國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)計(jì)工具EDA自給率不足10% 卻有后發(fā)優(yōu)勢(shì)

中國(guó)在芯片產(chǎn)業(yè)鏈上的短板日益凸顯，這使得芯片設(shè)計(jì)工具EDA的自主可控成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

在近日的2020世界半導(dǎo)體大會(huì)EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展分論壇上，賽迪顧問(wèn)報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，2019年全球EDA市場(chǎng)為102.5億美元，EDA市場(chǎng)呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面，主要由Synopsys，Cadence和Mentor三巨頭瓜分，國(guó)內(nèi)EDA市場(chǎng)超過(guò)85%的份額也由三巨頭占據(jù)。

芯華章創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO王禮賓在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道專訪時(shí)指出，目前國(guó)產(chǎn)自研EDA的市場(chǎng)占比不足10%，未來(lái)這一比重有望大幅上升；2019年中國(guó)EDA市場(chǎng)是4.77億美元，預(yù)計(jì)到2025年，這一數(shù)字將會(huì)增長(zhǎng)5倍，達(dá)到22.72億美元。

王禮賓認(rèn)為，國(guó)產(chǎn)EDA突破的關(guān)鍵在于，能夠?yàn)樾酒O(shè)計(jì)企業(yè)提供足夠好用的產(chǎn)品和服務(wù)，只有經(jīng)歷了市場(chǎng)的淬煉和考驗(yàn)才能夯實(shí)國(guó)產(chǎn)EDA在全球的競(jìng)爭(zhēng)力。

在他看來(lái)，一個(gè)成功的EDA企業(yè)需要集齊人才、核心技術(shù)、市場(chǎng)支持、法律保護(hù)和資金這五個(gè)缺一不可的條件。在國(guó)產(chǎn)EDA發(fā)展過(guò)程中，中國(guó)EDA企業(yè)沒(méi)有國(guó)外巨頭的技術(shù)包袱，能夠以更大決心采用新的架構(gòu)與算法，而機(jī)器學(xué)習(xí)、云計(jì)算等前沿技術(shù)的應(yīng)用也為國(guó)產(chǎn)EDA提供了更高的起點(diǎn)，這賦予了國(guó)產(chǎn)EDA更多后發(fā)優(yōu)勢(shì)。

中國(guó)EDA亟待“破壁”

《21世紀(jì)》：此前，國(guó)際“三巨頭”幾乎是EDA的代名詞，我們注意到，芯華章選擇驗(yàn)證領(lǐng)域作為國(guó)產(chǎn)EDA的突破點(diǎn)，這是基于怎樣的考慮？

王禮賓：眾所周知，當(dāng)前中國(guó)在EDA領(lǐng)域面臨的國(guó)際形勢(shì)是非常嚴(yán)峻的。從國(guó)內(nèi)看，盡管近年來(lái)國(guó)產(chǎn)EDA在模擬芯片上取得了一定進(jìn)展，但國(guó)產(chǎn)EDA在數(shù)字仿真、驗(yàn)證等多個(gè)環(huán)節(jié)存在非常多的短板，部分領(lǐng)域甚至幾乎是一片空白，對(duì)國(guó)外的依賴非常大，這使得國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)鏈非常脆弱。

EDA是一個(gè)使用門檻很高的工具，其使用既需要對(duì)工具本身的支持，也需要設(shè)計(jì)方法上的支持，很多芯片企業(yè)購(gòu)買這一工具實(shí)際是為了購(gòu)買這種服務(wù)；此外，軟件本身也存在bug，用戶在使用過(guò)程中沒(méi)有技術(shù)支持是很難憑一己之力來(lái)完成芯片設(shè)計(jì)的。這需要國(guó)產(chǎn)EDA技術(shù)的“突破”。

