解析国内外EDA的发展历史及未来前景

本文在呈现国外EDA巨头竞争史，国内EDA现状，EDA发展潮流之际，提出了中国EDA产业发展在EDA技术潮流中可能遇到的风险，避免成为又一个时代的EDA之殇。

最近，缺芯涨价成了半导体芯片行业的主要话题，然而在芯片业存在着：架构、EDA、代工制造的技术链。现在我们来回顾这个技术链中的EDA的发展史。

EDA：Eletronic Design Automation，芯片设计的必备工具，今天的EDA高端领域，由Cadence，Synopsys，Mentor Graphics（现已改名：Siemens EDA，即西门子EDA）“三分天下”。其实，EDA自从晶体管被发明，然后进化到IC集成电路以后，EDA就是一个高效设计芯片的非常必要的工具软件。

国外EDA发展与竞争史

上世纪七八十年代，那个时候的计算机286才刚刚出现（1982年2月1日），EDA的领头羊是Calma，Computer Vision与Applicon。但是很快，从八十年代中开始，另外三家公司Mentor Graphics，Daisy，Valid占有了市场的最大份额。

1988年，SDA与另外一家EDA公司ECAD合并，并更名为Cadence，也就是现在EDA三巨头之一。

在当时的技术状况下，粗略划分，可以将EDA的CAD市场分为三部份：前端技术（frontend，包括Verilog等的模拟与器件组合），后端技术（backend，包括Place＆Routing芯片布局与绕线），验证技术（DRC／LVS等）。

90年代初，EDA的市场竞争惨烈，留下来的巨头只有两个：Synopsys（目前三大EDA巨头之一的新思）和Cadence（目前三大EDA巨头之一）。新思基本垄断了前端技术，占有其中将近六成的市场；Cadence基本垄断了后端技术与验证技术，占有其中将近八成的市场。其它的EDA公司虽然生存着，市场份额与利润都举步艰难。

不过正如EDA的初期发展史一样，表面平静的局面后面将是残酷的竞争。

1991年初，Cadence几位雇员辞职离开，自己组成了一家新的EDA软件公司Arcsys。

1992年底，Cadence总裁卡斯特罗决定开启针对Arcsys的战争。

卡斯特罗是一位技术狂热者，七十年代就读于耶鲁大学，后在柏克利大学攻读物理学位，后来放弃了对博士学位，转入电子行业，在1986年成为SDA（Cadence前身）的总裁。

Arcsys尽管被Cadence提起诉讼，在市场和技术等领域也同时发起针锋相对的竞争。但Arcsys在1995年6月成功上市，并于同年11月宣布与做验证技术的ISS合并，加强公司的竞争能力 ，合并后，公司取名阿凡提（Avanti）。阿凡提上市后风头和业绩均盖过Cadence。

后来，经过一系列漫长的官司和多次反转，Cadence终于赢了。阿凡提遭遇的官司与罚款不断。结局导致双输，卡斯特罗在1997年黯然离开Cadence和EDA领域，阿凡提最终也被收购，成为上世纪EDA时代之殇。

2001年，EDA市场局面由四大金刚垄断：

Cadence：销售额15亿美金；

Synopsys：9亿美金；

Mentor Graphics：约7亿美金；

Avanti，约四4亿美金；

阿凡提官司失败后处于绝望边缘，在2001年12月3日，被Synopsys以八亿美金收购。

从此，EDA的市场一直由Cadence、Synopsys、Mentor Graphics三分天下至今。

关于硅谷EDA过往各公司的各种恩怨情仇、甚至传闻的“谍中谍”等详情请看：《EDA世纪之争》。

国内EDA现状

由于电子计算机和IC行业最初发源、兴起于美国，自然，中国的EDA起步较晚，在七八十年代几乎没有这方面的研究，90年代成熟之后我们更是采用拿来主义，没有进行大的研发投入。

