EDA產(chǎn)業(yè)的變遷（下篇）

在 《EDA產(chǎn)業(yè)的變遷（上篇）》中，我們聊到了EDA的起源，從in-house工具轉(zhuǎn)向商用EDA工具的過程，EDA如何進入襁褓中的中國IC市場，以及EDA進入系統(tǒng)設(shè)計階段的一些變化。在今天的下篇中我們將就2008年全球金融危機對EDA產(chǎn)業(yè)的沖擊，在摩爾定律走向消亡的十字路口EDA產(chǎn)業(yè)的選擇，以及中國EDA能否逃出“長不大的小魚”魔咒？等問題跟大家一起分享與討論。

2008年是EDA產(chǎn)業(yè)的一個節(jié)點

2008年，Cadence公司提出以16億美元對 Mentor 的收購邀約，但該報價未得到 Mentor Graphics董事會同意。同年，Mentor Graphics以6000萬美元現(xiàn)金收購 Flomerics PLC公司。而這是在這一年，Synopsys兼并了 FPGA 實現(xiàn)和調(diào)試領(lǐng)域是領(lǐng)導(dǎo)者 Synplicity，進入了 FPGA 和快速增長的原型市場，同年超越 Cadence ，成為全球最大的 EDA 工具廠商。

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圖 | 2008-2009全球EDA營收情況，圖源：Gary Smith EDA

2008年還是金融危機席卷全球的一年，即使是高科技公司也難逃危機的籠罩。就是在這樣的大背景下，2004年繼任Cadence CEO一職的Michael Fister（來自Intel）黯然辭職，直到2009年著名風(fēng)險投資家Lip-Bu Tan（陳立武）走馬上任前，Cadence一直是由臨時執(zhí)行委員會代理的。

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圖 | 2008年金融危機

Lip-Bu Tan的執(zhí)掌下，Cadence開啟了收購狂潮。2010年，Cadence收購Denali，擁有了為Memory建立模型和提供IP的業(yè)務(wù)；2011年，Cadence收購Altos，將Cadence的流程與Foundry進一步捆綁；2013年，Cadence收購Tensilica，奠定了在可重構(gòu)處理器IP方面的領(lǐng)頭羊地位；同年，Cadence還收購了Cosmic Circuits、Evatronix，以及Transwitch等公司的IP業(yè)務(wù)，開始發(fā)力IP市場；2014年，Cadence收購Forte Design Systems，擁有了高階綜合工具（Cadence Stratus-HLS的前身）；此外，Cadence還收購了Jasper Design Automation，讓JasperGold驗證技術(shù)進入了Cadence大家庭。

回到2009年，我們來看一下又一次EDA頭部排名變化，Mentor Graphics超過Cadence成為EDA市場全球銷售額依產(chǎn)品計的第二，這也意味著市場向ESL方法論的過渡。而在2010年，Mentor Graphics以5000萬美元收購Valor Computerized Systems 后，更是成為了PCB設(shè)計的全球第三（IC設(shè)計居全球第二）。

前面講述了2008年對于EDA全球的特殊存在，事實上，對于中國來講，2008年也是很特別的一年。

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圖 | 核高基專家組驗收會議，圖源：sina

2008 年 4 月，“核高基”科技重大專項方案經(jīng)國務(wù)院審議通過。EDA 行業(yè)作為《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）》所確定的十六個重大專項之一，重新獲得了鼓勵和扶持。國內(nèi) EDA 領(lǐng)域開始涌現(xiàn)出一批優(yōu)質(zhì)的企業(yè)，比如概倫電子、廣立微電子、 國微集團和芯和半導(dǎo)體等，中國本土 EDA 企業(yè)雖占比不高，但正在逐步進入全球視野。

