Anfang der 1990er Jahre, im alten fünften Stock des staatlichen Pekinger Werks 712, feuerte Akademiemitglied Wang Yangyuan das fleißige EDA-Team an: „Dies ist die beste Gelegenheit für unsere Wissenschaftler und Techniker, dem Vaterland zu dienen!“ Daraufhin holte der Assistent neben Akademiemitglied Wang eine Packung Seegurken und Ellbogen hervor, stellte sie auf den Tisch, und Jubel brach im Raum aus.

EDA, die elektronische Designautomatisierung, ist ein Begriff, der in letzter Zeit häufiger auftaucht. Bereits in den 1980er Jahren erregte er die Aufmerksamkeit der chinesischen Wissenschafts- und Technologiekreise. Damals führte Huajing, unterstützt durch staatliche Fördermittel, eine Produktionslinie für analoge Farbfernsehchips aus Japan ein, und EDA wurde zum entscheidenden Faktor im Chipdesign.Dieser aufstrebende Teilbereich spielt drei Rollen für die Chipindustrie: die Erstellung von Konstruktionszeichnungen, die Erstellung von Bauzeichnungen und die Unterstützung des Bauprozesses.

Man kann sagen, dass wir ohne EDA Transistoren nur einzeln von Hand zeichnen können. Die menschliche Leistungsfähigkeit stößt dabei an ihre Grenzen: Bei einigen Hundert oder Tausend Transistoren ist dies unmöglich. Ab 10,000 Transistoren ist es schlichtweg nicht mehr realisierbar. Ganz zu schweigen davon, dass ein aktueller 5-nm-Chip von TSMC zig Milliarden Transistoren enthält.

Daher ist EDA für Huajing unverzichtbar, doch das Batumi-Embargo behindert den Import dieser Software. Notgedrungen bleibt dem Land nichts anderes übrig, als sie selbst zu entwickeln. Für das EDA-Lokalisierungsprojekt wurden 117 Wissenschaftler und technisches Personal aus 17 Einrichtungen im ganzen Land versetzt, und ausländische Doktoren mit Erfahrung in der EDA-Branche wurden als Chefdesigner eingestellt. Sun Jian, ein junger Mann ohne jegliche Vorkenntnisse in EDA, eignete sich Layoutbearbeitung mit der Programmiersprache C und Datenbanken an, bis er zum Chip-Generalisten wurde.

 

Nach vier Jahren harter Arbeit wurde Chinas erste selbstentwickelte EDA-Architektur 1993 auf den Markt gebracht. In Anlehnung an die dunklen Ringe unter den Augen, die durch langes Aufbleiben entstanden, erhielt dieses einheimische EDA-System den Namen „Panda-System“. Nach der Einführung von Panda betrug der Abstand zwischen China und dem internationalen Standard nur noch fünf Jahre, und chinesische Unternehmen setzten es bereits aktiv ein. Innerhalb kürzester Zeit wurde Panda EDA in 20 Designunternehmen installiert und ermöglichte die Entwicklung von fast 200 Chipvarianten.

Der große Erfolg des Panda-Systems zeigt sich darin, dass das vorherige Verbot für chinesische EDA-Unternehmen in Batumi aufgehoben wurde. Weniger als ein Jahr nach der Einführung des Panda-Systems kamen ausländische EDA-Firmen in Scharen nach China.

Doch das Paradoxe an der Geschichte ist, dass mehr als 20 Jahre später, wenn die Öffentlichkeit über Huaweis Lieferstopp spricht, immer noch der Begriff „EDA“ fällt. Warum stagniert die EDA in meinem Land noch immer, obwohl sie bereits 1990 einen Durchbruch erzielte? Gibt es neben den Veteranen des Landes, die oft tragische historische Gesichter zeigen, noch andere Kräfte, auf die wir uns verlassen können, um dieses festgefahrene Problem zu lösen?

Die Entwicklungsgeschichte der chinesischen EDA-Industrie könnte uns neue, interessante Anhaltspunkte liefern.