《21世紀(jì)》：中國(guó)芯片是否會(huì)出現(xiàn)EDA工具短缺危機(jī)？

王禮賓： 對(duì)EDA工具來(lái)說(shuō)，其商業(yè)模式大多是三年授權(quán)的方式，這其實(shí)給不少企業(yè)提供了一個(gè)緩沖的時(shí)間：一些企業(yè)雖然沒(méi)有技術(shù)支持，但仍然可以獲得三年使用授權(quán)，對(duì)EDA企業(yè)而言，這意味著我們需要在三年之內(nèi)拿出一個(gè)方案，這是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。對(duì)于其他環(huán)節(jié)，我不好評(píng)價(jià)，但在EDA的驗(yàn)證環(huán)節(jié)，我們相信，能在三年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)部分國(guó)產(chǎn)化。

《21世紀(jì)》：在你看來(lái)，國(guó)產(chǎn)EDA的“破壁”需要具備哪些條件？最大的困難在哪里？

王禮賓：我在EDA行業(yè)里20年，很清楚一個(gè)成功的EDA公司，最關(guān)鍵的是要具備五個(gè)條件：第一是人才，第二是核心技術(shù)，第三是市場(chǎng)支持，第四是法律保護(hù)，第五是足夠的資金。這五個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題都會(huì)帶來(lái)巨大的困難。

比如，在人才和技術(shù)上，EDA行業(yè)是一個(gè)特殊的行業(yè)，它是一個(gè)跨學(xué)科的領(lǐng)域，不僅僅需要了解軟件工程、算法、數(shù)字結(jié)構(gòu)、編譯原理，還需要很多其他學(xué)科的人才。

在法律上，很多公司會(huì)在野蠻生長(zhǎng)之后遭遇法律糾紛從而舉步維艱，最重要的是要做好知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。要與世界一流企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，你就得注意保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)不要侵犯別人的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

在市場(chǎng)支持上，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)給予了國(guó)產(chǎn)EDA極大的支持和包容，這些芯片設(shè)計(jì)企業(yè)是我們的潛在用戶，也一直在支持我們的研發(fā)。

自給率不足10%，國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)分段布局

《21世紀(jì)》：目前全球EDA市場(chǎng)呈現(xiàn)寡頭壟斷的局面，在這種格局中，留給國(guó)產(chǎn)EDA的空間有多大？

王禮賓：EDA的產(chǎn)值跟整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)密切相關(guān)。2019年，全球EDA市場(chǎng)大概為一百多億美元，這撬動(dòng)了5000億美元的半導(dǎo)體市場(chǎng)，以及16.5萬(wàn)億美元的電子產(chǎn)品市場(chǎng)。EDA產(chǎn)業(yè)一般占半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的比重為2%-3%，今年上半年，中國(guó)對(duì)全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的貢獻(xiàn)率超過(guò)了100%，而快速增長(zhǎng)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)給國(guó)產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)留出很大的發(fā)展空間。

2019年中國(guó)EDA市場(chǎng)是4.77億美元，根據(jù)IBS預(yù)測(cè)，到2025年，這一數(shù)字將會(huì)增長(zhǎng)5倍，達(dá)到22.72億美元。而國(guó)產(chǎn)化替代也將為國(guó)產(chǎn)EDA帶來(lái)一個(gè)巨大的機(jī)遇：目前國(guó)產(chǎn)自研EDA的市場(chǎng)占比不足10%，未來(lái)這一比重將大幅提高。2019年整個(gè)芯片的國(guó)產(chǎn)自給率是30%，中國(guó)有望在2025年將芯片的國(guó)產(chǎn)自給率提高到70%。

《21世紀(jì)》：目前，國(guó)產(chǎn)EDA的發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)格局是怎樣的？

王禮賓：從大的領(lǐng)域看，集成電路可分為兩部分：一部分是模擬芯片，一部分是數(shù)字芯片。在EDA方面，數(shù)字芯片又分為數(shù)字前端和數(shù)字后端，前端側(cè)重于數(shù)字仿真與驗(yàn)證，后端側(cè)重于數(shù)字實(shí)現(xiàn)。

