作者：賽迪顧問集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心 呂芃浩

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation）軟件的簡(jiǎn)稱，其是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈最上游、最高端的行業(yè)。EDA工具為芯片設(shè)計(jì)所需的自動(dòng)化軟件工具，利用EDA工具，芯片的電路設(shè)計(jì)、性能分析、IC版圖設(shè)計(jì)的整個(gè)過程都可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理完成。IP核（Intellectual Property Core）是一段具有特定電路功能的硬件描述語(yǔ)言程序，是指在集成電路設(shè)計(jì)中那些可以已驗(yàn)證的、可重復(fù)利用的、具有某種確定功能的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)功能的設(shè)計(jì)模塊，其與芯片制造工藝無關(guān)，可以移植到不同的集成電路工藝中。隨著在我國(guó)對(duì)集成電路的重視程度提高，EDA/IP產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。

2023年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)100億元

《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的活力，2020年中國(guó)的EDA/IP市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到72.5億元。隨著國(guó)家和地方“國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃”的相繼出臺(tái)，集成電路市場(chǎng)將迎來更加廣闊的空間，全國(guó)主要城市都在加速集成電路EDA公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)和擴(kuò)容，使得EDA的購(gòu)買需求量越來越多。近年來中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)成長(zhǎng)極為迅速，2020年全國(guó)營(yíng)收過0.5億元的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)接近500家，預(yù)計(jì)2023年將超過700家，這也會(huì)極大地帶動(dòng)國(guó)內(nèi)EDA/IP市場(chǎng)的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2023年，中國(guó)EDA/IP市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到100億元，2018-2023年的復(fù)合增長(zhǎng)率為10.2%。另外，中國(guó)擁有本科院校2700余所，目前跟集成電路強(qiáng)相關(guān)的國(guó)家示范性微電子學(xué)院僅有28所，隨著集成電路成為一級(jí)學(xué)科，會(huì)有更多高校院校和科研機(jī)構(gòu)都會(huì)成立集成電路院系，需要大量的EDA工具作為支撐，將成為EDA市場(chǎng)增長(zhǎng)最為迅速的一個(gè)領(lǐng)域。

在IP領(lǐng)域，隨著國(guó)內(nèi)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的不斷重視，以及開源架構(gòu)帶來芯片的多元化，產(chǎn)品快速迭代帶來的芯片開發(fā)周期縮短的需求，IP核開發(fā)和復(fù)用的需求會(huì)快速增加。另外，線寬的縮小使得芯片中晶體管數(shù)量大幅提升，使得單顆芯片中可集成的IP數(shù)量也大幅增加，28nm工藝節(jié)點(diǎn)單顆芯片中集成的IP數(shù)量為80多個(gè)，而7nm工藝節(jié)點(diǎn)集成的IP數(shù)量接近180個(gè)，從而推動(dòng)半導(dǎo)體IP市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展。再者，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)企業(yè)不斷發(fā)展壯大，公共服務(wù)平臺(tái)越來越多，也會(huì)加速 IP的需求進(jìn)一步釋放。

應(yīng)用企業(yè)快速接納國(guó)內(nèi)產(chǎn)品服務(wù)

EDA/IP產(chǎn)業(yè)鏈主要分為兩個(gè)層面，基礎(chǔ)層和應(yīng)用層。基礎(chǔ)層即EDA/IP的提供商，主要分為EDA工具和IP核。EDA工具是芯片設(shè)計(jì)的平臺(tái)，主要包含計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAE）、集成電路物理設(shè)計(jì)與驗(yàn)證（IC Physical Design & Verification）、PCB&MCM。IP核主要分為軟IP （soft IP core ）、固IP （firm IP core）和硬IP （hard IP core ）。應(yīng)用層一是企業(yè)應(yīng)用服務(wù)，主要有集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)、制造企業(yè)、封測(cè)企業(yè)和IC設(shè)計(jì)服務(wù)企業(yè)購(gòu)買EDA工具和IP核進(jìn)行集成電路的設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試;二是政府應(yīng)用服務(wù)，主要是政府搭建的公共服務(wù)平臺(tái);三是科研應(yīng)用服務(wù)，主要有高等院校、科研單位、培訓(xùn)中心以及一些聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買EDA/IP進(jìn)行教學(xué)、科學(xué)研究和培訓(xùn)。

2020年以來，國(guó)內(nèi)EDA/IP產(chǎn)業(yè)熱度激增，企業(yè)規(guī)模快速成長(zhǎng)，涌現(xiàn)出一批具有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)。而在國(guó)際形勢(shì)不確定性增加和國(guó)內(nèi)“雙循環(huán)”新發(fā)展格局的驅(qū)動(dòng)下，應(yīng)用層企業(yè)也在快速接納和適應(yīng)國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)。整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢(shì)。

從基礎(chǔ)層來看，首先是工藝節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)和新應(yīng)用的興起催生IP需求。IP核本身是產(chǎn)業(yè)鏈不斷專業(yè)化的產(chǎn)物，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)的重要方向。當(dāng)前隨著摩爾定律的不斷深入，芯片的線寬不斷縮小，單顆芯片上可容納的晶體管數(shù)量快速增加，高性能芯片設(shè)計(jì)難度不斷在加大，采用先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的芯片設(shè)計(jì)成本逐漸提高。而IP核能降低芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的成本，降低錯(cuò)誤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，提高芯片設(shè)計(jì)效率。隨著5G手機(jī)的普及，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能和大數(shù)據(jù)等新應(yīng)用的興起，芯片市場(chǎng)容量不斷擴(kuò)大，芯片的品類、數(shù)量和更迭速度要求持續(xù)提升，對(duì)于IP核的需要更強(qiáng)烈，IP行業(yè)將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

