近日，一場關(guān)于某公司的員工解雇事件引發(fā)了網(wǎng)友廣泛關(guān)注。疑似涉事員工發(fā)表的聲明中表示，開除原因是其反對公司使用盜版EDA工具設(shè)計芯片。而盜版設(shè)計出的芯片可能有bug，質(zhì)量無法保證。此外，他反對公司將核心研發(fā)業(yè)務(wù)外包給其他公司，主張保持自主研發(fā)。

在這里我們不討論過多其他問題，重點來關(guān)注一下聲明中提到的EDA工具——EDA（Electronic Design Automation）中文名叫做電子設(shè)計自動化，在半導體設(shè)計制造行業(yè)中起著關(guān)鍵作用，它包括芯片的設(shè)計、驗證、布局、布線、版圖、綜合、設(shè)計規(guī)則等，利用計算機CAD設(shè)計軟件來共同完成超大規(guī)模集成電路芯片的制造。

盜版EDA工具或?qū)е滦酒|(zhì)量出現(xiàn)BUG

芯片產(chǎn)業(yè)涵蓋設(shè)計、制造、封裝測試等復雜環(huán)節(jié)，其專業(yè)性和生產(chǎn)難度堪稱極致。隨著電子科技的迅猛發(fā)展，芯片設(shè)計愈發(fā)復雜，EDA軟件作為推動芯片設(shè)計的關(guān)鍵工具，其發(fā)展態(tài)勢愈發(fā)顯著。然而，若采用盜版EDA工具進行芯片設(shè)計，將面臨諸多問題。

首先，使用盜版EDA軟件的質(zhì)量無法保證，可能存在各種缺陷和漏洞，導致設(shè)計出的芯片存在安全隱患或性能問題。這不僅會影響企業(yè)的聲譽，還可能引發(fā)重大的安全事故。

其次，使用盜版軟件不利于企業(yè)長期發(fā)展。盜版軟件無法得到官方的技術(shù)支持和維護，企業(yè)也無法享受到正版軟件的全部功能和服務(wù)。長遠來看，不僅降低了國內(nèi)企業(yè)自主創(chuàng)新的積極性，更是破壞了芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基。

在這里引用一些專業(yè)分析：

和大家熟知的office、autocad等工具類軟件不一樣，EDA脫機都可以用。EDA工具軟件的最大特點是與芯片代工廠具有高度的綁定關(guān)系。

在進行設(shè)計時，需要代工廠提供數(shù)據(jù)包，稱之為PDK，包含了晶體管、MOS管、電阻電容等基礎(chǔ)器件或反向器、與非門、或非門、鎖存器、寄存器等邏輯單元的基本特征信息。這個數(shù)據(jù)包會不斷優(yōu)化，更新頻繁，同時對EDA軟件有綁定及校驗的作用，一般只支持當前最新版的工具。

代工廠可能十天半個月就會更新EDA軟件的工藝庫、元器件和設(shè)計模型。但是如果使用盜版，就無法體驗工廠最新的生產(chǎn)工藝，良品率和性能也會大打折扣。而且代工廠在生產(chǎn)前還會對圖紙進行一次校驗，你是不是用的正版EDA軟件設(shè)計的，一查便知。


工業(yè)軟件的卡脖子難題

中國在芯片上遭遇的卡脖子難題幾乎眾所周知，但工業(yè)軟件的所遇到的類似問題，卻并不為很多人所熟知。

工業(yè)軟件，被公認為“工業(yè)制造的大腦和神經(jīng)”，是數(shù)字經(jīng)濟時代工業(yè)領(lǐng)域的“皇冠”?，F(xiàn)代制造就是在工業(yè)軟件的基礎(chǔ)上建立起來的，如在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，就是通過二維、三維設(shè)計軟件，大大降低了人工作圖的工作量。以設(shè)計飛機為例，如果用手工繪圖方式，一架飛機光設(shè)計圖紙就有數(shù)十萬張。

但是，在中國制造獨步天下的同時，我國在工業(yè)軟件上卻非常薄弱。

以被稱為“芯片之母”的EDA工具市場為例，主要由Synopsys、Cadence、西門子三大歐美巨頭所壟斷。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，這三大巨頭企業(yè)的市場份額占比超過7成。

CAD軟件市場的境況同樣如此。東方證券的數(shù)據(jù)顯示，達索、西門子、PTC以及Autodest在中國市場占有率高達90%，國內(nèi)中望軟件、蘇州浩辰、數(shù)碼大方三家公司的總份額不到10%。

