以美國為首的晶片巨頭一直「固守」著向中國出口高階晶片的策略。雖然越來越多的人意識到自主掌控國產高階晶片的重要性，但小型化、精密的EDA（電子設計自動化）工具在晶片產業鏈中的關鍵作用也日益受到關注。

晶片設計涉及眾多精細複雜的環節。 EDA工具在提升晶片設計效率、優化晶片設計以及確保晶片功能方面發揮著至關重要的作用。目前，美國三大EDA公司（Synopsys、Cadence和Mentor）佔據了全球EDA市場60%以上的份額，大多數晶片設計公司都依賴這三大巨頭的EDA工具。因此，美國完全可以利用EDA工具扼殺中國晶片產業。

國內EDA軟體的在地化率僅10%左右，面臨三大EDA巨頭（它們已經發展了20到30年）的技術和商業壁壘，進一步提高在地化率面臨巨大挑戰。幸運的是，開源趨勢以及人工智慧和雲端運算技術的突破，為國內EDA軟體提供了一個百年一遇的轉型升級契機。

1. EDA 的定位率約 10%，突破面臨瓶頸。

電子設計自動化（EDA）位於整個晶片產業鏈的上游，其特徵是體積小、精度高。根據市場研究和顧問公司Gartner今年1月發布的初步統計數據，2020年全球半導體收入總計449.8億美元，比2019年成長7.3%。

僅就EDA市場而言，CCID顧問公司高級分析師盧鵬豪去年提供的數據顯示，2019年全球EDA市場規模為10.25億美元。中國EDA市場規模約580億美元，佔全球市場份額的5.6%。國內EDA廠商的總收入不到420億元人民幣，僅佔全球市場份額的0.6%，本地化率僅約10%。

“華大九天貢獻了約10%的國產化率，佔比最高。由於國內許多EDA公司主要專注於POS機工具，而華大九天擁有一套完整的模擬晶片工具，因此市場認可度更高。”陸鵬豪告訴雷峰網：“除了國內EDA公司在模擬晶片領域取得進展外，國威集團和國倫電子的部分工具也達到了國際領先水平。以新華章為代表的公司開源了一些自主研發的EDA工具，並取得了一定的突破。”

盧鵬豪認為，EDA在地化率難以突破10%，已進入瓶頸期。主要原因有二：一方面，雖然中國有2,218家IC設計公司，但年收入超過100億元的只有200多家；另一方面，無論技術水準或財力，大多數中國晶片設計公司可能並未採用正版軟體，市場成長受到限制。

另一方面，國內EDA尚未完全實現數位晶片設計工具的成熟。年收入超過100億元的國內晶片設計公司仍將優先選擇三大巨頭的EDA產品。

換句話說，國內EDA市場增量有限，現有市場競爭激烈。盧鵬豪認為，“要進一步提高EDA本地化率，必須實現全數位化流程。一旦全數位化流程實現，就會迎來快速爆發期。之後，還需要完善市場生態。”

西南交通大學資訊學院電子工程系副主任狄志雄也認為，國內EDA企業面臨的最大難題是生存，其次是生態問題。 「國內EDA企業需要贏得晶片設計公司和晶圓代工廠的信任，才能解決生存問題。」狄志雄說。

“在當前的國際形勢下，大多數晶片設計公司都意識到可控EDA的重要性。這是國內EDA獲得市場認可的先決條件。”

王立斌擁有20多年在國際領先EDA公司從事技術開發和公司營運管理的經驗，並於2020年創立了新華章。他告訴雷鋒網：“過去，國內從事EDA的公司不多，而且主要都是做單點工具。現在EDA受到了全國的重視，市場空間很大，所以EDA公司都希望做得更完善，但貪圖規模和完美是不明智的。”

國際情勢的變化迫使中國晶片產業找到自己的發展道路，國內EDA也迎來了一個絕佳的機會－開源EDA。

2. 開源輔助國內EDA突破巨型技術瓶頸

絕佳的機會和商業障礙

開源技術已發展多年，開源軟體的蓬勃發展是當前軟體快速低成本部署的關鍵。 Linux、GNU、Android 以及各種開源人工智慧框架往往能帶來革命性的影響。如今，EDA 開源也在快速發展。

