作者 | 邢木子

出品｜云岫資本半導(dǎo)體組

EDA（Electronic Design Automation）是電子設(shè)計自動化軟件的簡稱，是集成電路設(shè)計上游的高端產(chǎn)業(yè)，涵蓋了集成電路設(shè)計、驗證、仿真和簽核等所有流程，是集成電路設(shè)計必需、也是最重要的軟件工具。

2020年，全球EDA&IP市場規(guī)模超過114億美元，而美國6家EDA公司合計占據(jù)了全球90%以上的市場空間。特別是Synopsys和Cadence兩大巨頭，占比高達61%，市值都在五百億美元左右，高達市場規(guī)模的5倍——這是由于EDA行業(yè)具有毛利率高、壁壘高、龍頭效應(yīng)明顯的特點，市場充分認可其估值。

隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等新興技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化加速，芯片需求量隨之激增。據(jù)行業(yè)知名機構(gòu)IBS預(yù)測，2030年全球集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1萬億美金，是2020年的2.6倍。EDA行業(yè)也將隨之高速增長。

在中國半導(dǎo)體市場蓬勃發(fā)展下，國內(nèi)EDA的需求增長更加迅猛。據(jù)SEMI發(fā)布的數(shù)據(jù)，今年第一季度中國大陸EDA銷售額同比暴增99%，然而目前中國本土企業(yè)市占率合計不足15%。

當(dāng)前中國EDA&IP市場規(guī)模約為百億人民幣，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)變革與國產(chǎn)化的大趨勢下，即使不考慮國內(nèi)外市場的估值水平差異，國內(nèi)也有望產(chǎn)生市值500億人民幣的行業(yè)龍頭。

今年，國產(chǎn)EDA迎來第一波上市潮。2021年9月2日，國產(chǎn)EDA廠商華大九天獲得首發(fā)通過，國微思爾芯、廣立微、概倫電子的科創(chuàng)板IPO申請也都陸續(xù)獲得受理。

中國EDA創(chuàng)業(yè)企業(yè)還有哪些新機會，未來中國EDA產(chǎn)業(yè)將走向何方？我們梳理了EDA行業(yè)發(fā)展歷程和未來EDA新產(chǎn)業(yè)需求，探究中國EDA產(chǎn)業(yè)的未來。

以史為鑒：EDA巨頭是怎樣煉成的？

20世紀60年代，集成電路產(chǎn)業(yè)尚在發(fā)展早期，規(guī)模較小，芯片的集成度不高，芯片設(shè)計玩家以大型IDM公司為主，EDA則主要以in-house EDA的形式存在，僅有少量幾家商用EDA公司，例如Applicon、Calma、ComputerVision等，且這些公司的重心還是偏向于機械CAD。

80年代，半導(dǎo)體工藝持續(xù)演進，行業(yè)蓬勃發(fā)展，下游應(yīng)用與種類也相應(yīng)大幅增加，由此催生了中小型Fabless芯片設(shè)計公司的快速發(fā)展。但中小廠商缺乏資源能力開發(fā)自己的in-house EDA工具，因此產(chǎn)生了大量對外部商用EDA的需求。

90年代后，集成電路產(chǎn)業(yè)進入成熟期，分工模式占主導(dǎo)，in-house EDA模式基本消亡，商用EDA確立主流地位。整個EDA行業(yè)經(jīng)過充分競爭，走出了以Synopsys、Cadence和Mentor Graphics為代表的EDA公司。

此后，這三家企業(yè)鞏固自身優(yōu)勢的同時，也開啟了大規(guī)模并購來實現(xiàn)全工具鏈覆蓋，形成了如今Synopsys占據(jù)36%，Cadence占據(jù)25%，Mentor Graphics占據(jù)14%的行業(yè)格局，它們也被稱為如今的國際EDA三巨頭。

回顧全球EDA行業(yè)60多年的浩浩蕩蕩發(fā)展史，可以獲得一些啟示：

第一，技術(shù)變革對于EDA行業(yè)發(fā)展以及公司抓住成功機會有著至關(guān)重要的推動作用。

Synopsys的邏輯綜合工具就是最典型的例證。過去，芯片設(shè)計工程師都是用單個門來手動設(shè)計芯片電路，而Synopsys推出的邏輯綜合工具Design Compiler把芯片設(shè)計思路抽象化，將底層細節(jié)都歸并到庫和CAE工具中，芯片設(shè)計工程師可以使用硬件描述語言編寫代碼來實現(xiàn)芯片功能，功能驗證后再通過邏輯綜合工具將硬件描述語言轉(zhuǎn)換成邏輯電路圖，最后進入制造環(huán)節(jié)。這極大地提升了集成電路設(shè)計的效率，引發(fā)了芯片設(shè)計行業(yè)的流程變革。

至此，數(shù)字邏輯設(shè)計（前端）和數(shù)字實現(xiàn)（后端）開始涇渭分明。借此機會，Synopsys建立了半導(dǎo)體邏輯設(shè)計工具的市場優(yōu)勢，為其進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