其次是新興領(lǐng)域芯片是EDA企業(yè)重要突破口。隨著5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、區(qū)塊鏈等領(lǐng)域的興起，提出了很多特色鮮明的IC設(shè)計(jì)需求，國(guó)內(nèi)EDA工具企業(yè)迎來新機(jī)會(huì)。國(guó)內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)正處于快速上升期，目前汽車電子、FPGA、驅(qū)動(dòng)芯片、指紋辨識(shí)、電源管理、MOSFET、MCU等領(lǐng)域的中低端芯片需求強(qiáng)勁，市場(chǎng)潛力巨大，是國(guó)產(chǎn)EDA工具核心發(fā)力點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)借助國(guó)內(nèi)人工智能、云技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，對(duì)EDA軟硬件框架和算法做創(chuàng)新、融合、重構(gòu)是一個(gè)重要發(fā)展特征。隨著SoC的發(fā)展，IP的重要性日益凸顯，提供與IP相關(guān)的服務(wù)與驗(yàn)證工具也是國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)發(fā)展方向。

從應(yīng)用層來看，國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)快速發(fā)展，制造企業(yè)工藝不斷突破。隨著中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，中國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量快速增加，由2015年的736家增長(zhǎng)到2020年的2218家，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為24.7%。其中，營(yíng)收過億的企業(yè)由2015年的143家增加到2020年的289家，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為15.1%，這些企業(yè)對(duì)于EDA軟件的需求旺盛。此外，EDA工具是與制造工藝共同成長(zhǎng)的，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的代工企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入14nm工藝，對(duì)于國(guó)產(chǎn)EDA軟件的開發(fā)升級(jí)有很好的促進(jìn)作用，國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)技術(shù)水品和產(chǎn)品廣度有質(zhì)的提升，帶動(dòng)未來EDA產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)。

此外，Chiplet（小芯片組）的發(fā)展為IP復(fù)用提供新模式。目前SoC設(shè)計(jì)企業(yè)通過獲取IP授權(quán)、IP集成，再經(jīng)過物理實(shí)現(xiàn)就可以設(shè)計(jì)制造一款SoC芯片。隨著IP以及各種接口種類的不斷增多，IP面臨著使用復(fù)雜度提升和兼容性挑戰(zhàn)。Chiplet（小芯片組）是一種可平衡計(jì)算性能與成本，提高設(shè)計(jì)靈活度，且提升IP模塊經(jīng)濟(jì)性和復(fù)用性的新技術(shù)之一。Chiplet的實(shí)現(xiàn)開啟了IP的新型復(fù)用模式，即硅片級(jí)別的IP復(fù)用。不同功能的IP，如CPU、存儲(chǔ)器、模擬接口等。Chiplet的發(fā)展演進(jìn)為IP供應(yīng)商，拓展了商業(yè)靈活性和發(fā)展空間。

“開源”和驗(yàn)證或成國(guó)內(nèi)EDA撬動(dòng)市場(chǎng)重要抓手

針對(duì)下一步發(fā)展，EDA/IP企業(yè)可以采取以下策略：一是在EDA巨頭企業(yè)主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)格局下，“開源”有望成為EDA產(chǎn)業(yè)及IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新路徑，成為國(guó)內(nèi)EDA企業(yè)撬動(dòng)市場(chǎng)的一個(gè)重要抓手。二是在先進(jìn)工藝制程和先進(jìn)封裝技術(shù)的推動(dòng)下，從芯片到封裝到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證EDA流程變得越來越復(fù)雜，將人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的新技術(shù)融合到EDA工具中，進(jìn)一步提升集成電路設(shè)計(jì)的自動(dòng)化水平和工作效率，是EDA工具發(fā)展的趨勢(shì)。三是隨著5G、云計(jì)算、AI、大數(shù)據(jù)等應(yīng)用場(chǎng)景迅速落地，SoC集成的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度日益提高，EDA驗(yàn)證的應(yīng)用場(chǎng)景比以往更加廣泛，EDA驗(yàn)證市場(chǎng)將呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)， EDA驗(yàn)證工具的開發(fā)大有可為。四是下一代EDA將以方法學(xué)整合各種先進(jìn)工藝，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和工藝之間的互聯(lián)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在芯片制造、測(cè)試、封裝等不同的環(huán)節(jié)的流動(dòng)和共享，EDA企業(yè)要重視統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)開發(fā)。五是以RISC-V為代表的開源IP將為IP供應(yīng)商帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，后摩爾時(shí)代的產(chǎn)品設(shè)計(jì)將更加多樣化，嵌入式處理器因其功能的多樣性和靈活性，將迎來更大的市場(chǎng)空間。六是目前處理器IP仍將占據(jù)最大市場(chǎng)份額，但隨著各種接口、GPU、數(shù)模、存儲(chǔ)IP技術(shù)的不斷成熟，未來非CPU的多種IP份額將會(huì)持續(xù)提升，接口IP增長(zhǎng)最為迅速，接口IP是重要的賽道選擇。

隨著集成電路受到國(guó)家重視，作為芯片設(shè)計(jì)前端的EDA/IP領(lǐng)域也備重視，加之全球半導(dǎo)體市場(chǎng)迎來復(fù)蘇，購(gòu)買EDA/IP企業(yè)的數(shù)量越來越多。作為集成電路基礎(chǔ)的EDA/IP產(chǎn)業(yè)快速成長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)EDA/IP產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展期。

責(zé)任編輯：tzh