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來(lái)源：財聯(lián)社 ChatGPT概念股遭市場(chǎng)熱炒，業(yè)內認為，ChatGPT極度依賴(lài)算力，算力芯片復雜度和數量需求急劇上升，變相提升了EDA需求。另一方面，人工智能技術(shù)也可以?xún)?yōu)化EDA工具，進(jìn)一步提升芯片設計的效率。 EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈最上游、最高端和最核心的產(chǎn)業(yè)，被稱(chēng)為半導體行業(yè)的“七寸”，幾乎沉淀了整個(gè)半導體產(chǎn)業(yè)中所有的核心技術(shù)問(wèn)題，其涉及的芯片IC設計、布線(xiàn)、驗證和仿真等方面都直接決定著(zhù)集成電路的產(chǎn)業(yè)競爭力。目前全球EDA市場(chǎng)由新思科技（Synopsys）、鏗騰電子（Cadence）和西門(mén)子EDA三巨頭壟斷，2020年CR3高達近70%，而我國本土EDA企業(yè)在上世紀90年代曇花一現后迅速衰落，直到2008年后華大九天、概倫電子、廣立微、芯華章等從三巨頭業(yè)務(wù)鏈的“縫隙中”切入市場(chǎng)，再次推動(dòng)EDA國產(chǎn)化。 好消息是，華為不久前宣布已基本實(shí)現14nm以上EDA工具國產(chǎn)化，2023年將完成對其全面驗證。華為被美國列入實(shí)體清單后，遭三大海外EDA巨頭斷供，此后一直試圖聯(lián)合國內相關(guān)廠(chǎng)商共同推動(dòng)EDA的國產(chǎn)化。市場(chǎng)人士表示，雖然不確定華為合縱連橫所構建的14nm以下國產(chǎn)EDA軟件生態(tài)究竟競爭力如何，但中國EDA產(chǎn)業(yè)無(wú)疑正在進(jìn)入新的篇章。 ▌EDA——半導體皇冠上的明珠、數字經(jīng)濟基石 高研發(fā)投入+穩固生態(tài)聯(lián)盟造就行業(yè)巨頭 EDA有著(zhù)“芯片之母”稱(chēng)號，一個(gè)完整的集成電路設計和制造流程主要包括工藝平臺開(kāi)發(fā)、集成電路設計和集成電路制造三個(gè)階段，三個(gè)設計與制造的主要階段均需要對應的EDA工具作為支撐。 
根據ESD Alliance 數據，2016年至2021年全球EDA市場(chǎng)規模從85.23億美元增長(cháng)至132.75億美元，復合增長(cháng)率9.27%。Verified Market Research數據顯示，2028年全球EDA市場(chǎng)規模有望達到215.6億美元。盡管相較于千億美元以上規模的集成電路產(chǎn)業(yè)，EDA市場(chǎng)規模微不足道，但卻必不可少，杠桿效應明顯。根據SEMI數據，2021年132億美元的EDA市場(chǎng)支撐著(zhù)年產(chǎn)值幾百億美元的IC設備行業(yè)、年產(chǎn)值幾千億美元的IC制造行業(yè)、年產(chǎn)值幾萬(wàn)億美元的電子產(chǎn)業(yè)、以及年產(chǎn)值幾十萬(wàn)億美元的數字經(jīng)濟。EDA是這條倒金字塔型產(chǎn)業(yè)鏈的基石，是集成電路、電子信息、乃至全球數字經(jīng)濟的賦能者。
全球EDA行業(yè)參與者分為三級競爭梯隊。第三梯隊企業(yè)聚焦于某些特定領(lǐng)域或用途的點(diǎn)工具，整體規模和產(chǎn)品完整度與前兩大梯隊的企業(yè)存在明顯差距。國產(chǎn)廠(chǎng)商華大九天在部分領(lǐng)域擁有全流程工具，處于第二梯隊。而擁有完整、全流程產(chǎn)品的Synopsys、Cadence和Siemens EDA屬于第一梯隊，2020年CR3達69.54%，壟斷市場(chǎng)。
