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1990年代初,在北京國營712工廠古老的五樓,王陽元院士為辛勤工作的EDA團隊加油鼓勁:「這是我們科技人員為祖國服務的最佳機會!」隨後,王院士身旁的助手拿出一包海參和肘子,放在桌上,房間裡頓時響起一片聲。
電子設計自動化(EDA)是近年來頻繁出現的術語。早在1980年代,它就引起了中國科技界的關注。當時,在中央政府全國財政資源的支持下,華晶科技從日本引進了一條彩色電視類比晶片生產線,EDA成為限制晶片設計的關鍵因素。這個新興的次產業為晶片產業扮演三個角色:製作設計圖、製作施工圖和協助施工過程。
可以說,如果沒有EDA(電子設計自動化),我們只能手工一個個繪製電晶體。人力的極限也就幾百個或幾千個,一旦超過一萬個,就遠遠超出人力的能力範圍了。更何況,目前台積電5nm晶片就包含了數百億個電晶體。
因此,EDA對華京至關重要,但巴統禁運阻礙了此類軟體的進口。無奈之下,中國只能自主研發。為了推進EDA在地化項目,從全國17個單位調集了117名學者和技術人員,並聘請了先前在EDA領域深耕的海外博士擔任首席設計師。孫健,一個對EDA一竅不通的年輕人,從C語言和資料庫入手學習版圖編輯,最終成為一名晶片全能型人才。
經過四年的艱苦研發,中國首款自主研發的EDA系統於1993年問世。為了紀念熬夜造成的黑眼圈,這款國產EDA系統命名為「熊貓系統」。熊貓系統一推出,中國與世界水準的差距就縮小了5年,國內單位也開始積極使用。短短時間內,熊貓EDA系統就被20家設計公司安裝,完成了近200種晶片的開發。
熊貓系統取得巨大成功,巴統先前對中國EDA企業的禁令解除,這就是最好的證明。熊貓誕生不到一年,外國EDA企業便紛紛湧入中國。
但歷史的悖論在於,20多年過去了,當大眾談論華為斷供時,最熟悉的詞彙依然是:EDA。我國的EDA早在1990年就取得了突破,為何至今仍停滯不前?除了那些常常展現悲壯歷史面孔的國內老兵之外,我們還能依靠哪些力量來解決這個瓶頸問題?
中國EDA產業的發展歷程或許能為我們提供一些新的線索。
1994年,人民大會堂見證了兩家外資EDA公司進軍中國市場。首先是凱登,它一路向前,帶來了全新的理念。凱登和新思是當時乃至現在最具實力的EDA公司。在1990年代,EDA產業蓬勃發展,這兩家EDA巨頭成功完成了產品化階段,開始頻繁收購,並招募了一批晶片產業的革命性人才。
凱登的CEO是陳立武,一位來自東南亞的中國創投家。當他接手時,凱登的業績正在下滑。陳立武與數百位客戶進行了會面,他總是問遇到的每個人,他們會如何評價凱登的產品?一些要求苛刻的客戶直言不諱地給出了D或F的評價。陳立武深受觸動,改變了凱登以銷售為主導的策略。他定期與客戶舉行聯合會議,並與合作夥伴建立了深厚的聯繫。
Synaptics副總裁陳志寬是EDA行業另一位富有進取心的美籍華裔人士。他曾師從英特爾CPU業務線最高等級的華裔高階主管於友成。來到新思科技後,陳志寬深受創辦人信任,並在短短幾年內晉升為副總裁。
無論是陳立武還是陳志寬,這兩位矽谷半導體菁英都意識到中國市場代表著未來。當時,排名僅次於凱登的信思科技,對這個新興市場展現出更強烈的渴望,並展開了一系列組合攻勢。
在人民大會堂舉行的捐贈儀式上,陳志寬向清華大學周祖成教授贈送了20套設計編譯器(Design Compiler)。這套EDA工具一套價值250,000萬美元。週教授從一位剛入職飛利浦的清華學生口中得知這個價格後,感到非常震驚。清華大學與新思科技的緣分由此開啟,雙方於1995年共同成立了EDA聯合研究中心。
表面上看,Synopsys與清華大學的合作只是一家美國私人企業與一所中國大學之間的合作。然而,這項合作對中國晶片產業的未來發展方向有著深遠的影響。 Synopsys此舉可謂一箭三雕:
首先是要掌握制定標準的權利。清華大學承接了編寫晶片設計自動化教材的任務,而Synaptics提供的工具自然是不可或缺的。之後,Synaptics更廣泛地參與了中國本土EDA教材的編寫工作,並推出了130多門本科和研究生課程。
第二點是便於工業擴散。在獲得新思科技的捐贈後,清華大學成為北京乃至全國頂尖的EDA實驗室。電子工業部也派出多批人員到清華大學接受訓練。透過訓練中心的EDA設備,清華大學開始研發通訊專用晶片,讓國內業界開始領略EDA的強大威力。由於清華EDA中心聲名卓著,海爾和華為在建立設計中心時都藉鑒了清華的經驗。
