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來(lái)源: 21世紀經(jīng)濟報道 在快速迭代升級的半導體市場(chǎng)，越是偏上游產(chǎn)業(yè)環(huán)節，其前沿性發(fā)展和生態(tài)聚合力正顯得愈發(fā)重要。 諸如近日美國商務(wù)部工業(yè)安全局（BIS）發(fā)布對出口管制的技術(shù)文件就提及一項：專(zhuān)為用于開(kāi)發(fā)具有任何GAAFET結構的集成電路計算機輔助電子設計ECAD/EDA軟件。 EDA被稱(chēng)為“芯片之母”，是一個(gè)公認市場(chǎng)規模本身不大，但卻能撬動(dòng)半導體后續環(huán)節的關(guān)鍵“杠桿”。 
（EDA在數字經(jīng)濟行業(yè)處在核心撬動(dòng)位置，圖源：民生證券研報） 該領(lǐng)域也備受資本市場(chǎng)和地方政府重視。近兩年來(lái)，陸續有國內EDA細分領(lǐng)域深耕公司走向上市或積極參與融資，而包括上海、廣州、珠海、合肥、杭州等城市都在相關(guān)集成電路文件中提到對EDA不同層面的支持。 當然，從發(fā)展時(shí)限來(lái)說(shuō)，國內相關(guān)公司在EDA領(lǐng)域的起步并不算晚，但后續發(fā)力偏晚。這導致目前海外大廠(chǎng)依然在國內占據了近乎壟斷的市場(chǎng)份額，從業(yè)務(wù)覆蓋面來(lái)說(shuō)，海外大廠(chǎng)的積累更久遠、生態(tài)聚合也更成熟。 在半導體生態(tài)積極聯(lián)動(dòng)的環(huán)境下，雖然下游終端電子市場(chǎng)出現較為明顯兩極分化態(tài)勢，但EDA這類(lèi)上游公司依然實(shí)現了業(yè)績(jì)穩定增長(cháng)，這顯示出行業(yè)上游成長(cháng)的確定性、抗風(fēng)險能力。
（國內主要EDA上市公司2022年上半年主要業(yè)績(jì)表現，均保持較高增勢。圖源：Wind） 多名業(yè)內人士向21世紀經(jīng)濟報道記者分析，目前美國的舉措短期內并不會(huì )對中國EDA公司帶來(lái)太大影響，因為國內目前還沒(méi)有發(fā)展到GAAFET技術(shù)路線(xiàn)階段。但長(cháng)遠還需要進(jìn)一步觀(guān)察。 同時(shí)，雖然海外三大EDA巨頭在此前多年通過(guò)收并購完成了今天的地位躍遷，但放在中國市場(chǎng)則不同往日。國內廠(chǎng)商目前多聚焦在細分領(lǐng)域發(fā)展，還需要進(jìn)一步夯實(shí)能力邊界，以點(diǎn)工具為突破口，打開(kāi)新空間。 “芯片之母” 作為一個(gè)重要的軟件工具，“芯片之母”對于芯片行業(yè)的意義到底是什么？ 云岫資本李俊超博士向記者描述道，EDA的核心作用在于，倘若把芯片設計類(lèi)比為蓋房子，那么對這個(gè)“房子”要設計幾間臥室、幾個(gè)廳，不同房間什么功能，這些需求匯集到一張圖紙上，就是EDA完成的主要工作，后續則將這個(gè)“圖紙”交給晶圓廠(chǎng)把房子“建造”出來(lái)。 其中相對重要的就是對全流程設計能力的掌握。舉例來(lái)說(shuō)，相對復雜的數字芯片一般分為前端設計和后端設計，前端部分主要涉及對“房間”功能的定義，后端部分則是對“房間”之間的能力如何連接（如走廊、水電設計）等進(jìn)行設定�！氨M量全流程能力都覆蓋，才容易在客戶(hù)端占有一席之地�！彼m稱(chēng)。 從芯片類(lèi)型看，模擬芯片的EDA從流程和復雜性來(lái)說(shuō)相對簡(jiǎn)單，數字芯片則相對復雜；從應用環(huán)節看，設計類(lèi)EDA面向的市場(chǎng)規模會(huì )高于制造類(lèi)EDA。 