產業變遷中的國產EDA：并購、挑戰與未來的本土化路徑
http://www.199rrr.com 2024-05-10 11:28 來源：界面新聞
引言：
今年年初的大事件無疑是Synopsys（新思科技）帶來的，先是1月16日以350億美元收購Ansys，然后在3月20日又完成了對Intrinsic ID的收購。其他巨頭也動作頻頻，這一系列的事件無疑標志著EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）行業在市場運作、投融資及并購活動上的活躍。
盡管國際巨頭的競爭依然激烈，但國產EDA也經歷了幾年的迅速成長和市場內卷，如今的國產EDA碩果與爭議并存。如今站在半導體產業周期底部的特殊節點，業界是否能對國產EDA的發展道路有更清晰的認識？未來路又在何方？接下來我們將探索這一系列問題。
一、EDA行業概述：
EDA的定義
什么是EDA？在當今的高科技環境中，沒有EDA的幫助，一顆芯片還能順利誕生嗎？
芯片的生產是一個涉及多個復雜步驟的過程，主要包括設計、制造、封裝和測試這四個關鍵環節。在這一系列步驟中，EDA扮演著至關重要的角色，它是一種專門用于輔助集成電路芯片設計和生產全過程的工業軟件。
作為集成電路產業鏈的核心環節，無論是芯片設計公司用于設計的軟件，還是晶圓廠用于制造的軟件，EDA的功能都是不可或缺的。它不僅是設計廠商實現芯片設計的核心工具，也幫助代工廠提高產品的成品率，從而支撐著龐大的集成電路市場及廣泛的電子信息和數字經濟市場。
隨著技術的不斷進步，芯片設計變得越來越復雜，現代集成電路可能包括高達數十億個半導體器件。在沒有EDA軟件的幫助下，設計如此復雜的芯片幾乎成為不可能任務。因此，EDA不僅與產業鏈結合日益緊密，還成為推動設計效率和技術創新的關鍵力量。
EDA工具分類
在集成電路的設計和制造領域，電子設計自動化（EDA）工具根據芯片類型的不同展現出其多樣性和專業性。集成電路芯片（Integrated Circuit Chip，簡稱 IC）主要分為數字IC和模擬IC兩大類。數字IC處理的是非連續的數字信號，如0和1；模擬IC則負責處理光、聲音和溫度等連續信號。目前，許多IC是數模混合型，它們結合了模擬和數字電路的特點，通常以數字部分為核心，執行復雜的算法。針對這些不同的電路類型，EDA工具也被細分為三大類：數字芯片設計全流程EDA、模擬及混合電路設計全流程EDA以及集成電路制造類EDA。其中，數字電路設計全流程工具可根據設計流程分為前端和后端兩大部分，而前后端又有不同的設計工具和驗證工具；模擬及混合電路設計工具則專注于電路設計、仿真驗證到物理實現；而集成電路制造類EDA工具則用于開發制造工藝平臺和晶圓制造。
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除了上述主要的EDA工具，還有許多專為特定熱門應用設計的輔助EDA工具，例如針對汽車應用的功能安全和故障注入功能。每一類EDA工具都是由若干種EDA點工具組合而成，通過這些專門的EDA工具，芯片設計師能夠有效應對集成電路設計的復雜性，確保設計的精確實現和高效生產。通過了解這些不同的EDA工具及其應用，我們可以更深入地認識到EDA技術如何細致地支撐集成電路的設計與制造，進而推動整個半導體行業的技術進步和市場發展。
二、全球EDA市場競爭格局：
國內EDA的崛起與海外巨頭的壟斷
在全球EDA市場，海外巨頭的高度壟斷態勢顯著。新思科技（Synopsys）、楷登電子（Cadence）和西門子EDA（前身為Mentor Graphics，2016年被西門子收購）三大巨頭共占據了2020年全球EDA市場營收的70%左右，這一局面一直持續至今。這三家公司是能提供設計全流程EDA工具解決方案的企業，其技術和市場地位幾乎無人能敵。
