EDA（Electronic design automation）是指利用計(jì)算機(jī)完成大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、仿真和生產(chǎn)等流程的軟件，EDA廠商通常和Fabless以及Foundry深度綁定，對集成電路生產(chǎn)效率和技術(shù)研發(fā)都有著非常重要的影響。根據(jù)華大九天招股書援引賽迪智庫數(shù)據(jù)，EDA行業(yè)作為現(xiàn)代集成電路產(chǎn)業(yè)上游基礎(chǔ)行業(yè)，在2020年以超過70億美元的全球市場規(guī)模支撐了數(shù)千億美元規(guī)模的芯片市場和背后數(shù)萬億美元的數(shù)字經(jīng)濟(jì)。對于處于產(chǎn)業(yè)變革和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的我國來說，其經(jīng)濟(jì)杠桿效應(yīng)更加明顯。

圖1 EDA與Fabless和Foundry綁定關(guān)系

（資料來源：五度易鏈行業(yè)研究中心整理）

EDA技術(shù)壁壘高筑，涉及計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理等多基礎(chǔ)學(xué)科的綜合應(yīng)用

隨著集成電路晶體管規(guī)模擴(kuò)大、復(fù)雜程度提升，優(yōu)秀的EDA軟件能在提升芯片研發(fā)效率的同時降低芯片制造和封測成本。EDA在為產(chǎn)業(yè)下游提供便利的同時，自身也獲得了超過80%的毛利率，EDA企業(yè)的商業(yè)模式也從單一的軟件銷售發(fā)展為提供License授權(quán)、IP核和硬件仿真加速器等，但與之對應(yīng)的是EDA的超高技術(shù)壁壘。

EDA本質(zhì)上是算法密集型行業(yè)，處于多學(xué)科交叉領(lǐng)域，涵蓋了計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理等多基礎(chǔ)學(xué)科，而這些基礎(chǔ)學(xué)科的技術(shù)突破則需要很長時間的研發(fā)與專利積累。EDA行業(yè)頭部企業(yè)的長期高比例的研發(fā)投入是其保持長久競爭力的關(guān)鍵因素之一，目前成熟的EDA企業(yè)都擁有各自的技術(shù)壁壘且?guī)缀鯚o法逾越。國際大廠Cadence和Synopsys的研發(fā)投入始終保持在30%以上。

EDA是我國集成電路產(chǎn)業(yè)的短板，被國外三巨頭長期壟斷

EDA處于芯片產(chǎn)業(yè)上游中的上游，現(xiàn)代集成電路產(chǎn)業(yè)對其高度依賴，缺少EDA軟件將使整個現(xiàn)代芯片產(chǎn)業(yè)將難以為繼。目前我國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)所使用的EDA主要來自于歐美。隨著國際環(huán)境日趨復(fù)雜，EDA禁運(yùn)已經(jīng)成為西方對我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行限制的重要手段。為了創(chuàng)造穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，保證集成電路供應(yīng)鏈體系安全，我國亟需加速EDA工具國產(chǎn)化替代進(jìn)程。

在市場方面，國內(nèi)以Cadence、Synopsys和Siemens三家海外巨頭為主，占據(jù)了國內(nèi)接近80%市場份額，技術(shù)水平、產(chǎn)品完成度和豐富度大幅領(lǐng)先國內(nèi)相關(guān)企業(yè)。國產(chǎn)EDA企業(yè)華大九天在2020年超過了Ansys和Keysight，以6%的市占率排名第四。在政策方面，深圳市在2019年5月印發(fā)的《關(guān)于加快集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干措施》中推出了國內(nèi)首個明確支持EDA研發(fā)的政策。

圖2 2020年國內(nèi)EDA市場格局

（資料來源：賽迪智庫，五度易鏈行業(yè)研究中心整理）

后摩爾時代技術(shù)驅(qū)動EDA應(yīng)用延伸拓展

后摩爾時代的集成電路技術(shù)演進(jìn)方向主要包括延續(xù)摩爾定律（More Moore）、擴(kuò)展摩爾定律（More than Moore）以及超越摩爾定律（Beyond Moore）。在延續(xù)摩爾定律方向，單芯片的集成規(guī)模將隨著工藝尺寸微縮繼續(xù)增長，這為EDA的在設(shè)計(jì)效率方面提出了更高的要求；在擴(kuò)展摩爾定律方向，隨著邏輯、模擬和存儲等功能通過3D封裝或SIP等先進(jìn)封裝形式疊加到同一芯片上，EDA需具備面對復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)的更強(qiáng)支撐能力；在超越摩爾定律方向，隨著新工藝、新材料和新器件等的創(chuàng)新和應(yīng)用，要求EDA在仿真和驗(yàn)證等核心環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)方法學(xué)的發(fā)展探索和創(chuàng)新。

除此之外，在后摩爾時代，將不同工藝節(jié)點(diǎn)和不同材料的芯片通過先進(jìn)封裝技術(shù)集成在一起的芯粒技術(shù)（Chiplet）已成為重要的發(fā)展方向，AMD、英特爾、臺積電等芯片巨頭均已經(jīng)開發(fā)出各自的產(chǎn)品，而Chiplet也被視為我國與國外差距相對較小的先進(jìn)封裝技術(shù)，有望帶領(lǐng)中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在后摩爾時代實(shí)現(xiàn)彎道超越。因此，芯粒技術(shù)需要國內(nèi)EDA企業(yè)提供全面支持，進(jìn)一步完善國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，促進(jìn)國產(chǎn)EDA技術(shù)應(yīng)用的延伸拓展。

結(jié)語

EDA屬于研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件，習(xí)近平總書記于2021年5月在兩院院士大會上首次提到工業(yè)軟件，說明該行業(yè)受到了我國前所未有的高度重視。雖然國內(nèi)EDA行業(yè)目前與國外差距很大，并且擁有極高的技術(shù)壁壘，但國產(chǎn)EDA在市場需求、人才培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的共同支持下，以應(yīng)用為牽引，快速推進(jìn)EDA技術(shù)與先進(jìn)工藝融合，提升產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力，國內(nèi)的EDA行業(yè)具備較大的國產(chǎn)替代空間。