始爾容

文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

在芯片設(shè)計全流程中，功能規(guī)劃、布局、布線、版圖等種種工作都需要借助EDA軟件來實現(xiàn)，因此EDA也被稱為“芯片之母”。

業(yè)內(nèi)有人這樣感嘆：“EDA就像是咽喉一樣，雖然很小，但能決定人的生死?！?/p>

中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會預(yù)測，2025年我國EDA市場規(guī)模將達(dá)到184.9億元，占全球市場的18.1％。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫對話華大九天董事長劉偉平，想要了解進(jìn)一步國產(chǎn)EDA的過去、現(xiàn)在、未來。

01落子觀局

20世紀(jì)80年代，國外EDA無法進(jìn)入國內(nèi)。彼時因巴黎統(tǒng)籌委員會實行戰(zhàn)略物資和技術(shù)管制，芯片研發(fā)進(jìn)程受阻。

為了擺脫對海外技術(shù)的依賴，中國召集了200多名專家聚在北京，想要研發(fā)出國產(chǎn)EDA系統(tǒng)。華大九天現(xiàn)任董事長劉偉平也在其中，彼時他還是復(fù)旦大學(xué)微電子專業(yè)的在讀研究生，只身前往北京，也沒有考慮太多。

1993年，中國第一個自研EDA終于面世，被命名為“熊貓系統(tǒng)”，光聽名字就能夠聽出其稀有珍貴。劉偉平全程參與底層開發(fā)，親歷了從技術(shù)攻關(guān)到1990年系統(tǒng)發(fā)布的歷程。

一年之后，1994年4月，巴黎統(tǒng)籌委員會正式解散，美國解除了對華電子設(shè)計自動化軟件（EDA）封鎖。于是，Cadence、新思科技、Mentor（2016年被西門子收購）等國外EDA巨頭紛紛涌入中國市場。憑借著產(chǎn)品完整度、適用性等方面的優(yōu)勢，國產(chǎn)EDA產(chǎn)品受到了巨大沖擊。

在“造不如買，買不如租”觀念的影響下，國內(nèi)EDA發(fā)展越發(fā)艱難，國產(chǎn)EDA進(jìn)入了沉寂時期，與國際先進(jìn)水平的差距逐漸拉大。

從復(fù)旦畢業(yè)后，劉偉平加入北京集成電路設(shè)計中心（后更名為中國華大集成電路設(shè)計中心），歷任課題組長、副總經(jīng)理等職，主導(dǎo)EDA工具開發(fā)及集成電路設(shè)計業(yè)務(wù)。

為了發(fā)展EDA產(chǎn)業(yè)，獲得更多自主權(quán)。2009年，劉偉平率領(lǐng)中國華大的EDA部門獨立出來，創(chuàng)立了華大九天。公司繼承了“熊貓系統(tǒng)”的技術(shù)基因，專注于EDA工具的開發(fā)。但積極拓展EDA相關(guān)業(yè)務(wù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，國內(nèi)客戶早已習(xí)慣了國外EDA軟件的操作方式，并不信任國產(chǎn)產(chǎn)品。

2016年，華大九天最困難的時候，公司賬面上的資金只夠發(fā)一個月的工資。為了支持公司發(fā)展，劉偉平甚至不得不賣掉房子，才籌到資金。

2019年，華大九天的堅定落子在十年后等來了答案。

2019年，EDA軟件三巨頭終止了與華為公司的合作，產(chǎn)業(yè)內(nèi)認(rèn)識到了國產(chǎn)化EDA的重要性，而國產(chǎn)EDA讓國產(chǎn)芯片有了喘息的時間。于是，在市場的聚光燈下，華大九天終于迎來了國產(chǎn)EDA的黃金時代，進(jìn)入快速發(fā)展期。

到了現(xiàn)在，國內(nèi)EDA行業(yè)取得了顯著的進(jìn)步。在被問到如何看待國內(nèi)EDA行業(yè)現(xiàn)狀時，劉偉平表示：“整體來看進(jìn)步顯著，但仍受制于人?！?/p>

他回憶到，2019年時，國產(chǎn)EDA僅能支撐國內(nèi)產(chǎn)業(yè)30%-40%的需求；經(jīng)過幾年的發(fā)展，這個比例現(xiàn)在提升到了70%-80%，同時國產(chǎn)EDA規(guī)模在國內(nèi)市場的占有率達(dá)到約20%。