第二，EDA公司在創(chuàng)辦之初就應(yīng)該有布局整體解決方案的意識，并在技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)上有很強的從點到面的擴展性，以此增加客戶粘性。

目前EDA行業(yè)三巨頭在個別技術(shù)領(lǐng)域都擁有完整的EDA解決方案，其中行業(yè)排名第一的Synopsys擁有業(yè)界最完整的產(chǎn)品線，不但為芯片設(shè)計和驗證提供工具，還能夠提供強大的IP核以及安全方案，建立了完整的芯片設(shè)計數(shù)字化流程。其他的小公司往往只能在一個細分領(lǐng)域提供有限的服務(wù)和工具，難以做大做強。

創(chuàng)業(yè)公司若能在各細分技術(shù)領(lǐng)域（例如模擬設(shè)計、數(shù)字實現(xiàn)或數(shù)字驗證等）提供完整與差異化的解決方案或平臺，才有望滿足市場需求，突破巨頭壟斷格局。

第三，EDA公司需要重視自主知識產(chǎn)權(quán)。

知識產(chǎn)權(quán)布局幫助EDA巨頭形成了較高的商業(yè)壁壘。截至2020年，Synopsys擁有4463件專利，占EDA領(lǐng)域?qū)＠倲?shù)的31.0%，Cadence擁有3119件專利，占比21.6%?？梢钥闯觯?strong>公司市場份額與專利市占率成正相關(guān)。

EDA創(chuàng)業(yè)公司若采用第三方商業(yè)授權(quán)或開源授權(quán)的技術(shù)來研發(fā)產(chǎn)品，在政治、法律、商業(yè)等方面都存在極大的風(fēng)險。

開源技術(shù)相關(guān)的軟著和知識產(chǎn)權(quán)歸其所有地和公司所屬，而目前大多數(shù)EDA相關(guān)的開源軟件作者所在國都是美國，存在風(fēng)險；即使目前開源協(xié)議允許閉源商業(yè)發(fā)布，也不能保證以后開源協(xié)議不會修改。

如果代碼非自主開發(fā)，公司后續(xù)的產(chǎn)品擴展、其他工具技術(shù)、數(shù)據(jù)格式的融合會存在局限性和難度，不利于打造高效融合的驗證平臺或流程。

第四，并購對于EDA公司成長壯大起到了至關(guān)重要的作用，但EDA行業(yè)不能“迷信”并購。

EDA行業(yè)是并購活躍的行業(yè)，據(jù)統(tǒng)計，在過去的30年中，發(fā)生在EDA行業(yè)的并購近300次，鼎盛時期一年發(fā)生過20次左右。其中絕大部分的并購都是EDA巨頭們對中小EDA公司的收購，從而將獲取的產(chǎn)品與技術(shù)整合進本身的解決方案，以此獲取或擴大市場份額。

然而，當(dāng)前中國EDA行業(yè)尚未到并購整合階段。

首先，有別于三大巨頭，現(xiàn)階段中國EDA公司缺乏主導(dǎo)市場的產(chǎn)品與技術(shù)，也很難買到好的技術(shù)。國產(chǎn)EDA小廠商雖然開始增多，但尚未成熟，業(yè)務(wù)經(jīng)驗不足，并購這類公司并不能主導(dǎo)產(chǎn)品和市場技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)真正的突破。

其次，并購只是補充有限短板的手段，不能成為公司技術(shù)根基的來源，國產(chǎn)EDA創(chuàng)新需要具備完全自主可控的技術(shù)架構(gòu)和核心技術(shù)壁壘，否則未來必然會存在技術(shù)融合問題，為進一步發(fā)展帶來巨大阻礙。

最后，單純通過資本運作來實現(xiàn)壯大，涉及知識產(chǎn)權(quán)、團隊、開發(fā)流程、理念等多方面的整合，存在很大風(fēng)險，能否通過并購在這個高技術(shù)壁壘To B賽道的長期賽跑中脫穎而出是存疑的。

因此，國產(chǎn)EDA廠商目前并不能照葫蘆畫瓢試圖通過并購實現(xiàn)快速發(fā)展，只有努力實現(xiàn)自主創(chuàng)新，在某領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟后，循序漸進地擴張才是“正道”。

以歷史為例，Synopsys第一次并購發(fā)生于1990年，在此之前，Synopsys已推出顛覆性的邏輯綜合工具并在該領(lǐng)域確立了突出地位。

在隨后的幾年，Synopsys繼續(xù)通過并購補足短板，在擁有更穩(wěn)固的產(chǎn)品和客戶的基礎(chǔ)上，在2001發(fā)起了一次大規(guī)模的并購，以7.8億美金收購Avant！，獲得了芯片后端布局布線近四成的市場，自此成為提供數(shù)字前后端全流程設(shè)計工具的EDA公司。