中国EDA发展历程

全球EDA发展历史及未来

IC集成度搞，产业开始形成，人工布线无法满足把不同CAD整合成，合成为一种系统EDA以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特点云端化、AI化成为一种潮流

EDA行业三大巨头在全球市场上处于垄断的同时较早就开始在华布局，在政策、雄厚资金和大量研发投入的支持下，他们占据着中国EDA产业约90%的份额。

2002年中国开始有了起步，但直到2010年前后，才开始有大量公司涌现进入EDA领域，钻研和专注下游细分市场。

上图的公司可能不全，如有遗漏，请联系补充。

目前国内十大EDA公司如华大九天、杭州广立微、芯和半导体、湖北九同方、天津蓝海微、概伦电子、苏州珂晶达、深圳鸿芯微纳、成都奥卡思微电、杭州行芯（排名不分先后）等本土企业已经在加快布局。

在美国禁令之后，华为EDA软件受限，于是开启了EDA投资之旅。

2020年12月，华为投资九同方微电子有限公司，其开发重点是IC设计芯片的云端模式；

2021年2月，华为27亿投资EDA软件公司无锡飞谱电子，重点针对射频、天线、毫米波等电磁领域。

2021年3月，华为旗下哈勃科技投资上海立芯，持股比例为20％。其专注物理设计和逻辑综合等集成电路电子设计自动化工具开发。

中国EDA人才困局

根据国内多个权威媒体在2020年的报道，全球EDA从业人员约2.5万人，但国内所有公司加在一起从事EDA工作的人员在1500人左右，与国外大型EDA企业公司拥有上万人相比，差距显而易见。这里值得注意的是，我国所有EDA公司的研发人员在1500人上下（当然，到2021年研发队伍已迅速壮大）。

而培养一个EDA人才需要10年以上。一个经验丰富的EDA人员，需要经历如下四个阶段：

高校专业理论阶段：4-5年；

企业初步实践阶段：2-3年；

项目经验获取阶段：2-3年；

理论实践提升阶段：n年。逐步理解了EDA领域内产品和技术的关键点，在后续的项目开发中不断提升EDA的水平和技能。

其中第4阶段是一个需要天赋、机遇与努力并存的阶段，即使经历了前期3个阶段的磨练，也不一定能做出一个成功的产品。国内之所以有很多研发人员不愿意加入EDA领域，主要原因就是：我即使付出了10年以上的努力，也不一定能够做出成功的产品，自己在职业生涯成功的概率较低，风险较大。

中国EDA产业好消息

不过，2021年，中国EDA产业的好消息不断：

1月13日，华大九天拟首次公开发行股票并在创业板上市;

1月19日，概伦电子在上海证监局进行了辅导备案，计划在科创板挂牌上市;

1月27日，国微思尔芯与中金公司签署了辅导协议，计划在科创板上市。

中国A股EDA第一股的诞生指日可待。

华为短短三个多月投资了三家EDA公司；中芯聚源也布局了三家EDA公司（广立微、芯和、芯华章）；兴橙资本投资了两家EDA公司（概伦、东方晶源）。

整体来看，全球2020年第三季度EDA行业营收增长15%，达到 29.539 亿美元，其中亚太地区（APAC）增长 26.4%。

EDA发展潮流

在中国EDA市场呈现出一片欣欣向荣的景象之际，技术领域，也出现了新的发展潮流。

EDA云端化

也就是云计算+EDA，当下，EDA供应商已经开始在线提供他们的工具和软件。全球互联网普及率的提高使潜在客户可以轻松地在线访问这些工具，并使用它们来设计和制造芯片。这样，由于降低了TCO和基础设施成本以适应这些工具，公司的资本支出减少了。这也有助于改善SCM，因为经销商和分销商的总数大大减少了。目前三巨头之一Cadence领先。

