這幾年，有一個非常先進(jìn)的設(shè)備映入了大家眼簾：光刻機(jī)。

雖然大家沒有在生活中見過光刻機(jī)，可這并不影響大家知道光刻機(jī)的作用。光刻機(jī)嘛，就是拿來造芯片的設(shè)備，沒有了它就造不出芯片。

之所以知道這些知識，還得感謝美國。因?yàn)槊绹闹撇?，我們才得以發(fā)現(xiàn)自己的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)根基是如此落后。在高端 EUV 光刻機(jī)領(lǐng)域，僅一家 ASML 就壟斷了極紫外光刻機(jī)。

雖然我們痛定思痛，決心大力發(fā)展光刻機(jī)設(shè)備，但在短時間內(nèi)根本無法做出能夠替代 ASML 光刻機(jī)的設(shè)備。因?yàn)橐慌_先進(jìn)的光刻機(jī)，背后的零部件往往是由好幾個國家共同發(fā)力才得以誕生。

在高端制造領(lǐng)域，我們沒有任何捷徑可走。

就在大家以為我們只是在先進(jìn)光刻機(jī)上落后于人的時候，美國的又一紙禁令再度讓我們意識到：除了光刻機(jī)，我們在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的其他部分依舊落后于人。

EDA軟件是什么？

8 月 18 日，美國商務(wù)部宣布對 EDA 軟件工具等四項(xiàng)技術(shù)實(shí)施出口管制。

對此，我國商務(wù)部稱美方的相關(guān)做法背離公平競爭原則，違反國際經(jīng)貿(mào)規(guī)則，必將阻礙國際科技交流和經(jīng)貿(mào)合作，威脅全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定。

所以，EDA 軟件是什么？為什么在美國禁止出口之后會對我們產(chǎn)生巨大的影響？

今天，我們就來好好聊聊 EDA。

如果把芯片制造的流程比作煉丹，那么光刻機(jī)就是煉丹爐，而 EDA 軟件就相當(dāng)于煉丹的單方。

煉丹的品階由單方?jīng)Q定，而對于整個芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程而言，EDA 軟件就像是這丹方。

離開了 EDA 軟件，芯片便無法設(shè)計(jì)，自然也就無法生產(chǎn)了。

黑馬這可不是危言聳聽，這是我們平時見到的 PCB 電路圖，看上去很復(fù)雜了對吧？

然而它在先進(jìn)處理器面前就是一個弟弟。比如這個 M1 Ultra 處理器，它采用了 1140 億個晶體管。

如果將其放大查看它的電路圖，大抵就是這樣。只不過它的數(shù)量達(dá)到了 1140 億。

這種情況下，你告訴我，除了用專業(yè)的 EDA 軟件還有什么軟件可以將它繪制出來？

當(dāng)然，EDA 軟件不是用來給你“畫圖”的，而是讓你先通過 RTL 代碼編寫，然后自動通過硬件描述語言去生成一個電路圖。

比如這是代碼：

（圖源 CSDN 代碼片段）

而這便是 RTL 視圖：

（圖源 CSDN）

離開了 EDA 軟件，芯片行業(yè)也就無法正常發(fā)展?？梢哉f，EDA 軟件就是當(dāng)代的“芯片之母”。

EDA被制裁對中國有什么影響？

那么 EDA 軟件被制裁后，對我們又有哪些影響呢？

站在較高位置上來看，美國制裁 EDA 軟件工具阻礙了國際科技交流與合作。就短期而言，美國此舉也將影響國內(nèi)企業(yè)在先進(jìn)芯片方面的設(shè)計(jì)能力。

就拿 OPPO 推出的馬里亞納芯片來說，雖然它屬于 NPU，功能相較于傳統(tǒng)處理器比較單一，但是它作為一款影像芯片，同樣為 OPPO 的影像功能帶來的巨大的提升：色彩不失真，噪點(diǎn)更少。