1994 erlebte die Große Halle des Volkes die Ankunft zweier ausländischer EDA-Unternehmen in China. Zunächst Kaideng, ein Unternehmen, das mit innovativen Ideen voranschritt. Kaideng und Xinsi waren damals wie heute die führenden EDA-Unternehmen. In den 1990er-Jahren, als die EDA-Branche boomte, meisterten die beiden großen EDA-Unternehmen erfolgreich die Produktentwicklung, tätigten zahlreiche Akquisitionen und rekrutierten eine Reihe revolutionärer Talente für die Chipindustrie.

Der CEO von Kaideng ist Chen Liwu, ein chinesischer Risikokapitalgeber aus Südostasien. Als er die Leitung übernahm, befand sich Kaideng in einer wirtschaftlichen Abwärtsspirale. Chen Liwu führte Hunderte von Kundengesprächen. Er fragte jeden, den er traf, wie er die Produkte von Kaideng bewerten würde. Einige anspruchsvolle Kunden brachten es auf den Punkt: ein „ungenügend“ oder „ungenügend“. Chen Liwu war tief bewegt und änderte Kaidengs vertriebsorientierte Strategie. Er führte regelmäßig gemeinsame Kundengespräche und pflegte enge Beziehungen zu seinen Partnern.

Chen Zhikuan, Vizepräsident von Synaptics, ist ein weiterer unternehmungslustiger chinesisch-amerikanischer Unternehmer in der EDA-Branche. Er lernte bei Yu Youcheng, dem ranghöchsten chinesischen Manager im CPU-Geschäftsbereich von Intel. Nach seinem Eintritt bei Xinsi genoss Chen Zhikuan das volle Vertrauen des Firmengründers und wurde innerhalb weniger Jahre zum Vizepräsidenten befördert.

Ob Chen Liwu oder Chen Zhikuan – die beiden Halbleiter-Größen aus dem Silicon Valley erkannten, dass der chinesische Markt die Zukunft darstellt. Damals zeigte Xinsi, noch hinter Kaideng der zweitgrößte Konzern, ein stärkeres Interesse an diesem aufstrebenden Markt und startete eine Reihe von strategischen Übernahmen.

Bei der Spendenzeremonie in der Großen Halle des Volkes überreichte Chen Zhikuan Professor Zhou Zucheng von der Tsinghua-Universität 20 Exemplare des Design Compilers. Ein Exemplar dieses EDA-Tools hat einen Wert von 250,000 US-Dollar. Professor Zhou war überrascht, diesen Preis von einem Tsinghua-Studenten zu erfahren, der gerade erst seine Tätigkeit bei Philips aufgenommen hatte. Damit war die Verbindung zwischen der Tsinghua-Universität und Xinsi besiegelt, und die beiden Partner gründeten 1995 ein gemeinsames EDA-Zentrum.

 

Vordergründig erscheint die Kooperation zwischen Synaptics und der Tsinghua-Universität lediglich als Zusammenarbeit zwischen einem amerikanischen Privatunternehmen und einer chinesischen Universität. Doch diese Kooperation hat tiefgreifende Auswirkungen auf die zukünftige Ausrichtung der chinesischen Chipindustrie. Mit diesem Schritt schlägt Synaptics gleich drei Fliegen mit einer Klappe:

Die erste besteht darin, sich das Recht zu sichern, Standards festzulegen.Die Tsinghua-Universität erhielt den Auftrag, ein Lehrbuch zur Chipdesign-Automatisierung zu verfassen, und die von Synaptics bereitgestellten Tools waren dabei unerlässlich. Später engagierte sich Synopsis verstärkt in der Erstellung lokaler EDA-Lehrbücher in China und führte über 130 Kurse für Bachelor- und Masterstudierende ein.