然而，與國際市場的集中不同，中國的EDA市場雖然規模較小，但增長速度卻快于全球平均水平。據中國半導體行業協會預測，到2025年中國的EDA市場規模將達到184.9億元人民幣（約合25億美元），屆時將占全球EDA市場的18.1%。在2021至2025年間，預計年均復合增長率將達到15.64%。這一快速增長部分得益于國內對高級工藝技術的持續投資以及從政府到企業層面的廣泛支持。
此外，數字IC作為EDA市場的主要構成部分，在全球范圍內同樣呈現出強勁的增長勢頭。根據WSTS的數據顯示，2020年數字芯片市場規模已達到3055.68億美元，占整體集成電路市場的84.59%。數字芯片的廣泛應用，從智能手機到數據中心，進一步推動了EDA工具的需求增長。
國內有哪些領先企業
在國內市場，經過30多年的艱苦發展，國產EDA得到了半導體行業戰略重要性的認可和政府政策的積極支持。一些最早進入的EDA企業，如思爾芯和廣立微，已在自身領域深耕超過20年，成為第一批國產EDA企業。2008年，在“核高基”專項政策的影響下，如華大九天、概倫電子、芯和半導體等紛紛成立。以上這些老牌企業如今已成為了國產EDA的中堅力量。2018年“中興事件”進一步激發了國產EDA企業的興起，許多新興企業如雨后春筍般涌現，包括鴻芯微納、芯華章、合見工軟等。目前，國內EDA企業數量已超過120家，它們在各自的領域都取得了顯著的進展。
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華大九天、概倫電子和廣立微這三家已上市的企業各有所長。華大九天承繼了“熊貓系統”的使命，其模擬電路設計EDA全流程是該領域全球領先的解決方案之一；概倫電子在存儲器、模擬和混合信號電路設計領域擁有部分國際領先的核心技術；廣立微則在國產化替代方面實現了重大突破，打破了集成電路成品率提升領域長期由國外產品壟斷的局面。
在數字IC主導的EDA市場中，思爾芯代表了國內EDA在該領域的快速發展。經過20年的深耕發展，如今已從最初的原型驗證發展到涵蓋架構設計、軟件仿真、硬件仿真、原型驗證以及數字調試的全流程，實現了EDA全面上云，形成了完善的數字前端EDA解決方案。
此外，部分國產EDA企業在關鍵技術節點上也實現了全球突破。芯和半導體采用仿真驅動設計，提供覆蓋IC、封裝到系統的具備完全自主知識產權的全產業鏈EDA解決方案，支持先進工藝與先進封裝，全面支持2.5D/3DIC的Chiplet設計。
同時，鴻芯微納在4月宣布，其最新自主研發的靜態時序簽核工具CHIMETIME預計于2024年初成功完成三星5nm EUV工藝的認證。在此之前，鴻芯微納自主開發的布局布線工具AGUDA和邏輯綜合工具ROCSYN已分別在2022年及2023年成功完成三星5nm EUV工藝的認證。
盡管這些國產EDA企業填補了國內市場的空白，并展現出與國際巨頭競爭的潛力，但從海外過往經歷看來，老牌企業不斷并購新興企業，EDA發展史就是一部并購史。國產EDA的未來，是否也會遵循這樣的軌跡呢？
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三、全球與國內EDA行業的并購與投融資動態：
近期海外巨頭并購頻頻
在全球范圍內，近期EDA市場的并購活動頻繁，顯示了行業內部的戰略重組和技術整合趨勢。以2024年新年伊始為例，芯片設計領域的重大事件便是Synopsys以350億美元的巨資收購了工程仿真軟件企業Ansys。此次合并旨在創建一個覆蓋從芯片到系統設計的全球領導者，展示了通過并購擴大產品組合和市場占有率的典型策略，同時也反映了雙方在技術和市場方面的強大互補性。
隨后，在情人節的第二天，也就是2月15日，日本芯片制造商瑞薩電子宣布以91億澳元收購全球領先的電子設計系統供應商Altium Limited。此舉不僅增強了瑞薩在PCB板級EDA工具市場的競爭力，也標志著軟硬件融合策略的深化，有望突破依賴單一License授權的營收模式。隨后，Cadence也先上了開年“大戲”，在3月5日宣布收購BETA CAE，標志著其正式進軍結構分析領域。這些并購案例不僅加速了技術整合，也擴大了參與公司的市場邊界和業務范圍。3月20日，Synopsys又宣布完成了一輪收購，此次收購對象為Intrinsic ID，用于系統級芯片（SoC）設計中物理不可克隆功能（PUF）IP的領先提供商。
