導體器件和制造工藝的設計后，建立半導體器件的模型并通過PDK或建立IP和標準單元庫等方式提供給集成電路設計企業（包括采用fabless的芯片設計公司、半導體IP公司、IDM設計部門等）。

②集成電路設計階段主要由集成電路設計企業主導完成，其基于晶圓廠提供的PDK或IP和標準單元庫進行電路設計，并對設計結果進行電路仿真及驗證。若仿真及驗證結果未達設計指標要求，則需對設計方案進行修改和優化并再次仿真，直至達到指標要求方能進行后續的物理實現環節。物理實現完成后仍需對設計進行再次仿真和驗證，最終滿足指標要求并交付晶圓廠進行制造。在大規模集成電路設計過程中，由于工藝復雜、集成度高等因素，電路設計、仿真及驗證和物理實現環節往往需要反復進行。

③集成電路制造階段主要由晶圓廠根據物理實現后的設計文件完成制造。若制造結果不滿足要求，則可能需要返回到工藝開發階段進行工藝平臺的調整和優化，并重新生成器件模型及PDK提供給集成電路設計企業進行設計改進。

上述三個設計與制造的主要階段均需要對應的EDA工具作為支撐，包括用于支撐工藝平臺開發和集成電路制造兩個階段的制造類EDA工具以及支撐集成電路設計階段的設計類EDA工具。

三、國產EDA丟失的20年

EDA如此重要，難道國人之前就沒有意識到他的重要性么？事實并非如此。時間回到20世紀70至80年代，彼時，由于巴黎統籌委員會對中國實施的禁運管制，中國無法購買到國外的EDA工具，中國就已經開始進行了EDA技術的自主研發與攻關，1986年的時候，中國拿出了兩彈一星的精神，動員了全國17個單位，一共200多個專家聚集到華大九天的前身（也就是北京集成電路設計中心）聯合攻關，終于在1990年的時候發布了熊貓EDA，也一舉打破了西方技術的封鎖。

眼看他國產EDA要起高樓，然而就在這時，老美不知從哪里學來的咱老祖宗的三十六計之欲擒故縱，直接放開了對EDA的封鎖，國外幾大巨頭迅速進入了中國，帶來了更成熟的技術與產業鏈、更低廉的價格，市場是冷靜和無情的，缺少持續政策支持和市場支持時，結果可想而知，還未成熟的熊貓EDA創業未半而中道崩殂，眼看他樓又塌了。

四、EDA國際三巨頭

在這中國缺席的這20年間，國外EDA巨頭憑借不斷的收并購，實現了IC全流程的自動化設計，在行業內保持了高度的壟斷地位，前三大巨頭新思科技、鏗騰電子、西門子EDA占據了全球78%以上的市場。

其中新思科技的產品線最為全面，它的優勢在于數字前端、數字后端和驗證測試；鏗騰電子的優勢在于模擬和混合信號的定制化電路和版圖設計；西門子EDA在物理驗證領域優勢較為突出，在印制電路板方面也有一定優勢。

五、國產EDA的目前進展

2008年4月，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”實施方案經國務院常務會議審議并原則通過。作為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》所確定的國家十六個科技重大專項之一，EDA行業重新獲得了鼓勵和扶持。

2008年以來，國內EDA領域涌現了華大九天、概倫電子、廣立微電子、國微集團和芯和半導體等公司。至此，中國本土EDA企業開始進入市場的主流視野。

5.1華大九天，已提交IPO

華大九天成立于2009年，自成立以來一直聚焦于EDA工具的研發工作。公司初始團隊部分成員曾參與“熊貓ICCAD系統”的研發工作。

目前，公司主要產品包括模擬電路設計全流程EDA工具系統、數字電路設計EDA工具、平板顯示電路設計全流程EDA工具系統和晶圓制造EDA工具等EDA工具軟件，并圍繞相關領域提供技術開發服務。

1、模擬集成電路設計

對模擬電路進行結構設計、版圖設計、功能和物理驗證的全過程。這一過程包括原理圖編輯、電路仿真、版圖編輯、物理驗證、寄生參數提取、可靠性分析等環節。

公司目前既有模擬電路設計全流程EDA工具系統可支持的集成電路工藝制程具體情況如下表所示：

公司目前主要既有模擬電路設計全流程EDA工具系統中，電路仿真工具支持最先進的5nm量產工藝制程，處于國際領先水平；其他模擬電路設計EDA工具支持28nm工藝制程，與已支持5nm先進工藝的同類領先工具仍存在一定差距。