Der zweite Grund ist die bequeme industrielle Verbreitung.Nach Spenden von Synopsis entwickelte sich die Tsinghua-Universität zum führenden EDA-Labor in Peking und sogar im ganzen Land. Mehrere Mitarbeiter des Ministeriums für Elektronikindustrie wurden zu Schulungszwecken an die Tsinghua-Universität entsandt. Mithilfe der EDA-Technologie des Schulungszentrums begann die Tsinghua-Universität mit der Entwicklung von Chips speziell für die Kommunikationstechnik, wodurch lokale Industrieunternehmen das Potenzial von EDA erkannten. Aufgrund des hervorragenden Rufs des EDA-Zentrums der Tsinghua-Universität orientierten sich sowohl Haier als auch Huawei bei der Einrichtung ihrer Designzentren an den Erfahrungen der Universität.

Das Letzte und Wichtigste ist natürlich die Popularität von EDA im Hochschulsystem.Die taiwanesischen Ingenieure von Synoptics hielten Vorträge für Dozenten und Studenten der Tsinghua-Universität. Die anschaulichen Darstellungen kamen den Dozenten zugute, die daraufhin begannen, die Designsprache bewusst anzuwenden und selbst zu üben. Nachdem sie sich die nötigen Kenntnisse angeeignet hatten, konnten sie die Studenten des Fachbereichs Mikroelektronik rechtzeitig unterrichten. Chinas beste Chip-Talente übernahmen die Anwendung von EDA bereits im Studium, und es wurde zunehmend schwieriger, sich davon zu lösen.

Mit diesem Schritt schöpft Xinxi das Potenzial des chinesischen Marktes voll aus.

Von der Programmierung bis zur Übergabe des Layouts an die Halbleiterfertigung – EDA umfasst Physik, Mathematik, Halbleitertechnik und weitere Disziplinen und erfordert ein breites Spektrum an Talenten. Chinas Hochschulsystem ist solide, und viele der ausgebildeten Wissenschaftler und Ingenieure werden zukünftig in der Chipindustrie tätig sein. Sie bestimmen die lokale Entwicklungsrichtung und fördern diese aktiv an den Universitäten, indem sie frühzeitig ihre Anwendungsgewohnheiten entwickeln. Einerseits legen sie damit den Grundstein für die zukünftige Nutzung. Andererseits bilden diese Anwender die Nachwuchskräfte der EDA-Industrie.

Durch die Übernahme der Marktmacht zur Festlegung von Standards, die Beschleunigung der Technologieverbreitung in der Branche und den Aufbau eines Talentpools für Hochschulbildung konnte Synaptics mithilfe dieser drei Säulen rasch in China expandieren. Nach Beginn des neuen Jahrhunderts hat Synaptics gleichzeitig das Tempo seiner Fusionen und Übernahmen erhöht. 2008 überholte Synaptics Calden und wurde zum weltweit größten Hersteller von EDA-Software.

Als die beiden großen EDA-Giganten ihre Niederlassungen in China eröffneten, konnte Panda EDA nicht länger im Land bleiben und ging in die Vereinigten Staaten.

Nach der Entwicklung von Panda EDA verlor das Unternehmen seinen treibenden Einfluss und wurde dem staatlichen BGI-Konzern überlassen. Um Chinas EDA-Software in den USA zu etablieren, wurde Sun Jian, der leitende F&E-Mitarbeiter von Panda, in die Vereinigten Staaten entsandt, um dort den Auslandsvertrieb zu verantworten. Vor jedem Kundengespräch notierte Sun Jian seine Ausführungen und trug sie anschließend vor, um die Kundengewinnung nicht durch unpassende Worte zu gefährden. Dank seiner Beharrlichkeit konnte Panda EDA zu Beginn des Jahrhunderts bereits viele Kunden im Ausland gewinnen. 

Warum aber verlässt ein lokal gegründetes EDA den heimischen Markt und geht in die Vereinigten Staaten? Die Antwort liegt darin, dass das heimische Marktumfeld zu jener Zeit ein echtes einheimisches EDA nicht tolerieren konnte. 