如果你更關(guān)注這款芯片的話，你會發(fā)現(xiàn)它的工藝制程為 6nm，和目前的旗艦處理器工藝僅相差 1nm 左右。

目前來說，國內(nèi)企業(yè)想要設(shè)計(jì)工藝制程如此先進(jìn)的芯片，就必須要用到先進(jìn)的 EDA 軟件。

如果你了解過 EDA 相關(guān)行業(yè)的話，你會發(fā)現(xiàn)全球 78%的 EDA 軟件市場份額都在 Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登電子）和 Siemens EDA（西門子 EDA）這三家頭部公司手中。

只有剩下的 28%的市場，才輪到國內(nèi)外的腰部 EDA 企業(yè)瓜分。

（圖源華大九天招股書）

不過大家也大可不必喪氣，因?yàn)榫湍壳皝碚f，國內(nèi)部分 EDA 企業(yè)在特定領(lǐng)域已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)全流程模擬電路設(shè)計(jì)（華大九天、電源管理芯片）。

（圖源華大九天招股書）

雖然新思科技、楷登電子和西門子這三大巨頭支持的最先進(jìn)工藝已經(jīng)達(dá)到了 2nm、3nm 左右，但是國內(nèi)的 EDA 企業(yè)也能做到了4nm、5nm左右。

可以說，單憑設(shè)計(jì)而言，國內(nèi)的 EDA 企業(yè)提供的工具已經(jīng)達(dá)到可用的地步。

但需要注意的是，因?yàn)?EDA 軟件處于集成電路的頂端，所以它必須要領(lǐng)先于芯片工藝。

所以我們可以得出一個結(jié)論，中國 EDA 軟件仍舊落后于人。

美國針對中國進(jìn)行的 EDA 軟件制裁，也在短時間內(nèi)封鎖了國內(nèi)企業(yè)想要涉足先進(jìn)芯片設(shè)計(jì)的可能。

黑馬在咨詢了一位從事芯片前端的好友之后發(fā)現(xiàn)，這次的封鎖對于已經(jīng)在使用新思科技的企業(yè)而言似乎沒有影響，該用的還是在繼續(xù)使用。

emmm……雖然結(jié)果有點(diǎn)超乎黑馬預(yù)料，但我們居安思危的心，也不能停下。

三巨頭為何這么強(qiáng)？

不知道大家好奇過沒有，為什么 Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登電子）和 Siemens EDA（西門子 EDA）這三巨頭占據(jù)了全球 78%的市場？難道就因?yàn)樗麄兂闪r間更早？

當(dāng)然不是。

三巨頭的成功，很大程度上要?dú)w功于“捆綁經(jīng)營”。

我們先來回顧一下芯片制造的大概流程：

RTL 代碼編寫——生成邏輯電路圖——通過時序靜態(tài)、動態(tài)驗(yàn)證等——二次驗(yàn)證和邏輯檢查——流片。

（芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)完整流程）

正常情況下，大家就是這么個流程。然而對于客戶和代工廠而言就不只是這么簡單了。

有的 EDA 工具它可能在部分地方很擅長，同時有自己獨(dú)到的優(yōu)勢。

然而對于客戶而言，你一套工具能搞定的功能越多，客戶需要訂閱的工具越少，也就意味著越省錢。

所以在這種情況下，客戶會更傾向于購買整套產(chǎn)品都比較完善的 EDA 軟件。

嗯，這里黑馬說得就是三巨頭。

對于代工廠來說，選擇 EDA 工具不能像客戶那樣了。

可能大家不太清楚，代工廠和 EDA 企業(yè)有一個共同點(diǎn)：追求先進(jìn)的工藝研發(fā)。

早期在代工廠還沒有相關(guān)工具的時候，三巨頭就是主動找到代工廠為其提供一些基礎(chǔ) IP 工具。

這里的 IP 大家可以理解為是一種預(yù)設(shè)應(yīng)用場景解決方案，也就是半成品電路模塊，主要分為軟 IP、固 IP 和硬 IP。

因?yàn)?IP 可以重復(fù)使用，所以 EDA 企業(yè)就可以將其授權(quán)給其他客戶使用，這樣一來對方省時省力，而 EDA 企業(yè)也多了一筆收入。

