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    “芯片之母”EDA的國產化之路

    2021/8/6 13:18:00 來源: 評論(0)0

    芯片EDA國產化之路

    作為芯片設計過程中必需的軟件工具,EDA(電子設計自動化)一直被視為是“芯片產業皇冠上的明珠”,且是IC設計產業最上游、最高端的環節。

    目前全球的EDA市場主要由三家美國大廠占據了接近八成市場份額,雖然三巨頭之間的份額每年會略有波動,但寡頭壟斷的趨勢已經基本成型。

    相比之下,國內EDA公司起步略晚,但近年間,隨著以華為海思、中興微電子在內的龍頭國內半導體設計公司陸續走強,讓產業生態之間的共生共進有了土壤,相關EDA公司在近兩年來也開始陸續籌備登陸科創板事宜。

    根據SEMI電子系統設計聯盟發布的數據,中國公司EDA營收的全球占比曾經非常小,目前正在迅速縮小與北美的差距,后者仍然是最大的市場。

    客觀來說,若僅從公司成立時間計算,如今國內市場份額最高的華大九天在2009年成立,但前述三巨頭的成立時間均在1980年代。疊加摩爾定律支撐著幾十年間工藝制程的快速迭代進度,這意味著我們國家在此領域依然有較大追趕空間。而進入后摩爾定律時代對新技術路線的探索,則被視為有可能讓國內公司有加速追趕的勢能。

    巨頭壟斷EDA

    EDA之所以重要,是因為不同于傳統軟件,在設計和使用過程中可以不斷修改bug;芯片產品一旦流片制造出來后無法更改,這就需要借助EDA軟件。

    通過在EDA軟件虛擬地進行設計、模擬、仿真等環節,確認無誤后,才正式流片。而芯片設計人員往往借助EDA工具會對幾十萬乃至于數十億的晶體管進行設計,如此可以減少整體芯片設計和制造的資金及時間成本。

    據賽迪智庫統計,在我國的EDA工具市場競爭格局來看,新思科技(Synopsys)和楷登電子(Cadence)分別占據30%左右份額,西門子旗下公司近三年間份額大約在15%上下。其中,楷登電子在國內的份額近兩年間有1%-3%左右的份額提升,整體市占率略超過新思。

    TrenForce集邦咨詢分析師姚嘉洋告訴21世紀經濟報道記者,新思科技、楷登電子兩家公司在這幾年的營運策略開始有些不同之處,新思開始強化在Software integrity Product(軟件集成型產品)的發展,并且平均發展旗下各產品線的產品實力,因此并購動作頻頻,同時也能強化營收表現;反觀楷登,并購動作相對較少,在EDA相關領域的營收卻也呈現穩定成長的態勢。

    “從這一點大概可以看出,楷登在EDA的產品線實力底蘊較為扎實,漸漸取得客戶信賴。”他進一步向記者指出,因此若單以EDA營收表現來看,楷登略勝新思一籌;但以總營收而言,則是新思科技小贏楷登。

    姚嘉洋認為,在EDA行業,海外三家巨頭公司的經營早已行之有年,整體行業的發展也已經相當成熟,在技術未能有較大突破的情況下,三家份額差距較小,不至于彼此之間出現絕對領先份額的寡頭公司。

    不過這些頭部公司如今的發展也不僅限于EDA行業本身。從產業環節來看,EDA是一個自身規模不高,但是能夠撬動龐大下游芯片市場的關鍵細分行業,因此其毛利率往往極高,大約普遍在90%上下。

    也正因為EDA本身不是一個大行業,國際上的前兩家巨頭新思科技和楷登電子,如今已經發展成為EDA+IP并行的模式。

    云岫資本高級經理李俊超告訴21世紀經濟報道記者,采取EDA+IP發展模式,是由于EDA公司面向的下游客戶都是芯片設計公司或晶圓廠,處在上游的不同環節如EDA或IP公司,若能將不同的能力整合在一起,將帶來很強協同效應。

    “兩個產業環節共同介入,也可以擴大市場空間和銷售額。”他續稱,不過得以進入新的產業環節也并不是完全由單個公司自生技術積累而來,如新思科技就是通過大量并購IP類公司實現了如今的兩條業務并行發展路線。而未來,隨著國內EDA公司的進一步發展,若想走類似路徑,也可以通過自研和行業整合并行的路線推進。

    國產EDA直追

    歷史資料顯示,我們國家在EDA領域的起步時間并不算晚,只是在開放性的市場環境之下,國內培育EDA的土壤并不深厚,才有了一定時間的停滯期。

    華大九天招股書大致描述過國內EDA產業的發展歷程。20世紀70-80年代,受海外禁運管制影響,中國無法購買到國外EDA工具,因此開始進行自主研發與攻關,并在1988年啟動國產EDA工具“熊貓系統”的研發工作。

