以美国为首的芯片巨头一直“固守”着向中国出口高端芯片的策略。虽然越来越多的人意识到自主掌控国产高端芯片的重要性，但小型化、精密的EDA（电子设计自动化）工具在芯片产业链中的关键作用也日益受到关注。

芯片设计涉及众多精细复杂的环节。EDA工具在提升芯片设计效率、优化芯片设计以及确保芯片功能方面发挥着至关重要的作用。目前，美国三大EDA公司（Synopsys、Cadence和Mentor）占据了全球EDA市场60%以上的份额，大多数芯片设计公司都依赖这三大巨头的EDA工具。因此，美国完全可以利用EDA工具扼杀中国芯片产业。

国内EDA软件的本地化率仅为10%左右，面临着三大EDA巨头（它们已经发展了20到30年）的技术和商业壁垒，进一步提高本地化率面临着巨大挑战。幸运的是，开源趋势以及人工智能和云计算技术的突破，为国内EDA软件提供了一个百年一遇的转型升级契机。

1. EDA 的定位率约为 10%，突破面临瓶颈。

电子设计自动化（EDA）位于整个芯片产业链的上游，其特点是体积小、精度高。根据市场研究和咨询公司Gartner今年1月发布的初步统计数据，2020年全球半导体收入总计449.8亿美元，比2019年增长7.3%。

仅就EDA市场而言，CCID咨询公司高级分析师卢鹏豪去年提供的数据显示，2019年全球EDA市场规模为10.25亿美元。中国EDA市场规模约为580亿美元，占全球市场份额的5.6%。国内EDA厂商的总收入不足420亿元人民币，仅占全球市场份额的0.6%，本地化率仅为10%左右。

“华大九天贡献了约10%的国产化率，占比最高。由于国内许多EDA公司主要专注于POS机工具，而华大九天拥有一套完整的模拟芯片工具，因此市场认可度更高。” 陆鹏豪告诉雷峰网：“除了国内EDA公司在模拟芯片领域取得进展外，国威集团和国伦电子的部分工具也达到了国际领先水平。以新华章为代表的公司开源了一些自主研发的EDA工具，并取得了一定的突破。”

卢鹏豪认为，EDA本地化率难以突破10%，已经进入瓶颈期。主要原因有二：一方面，虽然中国有2,218家IC设计公司，但年收入超过100亿元的只有200多家；另一方面，无论技术水平还是财力，大多数中国芯片设计公司可能并未采用正版软件，市场增长受到限制。

另一方面，国内EDA尚未完全实现数字芯片设计工具的成熟。年收入超过100亿元的国内芯片设计公司仍将优先选择三大巨头的EDA产品。

换句话说，国内EDA市场增量有限，现有市场竞争激烈。卢鹏豪认为，“要进一步提高EDA本地化率，必须实现全数字化流程。一旦全数字化流程实现，就会迎来快速爆发期。之后，还需要完善市场生态。”

西南交通大学信息学院电子工程系副主任狄志雄也认为，国内EDA企业面临的最大难题是生存，其次是生态问题。“国内EDA企业需要赢得芯片设计公司和晶圆代工厂的信任，才能解决生存问题。”狄志雄说。

“在当前的国际形势下，大多数芯片设计公司都意识到可控EDA的重要性。这是国内EDA获得市场认可的先决条件。”

王立斌拥有20多年在国际领先EDA公司从事技术开发和公司运营管理的经验，并于2020年创立了新华章。他告诉雷锋网：“过去，国内从事EDA的公司不多，而且主要都是做单点工具。现在EDA受到了全国的重视，市场空间很大，所以EDA公司都希望做得更完善，但贪图规模和完美是不明智的。”

Changes in the international situation have forced China's chip industry to find its own path, and domestic EDA has also ushered in an excellent opportunity - open source EDA.

