EDA/IP产业进入快速发展阶段

作者：赛迪顾问集成电路产业研究中心 吕芃浩

EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）软件的简称，其是集成电路产业链最上游、最高端的行业。EDA工具为芯片设计所需的自动化软件工具，利用EDA工具，芯片的电路设计、性能分析、IC版图设计的整个过程都可以由计算机自动处理完成。IP核（Intellectual Property Core）是一段具有特定电路功能的硬件描述语言程序，是指在集成电路设计中那些可以已验证的、可重复利用的、具有某种确定功能的、具有自主知识产权功能的设计模块，其与芯片制造工艺无关，可以移植到不同的集成电路工艺中。随着在我国对集成电路的重视程度提高，EDA/IP产业进入快速发展阶段。

2023年市场规模将达100亿元

《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》为产业发展注入新的活力，2020年中国的EDA/IP市场规模达到72.5亿元。随着国家和地方“国民经济和社会发展第十四个五年规划”的相继出台，集成电路市场将迎来更加广阔的空间，全国主要城市都在加速集成电路EDA公共服务平台建设和扩容，使得EDA的购买需求量越来越多。近年来中国集成电路设计企业成长极为迅速，2020年全国营收过0.5亿元的集成电路设计企业接近500家，预计2023年将超过700家，这也会极大地带动国内EDA/IP市场的增长。预计到2023年，中国EDA/IP市场规模将达到100亿元，2018-2023年的复合增长率为10.2%。另外，中国拥有本科院校2700余所，目前跟集成电路强相关的国家示范性微电子学院仅有28所，随着集成电路成为一级学科，会有更多高校院校和科研机构都会成立集成电路院系，需要大量的EDA工具作为支撑，将成为EDA市场增长最为迅速的一个领域。

在IP领域，随着国内对知识产权的不断重视，以及开源架构带来芯片的多元化，产品快速迭代带来的芯片开发周期缩短的需求，IP核开发和复用的需求会快速增加。另外，线宽的缩小使得芯片中晶体管数量大幅提升，使得单颗芯片中可集成的IP数量也大幅增加，28nm工艺节点单颗芯片中集成的IP数量为80多个，而7nm工艺节点集成的IP数量接近180个，从而推动半导体IP市场进一步发展。再者，国内设计企业不断发展壮大，公共服务平台越来越多，也会加速 IP的需求进一步释放。

应用企业快速接纳国内产品服务

EDA/IP产业链主要分为两个层面，基础层和应用层。基础层即EDA/IP的提供商，主要分为EDA工具和IP核。EDA工具是芯片设计的平台，主要包含计算机辅助设计（CAE）、集成电路物理设计与验证（IC Physical Design & Verification）、PCB&MCM。IP核主要分为软IP （soft IP core ）、固IP （firm IP core）和硬IP （hard IP core ）。应用层一是企业应用服务，主要有集成电路设计企业、制造企业、封测企业和IC设计服务企业购买EDA工具和IP核进行集成电路的设计、制造和封装测试;二是政府应用服务，主要是政府搭建的公共服务平台;三是科研应用服务，主要有高等院校、科研单位、培训中心以及一些联合实验室购买EDA/IP进行教学、科学研究和培训。

2020年以来，国内EDA/IP产业热度激增，企业规模快速成长，涌现出一批具有竞争力的企业。而在国际形势不确定性增加和国内“双循环”新发展格局的驱动下，应用层企业也在快速接纳和适应国内企业的产品和服务。整个行业呈现出一些新的发展趋势。

从基础层来看，首先是工艺节点的演进和新应用的兴起催生IP需求。IP核本身是产业链不断专业化的产物，是半导体产业链升级的重要方向。当前随着摩尔定律的不断深入，芯片的线宽不断缩小，单颗芯片上可容纳的晶体管数量快速增加，高性能芯片设计难度不断在加大，采用先进工艺节点的芯片设计成本逐渐提高。而IP核能降低芯片设计环节中的成本，降低错误发生的风险，提高芯片设计效率。随着5G手机的普及，物联网、云计算、人工智能和大数据等新应用的兴起，芯片市场容量不断扩大，芯片的品类、数量和更迭速度要求持续提升，对于IP核的需要更强烈，IP行业将得到进一步的发展。

