美國東部時間8月12日，美國商務部工業與安全局(BIS)發布一項暫行最終規定，對4項技術的出口做出控制。其中最引發關注的是“特別針對GAAFET晶體管結構的ECAD軟件”，將對設計GAAFET(全柵場效應晶體管)結構集成電路所必須的ECDA軟件實行出口管制，相關禁令于美東時間8月15日正式生效。

這里的ECAD基本可以理解為我們常說的EDA工具，它是一個貫徹芯片設計全流程的計算機輔助工具。但如同國內諸多被“卡脖子”的半導體環節，大部分EDA工具當前也處在被國外廠商壟斷的狀態中。

管控針對GAAFET結構晶體管設計的EDA軟件，對于中國芯片設計廠商會帶來多大的影響呢?《電子工程專輯》在過去的一些文章曾分析過，先進工藝進入到3nm節點前后，晶體管持續變小，FinFET結構很難再提供有效的靜電控制。要把單元(cell)結構進一步縮小，減少Fin的數量，就出現了GAAFET結構。其中最具代表性的就是三星，他們準備在即將大規模量產的3nm工藝上采用GAAFET結構晶體管。

如此看來，此次美國針對EDA工具實行的出口管制對市場的影響十分有限。因為華為海思被打壓之后，目前中國大陸廠商中有能力設計和流片3nm產品的企業幾乎沒有，即便放眼全球，也只有蘋果等少數幾家廠商在規劃3nm產品。

但這次管控也給所有中國半導體企業敲了一次警鐘。也許這次并未影響到大家，但隨著美國長臂管轄的范圍不斷擴大，每一家本土企業都要做好準備。而把命運掌握在自己手中的最好的方式，就是支持國產EDA產業的發展，給予他們更多迭代和形成全流程的機會。

在近日舉辦的2022中國集成電路設計創新大賽暨IC應用博覽會(ICDIA 2022)上，華大九天、行芯、芯啟源、英諾達等國產EDA廠商接受了《電子工程專輯》等媒體的采訪，就打造國產全流程工具、EDA廠商之間協同合作、3D IC/Chiplet設計、EDA上云以及未來EDA行業整并展望等熱點話題進行了探討。

做到全流程，是國產EDA第一要務 ? ?

實現國產的EDA全流程工具，一直是大家最關注的，可以說是所有中國EDA人的重要目標。目前華大九天已經實現模擬IC設計的全流程，而數字全流程依舊等待著大家將多個點工具連接起來。這些點工具中，有的已經有國產廠商在做，有的還處于空白階段。

華大九天董事長劉偉平認為，當前國產芯片之所以受制于人，很大一部分原因在于我們自己的EDA工具不全，無法滿足產業的所有需求，所以做全流程是產業必須要完成的第一要務。然而，整個EDA產業環節涉及的工具鏈較長，當前國產EDA企業不像國際巨頭那樣經過幾十年的并購發展，不可能僅靠一兩家實現全流程，需要全行業共同努力。

“據我們了解，目前國產工具能夠實現商業化、產品化的，覆蓋面大約60~65%。另外一些尚未商業化，但已經開發出核心技術可供試用，面臨著規模化推廣的問題;最后還有一些工具點仍處于空白階段，沒有人做或處于算法開發早期。”劉偉平說到，國產全流程工具最主要的問題就是補齊這些短板和空白，這也是行業未來兩三年最主要的任務。

全流程工具是否齊全，只是實現EDA國產化的第一步，要做到從“有”到“優”，還需要實現對先進工藝技術的支持。當前國內很多高端數字芯片設計公司已經可以做7nm、5nm甚至做3nm的設計，但是國內EDA工具無法支持。究其原因，劉偉平表示，是因為本土EDA廠商無法獲得頭部Foundry的先進工藝參數，導致工具開發無法與其適配結合。

行芯董事長兼總經理賀青也認為，無論是模擬還是數字芯片工具，要讓用戶去改變以往使用國外產品的習慣，需要國產全流程工具從“有”到“優”，這是一個長期的過程。

以本土的數字EDA工具為例，雖然這兩年誕生了很多EDA新創企業，也獲得了大量資本支持，“但目前市面上能實現商業化廣泛應用的數字EDA工具，一個手能數得完。”賀青介紹到，行芯在2018年成立，公司創始團隊在國外已經有十幾年的開發經驗，回國之后從零開始，用了四年才實現產品的商業化。

