集成電路國(guó)產(chǎn)EDA如何乘風(fēng)破浪？

“2019年，我國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)模約為5.8億美元，僅占全球市場(chǎng)的5.6%。中國(guó)EDA廠商總營(yíng)收不到4.2億元，只占全球市場(chǎng)份額的0.6%。”在近日舉行的2020世界半導(dǎo)體大會(huì)EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展分論壇上，一組數(shù)據(jù)引發(fā)行業(yè)關(guān)注。

EDA（Electronic Design Automation），即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具，它相當(dāng)于芯片設(shè)計(jì)師的“PS軟件+素材庫(kù)”，可以讓芯片設(shè)計(jì)從幾十年前圖紙上畫線的體力活，變成了軟件里“素材排列組合+敲敲代碼”的腦力活。

盡管EDA全球產(chǎn)值剛破百多億美元，卻足以影響到整個(gè)萬(wàn)億電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此EDA被譽(yù)為半導(dǎo)體里的“最高杠桿”，而在國(guó)內(nèi)，EDA系統(tǒng)還處于起步階段。國(guó)產(chǎn)EDA軟件如何奮起直追？南方日?qǐng)?bào)記者對(duì)行業(yè)人士、專家學(xué)者進(jìn)行多方采訪。

現(xiàn)狀

國(guó)際廠商三足鼎立，新技術(shù)可縮小差距

材料、EDA軟件、半導(dǎo)體設(shè)備，是整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的“三張牌”，如果用一個(gè)倒金字塔結(jié)構(gòu)來(lái)形容，那么EDA軟件是位于產(chǎn)業(yè)鏈最上游的位置，也是整個(gè)產(chǎn)業(yè)的基石。

它有多重要？根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，如果一個(gè)系統(tǒng)SoC的設(shè)計(jì)費(fèi)大約是4000萬(wàn)美元，在沒有EDA技術(shù)進(jìn)步的情況下，費(fèi)用會(huì)達(dá)到77億美元，EDA軟件讓設(shè)計(jì)費(fèi)用降低了200倍。

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，隨著工藝復(fù)雜度的加大，市場(chǎng)份額加速向頭部廠商集結(jié)。EDA行業(yè)從百家爭(zhēng)鳴，最終形成三足鼎立之勢(shì)。

此次分論壇上一組數(shù)據(jù)顯示：2019年我國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)模約為5.8億美元，僅占全球市場(chǎng)的5.6%。中國(guó)EDA廠商總營(yíng)收不到4.2億元，只占全球市場(chǎng)份額的0.6%；同比增長(zhǎng)14.3%，國(guó)產(chǎn)化率約為10%。國(guó)內(nèi)EDA市場(chǎng)超過(guò)85%的份額是Synopsys、Cadence和Mentor三大廠商占據(jù)。

國(guó)產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)也摁下了奮起直追的快進(jìn)鍵。業(yè)內(nèi)人士呂芃浩介紹，EDA軟件一度依賴進(jìn)口，自主化進(jìn)入沉寂期，到2008年左右，EDA軟件再度起航，先后成立了華大九天、芯愿景等企業(yè)，并逐步獲得世界認(rèn)可。

“2019年年底，我國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)達(dá)到1780家，并且培育出巨大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模為國(guó)產(chǎn)EDA軟件的發(fā)展提供了足夠大的市場(chǎng)?！眳纹M浩說(shuō)，5G、人工智能、新能源汽車等新領(lǐng)域的出現(xiàn)，同時(shí)基于云計(jì)算、人工智能的EDA技術(shù)，可將我國(guó)EDA技術(shù)與國(guó)際差距大大縮小。

上海復(fù)旦微電子總工程師沈磊也感嘆，“以前集成電路的論壇，講的多是設(shè)計(jì)、工藝，裝備、材料，EDA幾乎沒有人談，但今年以來(lái)明顯感受到越來(lái)越重視EDA”。

痛點(diǎn)

市場(chǎng)規(guī)模有限，企業(yè)難有投入動(dòng)力

盡管有業(yè)內(nèi)人士樂觀認(rèn)為，基于國(guó)產(chǎn)替代而創(chuàng)造了產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)，但半導(dǎo)體是一個(gè)資金、技術(shù)和人才門檻都非常高的行業(yè)，要想發(fā)揮EDA軟件在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“四兩撥千斤”的作用，還面臨諸多痛點(diǎn)。