查閱國內EDA公司的招股書(shū)可發(fā)現，目前能夠實(shí)現模擬電路設計全流程工具覆蓋的是華大九天，但在數字芯片方面，國產(chǎn)廠(chǎng)商還有不小拓展空間。當然，發(fā)展路線(xiàn)并無(wú)好壞，不同EDA公司選擇的路徑不盡相同。 李俊超就認為，由于數字芯片設計的前端和后端相對獨立，那么國內EDA公司在拓展能力邊界過(guò)程中，率先實(shí)現數字芯片前端流程覆蓋，或后端流程全覆蓋，會(huì )是更適宜的發(fā)展路線(xiàn)。 針對發(fā)展模式，概倫電子在招股書(shū)中提到，“全球范圍內EDA公司存在兩種不同的發(fā)展特點(diǎn)：優(yōu)先重點(diǎn)突破關(guān)鍵環(huán)節核心EDA工具，在其多個(gè)核心優(yōu)勢產(chǎn)品得到國際領(lǐng)先客戶(hù)驗證并形成國際領(lǐng)先地位后，針對特定設計應用領(lǐng)域推出具有國際市場(chǎng)競爭力的關(guān)鍵流程解決方案；或優(yōu)先重點(diǎn)突破部分設計應用形成全流程解決方案，然后逐步提升全流程解決方案中各關(guān)鍵環(huán)節核心EDA工具的國際市場(chǎng)競爭力�！�
（全球EDA行業(yè)簡(jiǎn)要格局，圖源：華大九天招股書(shū)） 從標的來(lái)說(shuō)，這兩種不同路徑對應的公司，前者典型有概倫電子和廣立微，概倫電子覆蓋的具體環(huán)節為，制造環(huán)節工藝平臺開(kāi)發(fā)階段的器件模型建模驗證工具和設計環(huán)節模擬電路EDA中的電路仿真與驗證工具；廣立微目前已經(jīng)實(shí)現在集成電路成品率提升領(lǐng)域的全流程覆蓋，未來(lái)將從制造端向設計端延伸；后者典型則是華大九天，主要覆蓋模擬電路設計全流程、平板顯示電路設計全流程，同時(shí)還涉足部分數字電路設計和晶圓制造環(huán)節。 頭豹研究院TMT行業(yè)高級分析師王品臻向記者補充道，“在數字電路 EDA領(lǐng)域目前國內廠(chǎng)商也已有布局：在前端設計領(lǐng)域有芯華章、若貝電子、上海阿卡思、國微思爾芯等公司；后端設計領(lǐng)域有國微思爾芯與行芯等公司布局；華大九天也在招股書(shū)中披露，目前公司在數字電路EDA領(lǐng)域僅覆蓋數字電路設計的部分流程，尚未實(shí)現全流程工具覆蓋，IPO募投也將用于提升數字電路設計領(lǐng)域的工具覆蓋率。目前絕大部分公司提供的都是點(diǎn)工具，全鏈路的覆蓋仍需發(fā)展�！� 概倫電子在招股書(shū)中分析了這種格局的背景，“面對國際EDA巨頭超過(guò)30年的發(fā)展歷史和長(cháng)期以來(lái)各自年均十億美元左右的研發(fā)投入與數千人的研發(fā)團隊的不斷研發(fā)創(chuàng )新和生態(tài)壁壘，在較短時(shí)間內只能首先針對中低端的部分芯片設計形成全流程覆蓋，然后通過(guò)長(cháng)時(shí)間的持續投入和市場(chǎng)引導逐漸形成市場(chǎng)競爭力�！� 產(chǎn)業(yè)競合 回看此次美國部分限制出口的技術(shù)涉及GAAFET路線(xiàn)。李俊超向21世紀經(jīng)濟報道記者分析，從硅基的發(fā)展路線(xiàn)看，理論上說(shuō)，GAAFET路線(xiàn)適用于3nm以下工藝制程，目前三星已經(jīng)在應用，臺積電尚且還在使用FinFET結構�！伴L(cháng)期看，美國的核心思路是卡住往前的發(fā)展路線(xiàn)，因此對未來(lái)發(fā)展的影響還有待觀(guān)察�！� 王品臻則向記者表示，在目前常見(jiàn)的芯片制程中，FinFET仍為主流。所以目前來(lái)看影響不大，如果限制繼續，對未來(lái)的高端芯片會(huì )產(chǎn)生一定影響。 “根據國際器件和系統路線(xiàn)圖（IRDS）規劃，2021開(kāi)始， FinFET結構將逐步被GAAFET結構所取代, 所以說(shuō)GAAFET結構路線(xiàn)是大勢所趨。倘若繼續受這些限制影響，確實(shí)也將影響到臺積電將來(lái)2nm后對中國廠(chǎng)商的晶圓供貨�！彼M(jìn)一部分析。
