美国封锁华为,直接从IC芯片的最顶端EDA产业开始,这是中国最弱,也最渴望突破的领域。
站在半导体金字塔顶端
IC 设计可说是半导体产业上游产业,而EDA 产业则是IC 设计的最上游产业,EDA 软体涵盖IC 设计、布线、验证和模拟等全方位工具,同时也是积体电路设计必需,且最重要的软件。
EDA 是广义CAD(电脑辅助设计) 的一种,利用EDA 工具,使IC 设计人员可以从概念、演算法、协定等开始设计电子系统,并从电路设计、性能分析到设计出IC 布局或PCB 布局的整个过程。
EDA是半导体领域中产值小,但极为重要,数据显示,2018年EDA的市场规模只有97.15亿美元,2014年~2018年年复合增长率只有不到7%,相对于几千亿美金的半导体产业产值而言贡献度极低。但如果缺少这个产业,全球的IC设计公司都将停摆。
EDA 产业三巨头
全球EDA 主要由三家美企Synopsys、Cadence 及Mentor Graphics(2016 年被西门子并购) 把持,三家合计在全球市占逾60%。在中国市场则集中度更高,市占高达95% 以上。
而EDA 企业提供给IC 设计公司一般都是全套软件设计工具,因此EDA 整合程度高的公司其产品将更有优势。而这美企三巨头基本都能提供全套的芯片设计EAD 解决方案。
Synopsys 是这三大厂中最全面EDA 企业,它的优势在于数位前端、数位后端和PT Sign-off。Synopsys 有垄断90% 的TCAD 组件模拟及50% 的DFM 工艺模拟,这是该公司在EDA 产业竞争中的一把利器。
排名第二的Cadence 强项在于类比或混合讯号的定制化电路布局设计,同时PCB 相关领域也较强,只是Sign-off 的工具偏弱。
第三的Mentor Graphic 则在后端布局布线这领域较强,同时在PCB 领域上具有优势,强项在于Calibre Sign-off 和DFT,但Mentor Graphic 在整合度上难以与前两家抗衡。
由于EDA 三巨头几乎在所有电子细项领域都有产品涉及,而EDA 因为专利层层保护使得进入门槛极高,再加对下游客户而言成本弹性大,导致依赖性高,要瓜分这三家大厂的饼短期并不容易。
而这三巨头能在全球站稳脚步有三大要素:一、不断的合并小厂;二、高研发支出;三、美国政府在背后支持。
以华为而言,三大厂的EDA 工具华为均有采用,应用在华为各个不同电子产品领域。
次世代EDA 竞争已展开
随着IC 设计复杂度的提升,新工艺的发展,EDA 产业有非常大的发展空间,目前EDA 产业两大发展方向:云计算+ EDA、AI+EDA,而Cadence 暂时保持领先地位。
云计算+ EDA 产生三大优势,一为快速布局提高工程效率缩短专案完成时间;二是透过灵活的解决方案和大规模可扩展的云工具实现无缝接轨;三是经过验证的解决方案具备高度安全性,被许多客户信赖和使用。
至于AI+EDA 则是提高EDA 软体的自主程度,提升IC 设计效率,缩短芯片研发周期。
中国EDA 发展
中国EDA 软体工具从20 世纪的80 年代中后期开始,至今培育出较具规模的EDA 企业有华大九天、芯禾科技、广立微电子、博达微科技、概伦电子、蓝海微科技、奥卡思微电等七家。
但整体而言,中国厂在特定电子领域有不错的发展,但若提到整体的整合方案则是十分匮乏。华大九天是全球唯一的能够提供全流程FPD 设计解决方案的供应商,也取得大部分面板厂的使用。不过华大九天的强项并不是华为所需,因此对华为助益有限。
至于中国自制EDA 首要不足点就是在数位电路领域。SoC 设计主流程的EDA 工具中,来自Synopsys 与Cadence 占据绝大部分,特别是时序和功耗检查及定制设计两程序,完全由上述两大厂垄断,这是华为极需的工具。
第二中国发展EDA 的困难处则是人才不足,中国境内约有1500 人的EDA 软体发展工程师,但在中资EDA 企业和研究单位工作的只有约300 人,绝大部分工程师在美企三大厂工作。
若将视野扩大至全球,Synopsys 就有7000 多名的研发人员,当中有5000 多从事EDA 的研发,已是中国境内逾两倍,差距极为悬殊。
最后则是产业扶植困难,因为EDA 市场被三大厂垄断,中国自制EDA 生存环境小,即使能够研发出全套的EDA 工具,在短期内也难以与三大厂的产品抗衡。
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