鑒往知來：EDA企業(yè)在往何處去？

當(dāng)下，半導(dǎo)體行業(yè)迎來新一輪增長與變革，EDA行業(yè)在蓬勃發(fā)展之余也在面臨新挑戰(zhàn)。

首先，下游設(shè)計人才的數(shù)量難以滿足日益增長的芯片需求量。

據(jù)《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書》統(tǒng)計，集成電路產(chǎn)業(yè)存在30多萬人才缺口，EDA工具需要進一步降低芯片設(shè)計門檻，降低行業(yè)對芯片設(shè)計人員的依賴。

第二，EDA工具需要更快響應(yīng)新需求。

蘋果、亞馬遜、阿里等公司為了追求產(chǎn)品差異化以及自主化，紛紛開始走上造芯之路，芯片設(shè)計的需求和主導(dǎo)權(quán)正在向系統(tǒng)廠商轉(zhuǎn)移。在這樣的商業(yè)模式轉(zhuǎn)變背景下，產(chǎn)業(yè)分工將再次發(fā)生變革，面向系統(tǒng)廠商的EDA工具需要更加高效，使芯片能在短時間內(nèi)完成差異化定制，幫助廠商快速完成產(chǎn)品迭代。

第三，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的高速發(fā)展與先進制程對數(shù)字EDA工具提出更高要求。

在各領(lǐng)域推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大背景下，為了獲得更好性能、更低功耗以及更小面積，數(shù)字芯片不斷向著5nm、3nm等更先進的制程演進，對相應(yīng)的數(shù)字EDA也不斷提出更高的要求。

另一方面，模擬芯片設(shè)計更依賴于人工經(jīng)驗，而數(shù)字EDA較模擬EDA工具種類更多，技術(shù)壁壘更高，演進的空間更大，且市場規(guī)模約為模擬EDA的三倍。因此，挑戰(zhàn)之下，數(shù)字EDA工具領(lǐng)域也將涌現(xiàn)更多創(chuàng)新機會。

因此，下一代EDA應(yīng)能夠大幅降低工具的使用門檻，加快芯片迭代速度，滿足未來海量芯片設(shè)計需求，同時也支撐芯片行業(yè)向more moore、more than moore發(fā)展。換言之，未來的EDA工具將具備三個特征：

一、智能化：

自動化和智能化的EDA可以將過去的設(shè)計經(jīng)驗和數(shù)據(jù)吸收到軟件中，實現(xiàn)芯片從需求到設(shè)計的機器智能理解、智能實現(xiàn)和智能驗證，大幅減少芯片設(shè)計、驗證、布局布線等工作的人力占比，緩解當(dāng)前芯片設(shè)計人才緊缺的困境。

二、開放化：

開放和標準化的EDA可以幫助實現(xiàn)工具私有接口和數(shù)據(jù)互通，建立起更友好的產(chǎn)業(yè)鏈上下游生態(tài)圈。基于開放接口和標準，EDA廠商、用戶、第三方可以以系統(tǒng)需求為導(dǎo)向進行高效設(shè)計，方便流程自動化和AI智能處理的集成，大大加快國產(chǎn)EDA實現(xiàn)全領(lǐng)域和全流程閉環(huán)。

三、云端彈性化：

互聯(lián)網(wǎng)云平臺提供著近乎無限的計算彈性、存儲彈性和訪問便捷性，下一代EDA可以與云平臺和云上多樣化的硬件結(jié)合，充分利用成熟的云端軟硬件生態(tài)，使得EDA的付費模式、使用模式、使用地點、使用設(shè)備都更加靈活，降低EDA的使用門檻，進一步擴大用戶群體和市場規(guī)模。

結(jié)語

時代在變化，行業(yè)也在不斷變革。如果僅僅追隨EDA三巨頭，停留于做三巨頭某一部分產(chǎn)品的國產(chǎn)替代，短期內(nèi)也許有效，但長遠發(fā)展堪憂。

隨著半導(dǎo)體發(fā)展進入后摩爾時代，EDA行業(yè)發(fā)展也將進入全新階段，誰能掌握變革趨勢，提出更加符合行業(yè)需求的解決方案，誰才能真正打破國外壟斷，抓住中國半導(dǎo)體新興市場的巨大機遇。

近年來，國產(chǎn)EDA呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢，在各個領(lǐng)域涌現(xiàn)出許多有特色的優(yōu)秀的國產(chǎn)EDA企業(yè)。如在模擬設(shè)計領(lǐng)域打造全流程平臺的華大九天，立志于突破數(shù)字前端仿真與驗證、打造EDA 2.0的芯華章，在數(shù)字后端貫通上下游產(chǎn)業(yè)鏈的行芯科技……

EDA行業(yè)新一輪的洗牌與更迭，可能就在5-10年內(nèi)會產(chǎn)生結(jié)果，誰能成為中國市值500億的EDA龍頭企業(yè)，讓我們拭目以待。