高壟斷的背后是高企的壁壘——持續高強度的研發(fā)投入和上下游協(xié)同的生態(tài)聯(lián)盟。 研發(fā)投入方面，隨著(zhù)半導體行業(yè)迅速更新迭代，三大巨頭不斷推出領(lǐng)先技術(shù)引領(lǐng)EDA行業(yè)發(fā)展，如Synopsys近年陸續推出業(yè)界最快的仿真系統ZeBu Server-4；Cadence發(fā)布功能驗證領(lǐng)域突破性產(chǎn)品Palladium Z1；Mentor Graphics不斷更新其占全球領(lǐng)先地位的PCB設計解決方案。三大巨頭每年的研發(fā)費用率基本保持在30%以上的水平，2021年Synopsys和Cadence的研發(fā)費用率分別高達35.80%和37.95%。
另一大壁壘是芯片設計廠(chǎng)商、EDA廠(chǎng)商和芯片制造廠(chǎng)商之間的鐵三角關(guān)系。隨著(zhù)工藝及制程的升級，芯片的設計成本呈現非線(xiàn)性增長(cháng)態(tài)勢，三方更傾向于保持穩定的合作關(guān)系以將各類(lèi)不確定性以及流片的風(fēng)險降至最低。頭部廠(chǎng)商們在過(guò)去三十年里積累了大量的合作經(jīng)驗和相關(guān)IP，形成了極其穩定，且聯(lián)系相當密切的生態(tài)聯(lián)盟。同時(shí)整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)設計、制造及應用產(chǎn)業(yè)鏈的持續發(fā)展由上述鐵三角關(guān)系緊密配合、共同推進(jìn)，單一參與者短期內難以對行業(yè)格局變化產(chǎn)生決定性影響。
不過(guò)，芯片設計涉及的流程、種類(lèi)和工藝的復雜多樣性導致EDA細分工具眾多，除生態(tài)壁壘外，不同細分領(lǐng)域的技術(shù)壁壘同樣較高。對于頭部公司來(lái)說(shuō)，難以在短期內同時(shí)覆蓋諸多細分領(lǐng)域，這使得初創(chuàng )公司能夠通過(guò)差異化競爭進(jìn)入EDA行業(yè)，同時(shí)為國產(chǎn)廠(chǎng)商提供了發(fā)展的契機。 ▌三大巨頭強勢并購 國產(chǎn)EDA“夾縫”求生 ChatGPT或提供翻身資本 與大眾印象不同的是，中國EDA產(chǎn)業(yè)起步非常早。80年代，因巴黎統籌委員會(huì )禁止向中國銷(xiāo)售先進(jìn)電子CAD軟件，中國正式啟動(dòng)EDA國產(chǎn)化工程，1993年開(kāi)發(fā)出“熊貓系統”。熊貓EDA一經(jīng)面世，短時(shí)間內就被裝至20家設計公司，完成近200個(gè)芯片品種，但好景不長(cháng)，1994年“巴統”禁令取消后，海外EDA三巨頭大舉進(jìn)入中國市場(chǎng)，向熊貓系統祭出了一套“組合拳”。 當時(shí)熊貓EDA匹配華晶，局限于模擬芯片，門(mén)類(lèi)太少，溢價(jià)能力弱，并且極其缺乏IP，增值服務(wù)幾乎沒(méi)有。國際巨頭們專(zhuān)門(mén)針對熊貓系統的強勢環(huán)節提供免費工具，同時(shí)又在熊貓覆蓋不到，或相對較薄弱的其他環(huán)節提高收費，定向狙擊國內EDA企業(yè)。另一方面，巨頭們在對學(xué)術(shù)機構的覆蓋上，進(jìn)行無(wú)償捐贈，提出共建實(shí)驗室，從高校開(kāi)始培養整個(gè)行業(yè)的使用習慣，占領(lǐng)用戶(hù)心智。熊貓系統在多重夾擊下，被迫離開(kāi)內地市場(chǎng)，轉向中國香港、中國臺灣，甚至一度遠走美國。