對(duì)比國(guó)際三大廠商來(lái)看，EDA更是靠研發(fā)投入砸出來(lái)的。據(jù)國(guó)信證券，Synopsys和Cadence兩大巨頭為了維持行業(yè)地位和緊跟技術(shù)發(fā)展，其研發(fā)費(fèi)用分別高達(dá)35%、40%，研發(fā)占比遠(yuǎn)高于同行。

更關(guān)鍵的是，花費(fèi)巨大力氣研究出來(lái)，市場(chǎng)在哪里？北京大學(xué)高能效計(jì)算與應(yīng)用中心執(zhí)行主任羅國(guó)杰就指出，盡管EDA歸類于與生產(chǎn)制造、材料并列的半導(dǎo)體技術(shù)，但EDA市場(chǎng)很有限，從商業(yè)驅(qū)動(dòng)角度并不是很容易的事情。

應(yīng)用企業(yè)則有自己的擔(dān)心：不少長(zhǎng)期使用國(guó)外軟件的公司而言，不敢輕易嘗試國(guó)產(chǎn)軟件。這就面臨著一個(gè)“先有雞還是先有蛋”的困境。

呂芃浩認(rèn)為，軟件應(yīng)該在使用中不斷提升，國(guó)內(nèi)EDA廠商都比較缺乏PDK（工藝設(shè)計(jì)套件）基礎(chǔ)，EDA企業(yè)和國(guó)際先進(jìn)晶圓廠的合作較弱，國(guó)內(nèi)晶圓廠提高自身的制造技術(shù)水平有限，難以針對(duì)先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)、改良EDA軟件。

也就是說(shuō)，EDA軟件背后，與生產(chǎn)制造緊密結(jié)合，而且在使用中不斷更新，長(zhǎng)此以往，合作伙伴也越來(lái)越少，技術(shù)越來(lái)越落后，陷入惡性循環(huán)。

呂芃浩還指出，很多中小企業(yè)對(duì)版權(quán)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)較差，盜版猖獗，對(duì)國(guó)內(nèi)EDA的迭代沒有好處。“企業(yè)千辛萬(wàn)苦開發(fā)出了軟件，一遇到盜版就前功盡棄?！庇衅髽I(yè)家反映。

這個(gè)問(wèn)題不得不引起重視。今年8月，在國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》就提及，聚焦材料、EDA、設(shè)備等探索關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)新型舉國(guó)體制，同時(shí)探索建立軟件正版化工作長(zhǎng)效機(jī)制。

破題

或?qū)⒔▽ｉT實(shí)訓(xùn)產(chǎn)線，培養(yǎng)實(shí)操性人才

盡管發(fā)展集成電路還面臨不少難題，但在清華大學(xué)微電子學(xué)研究所原所長(zhǎng)、中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)魏少軍教授看來(lái)，資金并不是核心問(wèn)題，最難的有三點(diǎn)，一是戰(zhàn)略決心，二是頂層設(shè)計(jì)，三是人才團(tuán)隊(duì)。其中，人才是關(guān)鍵。

多位行業(yè)人士表示，EDA 處于多學(xué)科交叉領(lǐng)域，需要大量綜合性人才。同時(shí)，從事EDA工具開發(fā)需要工程師同時(shí)理解數(shù)學(xué)、芯片設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體器件和工藝，綜合技能要求高。

高門檻導(dǎo)致這方面人才奇缺。數(shù)據(jù)顯示，2019年全球EDA從業(yè)人員約為4.5萬(wàn)人，但國(guó)際三大廠商占比就達(dá)六成。而在國(guó)內(nèi)，除去在國(guó)際EDA公司的中國(guó)研發(fā)中心工作人員，本土EDA研發(fā)人員僅500人左右。

“人才是最難解決的，因?yàn)榧辈坏?。”華大九天副總經(jīng)理郭繼旺說(shuō)，集成電路人才既要扎實(shí)理論基礎(chǔ)還要實(shí)操能力，還需要與工藝、整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展貼合往前走。

相比學(xué)科教育的培養(yǎng)，更難的是實(shí)踐操作。郭繼旺說(shuō)，打通從高校到產(chǎn)業(yè)的“一公里”目前還是一片空白，集成電路產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)實(shí)操性工作。盡管各地紛紛建有12寸線、8寸線等不同尺寸的產(chǎn)線，但代工廠目前都是存量人才為主，產(chǎn)線不能停，無(wú)論是對(duì)高校學(xué)生還是初入者來(lái)說(shuō)，都缺乏專門實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。他透露，目前杭州也有意專門打造一條12寸產(chǎn)線用來(lái)做實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試和實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。