落后就有可能挨打。事實上，回顧過去幾年，中國在工業(yè)軟件上頻頻被卡脖子：

2019年5月，被美國列入實體清單的華為，無法使用最新的EDA去設(shè)計芯片。

2020年6月，哈爾濱工業(yè)大學、哈爾濱工程大學等多個科研機構(gòu)和公司，被美國列入實體清單，此后兩校師生發(fā)現(xiàn)無法再通過學校賬號登入海外數(shù)理分析軟件MATLAB。

2022年3月，美國設(shè)計軟件公司Figma發(fā)布消息，由于大疆在美國制定的實體清單中，F(xiàn)igma無法為大疆提供服務(wù)……

為什么中國工業(yè)軟件差距如此大？首先是門檻高，工業(yè)軟件看起來是軟件，背后實際上非常復雜，涵蓋概念、框架、系統(tǒng)等設(shè)計，以及數(shù)字物理樣機、仿真驗證登終端環(huán)節(jié)，涉及結(jié)構(gòu)、機械、磁聲、光、電、熱、力、流體、振動等眾多領(lǐng)域，是一個規(guī)模宏大、多學科深度交叉、技術(shù)高度融合的復雜系統(tǒng)。一個數(shù)據(jù)可以佐證，安裝一款CATIA會生成將近17萬個文件、4000多個文件夾，整個安裝包高達7GB，由此可以想象其難度。

其次是投入大，周期長。例如，著名的工業(yè)軟件公司Ansys、UGS、Dassault Systemes、Camstar、Synopsys、Cadence分別成立于1970年、1969年、1977年、1984年、1986年和1988年，普遍有超過30年以上的沉淀和積累。

在投入上，國內(nèi)外的差距也很大。華為工業(yè)軟件及工業(yè)云CTO丘水平曾用三個“不如人”來形容：投入不如人，中國整體投入不如歐美一家公司五年的投入；人不如人，歐美前十大工業(yè)軟件企業(yè)員工總數(shù)將近20萬，中國前十大工業(yè)軟件企業(yè)員工總數(shù)不足5000；技不如人。

但是，工業(yè)軟件這個領(lǐng)域又是繞不過去的。如果沒有工業(yè)軟件這個基礎(chǔ)，不僅中國制造失去了根基，關(guān)鍵領(lǐng)域嚴重受制于人，更無法實現(xiàn)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。正如賽迪智庫電子信息研究所副所長陸峰所說，發(fā)展工業(yè)軟件是推進數(shù)字化制造的必然選擇，也是推進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，更是建設(shè)制造強國的必然要求。


產(chǎn)學研合作，為國家解決“卡脖子”難題

EDA是復旦大學集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室的主攻方向之一。作為長期堅持芯片設(shè)計方法學與設(shè)計自動化領(lǐng)域研究的團隊，近年來， EDA創(chuàng)新團隊承擔了國家自然科學基金重點專項的研發(fā)，其使命是提出“硬核”原創(chuàng)理論，研發(fā)創(chuàng)新工具，針對國家急需的高端通用芯片設(shè)計，圍繞國產(chǎn)高性能處理器設(shè)計和工業(yè)界模擬集成電路芯片設(shè)計等重大需求，形成產(chǎn)、學、研閉環(huán)。

據(jù)團隊介紹，此前模擬電路設(shè)計主要依靠工程師人工調(diào)整晶體管尺寸、電阻或電容大小等參數(shù)。而團隊的研發(fā)目標，就是用算法或軟件工具實現(xiàn)自動調(diào)參，這不僅可以減少工程師的工作負擔，也能通過算法尋找更優(yōu)解，以獲得比人工設(shè)計更好的電路性能。

因此，這就需要團隊成員們走出實驗室，直面工業(yè)界的實際情況和需求。

參與研發(fā)模擬電路自動化項目時，曾璇、楊帆、畢朝日、嚴昌浩等團隊成員每天和工業(yè)界一線工程師們一起工作、交流，為了方便進出，“甚至在公司開了工卡”。微電子學院助理研究員畢朝日對此印象深刻。

最終，團隊提出了人工智能的集成電路自動優(yōu)化方法、基于機器學習的集成電路統(tǒng)計分析方法等創(chuàng)新方法，為模擬集成電路和數(shù)字集成電路的人工智能設(shè)計EDA提供了全新的理論框架，并研制出模擬電路智能優(yōu)化工具，相比人工設(shè)計，效率提升約為3倍到10倍。

對芯片制造來說，“成品率”是一道難關(guān)。團隊成員、大數(shù)據(jù)學院青年研究員酈旭東介紹，于工業(yè)界而言，芯片制造的商業(yè)價值需要在大規(guī)模生產(chǎn)中才得以實現(xiàn)，“成功造一塊芯片不夠，它需要成千上萬的芯片都在流水線上能做出來”，并且確保它們都是合格的成品。