中國EDA產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)競爭中學(xué)到了第一課， “免費的才是最貴的” 。 直到2008年4月，國家科技重大專(zhuān)項“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產(chǎn)品”實(shí)施方案經(jīng)國務(wù)院常務(wù)會(huì )議審議并原則通過(guò)，EDA行業(yè)作為國家十六個(gè)科技重大專(zhuān)項之一再次獲得政策鼓勵和扶持。華大九天、概倫電子、廣立微電子、國微集團和芯和半導體等國產(chǎn)公司開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)的主流視野。 EDA企業(yè)擴張的核心手段是收購和并購，公司依靠技術(shù)與資本的雙重力量，在擴充產(chǎn)品線(xiàn)的同時(shí)將潛在的挑戰者“扼殺”在萌芽狀態(tài)。此時(shí)國際巨頭們已經(jīng)通過(guò)大量并購優(yōu)秀EDA點(diǎn)工具廠(chǎng)商實(shí)現了EDA全流程覆蓋。Cadence于1989年收購Verilog，成功解決了復雜度帶來(lái)的芯片性能驗證問(wèn)題；2001年收購S(chǎng)ilicon Perspective，將1C布局工具和S1分析工具收入囊中；2002年收購1BM硬件仿真業(yè)務(wù)，真正占領(lǐng)硬件仿真高地，一度成為行業(yè)霸主。而Synopsys在2002年以8.3億美元收購Avanti，讓公司成為了EDA歷史上第一家可以提供頂級前后端完整1C設計方案的領(lǐng)先EDA工具商，幾次關(guān)鍵并購后完成了對Cadence的超越。 國產(chǎn)EDA廠(chǎng)商只能在三巨頭業(yè)務(wù)鏈的縫隙中尋找突破口。華大九天選擇了模擬電路仿真軟件，它將芯片領(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，這個(gè)技術(shù)轉移正好伴隨中國液晶面板的崛起從而占領(lǐng)市場(chǎng)，進(jìn)而幫助華大九天繼續打開(kāi)了模擬電路全流程設計的窗口。其他如概倫電子在SPICE建模工具及噪聲測試系統方面技術(shù)處于領(lǐng)先地位，廣立微在良率分析和工藝檢測的測試機方面具有明顯優(yōu)勢。2020年，華大九天在國內EDA市場(chǎng)以4.5%的市占率排名第四，已經(jīng)超過(guò)另外兩大海外大廠(chǎng)Ansys和Keysight。 對于華為3月底宣布基本實(shí)現了14nm以上EDA工具的國產(chǎn)化的消息，有市場(chǎng)人士表示令人振奮，但也表示中國半導體產(chǎn)業(yè)本身還有很長(cháng)的路要走，突破了14nm制程工具的國產(chǎn)化，其實(shí)只是剛剛開(kāi)始這場(chǎng)追趕國際先進(jìn)水平的長(cháng)征，就像徐直軍在誓師大會(huì )上所說(shuō)，雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。 不過(guò)，也有分析人士表示，以ChatGPT為首的AI大模型橫空出世后，國產(chǎn)EDA似乎有打 “翻身仗”的資本。隨著(zhù)未來(lái)算力提升，AI賦能下的EDA軟件將顛覆傳統設計方式，或許能迫使國內外EDA企業(yè)重新站到同一起跑線(xiàn)前。在摩爾定律停滯的大背景下，chiplet等新技術(shù)所帶來(lái)的“敏捷驗證”、“快速迭代”、“方法整合”等新需求，也帶給國產(chǎn)EDA軟件更多機遇。 |