中國(guó)EDA的現(xiàn)狀是，在模擬芯片方面布局相對(duì)較早，除了龍頭企業(yè)華大九天之外，多家國(guó)內(nèi)EDA公司也都在模擬芯片領(lǐng)域取得了積極進(jìn)展，這是市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的自然結(jié)果，中國(guó)早期沒(méi)有如此發(fā)達(dá)的電子信息產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)需求主要集中在傳統(tǒng)的模擬芯片上。

近年來(lái)，信息通信等高端電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，中國(guó)在數(shù)字芯片EDA方面也取得了一定進(jìn)展，比如在數(shù)字后端，國(guó)微集團(tuán)拿到了國(guó)家重大專項(xiàng)，芯華章則在仿真驗(yàn)證等數(shù)字前端發(fā)力，在此之前，這一領(lǐng)域是空白的。

在芯片市場(chǎng)蓬勃發(fā)展下，華大九天、芯華章和國(guó)微都在積極布局國(guó)內(nèi)EDA市場(chǎng)，分別專注于模擬芯片、數(shù)字前端和數(shù)字后端，我們希望能在短時(shí)間內(nèi)專注于自身領(lǐng)域的突破并形成合力，為中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)鏈補(bǔ)齊EDA短板。從整體布局上看，國(guó)產(chǎn)EDA已覆蓋芯片設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)流程。

《21世紀(jì)》：我們注意到，國(guó)際上Synopsys，Cadence和Mentor三巨頭都是全流程布局的，而中國(guó)EDA公司似乎是分段布局的，這是為什么？這是否意味著，國(guó)內(nèi)EDA公司之間更多是互補(bǔ)合作的關(guān)系，而非相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系？

王禮賓：不同于三巨頭，中國(guó)EDA企業(yè)在模擬芯片、數(shù)字前端、數(shù)字后端、芯片制造等環(huán)節(jié)做了分段布局。因?yàn)槲覀兤鸩酵恚覀儽仨毜糜眠@種互補(bǔ)的辦法做差異化定位，盡可能減少無(wú)謂的重復(fù)投資，現(xiàn)在這種布局也符合政策上的引導(dǎo)，這也是EDA公司發(fā)展初期的一個(gè)必經(jīng)過(guò)程。我相信中國(guó)EDA企業(yè)在發(fā)展到一定階段之后，也會(huì)通過(guò)并購(gòu)來(lái)整合市場(chǎng)，補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)鏈。

事實(shí)上，國(guó)際上三巨頭此前也是專注于某一特定環(huán)節(jié)發(fā)展壯大起來(lái)的，比如，Cadence最早是做模擬芯片EDA起家的，Synopsys最早是做綜合出身，它們都是專注做一個(gè)市場(chǎng)，然后不斷整合市場(chǎng)。

相較于現(xiàn)在，早些年間的國(guó)產(chǎn)EDA發(fā)展并未獲得足夠重視，整個(gè)EDA市場(chǎng)是一個(gè)無(wú)序發(fā)展的狀態(tài)，在開(kāi)放的條件下由企業(yè)自己選擇發(fā)展方向，這導(dǎo)致EDA產(chǎn)業(yè)鏈存在“偏科”的問(wèn)題：相對(duì)而言，模擬芯片門檻較低，企業(yè)做的多一些；而數(shù)字芯片在驗(yàn)證等環(huán)節(jié)，技術(shù)難度較大，投入較高，就沒(méi)有企業(yè)愿意做，這導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)EDA形成了這種零散的市場(chǎng)格局。

國(guó)外也經(jīng)歷過(guò)同樣的階段。上世紀(jì)80年代，全球EDA一樣處于無(wú)序發(fā)展之中，只是Cadence、Synopsys、Mentor這三家巨頭迅速崛起，并不斷地并購(gòu)其他企業(yè)，在二三十年中各自分別收購(gòu)了七八十家公司，快速整合了市場(chǎng)，形成了完善的EDA工具鏈。