當然,最後也是最重要的一點是EDA在高等教育體系中的普及程度。Synoptics的台灣工程師前往清華大學為師生教學。生動的演示讓旁聽的清華教師受益匪淺,他們開始有意識地運用設計語言來實踐。熟練後,他們便能及時為微電子系的學生授課。中國頂尖的晶片人才在學校接受了EDA的實踐,此後便很難擺脫它了。
欣喜的這一舉動充分體現了中國市場蘊含的超級人才紅利。
從編寫程式碼到最終將佈局交付給代工廠進行生產,EDA 涉及物理、數學、半導體裝置等多個學科,需要極其多元化的人才。我國高校教育體系健全,培養的部分理工人才未來將投身晶片產業。他們決定本地的發展方向,並積極向大學推廣,這意味著提前培養他們的使用習慣。一方面,他們為 EDA 的應用奠定了基礎;另一方面,這些使用者自然也是 EDA 產業人才的後備力量。
Synaptics憑藉其在行業標準制定、加速技術擴散以及建立高學歷人才儲備系統這三大支柱,迅速在中國市場打開了局面。進入新世紀後,Synaptics同時加快了併購步伐。 2008年,Synaptics超越Calden,成為全球最大的EDA製造商。
當兩大EDA巨頭在中國建立基地後,熊貓EDA無法繼續留在國內,於是遷往美國。
熊貓EDA發明後,失去了「父親」的呵護,被國營企業華大基因集團拋棄。為了在美國推廣中國EDA,熊貓的研發骨幹孫健被派往美國負責海外銷售。每次拜訪客戶前,孫健都會事先寫下要說的話,然後背誦一遍,以免自己的不當言論影響客戶拓展。憑藉著長期的堅持,到本世紀初,國產EDA已在海外贏得了許多客戶。
然而,為什麼一家本土誕生的EDA會放棄國內市場而前往美國呢?答案是,當時的國內市場環境無法容納一家真正意義上的本土EDA。
國內晶片設計產業初期完全處於逆向工程階段。總的來說,就是複製別人的晶片,不需要EDA工具進行正向設計;同時,盜版EDA已經能夠滿足大部分低端需求;最後,剩下的中高端付費用戶當然應該使用優秀的國外EDA。
因此,國內市場上實際上沒有真正的國產EDA。
造成這種尷尬局面的根源在於本地晶圓製造與EDA之間的脫節。熊貓EDA最初是為了支持華晶而生,但華晶在908計畫中遭遇重大挫折。隨後的909項目與中芯國際競爭,自然需要採用最先進的EDA。如此一來,本地EDA尚未大規模普及,性能也未充分發揮,將面臨下一代技術進步帶來的激烈競爭,久而久之將陷入惡性循環。
換句話說,中國晶片產業一直處於鬆散耦合狀態:從晶圓代工、晶片設計到封裝測試,所有環節都大同小異。這種上下游整合鬆散的體系導致每個環節追求自身利益最大化。國內EDA整體落後的環節,自然不受使用者青睞。然而,在已開發產業環境下誕生的兩大EDA巨頭卻能輕鬆滿足用戶需求。
因此,國內EDA產業自然陷入了兩難的境地:
生態環境薄弱,市佔率也十分有限。熊貓EDA當時與華晶EDA競爭,但僅限於類比晶片領域。產品類別太少,高端能力薄弱,幾乎沒有加值服務。 IP是EDA產業的自然延伸,這將加深設計客戶對EDA企業的依賴。然而,由於與晶圓代工廠的聯繫鬆散,本土EDA廠商嚴重不足。生態環境薄弱,幾乎沒有加值服務,本土EDA難以贏得客戶的青睞。缺乏良性循環的積累,追趕之路依然艱困。
在美國頻繁削減供應的背景下,EDA(美國經濟發展署)已經將工業安全與工業安全連結起來。這個行業的問題在於技術訣竅,而技術訣竅並非憑空而來。那麼,該怎麼辦呢?
從2020年至今,中國突然掀起了一股EDA(電子開發自動化)熱潮。
2020年9月,思信科技完成數億元人民幣新一輪融資,用於建構全流程數位化EDA工具平台。該公司成立於2003年,並於2018年被國威科技收購。值得一提的是,公司創辦人林俊夫先生是一位擁有30多年行業經驗的日本人,在創辦公司前曾就職於一家美國公司。
11月,張新華完成了近1億元人民幣的Pre-A+輪融資。
去年12月,九通方獲得了華為旗下子公司哈伯科技的投資。該公司專注於射頻EDA領域,其核心團隊由在美國學習的醫生組成。
2021年1月,國內EDA公司桂倫電子開始為科技創新委員會提供指導。
今年2月,熊貓EDA的主要公司華大九天發布了GEM指導消息。
熊貓演算法之後,國內EDA市場陷入僵局。為什麼在如此短的時間內湧現出這麼多新玩家?