▲ Cadence提供的云服务

EDA AI化

人工智能+EDA ：芯片敏捷设计是未来发展的一个主要方向，深度学习等算法能够提高EDA软件的自主程度，提高IC设计效率，缩短芯片研发周期。

其中三巨头之一Synopsys特别看重人工智能，并宣布了重点投资方案，以解决前沿设计的极端复杂问题。具体操作包括扩展设计平台，加快TTR，实现自动化的新水平，并在数字和定制设计中设置新的质量结果（QoR）标准。加速时序验证。

据Cadence的报告显示，机器学习在EDA的应用可以分为四个方面：数据快速提取模型；布局中的热点检测；布局和线路；电路仿真模型。Cadence致力于研究将机器学习应用在Virtuoso平台上，并参与了ERI中智能设计芯片项目。

EDA之殇

然而，当中国的EDA产业蓬勃发展之际，可能依然存在着很多风险，甚至说可能是陷阱。在中美科技战的未知局面之下，尤其体现在知识产权、以及上面的潮流化趋势之中。

EDA知识产权之争

伴随着美国IC产业发展过程的EDA世纪之争的发展竞争史，其实也是一部知识产权之争的历史。没有完全自主知识产权的EDA软件在发展初期可能不会出现大的问题，但是一旦威胁到行业和巨头地位的时候，就可能遭受这类问题的致命一击。

就像阿凡提最终惨遭巨额索赔罚款，不得不被收购一样，如果是更为残酷的国际之间的竞争，可能更像华为手机芯片被美国封杀，其对应的市场遭遇断崖式下滑。而EDA软件是一个单一产业，不可能像华为的多元化能够在遭遇危机时抗风险能力依然很强。

EDA云端化是一把双刃剑

EDA云端化表面上看来能够为客户特别是中小客户节省费用，带来方便等等诸多便利。但是一旦整个EDA行业全面上云，不仅仅数据上云，功能也上云之后，其风险将急剧增大。

当年美国制裁中兴通讯时，要求封禁中兴的EDA软件IP，停止软件升级，使中兴购买的软件无法使用。

2017年3月7日，中兴与美国商务部达成和解，中兴同意支付约8.9亿美元罚金，中兴通讯得以缓解压力。2018年4月16日，美国商务部指称中兴通讯于2016年11月和2017年7月呈交美国政府函件中作出虚假陈述，禁令再次启动。2018年5月22日，特朗普在白宫会见媒体时表示，初步确定对中兴通讯处以13亿美元巨额罚款以及更换公司领导层和董事会的处罚，作为放松对该公司长达七年禁令的条件。

2019年美国开始制裁华为，到2020年华为已经不能使用包含美国技术的任何软硬件产品，包括三巨头的EDA软件。不像中兴通讯，美国没有给华为任何松动制裁的迹象。

华为、中兴通讯等巨头是国际化企业，被制裁必然寻求正规化解决途径。

如果中高端、上下游所有EDA软件全部云端化，那么对于中小型企业来说，其风险不言自明。假如有一天遭遇更严峻的科技领域的制裁对抗，那么只需要一个指令，所有中小企业可能在数秒之内被EDA断网，遭遇数据无法下载，功能无法使用的局面。

EDA的AI化，ML化的现实

EDA的AI化、ML（机器学习）化，必然是以大量的数据和用例作为基础才可能实现，对于中国EDA产业才刚刚蓬勃兴起的阶段，显然缺乏丰富的数据作为支撑。而这个时候，如果我们一味追求AI化，就会进入为AI而AI的尴尬局面。

结语

在谈到EDA的未来发展时，为什么不说EDA的云端化和AI化是一个技术趋势，而只是一种潮流，就是因为这可能是另一个为市场营造的技术壁垒或者说是陷阱。如果中国作为当前最大的增长市场，也一味的追求，或者过早的接受云端化、AI化这种技术时尚，那么，当我们本身的技术无法追赶上这个潮流的时候，将可能被巨浪拍在沙滩上。

当然，我们相信国内EDA软件产业的智慧，不会成为下一个EDA时代之殇。
       责任编辑:tzh