劉偉平同時提到：“國產(chǎn)EDA對先進(jìn)工藝的支撐還存在明顯不足，尤其是當(dāng)下的7nm、5nm、3nm等。目前國產(chǎn)EDA可以做到14nm的水平，雖然掌握了7nm工藝技術(shù)，但7nm在與實際應(yīng)用的深度融合上還需要全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)力?！?/p>

02撐起“一片天”

十多年來，華大九天從一度瀕臨絕境，逐步發(fā)展為國內(nèi)唯一能提供模擬電路設(shè)計全流程EDA工具的企業(yè)，其中電路仿真工具達(dá)到全球先進(jìn)水平。

這并不容易。

據(jù)了解，華大九天的產(chǎn)品體系主要分為五大類。第一類是全定制設(shè)計平臺。全定制需要更多專業(yè)人士參與和更多專業(yè)的經(jīng)驗。目前主要包含4個平臺：模擬電路、射頻電路、存儲器電路以及液晶面板電路。第二類是數(shù)字電路設(shè)計，目前可以覆蓋到約三分之二的應(yīng)用場景。第三類是制造相關(guān)，目前主要為晶圓制造。除此之外還包括先進(jìn)封裝設(shè)計EDA工具和3DIC設(shè)計EDA工具。并且，除了具備EDA工具產(chǎn)品，我們還會提供基于EDA產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)。

目前國產(chǎn)EDA公司數(shù)量有70多家，憑借700多家商業(yè)客戶數(shù)目和超過10億元的總年收入，華大九天占據(jù)了國產(chǎn)EDA總和的半壁江山。

不夸張地說，華大九天肩負(fù)著中國EDA產(chǎn)業(yè)“全村的希望”。

劉偉平表示：“我們能夠看到，近年來國產(chǎn)EDA的發(fā)展速度是遠(yuǎn)超國外同行的。”華大九天近五年的平均銷售額增長率保持在30%左右，而國外同期只有10%左右。值得注意的是，華大九天近5年成功商用化的工具，從5年前僅有10幾款，而且主要僅覆蓋模擬和平板顯示設(shè)計領(lǐng)域，發(fā)展到目前已有將40余款，覆蓋數(shù)字、模擬、射頻、制造、先進(jìn)封裝等所有EDA相關(guān)領(lǐng)域。

03看得更遠(yuǎn)一點

國產(chǎn)EDA與國際三巨頭的差距依然存在。

三大EDA頭部企業(yè)——新思科技（Synopsys）、楷登電子（Cadence）與西門子EDA（原MentorGraphics）已經(jīng)實現(xiàn)對全流程EDA工具解決方案的布局，合計占據(jù)國內(nèi)超過70%的市場。

國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)計公司普遍使用國外工具，一個重要的原因在于——國外公司從20世紀(jì)開始深入高校，在本科生、研究生中推廣它的設(shè)計工具。學(xué)生在學(xué)會使用EDA工具后，步入工作崗位時，會自然地將其應(yīng)用到實際工作中。他們也會主動推薦和使用EDA產(chǎn)品。

華大九天也看到了這一點，并且看得更遠(yuǎn)。

劉偉平分享到：“不論從華大九天的角度、還是國產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)與發(fā)展的角度來看，人才都是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。我們需要兩方面的人才，一種是能夠掌握國產(chǎn)EDA工具的人才，另一種是能夠開發(fā)EDA工具的專業(yè)人才。國外的一些EDA企業(yè)已在國內(nèi)布局多年，國產(chǎn)EDA企業(yè)更應(yīng)加大EDA人才培養(yǎng)投入。”

因此，華大九天需要各種機(jī)會來挖掘和培養(yǎng)能夠勝任國產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)的優(yōu)秀創(chuàng)新人才，研電賽這一高水平賽事就是這樣一個好的媒介和機(jī)會。

華大九天從第一屆研電賽就設(shè)立“華大九天杯”開始參與命題，并且很多EDA新產(chǎn)品，首次在國內(nèi)教育界的大規(guī)模面世和推廣，都是通過研電賽。如2022年華大九天通過兩道賽題，推廣了其的射頻微波全流程設(shè)計平臺AetherMW；2023年通過兩道建模的賽題，又推出了SPICE建模工具XModel。劉偉平表示：“通過賽題的應(yīng)用推廣，使國內(nèi)眾多的研究生和頂尖高校了解到國產(chǎn)EDA工具的最新進(jìn)展，也了解到國內(nèi)的EDA平臺的能力并不弱于國外的EDA產(chǎn)品?！?/p>

