2020 年成为国产 EDA 迎来新发展的元年
EDA 软件有着「芯片之母」的称号, 在其核心能力自主化成为不得不做的一项选择时,2020 年成为国产 EDA 迎来新发展的元年。
从 2020 年开始, 华大九天、概伦电子、广立微三家国内老牌 EDA 公司陆续启动上市, 并分别在模拟电路、SPICE 建模、良率分析等不同领域「各自美丽」;同时,2020 年也有芯和、鸿芯微纳、芯华章、芯行纪等新兴 EDA 公司, 在国外巨头夹缝中实现快速发展, 融资频次和数额显示赛道价值受到重估, 国产 EDA 的高壁垒、稀缺性、战略性也终于走进人们的视野。
然而经历 3 年多的迅速成长发展, 国产 EDA 硕果与争议并存。如今站在半导体产业周期底部的特殊节点, 业内对国产 EDA 发展路径是否更加清晰? 未来路在何方? 对即将到来的产业景气上行机遇, 是否准备好了?
机遇和挑战
过去数年中, 国产 EDA 尽管尚未完全实现对 Synopsys、Cadence 和 Mentor 这三大传统巨头厂商的替代, 但数据显示, 国内 EDA 产业整体发展速度远超许多人的想象。
在集成电路设计年会 ICCAD2023 上, 一组国产 EDA 的发展数据公布:在全球 140 家 EDA 企业中中国拥有 87 家。并且中国 EDA 市场成长率也远超全球 EDA 平均成长率, 根据 SEMI 统计,2020 年全球 EDA 市场规模 (含 IP, 约 40.38 亿美元) 为 114.67 亿美元, 同比增长 11.63%。而 2020 年中国市场增长高达 27.7%。根据中国半导体协会平台发布的数据显示, 预计 2022-2025 年中国 EDA 市场将保持高速增长, 复合年均增长率为 15.64%。
在中国成为全球半导体产业规模最大且兼具高成长性的重要市场之际, 国产 EDA的快速发展有其坚实基础:不仅得益于行业赛道的高价值、中国以半导体为代表的数字经济整体的进步, 同时独立自主的发展战略也在推动这一特殊产业环节持续活跃。
EDA 处于整个 IC 产业链上游, 决定着集成电路的产业竞争力。没有 EDA 软件的配合, 突破架构、制程限制难度更大。
2022 年美国对 GAAFET 设计「专用」EDA 工具加以管控, 市场对中国 EDA 软件被「卡脖子」的担忧一直存在, 实现高质量国产替代势在必行。而今年中美科技战对大算力芯片卡脖子, 制裁壁仞、摩尔线程等, 再次敲响国产自主发展的警钟, 倒逼国内产业数字化进程快速发展。
业内人士称, 诸如国产大算力芯片设计公司,GPGPU, AI, CPU 等领域快速发展, 出于供应链安全考虑, 大量国产 EDA 使用需求将持续释放。
2023 年, 中国集成电路设计企业依然有 3451 家, 比去年 3243 家多了 208 家;预计全年销售额 5774 亿元, 相比 2022 年增长了 8%, 其中销售过亿的企业有 625 家, 比 2022 年也增加了 59 家。中国设计企业数量与收入稳健成长, 为国产 EDA 提供了广阔的应用空间。
此外,EDA 赛道本身具备穿越周期的稳定性。其原因一方面是 EDA 研发门槛高, 具备技术和产业资源的高价值属性;另一方面,EDA 软件处于产业上游, 产业周期性波动对 EDA 等必要研发工具的影响相对较小。
数据显示, 在历史上全球半导体产业经历数次周期轮动, 但其中 EDA 至少在近十年来都保持了 5% 以上的增长。其中 Synopsys、Cadence 这样已经建立一定垄断优势的巨头企业, 即便是在 2022 年的市场环境中, 其营收增长都接近 20%。
但是繁华之下, 国内 EDA 产业存在的薄弱环节和现实挑战亦不容忽视。
除了华大九天、概伦等在模拟 EDA 能满足一定国产化导入的需求外, 国内能提供数字全流程公司还是少数。公开报道显示, 鸿芯微纳、芯华章、芯和等是少数能提供数字实现、数字验证、封装设计等全流程的国产 EDA 企业。
过去一年以来一级市场经历「速冻」期, 上市门槛大幅收窄, 进一步考验国产 EDA 公司自我造血能力。今年公开的 EDA 领域融资只有国微芯、芯华章、九霄智能、联方电子、培风图南等数家, 显示了资本市场越来越「精挑细选」。
另外, 国产 EDA 工具发展尚需必要的时间积累和考验, 其中特别是对于新兴企业来说, 大多数仍处在和客户导入、打磨阶段。市场与产业期待国产 EDA 爆发期到来。
并购非唯一路径
机遇和挑战并存, 国产 EDA 如何破茧成蝶?
