九成以上国内市场被三家外企占据
芯片产业链“任督二脉”亟待打通
□ 本报记者 陈澄 梅剑飞
“这两年，大家都知道芯片‘卡脖子’，甚至连光刻机都被科普了，却很少知道EDA(电子设计自动化)软件工具也亟待突破。”作为半导体行业资深分析师，李晶见证了中国芯片领域的发展，不过，在产业链上游，他并不十分乐观，其中一个重要原因，就是EDA软件受制于人。“EDA软件，在业界基本被认为就是芯片设计软件。”李晶介绍，如果把芯片制造比作建造一座大厦，那芯片设计就是大厦的设计图纸，EDA软件则是图纸的设计工具，“只不过，EDA软件比建筑设计软件的复杂度要高出N个数量级，因此被称为芯片产业链的‘任督二脉’。”
作为集成电路最上游、最高端的产业节点，EDA软件实际上已经成为中国芯片产业的命门所在，面对国外EDA头部企业对产业下游的巨大控制力，中国企业如何突围？近期，记者沿着产业链的传导路径，走访了江苏多家上下游企业，发现不少厂商已致力于做大做强国产EDA产业版图。
专注“小而美”的细分领域
据中国半导体行业协会统计，2020年我国EDA市场规模为93.1亿元，同比增长27.7%，预计2025年将超过180亿元。然而，这个百亿级市场，被3家外企占据了95%以上的份额。业内人士普遍认为，这样一来，我国芯片产业链所有环节，随时可被定点式精准“打击”。
2021年3月12日1时51分，中国文昌航天发射场，我国新一代中型高轨液体运载火箭——长征七号A运载火箭托举试验九号卫星刺破夜空。鲜为人知的是，这枚业内瞩目的卫星上，搭载了一款“特殊”的芯片，其设计工作，正是基于苏州珂晶达所研发的EDA软件。
作为一家创业公司，珂晶达及时抓住产业发展机遇。“成立10年来，公司为了尽快在晶圆制造类EDA这个行业细分领域形成完整的产品线和技术服务能力，做了一些大胆的构想。”珂晶达总经理沈忱所提及的“大胆”，在于公司决定融合3支不同技术背景的团队，打造一支能为晶圆厂提供完整EDA国产化方案的生力军。
此举并不容易。无锡创微投资赵志东表示，基础工业软件这个领域是一条外表看似光鲜亮丽，但实质需要耐住寂寞、持续坚韧付出的创业赛道。而在细分领域的不断融合创新中，珂晶达如今在大规模半导体器件仿真等领域，与国外同类产品相比获得10倍的性能加速与10倍的内存降低。
在采访过程中，记者发现，当前江苏大多EDA厂商，都采取和珂晶达类似的战略——选取细分行业的更细分领域深耕以期取得突破。今年11月底，总部位于南京江北新区的芯华章，正式发布4款拥有自主知识产权的数字验证EDA产品，这些产品专注于提高芯片整体验证效率，在实现多工具协同、降低EDA使用门槛的同时，成为中国自主研发集成电路产业生态的里程碑事件。
2016年才成立的芯联成，是一家专业服务于知识产权取证的创新型EDA企业。“为了走出自身发展路径，芯联成以分析软件为切入口，助力芯片企业提升竞争力，目前已为客户累计完成超过3000个芯片竞争力分析项目。”该公司负责人告诉记者。
无锡飞谱电子则基于自主创新的核心算法技术，专注于为航空、航天等工程领域的技术研发提供建模、验证工具及专业技术服务。随着产品线不断深入和延伸拓展，公司在国家重点工程中也取得多项重大应用进展，并在今年6月完成数千万元的Pre-A轮融资。
产业链上下游“抱团取暖”
行业趋势表明，随着日益受到重视，国内EDA厂商在多种维度迎来了发展良机。“其中，最大的利好，是在双循环格局下，越来越多的国内下游厂商，愿意接纳我们。”飞谱电子相关负责人透露。
“抱团，一直是半导体产业发展的最重要方向。”李晶告诉记者，半导体集成电路行业环环相扣，只有通过产业链上下游联动，才能获得成功。过去，国内EDA产业发展缓慢，面临的最大问题就是国内没有形成一个完整的、互相促进的产业链，其最大表现，就是国内EDA工具厂商鲜少参与产业链下游的合作研发，有EDA产品生产出来，也得不到使用和反馈，自然难以进步。“好在，如今国内下游厂商不仅会主动使用国内EDA产品，更愿意耗时耗力去和上游共同进步，避免关键环节被‘卡脖子’。”李晶说。
刚刚推出多款新品的芯华章，正在享受国内行业协同日益紧密带来的红利。据芯华章董事长兼CEO王礼宾介绍，公司推出的“智V验证平台”能融合不同的工具技术，对各类设计与不同的场景需求，提供定制化的全面验证解决方案。而平台的顺利研发与后续升级，势必离不开合作伙伴提供更多落地场景。