國內企業投融資&并購理性收斂
國內EDA行業的投融資與并購活動呈現出與國際市場活躍并購不同的態勢。盡管近年來國內EDA企業數量和融資案例快速增加，但隨著行業的成熟，投融資活動逐漸顯示出理性收斂的趨勢。
據不完全統計，2022年至2024年3月期間，國內EDA行業發生超過20起投融資與并購事件，涉及超過16家企業，突顯出行業的熱度和資本的關注。例如：
2022年9月，芯華章宣布收購瞬曜電子，并進行核心技術整合，將其超大規模軟件仿真技術融入芯華章智V驗證平臺，豐富其系統級驗證產品組合。同年10月，華大九天以1000萬美元現金收購芯達科技100%股權，后者從事存儲器/IP特征化提取工具的開發。緊接著12月26日，思爾芯并購國微晶銳，并將其硬件仿真整合進數字EDA全流程布局中。
同樣值得注意的是，2023年5月，概倫電子收購福州芯智聯科技有限公司100%股權，彌補公司產品在板級和封裝級設計的空白。同年9月，廣立微收購億瑞芯62%的股權，后者主營業務是以集成電路可測試性設計(DFT)技術服務及產品開發。
2024年3月26日，亞科鴻禹完成了第二輪融資，由聚焦硬科技賽道、允泰資本等共同投資，華大九天跟投。僅成立4年的合見工軟在數年間也已完成對幾家EDA初創公司的投資和合并，已收購全資子公司包含：上海華桑電子，云樞創新軟件，北京諾芮集成電路。
在這種趨勢下，新興企業通過接受老牌企業的收購或戰略投資，雖然能獲得更多的資源和支持，但能否與其他老牌企業抗衡取決于其自身實力和策略。一些新興企業可能具有獨特的技術、創新的產品或服務，以及靈活的市場適應能力，使它們能夠在競爭激烈的市場中脫穎而出，并與行業巨頭一較高下。然而，對于規模較小或市場地位尚未穩固的企業來說，面對行業巨頭的競爭壓力，可能會面臨較大挑戰，是否難逃被收購的命運也未可知。
盡管如此，這種并購活動預計將持續進行，為行業帶來更多的創新和發展機會。通過整合資源、技術和人才，行業內的企業能夠更好地應對市場挑戰，推動行業的進步與發展。這種整合有助于創造更具競爭力的產品和服務，為行業帶來更多的可能性和機遇。
集微咨詢（JW Insights）也在近期發布的《全球EDA/IP行業市場研究報告》指出，從市場角度來看，5G、AI、智能汽車等領域的大規模商用落地，帶來了先進高算力芯片的需求飆升，支持芯片設計的EDA工具市場規模會隨之穩步增長；另外，隨著科技封鎖和制裁的一步步收緊，中國EDA國產化的勢能也會加快，國內EDA行業規模預計會加速成長，同時由于EDA行業的特殊性，頭部企業的投融資并購同樣有望加速。
然而，進入2023年后，隨著半導體行業整體進入低谷期。作為半導體行業上游的一環，EDA行業也受影響，經歷了投融資活躍度的下降。這一變化反映出市場對EDA行業發展的長期看法趨于審慎，強調了在高速發展后對穩健經營和技術深耕的需求。這種市場環境下，行業內部可能會見證更多注重質量而非數量的投資，以及在并購方面更為精準的戰略選擇。
四、未來展望：EDA行業的AI革新、云計算整合與IP協同
AI革新
AI 智能化的目標是從現有的 EDA 使用過程中大幅減少芯片架構探索、設計、布局布線等重復性、低創造性工作的人力占比，利用 AI 算法進行自動架構探索、設計生成和物理設計。在EDA行業的未來發展中，AI技術的融入標志著一個重要的轉折點。
例如，今年Synopsys推出的業界首個全棧式AI驅動型EDA解決方案Synopsys.ai，覆蓋設計、驗證、測試和模擬電路設計階段。該解決方案通過自動化架構探索和物理設計，顯著提高了芯片設計的效率和良率，標志著AI技術在推動EDA工具發展中的突破性進展。
國內企業也不甘落后，在AI應用于EDA領域方面展現出顯著的進步。思爾芯在2022年推出的首款國產企業級硬件仿真系統——芯神鼎OmniArk，便采用了AI驅動的智能編譯引擎，極大地優化了編譯效率和布線成功率。這種智能化的工具應用不僅減少了設計的人力需求，還提高了整個設計過程的自動化和效率。