EDA 工具作为由「多工具」组成的软件集群, 加深与产业的生态化发展的同时, 形成全流程工具链, 被行业视为实现 EDA 国产化突破的两大要义。
由此, 有观点认为, 加速并购、迅速扩张, 将成为国产化发展可行路径之一。过往国际 EDA 三巨头通过并购快速形成鼎足之势, 也常被产业拿来作为样板学习借鉴。
不过如今国产 EDA 身处环境与国际三巨头当年所处的发展环境, 存在一定的条件差异。也就是说, 并购扩张的路线并不一定适合现行国内 EDA 企业发展。
首先国际三巨头的并购是在企业积累了足够实力后才进行的。行业第一的 Synopsys1986 年成立, 凭借自研逻辑综合工具, 营收快速增长, 第一起并购是四年后的 1990 年, 购买了 VHDL 仿真业务。1992 年, 新思科技在纳斯达克交易所上市, 具备充盈资金后, 在 90 年代才开始大规模并购。
华大九天、概伦电子两家公司也是在登陆二级市场之后, 才密集启动多起产业并购。不过随着今年国内 IPO 收紧, 通过资本市场工具撬动更多资源, 对新兴 EDA 企业来说短期很难成为主动选项。
需要指出的是, 并购失败案例亦比比皆是。并购最终目的是为补齐工具链, 但据电子科技大学教授黄乐天撰文指出,Cadence 在 2005 年收购 Verisity, 就是典型的失败案例, 其并没有成功借由收购实现在下一代高级语言上领先于产业、重塑 Cadence 在前端验证的荣光;另外 Synopsys 当年收购 SpringSoft 后, 也并没有在模拟领域实现市场规模的突破。
对现代企业来说, 并购通常意味着运营风险增加。EDA 技术的开发和产品的落地必然需要一定的技术积累和时间保障,若没有足够强大的自我造血能力, 初创的 EDA 公司希望短时间透过大量招聘及并购, 进行多头并进的快速发展, 运营风险非常高。如华大九天 800 多人前三季度实现 6.39 亿营收, 扣非净利润 1856 万。如果一家公司人员规模突增至 1000 个人后, 又需要多少营收才可能实现盈利, 给股东创造价值呢?