（全球前五大EDA公司市場(chǎng)份額，2018-2020年期間前三大巨頭近乎占據壟斷地位，圖源：華大九天招股書(shū)） 無(wú)論外部影響幾何，對于產(chǎn)業(yè)本身來(lái)說(shuō)，正因為身處類(lèi)似銜接功能的環(huán)節，EDA公司的發(fā)展，與生態(tài)的相互融合更加重要。 李俊超向記者指出，對于EDA公司來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)技術(shù)向前演進(jìn)，下一代的技術(shù)路線(xiàn)如何搭建，核心需要與頭部的芯片設計公司和晶圓廠(chǎng)共同溝通達成推進(jìn)的目的。 換句話(huà)說(shuō)，這也意味著(zhù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)動(dòng)的重要性。目前國內EDA公司的起步雖早，但經(jīng)歷過(guò)一段時(shí)間被海外廠(chǎng)商的沖擊而停滯時(shí)期，因此與海外頭部廠(chǎng)商之間還存在一定差距。那么中國EDA公司的發(fā)展，就需要積極與國內相關(guān)頭部生態(tài)公司的緊密聯(lián)動(dòng)和實(shí)踐。 王品臻有類(lèi)似邏輯。他分析認為，EDA廠(chǎng)商競爭的關(guān)鍵因素主要有三點(diǎn)：底層技術(shù)積累，算法實(shí)現能力，產(chǎn)品的完備性。 舉例來(lái)說(shuō)，在EDA工具里內嵌了大量引擎，需要對芯片模型進(jìn)行處理，其中涉及如半導體材料學(xué)、量子力學(xué)等底層技術(shù)的應用理解等，這將影響EDA實(shí)現的工藝精度。而在設計模擬的仿真器及數字的后端布局布線(xiàn)工具時(shí)，算法的好壞和實(shí)現差異，是決定用戶(hù)體驗和EDA工具質(zhì)量的關(guān)鍵要素。 王品臻指出，相比海外頭部廠(chǎng)商，國內EDA公司目前的差距主要表現在工藝方面�！霸谙冗M(jìn)工藝方面，國外三巨頭長(cháng)期深度綁定頭部代工廠(chǎng)，國內的EDA廠(chǎng)商機會(huì )較少，因此在高端芯片方面較為落后�？紤]到美國未來(lái)可能會(huì )收緊限制范圍，本土IC設計企業(yè)一定會(huì )有提升本土EDA工具的考慮，以保障自身供應鏈安全，這將加速EDA領(lǐng)域的國產(chǎn)化進(jìn)程，進(jìn)而推動(dòng)縮小與國際EDA廠(chǎng)商的差距�！� 新機遇 從歷史發(fā)展路徑看，全球頭部的三家EDA公司雖發(fā)展歷程不同，但都經(jīng)歷了不斷向外收并購進(jìn)行擴張，一定程度促成今天頭部地位的過(guò)程。 不過(guò)反觀(guān)國內廠(chǎng)商，李俊超認為，此前頭部公司的擴張行為，多基于公司彼時(shí)產(chǎn)品和客戶(hù)狀況穩定，通過(guò)收購可以擴大能力邊界。但目前國內廠(chǎng)商還尚未發(fā)展到如此階段，多數公司都處在發(fā)展期，需要待走到一定成熟階段后，比如數字芯片EDA領(lǐng)域出現上市公司，方可考慮后續的外延收并購動(dòng)作。
