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国产EDA现状及发展之路

国微集团副董事长兼总裁帅红宇于 2020 中国（蚌埠）集成电路产业发展高峰论坛上发表题为《国产 EDA 现状及突围之路》的主旨演讲 。报告围绕EDA行业特点与现状、国产EDA的困境与发展、国微EDA的发展三个方面展开 。
【国产EDA现状及发展之路】EDA行业特点与现状
EDA（电子设计自动化，Electronic Design Automation）处于集成电路产业链最上游的一环，是数字经济的支点 。集成电路工艺技术不停地更新升级，目前已经进入10纳米以下，行业壁垒越来越高 。每一代芯片的更新，复杂度往往是前一代的至少两倍 。作为芯片设计不可或缺的一环，EDA软件自身也在不断地进行更新迭代 。
虽然EDA全球市场规模仅一百亿美元，却撬动了5000亿美元的半导体产业 。如果没有EDA作基石，全球芯片设计公司将会因缺乏重要的生产要素，难以维持，半导体倒金字塔模型将可能会坍塌 。
1994年国际上取消EDA对中国的禁运，国内重心在快速发展集成电路产业，却无暇补上设计软件短板，导致对海外EDA的依赖一直延续到了现在 。全球EDA软件供应商主要是国际三巨头Synopsys、Cadence 和Mentor，三大EDA企业占全球市场的份额近70% 。而在中国市场，三巨头占有95%的份额 。中美贸易战拉开大幕，EDA禁运首当其冲，成为卡脖子工程 。
帅红宇指出，EDA行业有四个特点，一是市场高度垄断，市场营收集中在美国三大EDA公司；二是技术壁垒高，人才奇缺，专利护城河深，全球从业人员2.5万人，国内1500左右；三是研发投入大，周期长，三巨头每年的研发投入均在10亿美元以上；四是技术产品更新特别快，摩尔定律推动设计规模变化快PPA推动工艺节点演进快 。

