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加快攻破国产EDA领域“壁垒”园区企业“有谱”

更新时间:2021-09-14

  中国芯片被卡脖子,已经让半导体领域尽快实现“自主可控”成为全社会的广泛共识,国产替代进程也在政府大力推动下,逐渐演化为相关产业链的“自觉动作”。

  EDA(电子设计自动化软件)也正在被强烈聚焦。相比于芯片设计和制造的超高讨论度,EDA虽被誉为“芯片之母”,却是整个半导体世界中最易被忽略的行业。根据赛迪智库数据,2020年EDA行业的全球市场规模仅为72.3亿美元,却支撑着4000亿美元的集成电路产业,以及背后数十万亿规模的数字经济。

  长期以来,全球EDA行业的绝大部分市场份额都被国外三大巨头公司所垄断。这种“倒金字塔”结构,赋予了EDA头部企业对产业下游的巨大控制力。最惨痛的案例便是,早在2019年,国内顶尖的芯片设计企业——华为遭到三大EDA巨头集体断供,这几乎“废掉”了华为在高端芯片上的设计能力。作为集成电路最上游、最高端的产业节点,EDA毫无疑问已经成为中国集成电路产业的命门所在。

  纵观国内,大大小小的EDA软件企业仅有小几十家,且其中多数营收规模不大。令人欣慰的是,尽管行业市场空间有限,且绝大部分市场份额受国外巨头垄断,但得益于中国广阔的市场和应用领域,国产EDA厂商正在加紧追赶,有一些企业已在部分全流程、点工具方面实现突破。

  下一步的问题是:如何做大做强国产EDA产业版图?单纯依靠EDA厂商的拼搏奋斗或许并不够。

  近期,在拥有强大制造业基础,同时也是国家软件名城的苏州,我们走访了苏州工业园区的EDA行业相关企业和公共技术平台。他们对于行业发展历史的讲述,以及立足园区创新发展的经历和思考,正在为“国产EDA如何破局突围”带来一些新的启示。

  “关键技术是买不来、要不来的”,中国必须有自己的EDA软件。这一认识,在航天航空、军工等涉及国家安全的重要领域被贯彻的最为彻底。

  2021年3月12日1时51分,中国文昌航天发射场传来巨大轰鸣声,耀眼火焰中,我国新一代中型高轨液体运载火箭——长征七号A运载火箭托举试验九号卫星刺破夜空。卫星顺利进入预定轨道,发射取得圆满成功。

  鲜有人知的是,这颗业内瞩目的长-7A火箭上,搭载了一款“特殊”的芯片。芯片的设计工作,正是基于苏州珂晶达电子有限公司所研发的EDA软件。

  成立于2011年的珂晶达自主研发的EDA软件,曾长期服务于航天科技集团、总装备部、中国电科及中科院下属的多个单位,提供相关的微电子元件失效分析、PIC粒子模拟分析、抗辐射集成电路设计等定制技术服务。公司核心技术——半导体器件仿真(TCAD),受益于新算法半隐式求解器,可以仿真包含几十个晶体管、超过一百万网格点的大规模问题。同时,局部牺牲一些精度(低于5%)的情况下,计算速度可以较传统算法快 5-10 倍。

  据了解,成立之初,怀揣着创业梦想的珂晶达团队于多地考察后,毅然选择入驻园区孵化发展。“十年来,从最早的3人小团队到如今超过四十人的队伍,公司成功打造了核心团队成员来自国内外顶尖科研机构及Intel、TI、SMIC等一流公司的专业团队。”负责人表示,为了资源整合,提升企业生存发展的阶段,珂晶达已完成对业内另一家企业的并购重组。业务层面,公司也开始面向除航天航空、军工等特殊领域外的客户提供服务。

  立足园区的过程中,珂晶达团队也深刻感受到产业环境的优化对EDA厂商的利好。比如一方面,园区很早就将集成电路产业定位为重要的战略产业予以大力扶持,并出台了一系列惠企政策降低企业负担。如“‘研发费用加计扣除政策’对我们这种研发周期长、投入大的EDA厂商有如雪中送炭”;另一方面,园区集成电路产业已基本形成涵盖设计、封测、制造、材料、装备的完整产业链,2020年产值达400亿元,同比增长11%。这为EDA厂商的市场拓展带来了丰富的客户资源加持。

  2020年3月,美国得克萨斯州一家联邦法庭裁决,英特尔侵犯了VLSI Tech拥有的两项与芯片制造相关的专利,须支付21.8亿美元赔偿金,约折合人民币142.3亿元。

  事实上,该笔天价赔偿也只是近年来集成电路产业知识产权案件频发的一个缩影在全球化程度极高的芯片产业,谨慎处理知识产权维权和侵权案件抗诉的重要性日益凸显。

  2016年成立的苏州芯联成软件有限公司,正是这样一家可以为客户提供知识产权保护层面服务的EDA企业。

  2019年10月,江苏电视台报道了芯联成公司发挥集成电路技术积累、为客户提供高质量服务的故事

  作为国内首屈一指的集成电路竞争力分析服务供应商,芯联成除专利侵权分析之外,还可以为客户提供芯片去层拍照、芯片工艺分析、电路分析等一系列高技术服务。公司建有专业的芯片分析实验室,并配备SEM、ICP、RIBE等多种高阶芯片分析设备,拥有技术团队160余人。

  “在集成电路产业,多数的EDA软件主要面向芯片设计和芯片制造企业提供服务,帮助后者提升芯片设计或制造效率、降低设计或制造成本。在这一点上,业界已经有很多通用型的全流程或点工具软件。”芯联成负责人表示,“但芯联成的切入角度有所区别:以分析软件切入,助力IC企业提升竞争力。”