值得一提的是，今年EDA精英挑戰(zhàn)賽和研電賽合并，華大九天會在研電賽上推出基于國產(chǎn)全新模擬設(shè)計腳本化平臺PyAether的算法二次開發(fā)題目。這是華大九天最近幾年正在重點打造的模擬IC設(shè)計全新生態(tài)系統(tǒng)，有望實現(xiàn)模擬IC設(shè)計習(xí)慣的“換道超車”。

此外，華大九天一直把產(chǎn)教融合作為一項公司基礎(chǔ)戰(zhàn)略性工作，通過一系列的高校教學(xué)、開發(fā)教材、學(xué)科競賽、聯(lián)合培養(yǎng)、科研項目合作等手段，與400多所高校建立了廣泛聯(lián)系，取得了豐碩成果。

04國產(chǎn)EDA的下半場

早在2022年，劉偉平撰寫的《EDA產(chǎn)業(yè)與IP核產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》的文章中就指出，EDA未來發(fā)展四個主要方向之一：AI加持的EDA技術(shù)。

當(dāng)時，劉偉平就已經(jīng)看到了AI對于EDA技術(shù)的影響，并觀察到EDA領(lǐng)域工程師們也在積極導(dǎo)入AI技術(shù)，以期取得EDA技術(shù)的新突破。

對于AI未來會如何影響EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，劉偉平給出了三個方向。其一，可以提升EDA智能化水平。當(dāng)前EDA軟件自動化程度較高，但智能化仍有提升空間，AI可助力其進(jìn)一步發(fā)展。其二，優(yōu)化EDA工具的運算效率。AI技術(shù)能加速復(fù)雜運算推演，先得出基礎(chǔ)結(jié)果，再進(jìn)行精細(xì)化優(yōu)化。其三，利用大模型解決EDA工具應(yīng)用過程中的技術(shù)支持問題。通過對用戶手冊、EDA行業(yè)經(jīng)驗等數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，AI大模型能夠輔助處理約70%的常見應(yīng)用問題。

目前，設(shè)計類EDA工具正在朝著更加高效、更高自動化程度發(fā)展。Synopsys、Cadence等國際巨頭已經(jīng)在推出spec-in到GDS-out的一站式全流程自動生成工具。華大九天也在這方面積極布局，于去年推出了模擬電路設(shè)計的一站式全流程自動生成平臺Andes。

對于制造EDA工具，劉偉平表達(dá)了保守的態(tài)度，他表示，制造類EDA工具，由于AI訓(xùn)練所需的源數(shù)據(jù)往往是Fab客戶的敏感數(shù)據(jù)，難以獲取，所以AI方法在這方面的推動作用可能還有待觀察。

華大九天已經(jīng)是國內(nèi)規(guī)模最大、產(chǎn)品線最完整、綜合技術(shù)實力最強的EDA企業(yè)。今年來，華大九天在EDA領(lǐng)域的更是動作頻頻。

在當(dāng)前全球化深入發(fā)展的背景下，電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展對自身能力建設(shè)提出了更高要求。搭建成熟的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，對推進(jìn)國產(chǎn)EDA行業(yè)持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。劉偉平說到：“這需要整個大產(chǎn)業(yè)、大環(huán)境以及全社會共同努力，形成合力?！?/p>

對于EDA的下半場，劉偉平充滿期望：“我們對國產(chǎn)EDA的發(fā)展空間和良好前景充滿信心。華大九天也希望通過努力，在不遠(yuǎn)的將來躋身世界前四EDA供應(yīng)商的行列！”

【鏤芯者】第四期：劉偉平，華大九天董事長。這位中國EDA領(lǐng)域的拓荒者，用二十幾載光陰詮釋了何為“芯之所系，行必致遠(yuǎn)”，華大九天也從一度瀕臨絕境，逐步發(fā)展為國內(nèi)唯一能提供模擬電路設(shè)計全流程EDA工具的企業(yè)。沒有EDA，就造不出芯片。

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