對于包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、集成電路、PCB 等領(lǐng)域而言，電子設(shè)計(jì)自動化（Electronic Design Automation, EDA）工具的性能以及市場本身的發(fā)展，都起著至關(guān)重要的作用。截至 2021 年底，全球?qū)⒖傆?jì)有 350 億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從下游應(yīng)用端來看，EDA 軟件的需求將持續(xù)增長。
注：全球 EDA 工具市場增長趨勢圖 “電子設(shè)計(jì)自動化（EDA）產(chǎn)業(yè)將于 2027 年超過 200 億美元?！?/strong> ——Global Market Insights Inc.
隨著物聯(lián)網(wǎng)市場的蓬勃發(fā)展，EDA 行業(yè)也出現(xiàn)了一些值得我們關(guān)注的新變化。
#1 醫(yī)療器械行業(yè)對于 EDA 的需求增長顯著 醫(yī)療行業(yè)中對于新技術(shù)的引進(jìn)持續(xù)進(jìn)行，新設(shè)備、新器械、新工具的使用讓以往看似不可能的治療手段和手術(shù)變成可能。最為大家熟知的內(nèi)窺鏡與腹腔鏡手術(shù)，正是因?yàn)镋DA的引入才得以造福無數(shù)病患。GE、ABB、西門子等諸多大廠也正是因?yàn)榻柚?nbsp;EDA 軟件，才能夠持生產(chǎn)出高性能的人工智能設(shè)備，運(yùn)用于疾病診斷和治療之中。
注：EDA 工具廣泛應(yīng)用于 內(nèi)窺鏡 設(shè)備及其手術(shù)過程
EDA 軟件公司還通過不斷迭代機(jī)器學(xué)習(xí)算法，來提升芯片設(shè)計(jì)工具的性能。Ibex 醫(yī)療診斷公司和 KSM 近期就宣布了他們開始使用 Galen? Gastric，一種具備AI能力的診斷和質(zhì)量管控工具來檢測胃腸道可能存在的癌癥風(fēng)險(xiǎn)。
#2 微型化的逐漸流行 正如電子行業(yè)大家都秉承的價值觀所言，“更小意味著更強(qiáng)大（Small is new big）?！?nbsp;微型化，輕量化，傳統(tǒng)上的大型設(shè)備通過不斷縮微的方式，使得電子產(chǎn)品能夠不斷滲透進(jìn)更多豐富的場景之中。在汽車電子、醫(yī)療自動化以及消費(fèi)電子領(lǐng)域，使用更小而美、集成度更高同時功能更加強(qiáng)大的設(shè)備依然成為產(chǎn)品迭代、成本 cost-down 的潮流。
注：可穿戴設(shè)備對于尺寸的追求，也在倒逼 EDA 工具的進(jìn)步
正是因?yàn)檫@場 “ 小即是美 ” 浪潮的不斷影響，手機(jī)變得越來越薄且輕便，平板、 PC 、可穿戴設(shè)備納米級產(chǎn)品、醫(yī)療器械也變得越來越走入尋常百姓家。如果該趨勢持續(xù)進(jìn)行，市場對于 EDA 的需求將毫無疑問繼續(xù)增加。
#3 高端制造對于EDA提出新需求 對于大多數(shù)人而言，高端制造直接等于機(jī)器人的使用和自動化流水作業(yè)。然而，當(dāng)前車間內(nèi)的機(jī)器人更多承擔(dān)的還是拾撿擺放、測試包裝、物料規(guī)整等 “體力活”。隨著各類設(shè)備變得越來越精簡，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)將變得越來越精細(xì)，這對于傳統(tǒng) “五大三粗” 的機(jī)械臂精準(zhǔn)度提出了新的要求。
注：Synopsys 位于加州 Mountain View 總部
全球領(lǐng)先的 EDA 軟件與半導(dǎo)體 IP 公司 Synopsys 近期聯(lián)手臺積電，臺積電將于其[敏感詞]版本的 3 納米制程 DRM 和 SPICE 生產(chǎn)線中使用 Sysopsys 的 EDA 軟件，該產(chǎn)線生產(chǎn)的芯片將用于移動設(shè)備、5G 和其他人工智能場景。