Die heimische Chipdesignindustrie befand sich anfangs vollständig im Reverse-Engineering-Stadium. Im Allgemeinen wurden Chips anderer Hersteller kopiert, für deren Entwicklung keine EDA-Tools benötigt wurden. Gleichzeitig reichte bereits raubkopiertes EDA aus, um die meisten Anforderungen im Niedrigpreissegment zu erfüllen. Die verbleibenden zahlenden Kunden im mittleren und oberen Preissegment mussten schließlich auf hochwertige ausländische EDA-Software zurückgreifen.

Folglich gibt es auf dem heimischen Markt tatsächlich keine echte EDA. 

Die Ursache dieser peinlichen Situation liegt in der mangelnden Vernetzung der lokalen Waferfertigung mit EDA. Panda EDA wurde ursprünglich zur Unterstützung von Huajing entwickelt, doch Huajing erlitt im Projekt 908 einen schweren Rückschlag. Im Anschluss daran lieferten sich das Projekt 909 und SMIC einen regelrechten Wettlauf um die besten Ergebnisse und mussten daher zwangsläufig auf die fortschrittlichsten EDA-Technologien zurückgreifen. Dadurch konnte sich die lokale EDA-Technologie noch nicht flächendeckend etablieren und ihre Leistungsfähigkeit ist unbekannt. Sie wird sich einem harten Wettbewerb durch den nächsten technologischen Fortschritt stellen müssen und so langfristig in einen Teufelskreis geraten. 

Anders ausgedrückt: Chinas Chipindustrie war schon immer lose vernetzt: Von der Waferherstellung über das Chipdesign bis hin zu Verpackung und Test – alles ist eng miteinander verknüpft. Diese lockere Integration der vor- und nachgelagerten Bereiche führte dazu, dass jedes Glied seine eigenen Ziele maximierte. Heimische EDA-Lösungen hinken im Gesamtbild hinterher und sind daher naturgemäß unbeliebt. Die beiden EDA-Giganten, die in einem entwickelten Industrieumfeld entstanden sind, können die Bedürfnisse der Nutzer jedoch problemlos erfüllen. 

Daher befindet sich die heimische EDA-Branche naturgemäß in einem Dilemma:

Das Ökosystem war schwach und der Marktanteil sehr gering. Panda EDA konkurrierte damals mit Huajing und beschränkte sich auf analoge Chips. Es gab zu wenige ergänzende Produktkategorien und schwache Premium-Funktionen; Mehrwertdienste wurden kaum angeboten. IP ist eine natürliche Erweiterung der EDA-Branche und wird die Abhängigkeit der Designkunden von EDA-Unternehmen weiter verstärken. Lokale EDA-Hersteller sind jedoch stark unterbesetzt, da sie nur lose mit Wafer-Foundries verbunden sind. Aufgrund des schwachen Ökosystems und des Mangels an Mehrwertdiensten können lokale EDA-Anbieter die Gunst der Kunden nicht gewinnen. Ohne die Anhäufung positiver Entwicklungen bleibt der Aufholprozess schwierig. 

Angesichts der häufigen Lieferengpässe in den USA steht EDA bereits im Zusammenhang mit industrieller Sicherheit. Das Problem in dieser Branche liegt im fehlenden Know-how, und das kommt nicht von allein. Was also tun?

Von 2020 bis heute ist in China plötzlich ein regelrechter EDA-Boom entstanden.

Im September 2020 schloss Silxin eine neue Finanzierungsrunde über mehrere hundert Millionen Yuan ab, um eine umfassende digitale EDA-Tool-Plattform zu entwickeln. Das Unternehmen wurde 2003 gegründet und 2018 von Guowei übernommen. Erwähnenswert ist, dass der Gründer, Toshio Hayashi, Japaner ist, über 30 Jahre Branchenerfahrung verfügt und vor der Gründung seines eigenen Unternehmens in einem amerikanischen Unternehmen tätig war.

Im November schloss Xinhua Zhang eine Pre-A+ Finanzierungsrunde über fast 100 Millionen Yuan ab.