2. 开源助力国内EDA突破巨型技术瓶颈

绝佳的机遇和商业障碍

开源技术已发展多年，开源软件的蓬勃发展是当前软件快速低成本部署的关键。Linux、GNU、Android 以及各种开源人工智能框架往往能带来革命性的影响。如今，EDA 开源也在快速发展。

2018 年，美国国防高级研究计划局 (DARPA) 提出了两个新项目：IDEA（电子资产智能设计）和 POSH（Posh 开源硬件）。

狄志雄认为原因在于：“芯片的研发周期至少需要一到两年，成本很高，技术门槛也很高，这严重阻碍了芯片设计领域的创新。这两个项目从IP和EDA两个维度缩短了芯片设计流程，节省了研发时间。我认为，从RISC-V指令集到POSH再到IDEA，这实际上是一个能够共同促进芯片产业繁荣的开源生态系统。”

相关统计数据显示，通过实施两个开源项目IDEA/POSH，可用的开源EDA数量几乎翻了一番。

王立斌认为：“目前国内EDA工具行业的现状是技术准入门槛高，人才方面师资和课程匮乏。开源可以打破技术和商业壁垒，整合优化科技资源配置，有效刺激和加速创新，快速构建国内集成电路设计生态系统。”

那么，开源EDA能否帮助国内EDA行业快速实现全数字化流程？王立斌表示：“我认为这取决于技术方向和资源投入。新华章有一套系统性的思路，但随着投入的增加，难度也会越来越大。还应该注意的是，不同的EDA涉及的环节不同，开源的难度以及它所能带来的生态促进效应也各不相同。”

狄志雄从技术角度分析指出，如果开源单点工具没有统一的接口，就很难将它们连接起来。此外，现有的大多数开源单点EDA工具尚未经过商业流片验证。同时，用于模拟芯片设计和数字芯片物理实现的EDA工具尤其需要开源工艺库和PDK支持。

卢鹏豪指出，开源是国内EDA实现全数字化流程的一种途径，但目前大家都处于起步阶段。随着经验的积累，实现全数字化流程将会更快。

在这种情况下，您为什么仍然认为开源是国内EDA行业的绝佳机遇？虽然EDA开源短期内无法弥补国内EDA行业的不足，但它可以从根本上解决国内EDA研发中的人才短缺问题。业内普遍认为，高端人才短缺是国内集成电路产业发展面临的最大挑战，尤其对于小型精密EDA产业而言更是如此。

“在国内的教育体系中，EDA教师通常来自微电子或计算机等专业。无论他们属于哪个专业，EDA都是一个小众领域。国内能够开设EDA课程的学校寥寥无几，EDA教材匮乏，对EDA感兴趣的学生也屈指可数。”狄志雄说道。

“开源EDA的优势首先在于其丰富的案例，能够更好地支持理论课程和实验课程。此外，它还能帮助学生理解EDA的内部算法。而且，开源EDA无需购买昂贵的商业工具。另外，集成电路已被提升为一流学科。有了这些优势，我认为开设EDA课程并出版教材将会大有裨益。”

开源EDA也将对相关研究产生积极影响。据报道，许多研究人员的论文都基于开源EDA，但开源EDA在被收购后往往会变成闭源。“如果开源EDA能够提供一些相对完整的EDA环境和流程，就可以拥有一个基准参考模型，进而验证算法或模型的有效性。因此，无论是科研还是教学，开源EDA都具有很高的紧迫性。”

开源EDA不仅可以降低学校人才培养的难度，还能吸引更多人加入EDA行业，加速创新。王立斌表示：“EDA是一门跨学科的领域，涵盖计算机、软件和集成电路。开源相当于提供了一个产品的母版，降低了研发门槛。它还可以激发和加速科研院所、高校、企业和爱好者的创新，优化资源配置，并通过开源实践培养大量EDA人才。”

王立斌进一步指出：“当行业拥有更优质的开源产品时，开源EDA软件的使用频率和范围将会增加。这种大规模应用将为开源EDA提供更多测试数据，进一步加速开源EDA工具的开发和创新，最终形成一个良性循环的EDA开源生态系统。”