究其原因，賀青認為是數字芯片跟模擬芯片有著較大區別。數字芯片從開發到流片投入動輒數億元，試錯成本高昂，所需EDA工具種類繁多，對精度、效率、容量都有極高要求，靠一兩家企業實現數字全流程談何容易?EDA企業應該從點工具上突破，并爭取客戶的使用以獲得迭代;對于行業而言，應思考如何“連點成線”。“如果能夠融合不同EDA企業的優勢技術和產品，預計兩年左右可以打造一套國產數字全流程工具?！辟R青說到。

劉偉平也比較認同兩年這個時間點，因為目前國產數字工具雖然存在部分空白，但基本都有廠商在布局。按EDA行業的經驗，一個工具從開發到形成成熟產品大約需要5年，“基于目前的大環境，這個速度還會更快，例如兩年時間布局，再加兩年時間成熟。而如果不僅僅看數字或模擬芯片設計，將眼光放大到制造、封裝甚至應用端，那么EDA全套流程打通可能需要5年左右。”

5年實現上下游的EDA全流程打通，是建立在資源齊備的條件下，不僅僅是資金，還需要有足夠多高層次人才。從人員規模來說，劉偉平認為國內要把這個東西做全，至少需要3000以上的研發人員，而我國目前所有EDA從業人員僅有4000多人，其中至少有一半不是研發崗位的，“這里面還有很多在不同公司中，做重復研發內容的”;從高層次人才來說，要做一款工具，至少需要熟悉這個工具的人才;最后是資金，根據測算，每年全行業至少需要投入40-50億元人民幣，總共200億。

連點成線，協同合作與自我加強 ? ?

不同EDA公司的工具之間，要怎樣“連點成線”?這不單是一個技術問題，更是一個協作問題。

據賀青透露，當前一些國產數字EDA廠商已經在合作，在服務重點客戶時大家將各自工具對齊拼接，客戶技術團隊跟EDA企業一起打磨，用新工具去替換原有流程中的一些環節。這其中最大的難題不是客戶的設計能力，也不是工具之間的接口定義，而是國產EDA成熟度能否讓客戶以最快的速度實現設計收斂。

EDA行業發展歷程就是公司之間的不斷整合，所以幾乎每款工具都是獨立的，但在數據層面按照標準格式進行設計數據傳遞。賀青表示，頭部芯片設計企業在開發產品時，往往是多家EDA公司工具混用，“這么做才是最好的選擇。同時也有企業為了加快速度或降低成本，會采用單一公司的全套流程。這么做的話，芯片質量往往達不到First-tier水準?！?/p>

既然芯片設計公司已經習慣在開發過程中采用多家公司工具，那么國產工具要進入的最大難題就要看產品成熟度?！翱蛻舻谝淮斡媚愕男鹿ぞ遚rash了，可以再來，但第二次還是crash，人家可能就再也不想嘗試了?！辟R青說到，“工具融合成全流程后，還要客戶愿意跟你一起調試，設計收斂后才算合格。”

這就是產業協同，也是國內半導體行業實現發展的關鍵。整個鏈條上的Foundry、Fabless、EDA/IP公司在當下大環境下，需要合作一起解決問題，而不是簡單地甲方-乙方的合作形式。

“目前的形勢下，每個人都不是旁觀者，沒有真正的孤島，需要各個企業高度協同頂住壓力?！辟R青說到，“天下武功唯快不破，過去幾年一些評估下來需要三五年完成的事情，我們和客戶一起一年就完成了。這說明與客戶協同作戰一起做好國產EDA這條路是走得通的。”

要做到這一點，需要與客戶建立深度互信，摒棄傳統的程式化合作方式，采用不分彼此的協同機制快速響應訴求并直接探討可能的實現方案，極大提升開發效率。

芯啟源是國內為數不多擁有數字RTL仿真產品的廠商，去年底已獲上海一家Fabless采用，今年也成功流片。

芯啟源EDA&IP銷售總經理裘燁敏表示，雖然沒有做到100%覆蓋RTL仿真，但能用上國產工具，已經能為國內客戶經解決不少痛點。不同類別IC整體架構不一樣，在這些企業在不斷提需求的過程中，也幫助了國產EDA廠商迭代和打磨工具，這對于RTL工具尤其重要。

“不同行業芯片設計的時鐘(clock)、接口需求不一樣，沒有太多普適性feature，所以仿真復雜程度也不一樣，這需要國產EDA不斷去適應，而不是讓客戶來適應我們?！?裘燁敏說到，“這就要求國內EDA企業投入更多研發人力，我們也希望與更多合作伙伴和芯片設計商加深仿真方面的合作，加大投入，因為仿真需要長時間打磨，越后面剩下的骨頭越難啃?！?/p>

可以看出，EDA工具要做全相對容易，但要做好卻很難。所謂做好，就是在現有工具100分的基礎上，要做到120分甚至更高才叫好。在模擬仿真上，華大九天的模擬電路仿真工具已經做到了世界前列，劉偉平表示，“這個是客戶認可的，不是我們自己講的。通過這個例子告訴我們，如果國產EDA做不出亮點，就只能是備胎;而如果有做得好的地方，就能切入主流市場形成主導?！?/p>

如何讓客戶更愿意使用國產工具? ? ?