国产EDA现状及发展之路
文章插图

从EDA行业的现状来看，1964年-1978年是EDA的早期阶段，也是EDA产业奠定基础的阶段；1979年-1993年是EDA产业的黄金阶段，EDA产业三巨头相继成立；1993年至今是EDA产业的成熟阶段，海外企业通过并购不断提高行业门槛，而国产首套EDA熊猫系统才刚刚面世 。中国EDA产业起步相对较晚，但目前模拟IC设计全流程EDA已经初具规模，在数字EDA点方面已经取得突破 。
国产EDA的困境与发展
EDA国产化并非第一次，也不是第一次受到掣肘 。国内EDA产业发展始于1980年代，在技术禁运的压力之下，中国也曾自主研发过，并自主成功开发出了与国际厂商处于同一水平线上的产品 。之后国际策略转为解除EDA技术禁运 。以技术成熟价格便宜的工具挤占市场，爱环境影响，国内也不再继续深耕EDA领域，和海外差距越来越大 。目前国内的EDA工具很分散，提供不了全套的工具链，而国际EDA公司提供给芯片企业的一般都是全套工具 。此外，高校EDA基础教育也较为薄弱 。帅红宇表示，目前，国内高校几乎完全没有EDA相关培养方向及EDA相关课程开设，EDA相关教材主要是VHDL/Verilog语言或可编程器件FPGA 。此外，2010年后国内几乎完全没有相关领域的论文发表，集成电路行业对口专业学生毕业后进入相关行业的仅占1/3，对EDA又了解和兴趣的更是寥寥 。
国内EDA产业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，抱团一直是半导体产业发展的最重要方向 。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 。然而，国内行业协同不够紧密的问题一直存在 。国内EDA工具厂商鲜少参与晶圆厂和设计公司的合作研发，有EDA产品生产出来，也得不到使用和反馈，进而难以进步 。帅红宇认为存在两方面的问题，一是内外有别，对国外的EDA工具厂商开放，国产EDA厂商需要做认证审核，看资历和是否有相关项目经验 。二是“资质”门槛，产业各环节试错成本过高，无论晶圆厂或IC设计厂都更愿相信proven tools和proven teams 。国产缺位陷入恶性循环 。
如何解决这两个问题，帅红宇认为必须打通内循环，通过政、企、学、研把循环打通，整个产业链相互促进，协同发展，形成完整的生态系统，才能不再受约束 。EDA发展必要条件是行业必须抱团发展，采用市场化运作的手段，多头并进，才能建立国内EDA产业平台 。
如何打通内循环，帅红宇表示要在资金、人才、产业链、应用层四个层面有所进步，一在资金层面，EDA行业投资大、见效慢，周期长，需要高强度、高密度地持续投入 。二在人才层面，EDA行业人才匮乏，需要人才政策帮助培养人才、吸引人才，留住人才 。三在产业链层面，与设计公司的互动与促进，市场驱动研发产学研相结合，政府牵头 。四在应用层面，应对垄断倾销，鼓励军工、国企、研究机构采购国产软件，应用国产EDA予以补贴 。
目前国内国内大概有十多家EDA公司，EDA行业布局初见规模，努力在做相关工作，但是都很弱小，即使号称最强最大的华大九天，正式员工也不足700人 。有的EDA公司人员甚至不足20人 。但就是在这些同仁们共同的努力下，目前模拟芯片设计已经基本可以说做了工具国产化；而早几年，数字芯片国产化工具基本都是空白，随着这几年发展，目前在数字芯片设计全流程中，已经有不少工具在逐步国产化，但仍然跟海外一线企业有相当的差距 。
国微EDA的发展之路
对为国微的EDA发展之路，帅红宇从政府支持、人才技术引进、资本撬动、产学研用相结合是国微四个方面进行了阐述 。
政府支持方面，2018年国微集团承接核高基01重大专项课题“芯片设计全流程EDA系统 开发与应用”，以布局布线工具为核心，重点开发布局布线、时序分析、物理验证和功耗分析等工具，着力开发硬件仿真加速器、门级仿真、逻辑综合和形式验证等工具，最终形成数字电路芯片设计全流程EDA工具平台 。
目标明确后，如何实施必须要有“高人”提点，才能少走弯路，快速实现突破 。为此，国微集团聘请了中科院院士王阳元担任EDA研究院首席科学家，中科院院士郝跃担任国微集团首席科学家，清华大学魏少军教授担任EDA研究院学术委员会主任、西电微电子学院张玉明院长担任EDA研究院院长，为公司提点技术发展方向 。同时，国微集团还通过产学研合作促进技术发展和人才支撑，先后设立了“郝跃院士工作站”，成立“西电-国微EDA研究院”以及“东南-国微EDA联合实验室”，支持多所高校人才联合培养及EDA前沿理论研究 。
对于国微集团的研发进展，帅红宇明确表示，目前整体成果超预期，成绩喜人 。国微集团在EDA领域中以传统的FPGA原型方案为主，也正在布局实现支持主流工艺、与主流工具兼容的数字电路全流程EDA平台 。2019年11月20日，国微集团发布了全球第一款单核最大容量FPGA原型验证平台；国产第一台大型企业级硬件仿真器正在研发中计划于2020年12月正式上线 。而在后端实现方面，国微集团正在建设以布线为中心的统一的层次化数据模型 。其中包含业界最好的布线技术、PowerFirstTM技术、对高容量及iHO的全层次化技术以及灵活高效的Tcl和C语言的应用程序接口（API） 。
帅红宇强调，未来国微集团计划采用市场化运作、资本运作以及产学研用等手段，不断投入，通过自主研发、引进吸收，以布局布线、硬件加速为核心，完善逻辑综合、时序分析、功耗分析、成片率设计、可制造设计等工具，实现支持主流工艺、与主流工具兼容的数字电路全流程EDA平台 。
在此我们也祝福国微集团的EDA数字电路全流程EDA平台早日完成布局 。
责任编辑：haq
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