另外, 并购使得产线过长, 看似总的投入很大, 但拆开到具体细分领域, 可能会进一步「摊薄」, 导致研发投入的相对不足。从前端到后端乃至 IP 需要巨大研发投入, 三大 EDA 国际巨头的研发投入基本保持在占营收规模的 30% 以上, 高达十几亿美金。以华大九天招股书披露可以看到, 公司在上市前的研发投入规模在 19/20/21 年分别为 1.35/1.83/3.04 亿人民币, 研发投入绝对规模仅占新思科技、楷登电子等主要国际竞争对手的 0.99% 至 4.21% 之间。本就不多的投入, 在企业并购后, 分摊到更长的战线, 恐怕将会更加「捉襟见肘」。
传统三巨头的并购动作, 是在充分开放的市场条件下进行的。当前国外收购面临各种「卡脖子」, 国内项目又多数处于起步阶段, 缺乏合适的并购标的。
有产业投资人士表示:「对于当下的国产 EDA来讲, 若进行横跨多个产业链的快速扩张, 需要思考这到底会对企业核心竞争力的提高起到多大的帮助? 特别是当前资本收紧的条件下, 反过来势必会给企业的运营带来较大的压力。」
「国产 EDA发展有自己的历史和现实。」上述人士称, 并购一定是国产 EDA未来某个阶段跳不开的话题, 但当前确实仍缺乏足够的积累。「国产 EDA仍处在发展初期, 需要立足自主创新, 一方面实现工具的完善布局, 另一方面培养用户习惯, 实现商业逻辑的闭环、落地。」
国产 EDA群英相
国产 EDA 发展之路, 在持续摸索中已经积累起了一定的经验和成功案例。可以说, 这是结合国内产业发展阶段和实际需求, 是一条属于自身特色的发展之路。
EDA 的高技术门槛即便是在工业软件领域都是金字塔尖的存在, 而人才、时间、领域正是当前国产 EDA 公司发展三大要素:通过吸纳「少而精」的人才供给, 聚焦某一领域形成「投入密度」的优势压制, 以最快速度打造出在领域内领先的全流程工具。透过这种方式打造出竞争力并赢得用户的信任, 形成自己的「护城河」。
比如国产 EDA 企业华大九天, 在适时并购之外, 聪明地选择集中力量在自己擅长的模拟领域进行布局, 不断打磨产品、逐步强化企业自身的造血能力, 在这一领域形成护城河后, 后来者也很难在它所专注的模拟电路领域有所作为。而华大九天获得更多的客户青睐和资本去壮大后, 再进一步向外拓展、完善面状布局。
目前, 数字领域也有几家公司在各自聚焦的领域专注投入, 完成了全流程工具的研发, 建立起属于国产 EDA 自身的护城河。单位领域投入的人才密度打造的是竞争力, 对后来者也是难以逾越的壁垒。其中, 鸿芯微纳、芯华章、芯和已经在这条发展道路上, 打造出数字实现、数字验证、封装设计的全流程 EDA 工具。
聚焦数字验证领域, 芯华章从底层框架开始全新构建的 FusionVerify 平台, 能融合不同的工具技术, 对各类设计在不同场景需求下, 都可以提供定制化的全面验证解决方案, 获得来自人工智能领域的燧原科技、清微智能, 光芯片设计的曦智,RISC-V 的芯来科技, 以及 GPU 领域的天数智芯、壁仞等众多客户认可。
据了解, 芯华章是唯一完成数字验证全流程覆盖的国产 EDA 公司, 并且基于提出的 EDA 2.0 理念不断寻求差异化创新。比如其 HuaPro P2E 第二代产品独创双模功能, 在超大规模 SoC 商用部署中实现高达 10M 的仿真速率, 大幅降低中国中小芯片企业的大芯片项目投入门槛;2023 年推出的硬件仿真系统 HuaEmu E1 是国内首台验证规模超百亿的硬件仿真器, 在清微智能项目上达到 1-10MHz 的高运行性能;GalaxSim 融合最新算法打造的独有的智能分割以及分布式仿真技术, 在某客户 25000+的 Test Case 中功能测试通过率已经达到 100%。
