每日财报|芯片产业皇冠上的明珠—EDA 中国的EDA企业正面临在“夹缝中求生存

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中国的EDA企业正面临在“夹缝中求生存”的局面，但同时也面着巨大的机遇。
出品|每日财报
作者|刘雨辰
近段时间，美国极限打压华为，全球前三大芯片生产商禁止向华为出售芯片，这让芯片国产替代势在必行。
【每日财报|芯片产业皇冠上的明珠—EDA】芯片产业链包括芯片设计、晶圆制造、封装、测试等环节，芯片设计分为前端设计和后端设计。此前，《每日财报》已经介绍过不少的芯片上下游产业链，这次重点讲述EDA 。
EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来。
EDA主要应用于芯片设计环节，位于芯片产业链上游，是依赖性极强的设计工具。很多人并不理解EDA和芯片的结合。实际上，芯片产品只要制造出来就不可更改，所以需要用EDA软件进行虚拟的设计、模拟、仿真，以便在真实产线上流片生产的时候一次性成功，从而减少设计成本和时间成本。
小市场，大前途，高难度
2019年全球EDA软件市场规模103亿美元，同比增长6% ，这一数值相对4500亿美元的全球半导体市场而言微不足道， EDA软件在整个半导体产业链中的产值较小，增速和半导体增速相近。
尽管市场规模只有100亿美元左右，但EDA软件却主宰着全球4000亿美元的全球半导体市场，以及1.7万亿美元的整个电子产业。毫不夸张的来说， EDA软件是电子产业最上游、最高端的产业，驱动芯片设计、制造、终端应用。换句话说，下游的任何创新都需要EDA软件的创新支持，从而驱动EDA的创新。
除此之外， EDA行业的难度和壁垒与日俱增。摩尔定律下， IC芯片的复杂程度和集成度不断提升， IC设计对EDA的要求与依赖也是越来越高，芯片的关键尺寸缩小到65nm、28nm、14nm、7nm ，每一代芯片设计的算法都会有50%的代码需要重新编写，而到3nm纳米级的时候，还会出现更多未知的物理现象，这些对EDA软件的要求会越来越高。
与此同时， IC芯片从传统的单一功能的芯片发展到数字模拟混合电路， SOC ， 3DIC ， IP复用，多功能集成系统等复杂系统芯片，而目前EDA的产品与设计流程都需要做相应的增强和调整。很多新算法还存在与EDA软件不相通的情况，例如AI芯片设计、软件算法开发，而这恰恰是EDA未来的大机会，新应用、新算法可将EDA市场规模扩张两倍至300亿美元。
从EDA行业龙头发展历程看， EDA行业是厚积薄发的生意，需要很长的前期积累， Synopsys和Cadence两大巨头的研发费用分别高达35%和40%以上，而且EDA产业并不能独立发展，相关公司需要借助晶圆厂积累的大量测试数据探索物理效应和工艺实施细节的准确和高精度模型化，这就在无形中增加了壁垒。
当代工厂开发出新工艺， EDA软件厂商就需要获得代工厂新工艺的PDK工具包，基于PDK工具包开发新版本软件。顶尖Fabless公司将基于此模型和工具进行芯片设计与试产，并且依托强大和丰富的芯片设计不断发现和排除新工艺节点在模型和制造中的各种量产问题，在此期间，需要晶圆厂、Fabless、EDA等产业链环节的通力合作，反复迭代。
需要注意的是，破解版软件的思路在目前的EDA软件领域已经行不通，在90nm以上，用破解版软件尚可，因为90nm以上的工艺基本定性，改变小。而90nm以下的先进工艺，随着应用的增多，各种测试反馈，会不断调整晶体管器件模型、设计规则、不断优化迭代让良率达到最高。