技術(shù)包袱較少，國(guó)產(chǎn)EDA具備后發(fā)優(yōu)勢(shì)

《21世紀(jì)》：目前三巨頭在國(guó)內(nèi)仍處于寡頭壟斷的地位，大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)使用的也都是它們的工具，在你看來(lái)，如果沒(méi)有被列入實(shí)體清單的話，這些企業(yè)有什么動(dòng)力會(huì)改弦更張，使用國(guó)產(chǎn)EDA？

王禮賓：首先，打鐵還得自身硬，我們必須為芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提供足夠好用的產(chǎn)品和服務(wù)，只有經(jīng)歷了市場(chǎng)的淬煉和考驗(yàn)才能夯實(shí)國(guó)產(chǎn)EDA在全球的競(jìng)爭(zhēng)力。

其次，在當(dāng)前外部環(huán)境下，確實(shí)很多國(guó)內(nèi)客戶給了我們更大的寬容度，他們知道EDA工具做起來(lái)沒(méi)有那么容易，所以在我們發(fā)展的早期階段，不會(huì)給我們提過(guò)高的要求。

國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)對(duì)EDA企業(yè)整體上是持扶持的態(tài)度，尤其是一些頂級(jí)芯片設(shè)計(jì)公司，它們?cè)敢獍炎约旱臄?shù)據(jù)拿來(lái)幫我們訓(xùn)練、調(diào)試我們的工具，因?yàn)閲?guó)產(chǎn)EDA的一大軟肋就是沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)。

EDA是一種核心的工業(yè)基礎(chǔ)軟件，在當(dāng)前形勢(shì)下，唯有夯實(shí)自身實(shí)力，才能以不變應(yīng)萬(wàn)變。

《21世紀(jì)》：跟國(guó)外EDA巨頭開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)的話，國(guó)產(chǎn)EDA有哪些優(yōu)勢(shì)？

王禮賓：其實(shí)國(guó)產(chǎn)EDA最大的優(yōu)勢(shì)是我們的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。這體現(xiàn)在這幾個(gè)方面：

首先，我們有高起點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，以前做設(shè)計(jì)工具的時(shí)候起點(diǎn)很低，是在很老的技術(shù)上逐步積累的，但發(fā)展到了今天，有很多新的技術(shù)可以直接使用，比如基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能、云計(jì)算等技術(shù)可以大幅縮短我們的差距。

其次，在引入新架構(gòu)和新算法方面，后發(fā)國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)的決心更大、速度更快，其技術(shù)包袱相對(duì)國(guó)外要小得多。

一些老牌EDA工具開(kāi)發(fā)了很多年，其實(shí)它們的底層架構(gòu)是沒(méi)有變化的，算法也是較早的算法，各種新功能在此基礎(chǔ)上不斷地疊加，這會(huì)造成很大的冗余。但是，沒(méi)有一家企業(yè)能做到有決心推倒重來(lái)，它們都想過(guò)，但是都不敢做，而且也沒(méi)必要這么做：它們已經(jīng)獲得了寡頭壟斷地位，沒(méi)有動(dòng)力來(lái)做這種創(chuàng)新，更沒(méi)動(dòng)力推倒以前老的架構(gòu)。但是對(duì)我們來(lái)講，就沒(méi)有這種包袱，所以我們有可能做出架構(gòu)更先進(jìn)、性能很高的產(chǎn)品。

再次，作為后發(fā)企業(yè)，國(guó)產(chǎn)EDA可以避開(kāi)一些陷阱，少走很多彎路。我們核心的研發(fā)人員都知道傳統(tǒng)EDA工具什么地方好用，什么地方有“坑”，比如做架構(gòu)的時(shí)候，哪些架構(gòu)已經(jīng)失敗過(guò)了，不用想就可以繞過(guò)去，這種經(jīng)驗(yàn)的積累可以減少很多試錯(cuò)成本。