在此背景下，国内芯片公司芯来科技，就帮了大忙。“我们有一个涉及到CPU验证的高复杂场景，对EDA的要求非常高，芯华章提供的工具则能够快速地帮我们构建复杂场景。”芯来科技相关人士表示，对于这款产品，公司自始至终一直与芯华章保持积极沟通，接下来也将和芯华章有更多深入的技术交流和合作。无独有偶，中科院半导体所副研究员陈刚透露，使用了芯华章的新产品后，研究所在两周内就将设计调通。这种高效的背后，依然离不开前期的协同。
对于产业链合作趋势感受最为明显的，是苏州工业园区中科集成EDA平台管理部负责人黄洁。“在园区内，越来越多的芯片企业开始重视国产EDA软件，而且，在很多细分环节也出现了不少优秀的国产EDA公司。”她告诉记者，早在2003年，中科集成成为中科院计算所和苏州开展的院地合作重点项目，其主要目标之一，是为江苏乃至整个长三角集成电路企业，提供集成电路设计方面的技术和平台服务。“当时，为解决芯片设计企业的共性EDA需求，中科集成旗下EDA平台配置了3家国际主流厂商的EDA软件。”黄洁介绍，随着时间推移，以及外部环境的变化，为更好满足集成电路企业的设计需求，中科集成正在考虑引进优秀的国产EDA软件。“在我们针对园区企业的调研中，50%的企业对国产软件提出了需求，特别是国产头部EDA公司的软件，共有30%的企业提出了潜在需求。”
黄洁还和记者分享了她对于苏州工业园区EDA行业发展态势的判断，据她观察，目前，园区已经培育出几家EDA软件相关企业，虽还难以覆盖到全产业链，但均在自己的专业领域有所突破。而这个过程，也伴随着园区集成电路产业由早期的“封测”为主，不断向更高端的设计领域发展，产业链上下游“抱团取暖”趋势明显。
突破阻力需要“生态思维”
上下游共同发力，以EDA为主的国产工业软件企业当下迎来了增长期。据企查查数据显示，2020年，国内涉及EDA产品的公司数量达28家，同比2017年的16家实现了75%的增长。
趋势已成，并不表示差距能在短期内抹平。在采访中，依然有不少芯片企业表示，暂时很难去考虑国产EDA公司的产品。“最大的阻力，是国产EDA往往在某些专业领域和点工具方面有所建树，但缺少全流程的解决方案。”无锡一家芯片公司负责人告诉记者，由于本土厂商难以提供平台式的产品服务，公司依旧需要向国外三巨头采购EDA工具。
另一个障碍，在于国产EDA厂商缺乏与头部晶圆厂的合作，从而难以匹配目前最先进的工艺。“国外三巨头长期与头部晶圆厂捆绑，因此始终能处于工艺的领先地位，28nm以下的制程几乎是国外EDA的天下。”李晶表示，这一障碍，不仅国产EDA厂商会遇到，实质上也是整个集成电路产业都需要面对的难题。
当然，新的机遇也在酝酿。近年来，随着AI芯片等新应用兴起，对现有EDA行业和芯片设计流程带来了新的挑战，同时也给中小EDA公司带来了很多新的技术研究方向，成为他们突破EDA巨头优势壁垒的新机会。“AI技术正在EDA公司中被广泛采用，我们推出的Empyrean Mcfly，就是用AI的算法加速IP验证，通过AI学习以前的IP案例，对新的IP进行验证，验证精度达到99%左右。”国内EDA行业龙头华大九天相关负责人告诉记者。
记者在采访中还发现，人才紧缺，始终是业内企业最大的“痛点”。无论珂晶达、芯联成，还是中科集成、华大九天，大家一致的感受是“本土EDA行业人才太少了”。黄洁说，“EDA开发工程师需同时理解数学、芯片设计、半导体器件和工艺，对综合技能要求很高。培养一名EDA研发人才，从高校课题研究到从业实践的全过程往往需要10年。而由于EDA软件开发研究的周期长，投入产出比低，行业整体薪酬偏低，又导致本土人才流失严重。”
如何破局？在苏州工业园区这一长三角唯一的国家级工业软件协同攻关平台落户地，记者了解到，人才问题依然需要围绕产业生态去解决。“作为园区发展集成电路产业的重要载体，苏州国际科技园已逐步形成垂直分工形态的集成电路产业，产生了越来越明显的生态协作效应。”园区相关负责人介绍，目前，苏州国际科技园集聚了集成电路设计、测试及相关企业56家，2020年产值达400亿元，同比增长11%。相对完善的产业条件，也为企业吸引人才、培养人才、留住人才奠定了基础。
“人才都是跟着产业生态圈走的，珂晶达最早是3人小团队，如今已有超过40人的专业队伍。”沈忱表示，公司能匹配到优质人才，一方面需要地方政府给予“研发费用加计扣除”等雪中送炭的好政策；另一方面，更需要完整的产业链来实现人才聚集效应，而且后者才是公司从起步到发展，始终愿意留在苏州国际科技园的最大理由。