摩爾定律逐漸失效，EDA將走向何方？

經(jīng)過2008年金融危機下的洗牌，EDA三大家的陣容基本定型，Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics各領(lǐng)風(fēng)騷。雖然說這三大EDA廠商都能提供比較全面的芯片設(shè)計解決方案，包括模擬、數(shù)字前端（圖形編輯、邏輯綜合）、后端（Layout）、DFT（可測性設(shè)計）、Signoff 等，但究其強項，其實他們是互補的一種狀態(tài)。比如，Cadence 的強項是模擬和混合信號的模擬仿真和版圖設(shè)計，Synopsys的強項是邏輯綜合、數(shù)字前端、數(shù)字后端和PT signoff，而Mentor的強項是 Calibre signoff和DFT，在PCB設(shè)計方向更顯特色。

此外，對于IP的定位也不同，據(jù)悉早在2004年，Mentor Graphics就選擇了退出IP市場，從而將更好的資源聚焦于EDA這邊，而Synopsys和Cadence則認(rèn)為IP會成為EDA公司的重要創(chuàng)利點，而fabless會淪為“組裝”公司。誠然，IP是一門很好的生意，以Synopsys為例，2020財年Synopsys IP銷售額約57億元，同比增長23.4％，占該年度總營收247.77億元的23%，并呈逐年增長趨勢。這一方面體現(xiàn)了不同的決策會導(dǎo)致不同的結(jié)果（也許Mentor Graphics最終于2017年被Siemens收購也有這方面的因素所在），另一方面也說明了EDA衍生品也是很有市場的。

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圖 | 走向消亡的摩爾定律，來源：AMD

為什么IP在近幾年會異?；鸨⑶以谖磥淼氖曛兄粫絹碓郊t火呢？這是因為近幾年芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展所致，摩爾定律正在走向消亡。在2005年左右，EDA企業(yè)們服務(wù)最多的還是晶圓制造廠，包括系統(tǒng)公司和小型的fabless公司（一開始主要是做系統(tǒng)的公司去開發(fā)生產(chǎn)晶圓和芯片）。再觀今日，在系統(tǒng)的復(fù)雜性、重要性以及研發(fā)、制造的成本壓迫下，只有三家晶圓生產(chǎn)fab能夠承擔(dān)高級晶圓生產(chǎn)制程所需。當(dāng)這些做系統(tǒng)或芯片設(shè)計的公司從制造端抽離后，看似減負前行，實則面臨更為嚴(yán)峻的數(shù)字化的考驗。

眾所周知，摩爾定律其實是以產(chǎn)業(yè)利潤為前提來制定的，尤其是對于fab廠而言，任何一代制程的更新都代表著高額度的資本投入。以臺積電預(yù)備在中國建的一個28nm工藝月產(chǎn)能20000片的晶圓廠為例，預(yù)計投入187億元，這還不算高端制程，而所有的上游成本都將轉(zhuǎn)嫁至下游。因此，那些系統(tǒng)和芯片設(shè)計廠商如何才能在摩爾定律即將消亡之際尋求突破？比如降低產(chǎn)品功耗，提高能效，縮短研發(fā)生產(chǎn)周期，提升可靠性和差異化競爭優(yōu)勢等，這時候IP復(fù)用技術(shù)的地位就被凸顯了出來（IP內(nèi)核的生命周期要比IC的工藝周期長得多）。

面對集成電路設(shè)計越來越復(fù)雜的迭代，對于系統(tǒng)和芯片設(shè)計廠商而言，除了采用已經(jīng)被驗證過了的可重復(fù)使用的IP（硬核和軟核）以外，他們還在尋求新的 EDA設(shè)計工具應(yīng)對當(dāng)今市場的激烈競爭。值得一提的是，根據(jù)針對市場需求的調(diào)研結(jié)果顯示 ，EDA技術(shù)創(chuàng)新的重點將放在系統(tǒng)驗證及 DFM兩大領(lǐng)域。