Im Dezember erhielt Jiutongfang eine Investition von Hubble, einer Tochtergesellschaft von Huawei. Das Unternehmen konzentriert sich auf den Bereich der Hochfrequenz-EDA und sein Kernteam besteht aus in den USA studierenden Ärzten.

Im Januar 2021 begann das einheimische EDA-Unternehmen Guilun Electronics, den Wissenschafts- und Technologieinnovationsrat zu beraten.

Im Februar gab BGI Jiutian, das Mutterunternehmen von Panda EDA, Neuigkeiten zur GEM-Leitlinie bekannt.

Nach Panda ist der heimische EDA-Markt in eine Sackgasse geraten. Warum sind in so kurzer Zeit so viele neue Anbieter aufgetaucht?

Die Antwort lautet, dass die meisten dieser neuen Akteure, die häufig große Summen Geld einwerben, von hochrangigen Managern gegründet werden, die von amerikanischen EDA-Unternehmen wie Kaiden und Synopsis ausgebildet wurden.Beide großen EDA-Unternehmen haben sich für eine Strategie der Fokussierung auf lokale Forschung und Entwicklung sowie Vertrieb entschieden, wodurch eine Gruppe führender Talente im Land hervorgebracht wurde. Das Gründerteam der einheimischen EDA-Stars wurde in einem globalen Umfeld ausgebildet und gefördert. Aufstrebende Unternehmen, die heute in der heimischen EDA-Branche tätig sind, stehen alle im Schatten dieser beiden großen EDA-Unternehmen.

Liu Zhihong, der Präsident von Banlun Electronics, war Vizepräsident von Kaideng. Wang Libin, der Gründer von Xinhuazhang, ist eine Schlüsselfigur im EDA-Bereich. Er war als Ingenieur, Vertriebsmitarbeiter und Führungskraft tätig und verfügt über 20 Jahre Berufserfahrung. Zudem hat er enge Branchenkontakte zu bedeutenden chinesischen Chipherstellern wie HiSilicon und Zhanrui geknüpft.

Warum sind diese Talente in kritischen Momenten in der Lage, sich zu beweisen?

Dies steht in engem Zusammenhang mit dem natürlichen Fachkräftewechsel in der EDA-Branche. Ein interessantes Phänomen in Chinas EDA-Industrie ist, dass sowohl Synaptics als auch Kaideng als Unternehmen mit stark buddhistischer Tradition gelten. Der Wechsel von Fachkräften im mittleren und höheren Management zwischen den beiden Unternehmen ist bereits sehr häufig. Diese Fachkräfte gründen anschließend ihre eigenen Unternehmen, und das Verhältnis zu ihren ehemaligen Arbeitgebern bleibt dabei freundschaftlich. Dies steht im deutlichen Gegensatz zum harten Wettbewerb in anderen Segmenten der Chipindustrie.

Dieser natürliche Talentfluss spült wertvolles Branchenwissen und Erfahrung in die gesamte Branche. Infolgedessen hat die gesamte EDA-Industrie nur in China eine groß angelegte „Zellspaltung“ erlebt. Die dreißigjährige Wachstumsgeschichte des ursprünglichen EDA-Giganten war im Grunde ein Prozess der kontinuierlichen Fusion, Übernahme und Integration dutzender kleiner und mittelständischer Technologieunternehmen. Er gründete nur selten eigene Unternehmen oder stellte sich neuen Herausforderungen. Die tiefgreifenden Veränderungen auf dem chinesischen Markt haben der alteingesessenen EDA-Industrie neues Leben eingehaucht.

Während ausländische EDA-Unternehmen beginnen, eigene Geschäfte zu gründen, hat auch BGI Jiutian, hervorgegangen aus dem lokalen EDA-Anbieter Panda, einen Durchbruch erzielt. BGI Jiutian verfolgt dabei drei Strategien:

Die bahnbrechenden Innovationen beschränken sich nicht mehr auf Werkzeuge zur Lösung einzelner Probleme, sondern umfassen den gesamten Prozess, erweitern den Kundenstamm und verbessern die Kundenbindung; sie reichen von Chips bis hin zu Panels und bieten die erste vollständige EDA-Lösung für Panels an, die erfolgreich 90 % des heimischen Marktes für Flachbildschirme abdeckt; sie setzen ihre globale Expansion in Japan und anderen Ländern fort und werden zu einem unverzichtbaren Technologielieferanten für einige Branchenriesen.