針對這道難關(guān)，團隊研發(fā)了全芯片CMP仿真工具和啞元金屬填充工具，以及全芯片銅互連化學機械拋光仿真和機臺壓力分配工具，解決了集成電路成品率提升的共性關(guān)鍵技術(shù)，對提高成品率起到了重要作用。

這些年，團隊的研究項目都與工業(yè)界最緊迫的問題相關(guān)聯(lián)，對此，團隊成員倍感欣慰?！拔覀冄邪l(fā)的工具到企業(yè)就變成生產(chǎn)力，能真正為解決國家“卡脖子”問題貢獻一份力量，這是很有意義的。”畢朝日說。

國產(chǎn)EDA面臨的機遇與挑戰(zhàn)

EDA軟件有著“芯片之母”的稱號，在其核心能力自主化成為不得不做的一項選擇時，2020年成為國產(chǎn)EDA迎來新發(fā)展的元年。

從2020年開始，華大九天、概倫電子、廣立微三家國內(nèi)老牌EDA公司陸續(xù)啟動上市，并分別在模擬電路、SPICE建模、良率分析等不同領(lǐng)域“各自美麗”；同時，2020年也有芯和、鴻芯微納、芯華章、芯行紀等新興EDA公司，在國外巨頭夾縫中實現(xiàn)快速發(fā)展，融資頻次和數(shù)額顯示賽道價值受到重估，國產(chǎn)EDA的高壁壘、稀缺性、戰(zhàn)略性也終于走進人們的視野。

然而經(jīng)歷3年多的迅速成長發(fā)展，國產(chǎn)EDA碩果與爭議并存。

在集成電路設(shè)計年會ICCAD2023上，一組國產(chǎn)EDA的發(fā)展數(shù)據(jù)公布：在全球140家EDA企業(yè)中中國擁有87家。并且中國EDA市場成長率也遠超全球EDA平均成長率，根據(jù)SEMI統(tǒng)計，2020年全球EDA市場規(guī)模（含IP，約40.38億美元）為114.67億美元，同比增長11.63%。而2020年中國市場增長高達27.7%。根據(jù)中國半導體協(xié)會平臺發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，預計2022-2025年中國EDA市場將保持高速增長,復合年均增長率為15.64%。

在中國成為全球半導體產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大且兼具高成長性的重要市場之際，國產(chǎn)EDA的快速發(fā)展有其堅實基礎(chǔ)：不僅得益于行業(yè)賽道的高價值、中國以半導體為代表的數(shù)字經(jīng)濟整體的進步，同時獨立自主的發(fā)展戰(zhàn)略也在推動這一特殊產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)持續(xù)活躍。

EDA處于整個IC產(chǎn)業(yè)鏈上游，決定著集成電路的產(chǎn)業(yè)競爭力。沒有EDA軟件的配合，突破架構(gòu)、制程限制難度更大。

業(yè)內(nèi)人士稱，諸如國產(chǎn)大算力芯片設(shè)計公司，GPGPU, AI, CPU等領(lǐng)域快速發(fā)展，出于供應(yīng)鏈安全考慮，大量國產(chǎn)EDA使用需求將持續(xù)釋放。

2023年，中國集成電路設(shè)計企業(yè)依然有3451家，比去年3243家多了208家；預計全年銷售額5774億元，相比2022年增長了8%，其中銷售過億的企業(yè)有625家，比2022年也增加了59家。中國設(shè)計企業(yè)數(shù)量與收入穩(wěn)健成長，為國產(chǎn)EDA提供了廣闊的應(yīng)用空間。

但是繁華之下，國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)存在的薄弱環(huán)節(jié)和現(xiàn)實挑戰(zhàn)亦不容忽視。

除了華大九天、概倫等在模擬EDA能滿足一定國產(chǎn)化導入的需求外，國內(nèi)能提供數(shù)字全流程公司還是少數(shù)。公開報道顯示，鴻芯微納、芯華章、芯和等是少數(shù)能提供數(shù)字實現(xiàn)、數(shù)字驗證、封裝設(shè)計等全流程的國產(chǎn)EDA企業(yè)。

過去一年以來一級市場經(jīng)歷“速凍”期，上市門檻大幅收窄，進一步考驗國產(chǎn)EDA公司自我造血能力。今年公開的EDA領(lǐng)域融資只有國微芯、芯華章、九霄智能、聯(lián)方電子、培風圖南等數(shù)家，顯示了資本市場越來越“精挑細選”。

另外，國產(chǎn)EDA工具發(fā)展尚需必要的時間積累和考驗，其中特別是對于新興企業(yè)來說，大多數(shù)仍處在和客戶導入、打磨階段。市場與產(chǎn)業(yè)期待國產(chǎn)EDA爆發(fā)期到來。