另一側(cè)，對于EDA廠商而言，繼續(xù)提高設(shè)計方法和流程的抽象層級，是一種屢試不爽的慣用招數(shù)，至于如何實現(xiàn)？除了聚焦于高級封裝和Chiplet，將設(shè)計平臺和AI、云技術(shù)的融合是當(dāng)今的兩條主線，一方面解決對于不同工藝尤其是硅工藝的建模和抽象難題，使得人類能更好地控制不同工藝，尤其先進工藝，另一方面降低芯片設(shè)計的門檻，讓更多的人參與到芯片設(shè)計中來，滿足人類不斷發(fā)展的性能需求。

中國EDA能否逃出“長不大的小魚”魔咒？

回到中國市場，我們深知目前這種三足鼎立結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，短期內(nèi)本土EDA產(chǎn)業(yè)是不可能撼動這種大局勢的。這從2008年國家開始扶持EDA產(chǎn)業(yè)后，本土EDA企業(yè)近些年在全球市場上的占比情況也可見一斑。據(jù)ESD Alliance的研究整理顯示，2020年Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics（現(xiàn)已更名為Siemens EDA）三大EDA巨頭全球市占率達60%以上，其中Synopsys以32.14%排名第一，Cadence和Siemens EDA以23.4%和14%分別排名第二和第三。而根據(jù)2020世界半導(dǎo)體大會EDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展分論壇上，賽迪顧問分析師呂芃浩的介紹，2019年中國本土EDA廠商總營收不到4.2億元，規(guī)模只占全球市場份額的0.6%，中國EDA國產(chǎn)化率約為10%。

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圖 | 2015-2020年國際EDA廠商份額占比情況一覽，圖源：Wind
注：Mentor Graphics被Siemens收購后，財務(wù)不再單獨披露

不過在過去的幾年中，中國本土EDA如雨后春筍般在涌現(xiàn)，有人說是資本在炒作EDA的概念，這些資本眼中比行業(yè)發(fā)展更看重的是概念的虛擬價值，這種說法或許有些意思，但不得不承認(rèn)的是，大眾包括資本對半導(dǎo)體、EDA行業(yè)的關(guān)注正在加大，這種現(xiàn)象也許會帶來表象性的繁榮，但哪一種行業(yè)不是經(jīng)歷亂象叢生的做大，然后才能優(yōu)勝劣汰，從大浪淘沙中涌現(xiàn)出一批優(yōu)質(zhì)的企業(yè)呢？所以我們不妨來看看這些企業(yè)的現(xiàn)狀。

根據(jù)與非網(wǎng)的統(tǒng)計，國內(nèi)目前有大大小小35家EDA企業(yè)，包括我們熟知的華大九天、芯和、廣立微、九同方、概倫電子（2020年完成對博達微的收購）、國微思爾芯、藍海微、奧卡思、鴻芯微納、行芯、珂晶達、若貝等。在過去的三年中，本土EDA企業(yè)保有數(shù)量增長了75%。近期，頭部的幾家EDA企業(yè)華大九天、概倫電子、芯愿景、廣立微、國微思爾芯均遞交了上市申報稿，爭奪EDA第一股。其中，華大九天和廣立微選擇沖刺創(chuàng)業(yè)板上市，芯愿景主動撤回科創(chuàng)板上市后轉(zhuǎn)戰(zhàn)深交所主板，概倫電子和國微思爾芯則選擇沖擊科創(chuàng)板。

關(guān)于上市募資詳情，華大九天擬募資25.51億元，用于電路仿真及數(shù)字分析優(yōu)化EDA工具升級、模擬設(shè)計及驗證EDA工具升級、面向特定類型芯片設(shè)計的EDA工具開發(fā)、數(shù)字設(shè)計綜合及驗證EDA工具開發(fā)、補充流動資金；廣立微擬募資9.56億元，用于集成電路成品率技術(shù)升級開發(fā)項目、集成電路EDA產(chǎn)業(yè)化基地項目以及補充流動資金等；芯愿景原擬在科創(chuàng)板募集資金4.65億元，用于新一代集成電路智能分析平臺研發(fā)、面向物聯(lián)網(wǎng)芯片的IP核和設(shè)計平臺開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、面向高端數(shù)字芯片的設(shè)計服務(wù)平臺研發(fā)、研發(fā)中心升級強化項目和補充流動資金等；概倫電子擬募資12.10億元布局設(shè)計工藝協(xié)同優(yōu)化和存儲EDA流程解決方案、建模及仿真系統(tǒng)升級項目和戰(zhàn)略投資收購，目前已接受第一輪問詢；國微思爾芯擬募資10億元，用于高性能數(shù)字芯片驗證平臺項目、研發(fā)中心建設(shè)項目以及補充流動資金。