    90年代初,華大九天的初始團隊部分成員研發成功了中國歷史上第一款具有自主知識產權的EDA工具“熊貓ICCAD系統”。但此后,國外解除了對我國EDA工具的封鎖,國外EDA工具大量進入中國,導致缺少政策和市場支持的國內EDA工具研發和應用陷入低谷。

    自2008年起,國家層面對EDA行業的發展愈發重視,才有了此后國內EDA公司陸續涌現,并步入市場。也是基于此前的技術積累,華大九天成為目前國內規模最大、產品線最完整的EDA研發企業。

    從財報可以看到國內EDA公司發展尚存在一定差異。華大九天招股書顯示,公司在2018-2020年間,營業收入由1.51億元增長到4.15億元,年均復合增長率65.86%。這些年間,公司有超過95%的收入都來自提供EDA工具軟件銷售與相關服務。

    概倫電子招股書則顯示,2018-2020年間,公司營收分別為5194.86萬元、6548.66萬元及13748.32萬元。公司坦言,經營規模較小在一定程度上限制了公司所能支撐的研發、銷售、收購兼并等活動投入總額。從收入構成來看,制造類EDA工具收入占比從58%縮減到43%,設計類EDA工具收入貢獻則是在25%-29%之間波動。

    此前決定終止上市的芯愿景,其披露的招股書顯示,公司在2017-2019年間,收入占比最高的業務來自“IC分析服務”,大約貢獻收入的80%上下;來自EDA軟件授權的收入貢獻大約在3%-6%之間。公司在這三年間的整體收入大約從7000萬元提升到1.55億元。

    可見,在現階段,能夠通過EDA業務實現較大業務成長依然有一定難度,但國內不少公司無疑已經迎來了新的轉折點。

    國產生態崛起

    如前所述,今年第一季度來自中國市場的EDA收入快速上升,意味著國內生態正聯合推動產業間帶來更多發展助力。

    李俊超向21世紀經濟報道記者表示,今年一季度來自中國市場的EDA營收出現高增速,一定程度是源于國內此前該項指標的基數較低。此前在亞太地區內,日本、韓國和中國臺灣地區對EDA的采購量更大。但隨著近幾年間,越來越多系統級公司開始參與自研芯片,國內對于先進制程芯片的需求量和研發體量都越來越大,那么對于EDA軟件的采購量也就自然大大增加。

    “如此將形成一種良性循環。”他指出,目前EDA公司在亞太地區的營收占比中,中國市場比重大約在10%左右,隨著在芯片設計市場的快速崛起,未來中國市場在亞太區的需求量占比有望達到40%-50%。

    國內EDA軟件廠商目前的發展的確也存在不平衡的現象。李俊超向21世紀經濟報道記者表示,客觀來說,國內EDA軟件公司目前多聚焦在對芯片制程工藝迭代要求不是很高的模擬芯片領域,相關公司已經在該領域的一些細分環節占據一定地位。

    但在數字芯片領域的EDA軟件,國內在前端和后端環節都相對缺乏部署。由于這需要與頂尖芯片設計公司和晶圓廠聯合調校,此前國內缺乏成熟的共生環境,但如今國內的產業基礎已經搭建起來。

    “所以這時候對國內EDA公司的發展帶來很好的契機。”李俊超補充道,用于模擬芯片和數字芯片的EDA軟件差異,主要體現在流程環節復雜程度、工藝調校難易程度方面。具體來說,模擬芯片所需EDA流程較少;而數字芯片在每個環節都需要用到EDA軟件,需求量更大,且工作量和設計難度也較高。

    “難點在于通過EDA軟件進行芯片設計過程中,需要大量現有的數據與EDA工具進行匹配并調校。國內目前在模擬芯片領域的先進工藝數據儲備量還有上升空間,而由于模擬芯片工藝迭代時間較慢,會相對容易追趕國際巨頭的步伐。”他分析道。

    具體到國內EDA公司對于芯片不同流程的分布情況,李俊超告訴21世紀經濟報道記者,目前國內EDA公司在芯片制造端的能力積累相對較多,而由于芯片設計的EDA軟件門檻較高,因此還需發展時間。

    “目前在數字芯片設計方面,還需要結合國內多家EDA軟件公司的能力一起串聯起來完成,但模擬芯片方面已經可以僅采用國內頭部公司的軟件就能設計完全流程。”他指出,整體來說,目前國內在EDA軟件方面,還需要不斷加深研發實力,走到一定的成熟階段后,會帶來更好的協同效應,屆時產業間方能考慮彼此之間能力整合的話題。“比如新思科技,也是在發展成熟后,通過收并購的方式串聯起了更豐富的EDA軟件環節,成為了如今巨頭。”

    尤其是進入后摩爾定律時代,李俊超認為,這對中國公司來說,將是一個彎道超車的機會。“倘若持續在摩爾定律下迭代發展,就會一直存在代際差異的問題。”他指出,但在超越摩爾定律的理論之下,Chiplet、3D封裝等新技術路線出現,對于全球范圍來說,都還是一個新課題,大家可以說算是在接近的起跑線上。

     

    責任編輯:第一時間
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