其次是新兴领域芯片是EDA企业重要突破口。随着5G、人工智能、工业互联网、汽车电子、区块链等领域的兴起，提出了很多特色鲜明的IC设计需求，国内EDA工具企业迎来新机会。国内EDA产业正处于快速上升期，目前汽车电子、FPGA、驱动芯片、指纹辨识、电源管理、MOSFET、MCU等领域的中低端芯片需求强劲，市场潜力巨大，是国产EDA工具核心发力点。目前，国内EDA企业借助国内人工智能、云技术的领先优势，对EDA软硬件框架和算法做创新、融合、重构是一个重要发展特征。随着SoC的发展，IP的重要性日益凸显，提供与IP相关的服务与验证工具也是国内EDA企业发展方向。

从应用层来看，国内集成电路设计企业快速发展，制造企业工艺不断突破。随着中国集成电路产业的快速发展，中国的集成电路设计企业数量快速增加，由2015年的736家增长到2020年的2218家，年均复合增长率为24.7%。其中，营收过亿的企业由2015年的143家增加到2020年的289家，年均复合增长率为15.1%，这些企业对于EDA软件的需求旺盛。此外，EDA工具是与制造工艺共同成长的，国内领先的代工企业已经进入14nm工艺，对于国产EDA软件的开发升级有很好的促进作用，国内EDA企业技术水品和产品广度有质的提升，带动未来EDA产业的增长。

此外，Chiplet（小芯片组）的发展为IP复用提供新模式。目前SoC设计企业通过获取IP授权、IP集成，再经过物理实现就可以设计制造一款SoC芯片。随着IP以及各种接口种类的不断增多，IP面临着使用复杂度提升和兼容性挑战。Chiplet（小芯片组）是一种可平衡计算性能与成本，提高设计灵活度，且提升IP模块经济性和复用性的新技术之一。Chiplet的实现开启了IP的新型复用模式，即硅片级别的IP复用。不同功能的IP，如CPU、存储器、模拟接口等。Chiplet的发展演进为IP供应商，拓展了商业灵活性和发展空间。

“开源”和验证或成国内EDA撬动市场重要抓手

针对下一步发展，EDA/IP企业可以采取以下策略：一是在EDA巨头企业主导的产业格局下，“开源”有望成为EDA产业及IC设计产业创新发展的新路径，成为国内EDA企业撬动市场的一个重要抓手。二是在先进工艺制程和先进封装技术的推动下，从芯片到封装到系统的设计和验证EDA流程变得越来越复杂，将人工智能、云计算、大数据等领域的新技术融合到EDA工具中，进一步提升集成电路设计的自动化水平和工作效率，是EDA工具发展的趋势。三是随着5G、云计算、AI、大数据等应用场景迅速落地，SoC集成的设计复杂程度日益提高，EDA验证的应用场景比以往更加广泛，EDA验证市场将呈现指数级的增长， EDA验证工具的开发大有可为。四是下一代EDA将以方法学整合各种先进工艺，实现设计和工艺之间的互联，统一数据结构，实现数据在芯片制造、测试、封装等不同的环节的流动和共享，EDA企业要重视统一的数据平台开发。五是以RISC-V为代表的开源IP将为IP供应商带来新的机遇与挑战，后摩尔时代的产品设计将更加多样化，嵌入式处理器因其功能的多样性和灵活性，将迎来更大的市场空间。六是目前处理器IP仍将占据最大市场份额，但随着各种接口、GPU、数模、存储IP技术的不断成熟，未来非CPU的多种IP份额将会持续提升，接口IP增长最为迅速，接口IP是重要的赛道选择。

随着集成电路受到国家重视，作为芯片设计前端的EDA/IP领域也备重视，加之全球半导体市场迎来复苏，购买EDA/IP企业的数量越来越多。作为集成电路基础的EDA/IP产业快速成长，国内EDA/IP产业将迎来黄金发展期。

责任编辑：tzh