云計算整合
隨著芯片設計復雜度的提升，數據量和計算量直線上升，云技術的使用使得 EDA 軟件能夠具有彈性計算、安全儲存、快速更新等功能，從而滿足大數據量和計算量下的更高使用要求。云平臺的引入，如概倫電子與阿里云的合作，為EDA工具提供了彈性計算、安全存儲和快速更新等關鍵功能，滿足了處理大數據和復雜計算的需求。2024年初，思爾芯也與騰訊云的合作進一步證明了云計算在優化EDA服務中的潛力，通過創建高性能、低成本的設計和仿真平臺，加快了芯片研發和上市周期。
平臺化與IP協同
另一個關鍵趨勢是EDA與IP的融合發展。現代EDA已不僅僅是一套工具的集合，而是逐漸演變為集成了IP資源的平臺，這不僅便于設計流程的執行，還促進了行業資源的共享和橫向連接。盡管智能化水平在不斷提升，但仍需人工支持來提供服務，服務平臺的構建可以提供專業的咨詢、設計服務以及相關定制服務，以滿足客戶的個性化需求。
國際巨頭在EDA和IP的布局已有深厚的歷史。Synopsys自1992年起進入IP領域，起因也是為了客戶的需要。盡管該業務曾長時間虧損，如今已崛起為全球第二大IP廠商，僅次于Arm。今年3月，Synopsys通過收購Intrinsic ID，進一步擴展了其半導體IP產品線。在國內，EDA領域也見證了合作的新生態，今年初思爾芯與芯動科技、奇異摩爾等合作，共同打造了一個國產的EDA+IP共贏新生態。
以上這些發展不僅提高了EDA工具的性能和應用范圍，也為整個芯片設計行業帶來了更高的發展潛力和市場競爭力。未來，隨著技術的進一步發展和行業需求的不斷變化，我們可以預見EDA行業將繼續朝著智能化、網絡化和平臺化的方向快速發展。
五、中國EDA企業的競爭力分析：全流程覆蓋與市場機遇
工具鏈覆蓋情況
在中國EDA行業，工具鏈的全面覆蓋是衡量企業競爭力的關鍵指標之一。EDA工具的全流程覆蓋相比于單一的點工具，提供了更大的一致性和便利性，這不僅改善了客戶的使用體驗，也增加了EDA廠商的盈利能力。具體來說，使用全流程工具的客戶可以避免在設計流程中頻繁切換不同軟件的麻煩，減少了由于工具間兼容性問題導致的工作中斷，從而顯著提升設計效率和降低操作成本。這種模式下的客戶粘性較高，對廠商而言具有長期的戰略意義。
然而，盡管全流程工具的優勢明顯，中國的EDA企業在這方面還存在一定的發展空間。目前，國內許多EDA企業仍主要提供點工具產品，全鏈條工具的開發相對滯后。在模擬IC設計全流程工具供應能力方面，華大九天是少數幾家擁有全流程工具的企業之一。而在高端數字芯片設計的關鍵領域，思爾芯已具備數字前端EDA全流程的能力，而國微芯則是少數專注于數字后端及制造端的本土EDA企業。還有一些邏輯綜合和布局布線等基礎工具領域，鴻芯微納等公司正在積極攻堅。
在全球EDA三巨頭——Synopsys、Cadence、Siemens EDA——已經穩固了全流程工具的市場地位的背景下，國內企業如能加速全流程工具的補齊和產品拓展，將有可能在未來成為行業內的新巨頭。這不僅需要企業在技術開發上的持續投入，也需要政策和市場環境的有力支持，以促進國內EDA行業的整體競爭力提升。
這些發展趨勢和挑戰預示著中國EDA行業的未來將是充滿機遇和挑戰的雙刃劍。在全球半導體行業競爭日益激烈的今天，如何快速有效地把握市場機遇，完善工具鏈的全流程覆蓋，將是國內EDA企業需要面對和解決的關鍵問題。
代表公司及產品推薦：
思爾芯：
2003年成立于加州圣何塞，2004年于上海建立總部，是業內最早開發原型驗證工具的企業。早在2020年原型驗證方案就已占全球市場份額的8.88%，全球排名第二。卓越的市場表現，夯實了行業龍頭的地位。2018年之前一直聚焦驗證領域。后通過強化核心技術和外部并購，全面布局了包括架構設計、軟件仿真、硬件仿真、原型驗證、數字調試、以及EDA云在內的各類數字EDA工具，如今已經形成完善的數字前端EDA解決方案。