（全球EDA三巨頭歷史上通過(guò)收并購實(shí)現快速成長(cháng)，圖源：民生證券研究院） 據他回顧，20世紀90年代，芯片產(chǎn)業(yè)大分工模式剛剛開(kāi)啟，EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑尚未定型。彼時(shí)新思科技通過(guò)設計一個(gè)邏輯綜合工具，打通了數字芯片前端和后端的銜接，由此打通了全流程EDA能力覆蓋而成就如今的行業(yè)頭部位置。 但目前芯片設計流程和工具都基本定型，導致EDA行業(yè)的發(fā)展也難再有較大變化。處在后發(fā)位置的國內廠(chǎng)商，需要加速從精度、到覆蓋環(huán)節、到高制程能力等方面進(jìn)行追趕。 民生電子則指出，從前端設計（邏輯實(shí)現）-前端仿真/驗證-后端設計（物理實(shí)現）-后端驗證/仿真-流片的全流程設計平臺基本被國際巨頭壟斷，護城河很深。國產(chǎn)EDA進(jìn)入壁壘較大，機會(huì )在于以點(diǎn)工具為突破口，由點(diǎn)及面逐步發(fā)展。 該機構以華大九天為例，其以模擬電路仿真軟件為突破口，將IC領(lǐng)域的全流程設計支持技術(shù)遷移到液晶面板設計全流程，隨著(zhù)中國液晶面板的崛起，同步占領(lǐng)市場(chǎng)，隨后逐步過(guò)渡到模擬全流程等軟件的發(fā)展�！斑@種以點(diǎn)工具為切入點(diǎn)尋找新發(fā)展機會(huì )的模式，可以幫助國產(chǎn)EDA尋找新的突破口，打開(kāi)新的市場(chǎng)空間�！泵裆娮颖硎�。 而隨著(zhù)摩爾定律走向失效，市場(chǎng)也在呼喚新的技術(shù)路線(xiàn)，以應對更高成本的迭代路徑，典型如Chiplet，這對EDA行業(yè)同樣帶來(lái)新改變機會(huì )。 王品臻解釋道，Chiplet下，更多異構芯片和各類(lèi)總線(xiàn)的加入，整個(gè)過(guò)程將會(huì )變得更加復雜，對EDA工具也提出了新要求�！癈hiplet的思想是將不同的小芯粒通過(guò)先進(jìn)封裝形成系統芯片。因此首先EDA工具需要在芯片互聯(lián)接口的標準化方面進(jìn)行改進(jìn)；其次是可擴展性，Chiplet下芯片設計工程師需要同時(shí)對多個(gè)芯粒進(jìn)行布局和驗證�！� 李俊超則向記者分析，由于Chiplet需要采用堆疊方式進(jìn)行設計，那么將十分考驗散熱能力。對于EDA工具的要求就在于，如何保障不同Chiplet間堆疊后產(chǎn)生的熱度不會(huì )損壞芯片。 相比之下，頭部EDA公司可能會(huì )略早發(fā)現這些挑戰，不過(guò)由于行業(yè)都還在對此探索，因此不會(huì )有太大差距。 “采用Chiplet這種對制程沒(méi)有太高要求的方式，核心需要做好堆疊相關(guān)能力和挑戰，研究清楚就更容易在這方面達到全球領(lǐng)先水平�！彼m稱(chēng)，這就類(lèi)似于回歸到相對成熟的制程技術(shù)比拼，國內在該領(lǐng)域還有追趕機會(huì )，由此縮短Chiplet相關(guān)EDA能力的差距。 在他看來(lái)，在Chiplet領(lǐng)域EDA的發(fā)展進(jìn)程，可以類(lèi)比為前述20世紀末期芯片產(chǎn)業(yè)分工尚未完成時(shí)，EDA行業(yè)面臨新環(huán)境的狀況。 “從Chiplet角度看，全球都處在同樣水平線(xiàn)競爭，標準還沒(méi)完全確定，就看誰(shuí)提出的基礎能力和標準更適用，誰(shuí)能夠以此進(jìn)一步推向全球。從這個(gè)角度說(shuō)，Chiplet是難得國內和海外公司共同推進(jìn)生態(tài)、制定標準的發(fā)展進(jìn)程�！崩羁〕赋�，因此目前還看不到誰(shuí)能有在Chiplet領(lǐng)域“一統天下”的路線(xiàn)，因此對中國廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)機會(huì )。當然，走向更高制程的芯片階段是必然趨勢，因此國內對此也需要繼續追趕。 |