鸿芯微纳基于统一的层次化数据模型, 打造数字实现全流程工具, 从逻辑综合、布局布线、Signoff 等多个环节帮助后端设计师完成从 RTL 到 GDS 的设计。公司首席技术官、联合创始人王宇成表示, 鸿芯微纳已经完成 20 多个本土先进工艺流片。
鸿芯微纳目前在数字芯片后端设计上已经取得诸多成绩。比如其 2019 年发布国内第一款布局布线工具 Aguda,2020 年在国内第一次成功实现本土 7nm 先进工艺手机芯片流片验证;2022 年 7 月完成对三星 5nmEUV 工艺的支持;2022 年 12 月发布逻辑综合 RocSyn、时序签核 ChimeTime、功耗签核 HesVesPower, 公司也成为本土第一且唯一的数字芯片后端全流程的企业。
芯和半导体成立于 2010 年, 聚焦在封装领域提供全链仿真 EDA 解决方案, 集首创革命性的电磁场仿真器、人工智能与云计算等一系列前沿技术于一身, 提供覆盖芯片、封装到系统的全产业链仿真 EDA 解决方案。
据了解, 芯和核心算法技术已获得重大突破, 产品从单个工具发展到 30 多款工具, 并且和概伦电子、思尔芯、芯耀辉、芯动科技、Tower 半导体、通富微电、锐杰微和罗德与施瓦茨等建立了广泛的产业合作。
「国产 EDA 市场潜力巨大, 类似芯和、鸿芯微纳、芯华章这样的优质公司, 目前绝对规模虽然还有差距, 但已经积累了正面驱动的巨大势能, 具备成为下一个华大九天, 乃至下一个 synopsys、cadence 和西门子等国际巨头的潜力」。有机构投资人如是称。
这就是国产 EDA 基于产业发展现状, 打造的本土化发展之路。当在全面战场上无法与竞争对手开展正面较量时, 国产 EDA 先专注在某个细分领域, 打造自己的竞争优势和口碑, 从点工具的领先, 到局部领域的全流程, 再到最后实现整个 EDA 工具的全流程。
中信证券计算机团队今年 9 月的一份研报指出, 数字 IC 设计 EDA 工具或占 EDA 市场的半壁江山, 国内龙头数字 EDA 全流程雏形已现, 有望基于部分具有全球化竞争力的点工具加速自研打造数字 EDA 全流程平台。同时, 国内 EDA 龙头对产品算法持续创新, 有望实现部分工具对全球 EDA 龙头的追赶和超越。
结言:行稳致远 势在必行
EDA 的重要性决定了这一技术环节是中国一定要独立自主掌握核心工具。我国 EDA 产业仍处于供给率不足的状态, 国外政策制裁、实体清单限制等因素则导致进口 EDA 有价无市。
虽然国产 EDA 整体发展面临挑战, 但本土 EDA 软件工具在部分模块上已经取得研发突破及销售。未来随着中国半导体产业持续增长繁荣, 本土 EDA 软件工具发展势在必行。纵观几十年国内外的发展, 一条清晰的本土化发展之路呈现在眼前。
首先是专业专注。没有谁一口气吃成胖子, 成熟如华大九天等公司, 也是先在某个领域打造自己的竞争力, 对于新兴的国产 EDA 公司来讲, 所聚焦的数字 IC 设计 EDA 点工具, 产品种类诸多, 涉及技术门类广阔, 因此在工具研发、并购整合和产业合作方面更加不能操之过急, 要集中资源办大事。
其次要坚定投入。硬科技没有捷径, 必须从国家到资本再到公司毫不动摇投入。英伟达也曾有过至暗时刻、OpenAI 在微软投资之前曾经难以运营。伟大公司的背后往往是持续而坚定的投入。
然后要有差异创新。立足自主, 国产 EDA 同时要结合所处的市场、政策和自身技术优势, 聚焦于国内 IC 企业的 EDA 工具需求, 更靠近客户, 根据痛点寻找解决方案, 以后发优势, 打造差异化 EDA 工具, 实现要追赶, 更要做到超越。
伴随资本越来越「精挑细选」, 国产 EDA 越来越需要摒弃杂音, 立足工具和用户两个基本点, 深耕自主创新, 才能走得更远。
来源：互联网