當前在國內推廣國產EDA工具時，也存在諸多障礙，例如小公司不愿意試錯，大公司的門檻又較高。這其實和此前國產芯片公司面臨的局面一樣，需要有愿意試錯的客戶來幫助產品迭代升級。

劉偉平認為要讓大家采用國產EDA工具，有幾個方面很重要。

首先，要國家和行業戰略的角度去引導大家與國產EDA合作。

第二，企業要提高自己的認知，反客為主。過去國產EDA公司推廣自己的產品，很難進入客戶供應鏈，但現在形勢已經有所改變，客戶要保障供應鏈安全，開始主動尋求國產工具?！斑@種情況下，國產EDA會有些被動，因為工具還不夠全，無法滿足客戶所有需求。但只要有了戰略定位，后續就會有改觀?！?/p>

第三，僅靠幾家大公司對國產EDA的拉動力量有限，必須主動地以市場化加戰略的角度配合應用需求。國產工具要經得起市場考驗，就必須通過戰略合作打磨好產品，“人家100分，你不能只有70分。絕對不能把客戶的芯片做壞了，或者讓客戶在成本等方面失去競爭力，所以90分是一個基本的要求?！?/p>

談到與大客戶合作共同促進迭代，賀青也深有體會。他發現，在以往的合作經驗中，客戶對于采用什么樣的EDA工具往往有一個閾值，這個閾值又經常以國際大廠的工具作為參考。

“這本身是一個悖論，國產EDA本身就需要跟客戶多次迭代才能達到那個閾值。這就變成了先有雞還有先有蛋的問題?！辟R青說到，能幫助國產EDA迭代的主要是兩類客戶，一類是大客戶，另一類是細分賽道上的尖端客戶，“但中國目前絕大部分的芯片設計公司還是走量、走規模的，缺乏動力去幫助EDA公司迭代?！?/p>

如何給客戶更多的合作動力?可能需要更多的看到客戶的痛點，并用自己的工具幫助他們解決。

英諾達副總裁熊文認為，國內很多IC設計企業的痛點在于，增長很快，但人才培養沒有跟上。包括很多初創芯片企業，可能主設計流程上與國際廠商使用相同的技術，但是在某些底層設計環節上卻沒有合適人才去實現，這就給了EDA廠商一些介入的機會。“我們發現其中一大痛點是低功耗設計，例如用于超算的大芯片，往往容易過熱，我們就從芯片設計RTL代碼開始進行優化，幫助客戶降低功耗。”

另外，傳統EDA的消費模式需要購買License，即便只用一次也需要全部購買。英諾達在嘗試的EDA硬件云平臺租賃打破了這一傳統，核心是按需付費，這樣能讓更多的用戶接受國產EDA工具的商用并接受。

想客戶所想，也是華大九天獲取大客戶信賴的方法之一。劉偉平認為，首先還是要在技術上要打動客戶，例如很多領先設計公司采用華大九天的第一個工具就是那款優質模擬電路仿真工具。

十年前，國內還沒有這么強烈的國產替代戰略需求，華大九天也是靠著“中國EDA人”的精神來打動客戶。“我們任何時候都有決心把這件事做得足夠好，來幫助企業解決問題。當時一個客戶的芯片問題用國外工具解決不了，我們團隊在那工作了一個禮拜幫他們解決了，而且效果比想象的好很多?！边@也成為了雙方建立長期合作關系的起點。

不過，在轉換成國內EDA工具時，芯片設計企業也面臨一些挑戰，尤其是長期使用國外工具后積累下來的底層數據對接遷移，代價甚至比購買EDA工具還大。

國產EDA不存在彎道超車，但要關注一切新機會 ? ?