2018 年，美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 提出了兩個新項目：IDEA（電子資產智慧設計）和 POSH（Posh 開源硬體）。

狄志雄認為原因在於：「晶片的研發週期至少需要一到兩年，成本很高，技術門檻也很高，這嚴重阻礙了晶片設計領域的創新。這兩個項目從IP和EDA兩個維度縮短了晶片設計流程，節省了研發時間。我認為，從RISC-V指令集到POSH再到IDEA，這實際上是一個能夠共同促進晶片產業」的開源生態系統。

相關統計數據顯示，透過實施兩個開源專案IDEA/POSH，可用的開源EDA數量幾乎翻了一番。

王立斌認為：“目前國內EDA工具行業的現狀是技術准入門檻高，人才方面師資和課程匱乏。開源可以打破技術和商業壁壘，整合優化科技資源配置，有效刺激和加速創新，快速構建國內集成電路設計生態系統。”

那麼，開源EDA能否幫助國內EDA產業快速實現全數位化流程？王立斌表示：「我認為這取決於技術方向和資源投入。新華章有一套系統性的思路，但隨著投入的增加，難度也會越來越大。還應該注意的是，不同的EDA涉及的環節不同，開源的難度以及它所能帶來的生態促進效應也各不相同。”

狄志雄從技術角度分析指出，如果開源單點工具沒有統一的接口，就很難將它們連接起來。此外，現有的大多數開源單點EDA工具尚未經過商業流片驗證。同時，用於類比晶片設計和數位晶片實體實現的EDA工具尤其需要開源製程庫和PDK支援。

盧鵬豪指出，開源是國內EDA實現全數位化流程的一種途徑，但目前大家都處於起步階段。隨著經驗的積累，實現全數位化流程將會更快。

在這種情況下，您為什麼仍然認為開源是國內EDA行業的絕佳機會？雖然EDA開源短期內無法彌補國內EDA產業的不足，但它可以從根本解決國內EDA研發的人才短缺問題。業界普遍認為，高端人才短缺是國內積體電路產業發展的最大挑戰，尤其對於小型精密EDA產業更是如此。

「在國內的教育體系中，EDA教師通常來自微電子或電腦等專業。無論他們屬於哪個專業，EDA都是一個小眾領域。國內能夠開設EDA課程的學校寥寥無幾，EDA教材匱乏，對EDA感興趣的學生也屈指可數。」狄志雄說。

「開源EDA的優勢首先在於其豐富的案例，能夠更好地支持理論課程和實驗課程。此外，它還能幫助學生理解EDA的內部演算法。而且，開源EDA無需購買昂貴的商業工具。另外，集成電路已被提升為一流學科。有了這些優勢，我認為開設EDA課程並出版教材將大有裨益。」

開源EDA也將對相關研究產生正面影響。據報道，許多研究人員的論文都基於開源EDA，但開源EDA在收購後往往會變成封閉源。 “如果開源EDA能夠提供一些相對完整的EDA環境和流程，就可以擁有一個基準參考模型，進而驗證演算法或模型的有效性。因此，無論是科研還是教學，開源EDA都具有很高的緊迫性。”

開源EDA不僅可以降低學校人才培養的難度，還能吸引更多人加入EDA產業，加速創新。王立斌表示：“EDA是一門跨學科的領域，涵蓋計算機、軟體和集成電路。開源相當於提供了一個產品的母版，降低了研發門檻。它還可以激發和加速科研院所、高校、企業和愛好者的創新，優化資源配置，並通過開源實踐培養大量EDA人才。”

王立斌進一步指出：“當行業擁有更優質的開源產品時，開源EDA軟體的使用頻率和範圍將會增加。這種大規模應用將為開源EDA提供更多測試數據，進一步加速開源EDA工具的開發和創新，最終形成一個良性循環的EDA開源生態系統。”

國內EDA企業不僅抓住了開源EDA的機遇，還利用人工智慧和雲端運算等新技術改變方向並實現超越。

3. 國內EDA將改變車道以超越

作為開源EDA領域的先驅，新華章於2020年9月推出了中國首個開源EDA技術社群EDAGit，並開源了兩款EDA工具。王立斌表示，目前晶片企業在晶片專案驗證方面投入大量精力，因為晶片故障造成的損失可能從一次性生產成本的數億元浪費，到影響產品上市時間、損害公司聲譽，甚至導致客戶流失，最終造成致命打擊。因此，驗證，尤其是硬體驗證，是贏得技術領先地位的重要致勝點之一。