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圖 | 數(shù)字芯片設(shè)計EDA企業(yè)產(chǎn)品布局一覽，圖源：知乎

從產(chǎn)業(yè)布局的角度，雖說本土企業(yè)還在以點帶面式地發(fā)展，與巨頭間存在較大的鴻溝，但是也不乏一些特色產(chǎn)品的涌現(xiàn)。比如概倫在Spice Model領(lǐng)域一直是行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，全球擁有超過100多家客戶，幾乎覆蓋了全部的主流代工廠和設(shè)計公司。比如作為國家隊成員的華大九天（承接了熊貓系統(tǒng)的技術(shù)）在FPD領(lǐng)域，是全球唯一的能夠提供全流程FPD設(shè)計解決方案的供應(yīng)商，同時它在2020年5月推出了依托自身EDA軟件平臺RDA和開發(fā)資源的一站式晶圓制造工程服務(wù)。比如廣立微為提高 IC 設(shè)計的可制造性、性能、成品率并縮短產(chǎn)品上市時間，而提供的基于測試芯片的軟、硬件系統(tǒng)產(chǎn)品以及整體解決方案。又比如行芯在芯片功耗效率、電源完整性、噪聲、電遷移和高性能可靠性等方面的設(shè)計分析與智能優(yōu)化工具等。

了解了本土EDA產(chǎn)業(yè)的規(guī)模與現(xiàn)狀，我們再來看看EDA巨頭形成過程中的并購狂潮。誰都不是成立即巨頭，根據(jù)資料顯示，Synopsys從1994年5月第一筆收購Logic Modeling Corporation起，到最近的2021年4月收購MorethanIP GmbH為止，共完成112起收并購案例；Cadence從1989年9月第一筆收購Gateway Design Automation起，到最近的2021年4月收購Pointwise為止，共完成79起收并購案例；而Mentor Graphics從1990年1月第一筆收購Silicon Compiler Systems起，到獨立運營的2018年6月收購Austemper Design Sys為止，共完成56起收并購案例，被收編進Siemens EDA后又完成了從TASS International到OneSpin標(biāo)的的14起EDA相關(guān)的收并購案例。

我們嘗試加總這些數(shù)字，可以發(fā)現(xiàn)在過去的32年終，三家EDA巨頭企業(yè)共完成了261起收并購案例。在這樣一部活生生的大魚吃小魚的戲碼中，中國EDA企業(yè)要如何逃出“長不大的小魚”魔咒呢？

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圖 | 大魚吃小魚

借用行芯科技CEO賀青在ICDIA 2021期間的會議上的表述，“從過去EDA企業(yè)的發(fā)展歷程來看，往往是通過并購茁壯起來的，并購需要錢，是一個很好的動力。而事實上，目前的中國市場并不缺錢，缺少的是合理的并購標(biāo)地，所以說光靠錢是砸不出一個本土EDA巨頭的。在這樣的大背景下，我們經(jīng)常用打雞血的方式來激勵自己，我們正在用三分之一、五分之一的資源，通過十分之一的時間，去完成國外同等水平要很長時間才能完成的一件事，而在這其中，貼近客戶是我們的差異化優(yōu)勢，如何將EDA高精尖人才池做大是我們共同面臨的難題，共勉之?！?/p>