收費(fèi)的東西我免費(fèi)給你用，你總不能拒絕吧？

于是，代工廠就在這種“誘惑”下，心甘情愿地被“綁上了賊船”。

目前來說，7nm 以及 5nm 工藝制程以下能提供所有類型接口 IP 的，就只有Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登電子）這兩家 EDA 企業(yè)做到了。

因?yàn)?EDA 企業(yè)對代工廠的“投食”，和代工廠達(dá)成了深度合作，于是乎 EDA 企業(yè)提供的軟件逐漸滲透了整個芯片驗(yàn)證、生產(chǎn)流程，甚至代工廠開發(fā)出的設(shè)計(jì)包也是基于這些企業(yè)所提供的。

在這種強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手之下，外界的 EDA 軟件想要再滲透進(jìn)代工廠的生產(chǎn)流程，難度可想而知。

可以說，國外的 EDA 軟件之所有這么強(qiáng)大，就是因?yàn)樗缙诮壎舜S，可以和代工廠達(dá)成深度合作。

同時，它還能通過代工廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來反向驗(yàn)證、優(yōu)化 EDA 軟件，讓 EDA 軟件不斷更新、不斷完善，從而達(dá)到設(shè)計(jì)出良率更高的產(chǎn)品。

這，就是三巨頭的核心競爭力。

國產(chǎn)EDA路在何方？

我們都知道，凡是涉及到半導(dǎo)體這種較為先進(jìn)的行業(yè)，其差距都不是可以在短時間內(nèi)通過砸錢搞定的。

我們和國際巨頭的差距，是一直存在的。

首先是 EDA 軟件，看似是僅涉及到設(shè)計(jì)芯片部分，但是它卻涉及到了原理圖設(shè)計(jì)、版圖制造和仿真、封測等諸多環(huán)節(jié)。

這些環(huán)節(jié)，國內(nèi)的 EDA 軟件公司并不是樣樣精通。

根據(jù)現(xiàn)有資料來看，國內(nèi) EDA 企業(yè)在數(shù)字芯片設(shè)計(jì)的核心工具模塊還存在著不小的差異。

加上測試的 EDA 系統(tǒng)支持沒有頭部企業(yè)完善、支持的先進(jìn)工藝芯片制程不夠先進(jìn)，所以整體落后于“三大巨頭”。

通過下面這張表格，我們可以清楚的看到完善程度最高的就是三巨頭，而國內(nèi)的 EDA 軟件企業(yè)，不是在這個模擬上面缺失，就是在那個開發(fā)、封裝上缺失。

（圖源果殼硬科技）

總之，國內(nèi)沒有真正做到完善全產(chǎn)業(yè)鏈的 EDA 企業(yè)。

看上去國內(nèi)的 EDA 行業(yè)前途前途一片渺茫，然而，危機(jī)向來是與機(jī)遇并存的。

合作共贏

通過這張圖我們可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)企業(yè)在不同領(lǐng)域各有建樹。

那么這時候如果相關(guān)部分出手，將這些企業(yè)整合在一起，是不是就可以查漏補(bǔ)缺，借助對方的科技樹互相完善自身的技術(shù)。

（圖源果殼硬科技）

理論上來說，這個是最高效最實(shí)用的辦法，但是能采用這個辦法的可能性也最低。

道理很簡單，大家利益分配會出大問題，而且早期百花齊放是有利于市場競爭而跑出優(yōu)秀企業(yè)的。

就拿芯和半導(dǎo)體來說，可以在封裝和系統(tǒng)方面補(bǔ)齊華大九天的短板，但這樣一來，芯和半導(dǎo)體在市場上就毫無優(yōu)勢了。

所以，就算是浪費(fèi)資源，EDA 企業(yè)也想重走一遍“前輩的道路”。

除了并購，黑馬想不到第二種能夠解決利益分配問題的辦法。

或許，由政府牽頭成立相關(guān)的 EDA 聯(lián)盟，扶持重點(diǎn)企業(yè)、給予重點(diǎn)企業(yè)予以政策傾斜可以解決這個問題。