国内EDA企业不仅抓住了开源EDA的机遇，还利用人工智能和云计算等新技术改变方向并实现超越。

3. 国内EDA将改变车道以超越

作为开源EDA领域的先行者，新华章于2020年9月推出了中国首个开源EDA技术社区EDAGit，并开源了两款EDA工具。王立斌表示，目前芯片企业在芯片项目验证方面投入大量精力，因为芯片故障造成的损失可能从一次性生产成本的数亿元浪费，到影响产品上市时间、损害公司声誉，甚至导致客户流失，最终造成致命打击。因此，验证，尤其是硬件验证，是赢得技术领先地位的重要制胜点之一。

新华章开源的两款EDA工具均与验证相关。EpicSim是一款基于经典EDA方法论的增强型创新开源仿真工具，仿真器是功能验证中不可或缺的一部分。另一款开源工具是形式验证工具“Effectiveness”。形式验证的优势在于其验证的完整性和全面性，无需复杂的环境搭建，且设计收敛效率高，尤其适用于早期模块验证。

数字仿真过程

“新华章所关注的数字验证领域与晶圆厂和先进工艺并非直接相关。因此，对我们而言，技术突破的关键在于人才。至于后端布局布线和晶圆厂，我们必须考虑开放开源产品在不同工艺节点上的应用。”王立斌说道。

“我们的开源EDA工具可以很好地应用于芯片项目的早期验证和学校教学。我们希望能够促进资源整合与优化，使芯片设计人员和EDA工具开发者都能使用新华章的开源EDA工具。这将迅速形成一个新的技术生态系统，激发这两类人群的创新活力，突破EDA技术和商业壁垒，提高集成电路创新链的整体效率。”

狄志雄表示：“新华章的数字验证工具在中国从零开始取得了突破，其开源形式化验证EDA工具‘EpicFV’也是全球首个此类工具。验证类工具的销售额约占EDA工具总销售额的30%，市场需求量大，市场价值高。”

据雷峰网报道，新华章的EpicSim工具已被商业芯片设计公司采用，并且在实际设计中实现了仿真速度翻倍的目标。

“坚持开源路线绝对是实现EDA本地化的非常好的方法。” 卢鹏豪说道。

除了开源之外，人工智能和云计算等前沿技术也能帮助国内EDA行业转型升级，实现超越。王立斌认为：“国外EDA巨头已经发展了几十年。如果我们沿用传统的方法和架构，肯定需要很多年才能赶上他们。但新技术和新架构可以让我们重新出发，在不沿用旧方法的前提下，开发出更先进的EDA工具。”

例如，新华章采用的LLVM技术。传统的EDA工具仅支持x86架构服务器。如果要将其应用于ARM或RISC-V架构服务器，移植工作将耗费大量时间。而采用LLVM架构则可以从一开始就轻松支持不同的架构，无需后续移植，从而实现快速转型和超越。

至于人工智能技术的作用，狄志雄认为人工智能不能从根本上促进EDA工具的发展，但它可以被视为类似于预测的黑箱，来解决一些更复杂的问题。

卢鹏豪认为，世界各国都在研究人工智能技术与EDA技术的融合，而国内人工智能技术处于世界领先地位。这一优势将在一定程度上帮助我们加快追赶步伐。此外，云计算技术也不容忽视。随着云计算的发展，在云端进行芯片设计可以减少芯片设计过程中耗时的芯片设计验证时间。

4。 总结

作为产业链的源头，EDA技术必须不断创新，才能提升整个产业链的效率。2021年是“十四五”规划的第一年，规划中首次明确提出集成电路设计工具需要取得突破性进展。

当EDA国产化率不高，巨头企业拥有强大的技术和商业壁垒时，开源是国内EDA转型升级的有效途径。“十四五”规划也将开源技术提升至国家层面。新华章率先在中国创建了开源社区，并免费开源了两款数字验证EDA工具，这对于降低EDA行业门槛、培养人才、加速创新具有积极作用。

开源、人工智能、云计算等前沿技术的突破，为中国EDA产业带来了百年一遇的转型升级机遇。卢鹏豪预计，基于目前的进展、发展趋势和市场信息，以及国家资金和政策的支持，五年内基本实现国内EDA全产业链的全面建成应该不成问题。

打破EDA巨头的壁垒固然具有挑战性，但我们有理由保持乐观。

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