目前，電子設計自動化（ElectronicsDesignAutomationEDA）市場規模只占半導體市場的2%，但是通過EDA設計并制造出的集成電路年產值達到近5000億美元。那么EDA在產業鏈的作用是什么？國內EDA的發展狀況和行業趨勢是怎樣的？

EDA在集成電路產業鏈中舉足輕重

EDA最近被媒體冠以“芯片之母”的稱號，其產業鏈的重要性可見一斑。然而EDA今日的地位并非一日鑄就，是隨著時間推移而成就的。

回顧EDA的發展歷史。EDA從20紀70年代誕生，當時主要以PCB自動化設計為主，集成電路的自動化設計并不流行。此時的摩爾定律剛剛起步，一塊芯片上只有幾千個晶體管，可以通過人力手工設計，加上那時的計算機技術并不發達，個人電腦和中小型服務器并不普及，EDA的發展比較緩慢，導致此時EDA在產業鏈上起到的只是基本的輔助作用。

進入本世紀之后，一方面，三家大EDA公司（Synopsys、Cadence、Mentor）通過多次并購整合，完善設計全流程，奠定了三巨頭競爭格局。另一方面，EDA公司開始深入制造領域，發展出了OPC等制造EDA的工具以及可制造性設計（DFM）工具。同時，晶圓廠成為了EDA的深度用戶，不僅在制造方面需要使用EDA工具，在標準單元庫、SRAM設計上都需要使用。此外，晶圓廠每兩年開發一代工藝，其中EDA的整套設計流程需要在新工藝上驗證。EDA也開始在早期工藝研發中介入，幫助解決更復雜的設計規則以及種種難題。晶圓廠提供的Signoff簽核流程決定了設計公司設計出的芯片能否在晶圓制造廠順利生產。而Signoff簽核的主要工具就是EDA，可以說EDA是架起了設計與制造溝通的橋梁。同時，先進工藝不斷迭代也驅動了EDA的創新。可見，此時此刻EDA在產業鏈已經有著舉足輕重的作用。

如今的集成電路，從系統架構開始，落實到功能的定義和實現，最終實現整個芯片的版圖設計與驗證，是一項復雜的系統工程，集成了人類智慧的成果。以華為最新的7nm麒麟990芯片來說，其中集成了103億顆晶體管，若沒有EDA，設計這樣復雜的電路并保證良率是無法想象的。可見EDA賦能了集成電路設計與制造的創新，當之無愧的站在了產業鏈的頂端。

發展具有特色的EDA產品

目前，中國的集成電路制造工藝落后于世界水平，無法為國內EDA提供更多創新和發展空間。此外，人才是可持續發展的主要動力之一，然而，國內EDA人才較少，導致目前國內EDA公司從業人員不足千人，缺乏統籌規劃，也使得我國EDA發展相對落后。反觀國外EDA公司通過內生發展和收購整合，以及跨國公司的優勢在全球范圍內網羅優秀人才。

即便是生存環境不利的情況下，國內EDA產業仍然發展出了具有特色的產品，并取得了一定的成績。比如華大九天在模擬和面板領域的設計、概倫（博達微）在SPICE參數提取和存儲器仿真、廣立微在工藝研發早期良率測試與提升，以及國微集團在數字設計上的突破等。另外，相對冷門的產業也迎來了一些突破，例如全芯智造作為初創公司選擇了相對冷門的制造EDA并取得了一定成就。然而，目前國內EDA公司仍然沒有覆蓋設計全流程，主要難點在于EDA細分市場規模最大的數字設計和驗證。

EDA迎來歷史性發展機遇

目前，EDA在國際市場上已經發展成為了相對成熟的產業，而每年增長率只有10%左右。但這并不代表日后發展的機會在變小。在未來，EDA的發展趨勢有三個方面：

第一，AI賦能。人工智能在EDA行業的起步并不晚，早在本世紀早期，EDA公司利用機器學習算法進行輔助建模等工作。隨著人工智能的蓬勃發展，人們對芯片無人設計產業有了更大的信心。例如，Google通過AI在數字電路布局布線上取得了一定進展，有希望通過機器學習自動生成芯片設計的方法，甚至可以應用“compiler”算法在源頭直接產生RTL，進而完成RTL到GDS的全流程自動化設計。從制造的角度來看，應用人工智能進行器件建模、OPC建模、圖像識別、良率分析近期也將能實現。可見，AI賦能從點到面，新的芯片設計方法即將誕生。

第二，EDA上云。云計算作為互聯網發展的領域之一，目前已經實現了設計EDA上云，此外，國際的設計公司和制造廠都在云計算上進行了諸多嘗試。然而，若想實現全面推廣，商業模式需要轉變，將原有的EDA按授權期限收費的模式，轉變為按需、按使用時間、按使用數據量等新思路收費。

第三，異構集成。這是指將分別制造的元件用封裝等形式集成到更高的層次，提供更強的功能和性能。在過去的五年中，2.5D/3D先進封裝取得了關鍵的進展，尤其在GPU芯片與DRAM的集成上，以及FPGA的集成上。其中EDA可幫助進行多界面物理的分析，如電性、磁性、機械、光學等不同模型的建立和界面之間模型的轉換，還包括熱分析、可靠性分析等。此外，EDA還可在芯片設計早期進行系統集成，建立從裸片-封裝-PCB-系統的閉環建模和分析流程。此外，未來異構集成技術的進一步發展需要EDA公司與產業鏈的緊密合作，為異構集成提供整個系統的設計和驗證工具，確保高良率和高可靠性。

此外，雖然目前國內EDA發展的土壤依然薄弱，技術短板多，人才緊缺，但是隨著EDA產業逐步受到重視，也迎來了歷史性的發展機遇。但是這其中需要政策、資本、制造業以及產業鏈形成合力，幫助原本薄弱的EDA行業能夠快速發展。

對于EDA公司自身而言，想做到發展，首先要樹立戰略冗余的觀念，即在電路上增加冗余電路，保證整個芯片不受到部分電路失效的影響，從而保證正常工作以及良率。此外，EDA公司在考慮商業和市場價值的同時，也要勇于做“冗余”補短板，可從產業鏈上的某個細分領域做起。其次，在細分領域要做到“一招鮮”，努力成為全球產業鏈中密不可分的一部分。最后，追求創新求變，積極布局下一代EDA。此創新除了技術創新，還可以是流程創新、商業模式創新、跨界創新等。比如人工智能技術的發展、先進工藝研發流程的迭代等都為布局下一代EDA提供了契機。同時這也需要有領軍人才，能夠敏銳洞察技術發展趨勢、擺脫束縛、突破創新。

目前，以AI與5G為首的“新基建”呼之欲出，國內集成電路投資發展如火如荼，EDA產業迎來風口。同時，EDA企業需要在有全局眼光的基礎上，放下身段，苦練內功，抓住歷史機遇，為半導體事業做出更大貢獻。