美國政府近年來一直在做Chip 4聯盟之類的“高端小圈子”，企圖把中國半導體產業排除在外，這對我國的高端EDA發展也帶來了影響。

如何突破層層封鎖?能不能國產EDA自成體系?這些問題都是從業者們在思考的，但由于集成電路產業鏈太長，需要關注從材料、零部件甚至到某些工藝的能耗這些細碎環節，從0開始重建體系難于登天。

“大型芯片公司往往與國際大廠EDA工具深度綁定，任何一個新政出臺都會受到影響?！睆男行镜慕嵌葋砜?，新建體系并不現實，“因為所有彎道超車的可能性都被針對了，最有效的辦法是用速度取勝?！?/p>

賀青表示，行芯EDA工具服務的芯片設計公司和芯片制造商，在同樣研發環節所用的時間周期比常規速度基本上快三倍?！安还芪磥硇蝿萑绾巫兓绻覀兊乃俣雀煲恍?，換取的空間就會更多一些。行芯正在陪伴中國的大客戶走這樣的路?！?/p>

此外，在摩爾定律趨近終結的時代，3D IC、Chiplet等新技術涌現出來，這個機遇是所有中國芯片廠商的機會，也是國產EDA的機會。能否在老工藝上實現更高的性能?通過Chiplet把IP硬件化，降低大芯片的成本，這種先進的制造技術倒逼設計水平和工具更進一步，是破局的關鍵。

不過，無論3D IC還是chiplet，都需要高水準的Foundry和封裝廠商主導，這方面國內廠商仍有待加強。但從具體某款產品應用來看，應用場景也是能反推EDA工藝需求的。芯啟源也有DPU業務，作為EDA工具的需求方，芯啟源產品市場總監胡侃表示，DPU未來的發展要達到50瓦功耗的最大瓶頸，也需要工藝的支撐，但需要產業鏈的從設計到制造環節打通才能最終商業化落地。

DPU如果僅僅處在對數據處理的決策上，可能工藝只要達到22nm就夠了，但是未來要融合人工智能、機器學習甚至更多的CPU+GPU+DPU等超異構大芯片能力，對Chiplet的要求就更高了。在胡侃來看，chiplet的意義最重要的意義在于用異構融合滿足商業或客戶場景需求，這些需求也將反推對EDA工藝升級的需求。

EDA上云也是今年來很熱門的話題，但對于芯片設計公司來說，把自己的研發數據、核心設計上到云端，多少還存在顧慮。

熊文認為，半導體公司當前的成本負擔其實很重，包括人力、IP授權、流片和EDA仿真時需要的機房資源。尤其是發展到后期跑仿真需要長時間運算，占用大量底層資源，公司自行購置會增加大量成本，而租賃計算機則需要更多機房空間。

這些現實問題讓EDA上云成為大量本土初創公司必須考慮的一條路，“雖然不是全部上云，但至少有一部分EDA功能會逐漸遷移到云端。”這一點對關注財務的中小型創業公司來說最具吸引力，在采用云端EDA后能夠改變企業ROI(投資回報率)。

至于EDA上云的安全問題，熊文表示，英諾達在一開始在做EDA上云時就對安全做了全面考慮，主要分為兩個方面：

一是外部網絡接入內部網絡的數據安全。英諾達在外網保護方面主要采用Palo Alto network 防火墻技術，外網接入以白名單方式，用戶可以采用VPN或專用網絡的方式接入。

二是接入內網后的數據安全。英諾達在客戶數據接入內網后，會采用物理上的硬件隔離和保護措施，并嚴格按照操作日志定期培訓工程師，避免發生人為故障。

國產EDA行業的整并何時到來? ? ?

縱觀EDA行業的發展史，就是一個重組、并購成長的過程。大部分的芯片公司并不希望面對繁多的EDA供應商，他們往往希望少數幾家能把事情全部搞定，所以展望未來，國產EDA行業必將進入并購整合期，而這這個時期會長期持續存在。

并購潮何時會爆發?取決于資本市場對于EDA初創公司的認可程度和持續輸血的程度，目前資本都看好中國發展EDA，所以大部分初創企業剛成立就獲得大量投資，估值非常高。這也導致當前基本上沒有哪家國產EDA企業能輕易被并購。

賀青認為，任何行業都有周期性，到了一個時間點泡沫破滅，就會出現整體下行。“行業周期一直在反復，并購潮不會某一個時間節點突然爆發，而是不斷進行的過程。”

據悉，已有不少國內EDA公司在布局并購，華大九天是其中之一。

劉偉平認為，EDA產業發展規律就是把各家做得好的工具整合在一起，華大九天未來也會朝著這個方向走。具體方式有：

第一，整合。標準是不但要選擇合適的并購伙伴，還要看是否符合公司商業運作的條件。

第二，如果不能整合，會參與投資。投資是EDA行業做技術開發和商業運作的合作方式之一，可以把各家工具串成全流程，“不見得全在誰的手里，也可以你中有我，我中有你?！?/p>

在整合和合作的問題上，核心部分要考慮兩個層面，一個是看標的技術層面夠不夠好，底層數據格式能不能實現聯通;二是文化融合，這個相較而言比技術聯通更重要。在這個過程中，不同團隊文化、理念沖突如何磨合，也是今后國產EDA行業可能會面對的問題。

編輯：黃飛

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