2、數字電路設計EDA工具

數字電路設計是指電路功能設計、邏輯綜合、物理實現以及電路和版圖分析驗證的過程。這一過程通常分為數字前端和數字后端兩部分，主要包括單元庫準備、邏輯仿真、邏輯綜合、布局布線、寄生參數提取、時序分析與優化、物理驗證和版圖集成與分析等環節。

公司目前既有數字電路設計EDA工具可支持的集成電路工藝制程具體情況如下表所示：

根據上表，公司目前已發布的數字電路設計EDA工具中，單元庫/IP質量驗證工具、高精度時序仿真分析工具、時序功耗優化工具、版圖集成與分析工具和時鐘質量檢視與分析工具均可支持目前國際最先進的5nm量產工藝制程，處于國際領先水平；單元庫特征化提取工具開發完成時間較短，目前可支持40nm量產工藝制程，與同類國際領先工具仍存在一定差距。整體來看，公司已發布的數字電路設計EDA工具中，除個別工具外均達到國際領先水平，可支持5nm量產工藝制程。

此外，公司目前在數字電路EDA領域僅覆蓋數字電路設計的部分流程，尚未實現全流程工具覆蓋。

3、平板顯示電路設計全流程EDA工具系統

平板顯示電路設計與模擬電路的設計理念、設計過程和設計原則有一定的相似性。公司在已有模擬電路設計工具的基礎上，結合平板顯示電路設計的特點，開發了全球領先的平板顯示電路設計全流程EDA工具系統。

4、晶圓制造EDA工具

公司針對晶圓制造廠的工藝開發和IP設計需求，提供了相關的晶圓制造EDA工具，包括器件模型提取工具、存儲器編譯器開發工具、單元庫特征化提取工具、單元庫/IP質量驗證工具、版圖集成與分析工具以及模擬電路設計全流程EDA工具等，為晶圓制造廠提供了重要的技術支撐。

公司的晶圓制造EDA工具具體如下圖所示：

5.2概倫電子，已上市

上海概倫電子股份有限公司成立于2010年3月，經過12年的發展，公司目前的主要產品及服務的關系如下圖：

公司的制造類EDA工具主要用于晶圓廠工藝平臺的器件模型建模，為集成電路設計階段提供工藝平臺的關鍵信息，作為該階段電路仿真及驗證的基礎；

公司的設計類EDA工具主要用于設計階段的電路仿真與驗證，是整個集成電路設計流程從前端設計到后端驗證的核心EDA工具；

公司的半導體器件特性測試儀器是測量半導體器件各類特性的工具，為制造類EDA工具提供高效精準的數據支撐；

概倫電子的優勢與劣勢都非常明顯，優勢在于，公司聚焦在某些特定的EDA工具上，相比于全品類覆蓋的公司，全心聚焦使得概倫電子將特定EDA工具做的更加專精，公司器件建模及驗證EDA工具作為國際知名的EDA工具，在全球范圍內已形成較為穩固的市場地位，得到全球領先晶圓廠的廣泛使用，包括臺積電、三星電子、聯電、格芯、中芯國際等全球前十大晶圓代工廠中的九家。報告期內，來自于上述九家晶圓代工廠的器件建模及驗證EDA工具收入占公司制造類EDA工具的累計收入比例超過50%。公司電路仿真及驗證EDA工具在市場高度壟斷的格局下，已在全球存儲器芯片領域取得較強的競爭優勢，部分實現對全球領先企業的替代，得到全球領先存儲器芯片廠商的廣泛使用，包括三星電子、SK海力士、美光科技等全球規模前三的存儲器廠商。報告期內，來自于前述三家存儲器廠商的收入占公司設計類EDA工具收入的比例超過40%。