Ausländisch finanzierte EDAs fördern zahlreiche lokale Talente und etablieren einen neuen Sektor; inländische EDAs erweitern ihre Branchenanwendungen und Dienstleistungen vor Ort und erzielen gleichzeitig rasante Fortschritte im Ausland. Die beiden großen EDAs und BGI Jiutian scheinen zwar Konkurrenten zu sein, haben aber tatsächlich gemeinsam komplementäre Beiträge zur chinesischen Chipindustrie geleistet.

Gleich zu Beginn des Jahres 2021 investierte Huawei nach Jiutongfang erneut in ein EDA-Unternehmen. Dieses chinesische Unternehmen, das technologisch an der Spitze steht und von den USA zurückgeworfen wird, unternimmt alles, um den Rückstand aufzuholen und die Lücke in der Chiptechnologie zu schließen.

Während Huawei landesweit nach EDA-Zielen sucht, konzentriert sich auch die Advanced Research Projects Agency (DARPA) des US-Verteidigungsministeriums auf fortschrittliche EDA-Projekte. DARPA möchte Open-Source-EDA verbreiten und die Kosten für Chipdesign senken. In den Jahrzehnten nach dem Zweiten Weltkrieg investierten staatliche Organisationen wie DARPA in langfristige wissenschaftliche Forschungsprojekte, an denen sich nur wenige Privatpersonen beteiligen wollten – sogenannte „gemeinsame Schlüsseltechnologien“ –, und übergaben diese nach ihrer Marktreife an private Unternehmen. Dieses Vorgehen hat sich von der Internetrevolution bis zur heutigen Luft- und Raumfahrtrevolution bewährt.

 

Man kann sagen, dass zwischen Huawei und DARPA ein Talentunterschied von mehreren Größenordnungen besteht.

Liu Shaoshan, ein Unternehmer im Bereich des autonomen Fahrens, studierte US-amerikanische Technologiepolitik an der Harvard Kennedy School of Government. Seiner Ansicht nach liegt der langjährige Erfolg der DARPA darin begründet, dass die USA die „institutionelle Barriere“ abgebaut haben. Der Austausch wissenschaftlicher und technologischer Talente zwischen staatlichen und privaten Institutionen verläuft reibungslos. In verschiedenen Lebensphasen entscheiden sich diese Eliten, dem Land zu dienen oder finanzielle Unabhängigkeit zu erlangen, ohne sich bei der Wahl große Sorgen machen zu müssen.

Da Chinas „institutionelle Mauer“ nach wie vor fest verankert ist, verlaufen die beiden Entwicklungsrichtungen im Bereich Spitzenforschung und -technologie faktisch nicht parallel, d. h. die Kluft zwischen öffentlicher und privater Wirtschaft ist zu groß, was die langfristige Entwicklung von Bereichen wie der Erdöl- und Erdgasforschung behindert.

Deshalb ist es schwierig, die wichtigste Aufgabe im Umgang mit Spitzentechnologien erfahrenen Kollegen zu übertragen. Die Transformation des wissenschaftlichen Forschungssystems ist ein langer, von Kämpfen und Enttäuschungen geprägter Prozess. Doch das Mooresche Gesetz lässt sich nicht aufhalten. Neben der Selbstversorgung verfolgt China einen weiteren Weg zum Aufbau einer zukunftsweisenden Technologie-Wertschöpfungskette: die Nutzung des riesigen heimischen Marktes, der Schutz geistigen Eigentums und die Möglichkeit für Manager, die in ausländisch finanzierten Unternehmen ausgebildet wurden, sich selbstständig am Wettbewerb zu beteiligen.