#4 場景線上化持續(xù)加速 隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型話題的持續(xù)探討，EDA 軟件公司也更加重視線上平臺的優(yōu)化，從而賦能業(yè)務(wù)流程。相比較過往半導(dǎo)體公司使用事先設(shè)定好的數(shù)據(jù)參數(shù)來驗(yàn)證芯片設(shè)計(jì)，目前EDA賦能的工作流程更加靈活，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、模擬、驗(yàn)證，在芯片試產(chǎn)與量產(chǎn)中也能發(fā)揮更大作用。如果將 EDA 軟件與云端打通，成本將更加友好，更少占用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心資源。
注：ARM 與 Synopsys 達(dá)成戰(zhàn)略合作
幾個月前，ARM 宣布升級其 EDA 軟件，以便更好規(guī)劃存儲資源、算力，同時達(dá)到減少成本的目的。相比較購買更多服務(wù)器和其他軟件設(shè)備，ARM 對于 EDA 的認(rèn)可，特別是將 EDA 與云端打通的做法，在半導(dǎo)體業(yè)界可謂掀起了一陣旋風(fēng)。
靈魂發(fā)問：中國 EDA 軟件為何落后
EDA 行業(yè)的落后，對于中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，可謂 “阿喀琉斯之踵”。放眼全球，美國三巨頭以及美資相關(guān)企業(yè)形成的 EDA 聯(lián)盟，對于包括中國在內(nèi)的所有芯片市場都形成掣肘之勢。毫不夸張的說，目前所有中國“自研”的芯片，其設(shè)計(jì)、驗(yàn)證等環(huán)節(jié)使用的 EDA 工具基本上出自美國。
中國芯片公司如果想要參與全球競爭，就不得不解決 EDA 軟件目前的難題。雖然包括 華為 在內(nèi)的諸多公司都參與了 EDA 工具的研發(fā)，但是在公開市場我們尚未看到太多實(shí)際進(jìn)展。
實(shí)際上，早在80年代中期，中國就出現(xiàn)了熊貓芯片設(shè)計(jì)系統(tǒng)，然而市面上使用該系統(tǒng)的公司寥寥無幾，因此可見其性能值得商榷。目前，中國市場出現(xiàn)了更多 EDA 廠商，包括 華大九天、芯和半導(dǎo)體 等。
注：芯和半導(dǎo)體獲 年度技術(shù)突破 EDA 公司獎項(xiàng)
令人遺憾的是，這些廠商都無法實(shí)現(xiàn)整套設(shè)計(jì)流程的軟件交付。那么為何中國 EDA 軟件落后于美國呢？究其原因，大約有四：
一、全套方案的欠缺，無法參與全流程競爭 中國目前大多數(shù) EDA 軟件還處于專攻一個或幾個環(huán)節(jié)的階段，未能形成全套替代的產(chǎn)品矩陣。然而，數(shù)字設(shè)計(jì)流程大多被 Synopsys 和 Cadence 壟斷，即便中國廠商能夠切入部分環(huán)節(jié)，卻難以撼動美國三巨頭在全環(huán)節(jié)的把控。因此，中國廠商需要推出全套解決方案，才能在同一維度和國際大廠競爭。然而這一進(jìn)程中還有其他困難與挑戰(zhàn)。
注：美國 EDA 三大巨頭
二、人才短缺，行業(yè)未能對 EDA 人才形成吸引 中國大多數(shù) EDA 工具開發(fā)工程師都任職于美國三大巨頭。據(jù)悉，全國1500多名 EDA 工程師中，只有不到 300 名為國內(nèi) EDA 公司工作。而美國 Synopsys 一家公司全球雇員就有超過 5000 人。在國內(nèi)移動互聯(lián)網(wǎng)市場蓬勃發(fā)展的大背景下，這些工程師更愿意去阿里巴巴騰訊等公司，而不是在苦逼的國內(nèi)EDA公司掙扎。
三、市場準(zhǔn)入門檻高，入局難，破局更難 中國 95% 的 EDA 市場歸屬于美國三大巨頭，對于任何國內(nèi)外 EDA 供應(yīng)商而言，這都是一個足夠殘酷的市場。即便中國廠商能夠開發(fā)出全套解決方案，很難在短期內(nèi)對三大巨頭形成威脅。目前芯片公司的工程師很多在大學(xué)內(nèi)使用的就是三大巨頭的解決方案，進(jìn)入新公司后，他們的選擇偏好使得國內(nèi)小廠沒有任何吸引力可言。
四、缺乏對先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)的集成，步步為輸
設(shè)計(jì)與生產(chǎn)流程之間的連接對于 EDA 流程而言至關(guān)重要，三大巨頭與頭部晶圓以及代工廠之間的緊密聯(lián)系，使得他們能夠深刻理解各個環(huán)節(jié)。這種黏性是國內(nèi)廠商需要在推出解決方案同時，持續(xù)追蹤和跟進(jìn)的。
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