答案是,這些經常籌集大量資金的新玩家大多是由凱登和辛諾普斯等美國EDA公司培訓的高階主管創立的。兩大EDA公司都選擇了專注於本土化研發和銷售的策略,這培養了一批國內頂尖人才。國內EDA明星創始團隊是在全球化的環境中成長起來的。目前活躍在國內EDA產業的新興公司都受到這兩大EDA公司的薰陶:
半輪電子總裁劉志宏曾任凱登副總裁。新華章創辦人王立斌是兩位EDA人才的中流砥柱。他曾擔任工程師、銷售人員和管理人員,累積了20年的工作經驗,並與海思、展瑞等國內主要晶片客戶建立了廣泛的產業聯繫。
為什麼這些人才能夠在關鍵時刻挺身而出?
這與EDA產業的人才自然流動不無關係。中國EDA產業一個有趣的現像是,Synaptics和凱登這兩家公司都相當「平和」。兩家公司之間中高層人才的流動非常頻繁。這些人才離開公司後會自主創業,但他們與原雇主的關係依然融洽。這與晶片行業其他領域的激烈競爭形成了鮮明對比。
這種正常的人才流動將寶貴的行業知識和經驗傳播到整個行業。因此,整個EDA產業僅在中國經歷了大規模的「細胞分裂」。最初的EDA巨頭三十年的發展歷程,實際上是一個不斷合併、吸收和消化數十家中小科技企業的過程。它很少再獨立創業或面臨新的挑戰。中國市場的巨大變化為古老的EDA產業注入了新血。
在國外EDA公司紛紛開始自主創業的同時,由本土EDA熊貓升級而來的華大基因九天也取得了突破性進展。華大基因九天採取了以下三種策略:
從點到點的突破不再局限於解決單一問題的工具,而是涵蓋整個流程,增加了客製化服務,提高了客戶黏性;從晶片擴展到面板,首個面板全流程EDA解決方案,成功佔據國內平板顯示器市場90%的份額;繼續在日本和其他國家進行全球擴張,成為一些巨頭不可或缺的技術供應商。
外資EDA培養了許多本土人才,並在新的時代背景下形成了一個獨特的派別;而國產EDA則在本土拓展產業應用和服務,同時快速發展並走向海外。這兩大EDA與華大九天看似是競爭對手,但實際上它們共同為中國晶片產業做出了互補貢獻。
2021年開始,華為繼投資九通方之後,再次投資了一家新的EDA公司。這家身居全球科技巔峰、卻又受制於美國的中國公司,正不遺餘力地追趕,以期彌合晶片技術領域的差距。
華為在全國範圍內尋找EDA目標的同時,美國國防部高級研究計劃局(DARPA)也專注於先進的EDA計畫。 DARPA希望推廣EDA開源,降低晶片設計成本。在二戰後的幾十年裡,像DARPA這樣的政府機構投資於鮮有私人機構願意參與的長期科研項目,即“關鍵技術”,並在這些技術成熟後將其轉移給私營企業。從網路革命到今天的航空航天革命,這種情況一直存在。
可以說,華為和DARPA之間存在著幾個數量級的人才差距。
劉紹山是一位自動駕駛領域的企業家,曾在哈佛大學甘迺迪政府學院學習美國科技政策。他認為,美國國防高級研究計劃局(DARPA)能夠長期蓬勃發展的原因在於,美國人打破了「制度障礙」。政府和私人機構之間科技人才的流動十分順暢。這些菁英在人生的不同階段,可以選擇為國家服務,也可以選擇追求經濟自由,而無需過多顧慮。
因為中國的「制度壁壘」仍然牢固,事實上,尖端科技領域的兩條道路並不平行,也就是說,公共經濟和私人經濟之間的差距太大,制約了EDA等領域的長期發展。
正因如此,很難將攻克尖端技術的最重要任務完全壓在老同志身上。科學研究體制的轉型是一個漫長的過程,充滿了奮鬥與挫折。但摩爾定律不會等人。中國在依靠自主研發的同時,還有另一條建構尖端科技產業鏈的途徑:在廣大的本土市場中,充分利用資本市場,保護智慧財產權,並讓那些在外資企業中成長的管理者自發性地參與市場競爭。
註:本文轉載自《源川科技評論》,該刊支持智慧財產權保護。轉載請註明原出處及作者。如有侵權,請聯絡我們刪除。
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