但本質(zhì)上而言，現(xiàn)階段完善相關(guān)從業(yè)人員的待遇才是最大的問題。

工具本質(zhì)上還是為人服務(wù)的，如果 EDA 軟件行業(yè)的從業(yè)人員在國內(nèi)的薪資待遇不夠好，我們自然也就留不住相關(guān)人才，所以我們只有給出較好的待遇、完善相關(guān)的人才教育培養(yǎng)體系，才能留住人。

畢竟苦難就是苦難，它不值得歌頌。要想員工留到老，請把待遇給到飽。

Chiplet技術(shù)

除了互相合作、完善相關(guān)人才的教育培養(yǎng)體系之外，國內(nèi) EDA 企業(yè)還有一個可以“彎道超車”的機(jī)會，那就是 Chiplet 技術(shù)。

像國內(nèi) EDA 企業(yè)龍頭華大九天就提到了，Chiplet 技術(shù)是未來 EDA 軟件重要的發(fā)展方向。

在摩爾定律逐漸“失效”的時代，Chiplet 技術(shù)已經(jīng)成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來的重要發(fā)展方向之一。

因?yàn)樗梢詫⒉煌に嚬?jié)點(diǎn)的芯片通過集成技術(shù)封裝在一起，從而造出一塊新的芯片。相較于傳統(tǒng)芯片，它不僅靈活性更高，而且因?yàn)?IP 復(fù)用，它的設(shè)計(jì)成本也更低。

還是拿之前的蘋果舉例。

如果蘋果想要在 5nm 工藝的基礎(chǔ)上，讓 M1 處理器實(shí)現(xiàn)性能翻倍，那么新款 M1 處理器的工藝制程至少也得到2nm 或者 3nm左右。可就現(xiàn)階段而言，根本無法大規(guī)模量產(chǎn)。

所以蘋果就采取了一個比較取巧的辦法，將兩塊 M1 Max 通過芯片互連 (LSI)的集成 InFO 扇出型晶圓級封裝（Integrated Fan-out）芯片連接在了一起，最終就呈現(xiàn)出了M1 Ultra 處理器。

有一說一，如果臺積電的未來兩三年內(nèi)不能實(shí)現(xiàn) 2nm 或者 3nm 工藝制程的量產(chǎn)，那么黑馬嚴(yán)重懷疑，蘋果會將兩塊 M1 Ultra “粘”在一起……

另外，根據(jù)華大九天的招股書顯示，人工智能技術(shù)和云技術(shù)也將在 EDA 領(lǐng)域扮演重要的角色，不過黑馬覺得比起這些，國內(nèi)的 EDA 企業(yè)更應(yīng)該想想如何將先進(jìn)代工廠“拉進(jìn)自己的陣營”。

總結(jié)

總的來說，美國這次從芯片設(shè)計(jì)源頭上封鎖我們的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。

如果不是美國的封鎖，我們可能在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域還意識不到自己有多薄弱，同時大家也不會注意到國產(chǎn) EDA 軟件發(fā)展現(xiàn)狀之類的問題。

黑馬認(rèn)為，國產(chǎn) EDA 廠商需要抓住這股東風(fēng)，通過合作、并購等方式，大力發(fā)展、完善 EDA 軟件的開發(fā)應(yīng)用流程，建立一個完整的 EDA 流暢生態(tài)鏈。

就目前為止，國內(nèi) EDA 企業(yè)想要在 3nm 及以上工藝節(jié)點(diǎn)有所建樹的話，還有很長的路要走。

EDA 領(lǐng)域，本質(zhì)上就是一個頭部玩家通吃，尾部玩家喝湯的市場。

如果國產(chǎn) EDA 也想吃肉，那就請務(wù)必加把勁，提高自己的核心競爭力。

審核編輯 黃昊宇