目前已被超過600家全球芯片設計企業所使用，客戶遍及中國、美國、日本、韓國等，其中不乏英特爾、三星、索尼、瑞昱、黑芝麻、開芯院等知名企業，是久經市場驗證和認可的成熟產品。并參與了我國 EDA 團體標準的制定，承擔了多項國家及地方重大科研項目，獲評為國家級專精特新“小巨人”企業。
廣立微：
成立于2003年，作為國內 EDA 行業三大上市公司之一，廣立微是領先的集成電路EDA軟件與晶圓級電性測試設備供應商，公司專注于芯片成品率提升和電性測試快速監控技術，是國內外多家大型集成電路制造與設計企業的重要合作伙伴。公司提供EDA軟件、電路IP、WAT電性測試設備以及與芯片成品率提升技術相結合的整套解決方案，在集成電路設計到量產的整個產品周期內實現芯片性能、成品率、穩定性的提升，成功案例覆蓋多個集成電路工藝節點。
2024年3月，廣立微推出T4000 Max 半導體參數測試機，配置100pin，支持多通道并行測試，可更好地服務有多測試項、高測試效率需求的客戶。T4000 Max（100pin）豐富了廣立微典型測試產品矩陣，進一步擴展公司高速高端測試機品類。
華大九天：
成立于2009年，作為國內 EDA 行業的龍頭，華大九天目前已經擁有數十種 EDA 工具的產品陣列，主要產品包括模擬電路設計全流程EDA工具系統、存儲電路設計全流程EDA工具系統、射頻電路設計全流程EDA工具系統、數字電路設計EDA工具、平板顯示電路設計全流程EDA工具系統、晶圓制造EDA工具和先進封裝設計EDA工具等軟件，并圍繞相關領域提供技術開發服務。產品和服務主要應用于集成電路設計、制造及封裝領域。最大的優勢是國內唯一能提供模擬全流程 EDA 系統及射頻 EDA 工具。
概倫電子：
成立于 2010 年是國內第一家上市的 EDA 公司。基于 DTCO（設計-工藝協同優化）方法學，概倫電子目前擁有數項國際領先的 EDA 關鍵技術，為 100 多家全球領先的集成電路企業服務。根據其2023年年度報告顯示，其64.34%的收入來自境內市場。
公司產品及服務品類豐富，在存儲器&模擬/混合信號設計領域，提供定制類電路設計 EDA 全流程；針對工藝開發、制造和良率提升環節，提供模型/PDK/標準單元庫；在半導體器件測試領域，提供器件電學性能/可靠性/噪聲測試系統；一站式工程服務，包括 IP 設計與開發服務，標準單元庫設計與特征化，SPICE 建模與 PDK 開發，以及測試結構設計與測試服務。
芯和半導體：
成立于2010年，是一家從事EDA軟件工具研發的高新技術企業，以仿真驅動設計，提供覆蓋IC、封裝到系統的具備完全自主知識產權的全產業鏈 EDA 解決方案，支持先進工藝與先進封裝，致力于賦能和加速新一代高速高頻智能電子產品的設計，已在5G、智能手機、物聯網、人工智能和數據中心等領域得到廣泛應用。
在2023年6月的IMS國際微波研討會上，芯和半導體正式宣布通過其大規模生產驗證的IPD開發平臺，芯和集成無源器件（IPD）出貨量已突破20億顆，廣泛應用于射頻前端模組。
六、寫在最后：
隨著全球EDA行業的重大并購和不斷的市場整合，國際巨頭的步伐未減，而國產EDA的地位也日益重要。盡管面臨諸多挑戰，包括技術的本土化、市場的接受度以及與國際巨頭的競爭，國產EDA廠商必須不斷創新和強化核心技術，以鞏固和擴大國內外市場份額。
未來，國產EDA需要更深層次的產業合作和政策支持，以及持續的技術研發投入。只有這樣，才能在全球半導體設計工具市場中占據一席之地，真正實現從跟隨到領先的轉變。對國產EDA來說，現在是筑基與飛躍的關鍵時期，每一步都可能決定整個產業的命運。希望在不久的將來，我們能見證國產EDA在全球舞臺上的卓越表現。
參考來源：
上海市集成電路行業協會：《EDA科普手冊》
上海市集成電路行業協會：《2023年上海集成電路產業發展研究報告》
集微咨詢：《全球EDA/IP行業市場研究報告》
半導體綜研：《國產EDA廠商產品統計再更新，供應商數量已經達到29家了》
倪光南：《大力發展工業軟件》
芯東西：《芯和半導體蘇周祥：全面支持2.5D/3DIC的Chiplet設計》
編輯精選