而公司的劣勢主要在于：與新思科技、鏗騰電子、西門子EDA等國際競爭對手相比，公司在產品種類豐富度上存在較為明顯的差距。前述國際競爭對手豐富多樣的產品種類可以滿足下游客戶的多方面需求，為其提供一站式采購選擇。公司產品種類相對國際競爭對手較少，導致公司在產品銷售協同效應上處于劣勢，同時在公司經營中產品失敗的風險難以分散，如果公司現有產品在特定時期技術更新有所落后，無法滿足客戶需求，可能會由于缺少其他可供推廣的產品而對公司經營成果及市場地位造成影響。

5.3廣立威，已申報IPO

公司成立于2003年，相比于華大九天和概倫電子時間較早，主要里程碑時間可參考下圖。

公司在集成電路成品率提升領域深耕多年，利用業界領先的高效測試芯片自動設計、高速電性測試和智能數據分析的全流程平臺與技術方法，為Foundry與Fabless廠商提供從EDA軟件、測試芯片設計服務、電性測試設備到數據分析等一系列產品與服務，緊密聯系制造端和設計端需求，保證芯片的可制造性，在提高芯片性能、成品率、穩定性的基礎上，有效加快產品面市速度。

EDA如何提升芯片良率呢？提升芯片成品率的關鍵在于對制造工藝過程進行完整有效地監控檢測，同時結合制造過程中其他數據進行精準快速的分析，及時發現問題和潛在風險，并反饋至集成電路制造端（Foundry廠商）和設計端（Fabless廠商），改進工藝和設計以提升成品率。

制造過程中的檢測包括物理檢測和電性檢測：

①物理檢測：主要通過光學、電子束等方法獲取制造過程中的缺陷情況和相關物理參數（如關鍵尺寸、薄膜厚度等），一般通過掃描電鏡、電子顯微鏡、光學儀器等設備實現；

②電性檢測：在晶圓制造到一定階段或完成制造環節后，通過對器件或測試結構的電學性能測試，獲取相關電學參數，表征工藝狀況和芯片成品率。電性檢測一般通過電性測試機配合探針臺連接到晶圓實現測試。

將物理檢測和電學檢測所獲取的信息，反饋至晶圓廠用以改進制造工藝，反饋至設計企業用以優化芯片設計，從而實現芯片成品率的提升。

而廣立微主要專注于電性檢測技術，以高效的電性檢測為手段、以實現芯片成品率提升為目的開展業務，自主開發出一系列軟、硬件產品和服務。對應公司的產品與服務如下：

六、整體數據比較

上文主要通過介紹國外幾大巨頭與國內頭部3家公司的業務覆蓋情況，總體來講，國際三巨頭通過多年的收并購與持續的高額研發投入，實現了EDA全產業鏈的布局，而國內幾家公司則憑借著自己在各自領域的優勢，也分得了一席之地。為了更加理性地分析國內外的競爭差距，通過各家公司的公開披露數據，我們來對各個公司的總資產、收入、凈利潤、毛利率、研發費用投入等情況列于下表中。

從上表數據可以發現，雖然國內產商在奮起直追，營收及凈利潤增長都相對較快，但市場仍由主要國際知名廠商主導。與上述國際頂級廠商相比，國內在品牌影響力、技術研發水平、資金實力和市場占有率等方面均存在一定差距。

在研發費用規模方面，受制于國內公司整體規模和資金實力，公司的研發投入絕對規模遠低于國際主流廠商（普遍在0.4-3%之間）。

在市場占有率方面，國產EDA產品與國際知名廠商相比差距亦較大。如果后續公司不能持續加大研發投入、開拓市場、提高產品服務水平以適應未來市場競爭格局，公司的經營業績可能受到不利影響。

七、寫在最后

臥榻之側，豈容他人鼾睡，宋太祖的這句話雖然很老，但是放在今天，依舊是競爭的至理名言，市場是無比殘酷的，沒有所謂的禮讓三分、和平發展。

美國對華為的一紙禁令，直接讓全世界的晶圓廠不允許為華為的先進制程代工芯片，使得華為縱使擁有高端芯片的設計能力，而沒有代工廠可以為華為制造出合格的芯片。

而現在，筆者想說的是，如果美國對EDA工具再次進行封禁，在半導體領域國產占比非常高的芯片設計領域，尤其是采用fabless的芯片設計公司，可能都會面臨巨大的風險，所以，在核心技術領域，未雨綢繆是必需的，一方面，EDA需要政府的政策支持，另外一方面，也需要產業鏈上下游的共同努力。