新華章開源的兩款EDA工具均與驗證相關。 EpicSim是一款基於經典EDA方法論的增強創新開源模擬工具，模擬器是功能驗證中不可或缺的一部分。另一款開源工具是形式驗證工具「Effectiveness」。形式驗證的優點在於其驗證的完整性和全面性，無需複雜的環境搭建，且設計收斂效率高，尤其適用於早期模組驗證。

數位仿真過程

「新華章所關注的數位驗證領域與晶圓廠和先進製程並非直接相關。因此，對我們而言，技術突破的關鍵在於人才。至於後端佈局佈線和晶圓廠，我們必須考慮開放開源產品在不同製程節點上的應用。」王立斌說道。

「我們的開源EDA工具可以很好地應用於晶片專案的早期驗證和學校教學。我們希望能夠促進資源整合與優化，使晶片設計人員和EDA工具開發者都能使用新華章的開源EDA工具。這將迅速形成一個新的技術生態系統，激發這兩類人群的創新活力，突破EDA技術和商業壁壘，提高創新鏈的整體效率。」

狄志雄表示：“新華章的數位驗證工具在中國從零開始取得了突破，其開源形式化驗證EDA工具‘EpicFV’也是全球首個此類工具。驗證類工具的銷售額約佔EDA工具總銷售額的30%，市場需求量大，市場價值高。”

根據雷峰網報道，新華章的EpicSim工具已被商業晶片設計公司採用，並且在實際設計中實現了模擬速度翻倍的目標。

「堅持開源路線絕對是實現EDA本地化的非常好的方法。」盧鵬豪說。

除了開源之外，人工智慧和雲端運算等尖端技術也能幫助國內EDA產業轉型升級，實現超越。王立斌認為：“國外EDA巨頭已經發展了幾十年。如果我們沿用傳統的方法和架構，肯定需要很多年才能趕上他們。但新技術和新架構可以讓我們重新出發，在不沿用舊方法的前提下，開發出更先進的EDA工具。”

例如，新華章所採用的LLVM技術。傳統的EDA工具僅支援x86架構伺服器。如果要將其應用於ARM或RISC-V架構伺服器，移植工作將耗費大量時間。而採用LLVM架構則可以從一開始就輕鬆支援不同的架構，無需後續移植，從而實現快速轉型和超越。

至於人工智慧技術的作用，狄志雄認為人工智慧無法從根本上促進EDA工具的發展，但它可以被視為類似預測的黑箱，來解決一些更複雜的問題。

盧鵬豪認為，世界各國都在研究人工智慧技術與EDA技術的融合，而國內人工智慧技術則處於世界領先地位。這項優勢將在一定程度上幫助我們加快追趕步伐。此外，雲端運算技術也不容忽視。隨著雲端運算的發展，在雲端進行晶片設計可以減少晶片設計過程中耗時的晶片設計驗證時間。

4。 總結

作為產業鏈的源頭，EDA技術必須不斷創新，才能提升整個產業鏈的效率。 2021年是「十四五」規劃的第一年，規劃中首次明確提出積體電路設計工具需要取得突破性進展。

當EDA國產化率不高，巨頭企業擁有強大的技術和商業壁壘時，開源是國內EDA轉型升級的有效途徑。 「十四五」規劃也將開源技術提升至國家層面。新華章率先在中國創建了開源社區，並免費開源了兩款數位驗證EDA工具，這對於降低EDA行業門檻、培養人才、加速創新具有積極作用。

開源、人工智慧、雲端運算等尖端技術的突破，為中國EDA產業帶來了百年一遇的轉型升級機會。盧鵬豪預計，基於目前的進展、發展趨勢和市場信息，以及國家資金和政策的支持，五年內基本實現國內EDA全產業鏈的全面建成應該不成問題。

打破EDA巨頭的障礙固然具有挑戰性，但我們有理由保持樂觀。

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