  在2021中国IC领袖峰会暨中国IC设计成就奖颁奖典礼上,芯联成荣获“年度创新EDA公司”称号

  “当下严峻的国内外市场竞争现实,以及国人对芯片产业自主可控的殷切期盼,给中国IC设计公司产品研发提出了更高、更快的要求,高性能、高兼容性,符合市场需求的优质芯片产品,才能立于不败之地。”负责人表示,自2016年成立以来,芯联成已为客户累计完成超过3000个芯片竞争力分析项目,涵盖各主要市场领域,多种类型的芯片,有效助力客户缩短研发周期、降低研发成本,并实现实现竞争力提升。

  独特的商业模式,给芯联成带来了较快的成长速度。据介绍,公司前三年营收实现增长,2020年净利润较2017年实现增长,表现出强劲的发展势头。负责人表示,芯联成营收的大幅增长很大程度上与中下游的IC设计企业发展向好正相关。在服务大量客户的过程中,团队也发现越来越多的国内IC设计客户正在涉猎以往由业内顶尖企业开展的高端芯片项目。从这一点来说,他也对中国集成电路产业未来充满信心。

  “在苏州工业园区,越来越多的IC企业开始重视国产EDA软件。”中科集成电路设计中心(以下简称“中科集成”)EDA平台管理部负责人黄洁表示,“中国EDA已经取得了长足的进步,在很多细分环节出现了不少优秀的国产EDA软件公司。”

  早在2003年,中科院计算所和苏州市政府开展的院地合作重点项目——中科集成就落户园区,当时的中科集成主要有两大发展目标:一是立足苏州,为江苏省乃至整个长江三角洲地区集成电路企业,2021年下半年公务员考试时间表盘点,提供集成电路设计方面的技术和平台服务;二是推进科技成果产业化。

  黄洁介绍,“为了解决IC设计企业的共性EDA需求,中科集成旗下EDA平台配置了Cadence、Synopsys、Mentor三家主流EDA软件,可提供最高支持14纳米线宽设计工艺的设计工具。”值得一提的是,针对中国绝大部分IC设计企业都是中小型企业的现状,为了让大家负担得起EDA软件,中科集成首创了VPN远程服务模式,采用“分时复用”的方式为IC设计企业灵活配置资源,令有使用需求的公司共同承担软件的使用费用。“目前,已累计服务园区设计企业51家,节约EDA软件费用价值超1.5亿美元。”

  然而,随着国际形势日趋复杂,部分国家开始对中国进行技术封锁,EDA软件也是其中一环。黄洁透露,为了更好地满足集成电路企业的共性设计需求,中科集成正在考虑引进优秀的国产EDA软件。“在我们针对园区企业的调研中,50%的企业对国产软件提出了需求,特别是国产头部EDA公司的软件,共有30%的企业提出了潜在需求。”

  对于园区EDA行业发展态势,据黄洁观察,“目前,园区已经培育出几家EDA软件相关企业,主要产品在某些专业领域及点工具方面。虽然还难以覆盖到全产业链,但均在自己的专业领域有所突破,未来有望进一步发展,做大做强。”此外,经过多年发展,园区集成电路产业也逐步由早期的“封测”为主不断向更高端的设计领域发展,更多的EDA软件企业也在园区纷纷落地生根,一个相对完善的集成电路闭环产业生态正在形成。

  事实上,国产EDA产业的起步并不显著落后于国际,甚至可以说是“齐头并进”。在1986 年,我国动员了全国 200 多位专家齐聚北京,研发我国自有的集成电路计算机辅助设计系统“熊猫系统”。1992年首套熊猫系统问世,这也是我国第一个大型ICCAD系统。

  然而随着“巴统”取消对中国禁运,“造不如买”的大潮让海外EDA公司以技术成熟、价格便宜的工具快速占领了国内市场,国产EDA发展陷入低谷。2018年起,中美科技摩擦加剧,EDA 软件成为美国对华封锁的武器。国家陆续出台大批政策扶持EDA行业发展,加快攻破集成电路行业的“卡脖子”技术。

  但不得不承认的是,当前国产EDA与国外还存在着较大差距。首先,缺少全流程的解决方案。对客户而言,即便是采购国产EDA软件的意愿高涨,但本土厂商无法提供平台式的产品服务,客户依旧需要向国外三巨头采购。其次,难以匹配目前的先进工艺。由于缺乏头部 Foundry 合作,国产EDA厂商难以匹配目前最先进的工艺。海外三巨头长期与头部 Foundry捆绑,因此始终能处于工艺的领先地位,28nm以下的制程几乎是国外EDA的天下。

  再者,也是上述企业负责人一致提到的:本土EDA行业人才匮乏。黄洁表示,“EDA 开发工程师需同时理解数学、芯片设计、半导体器件和工艺,对综合技能要求很高。培养一名EDA研发人才,从高校课题研究到从业实践的全过程往往需要10年左右的时间。而由于EDA 软件开发研究的周期长,投入与产出比率低,行业整体薪酬偏低,又导致本土人才流失严重。”

  但情况正在向好发展。园区作为长三角唯一的国家级工业软件协同攻关平台落户地,正持续着力打造并已初步建立EDA产业生态。目前,园区已逐步形成垂直分工形态的集成电路产业,产生了越来越明显的生态协作效应,共集聚集成电路设计企业115家,占全市超75%,2020年产值超50亿元,这为园内EDA企业的发展提供了市场资源和机会。

  人才培养关系到中国集成电路产业自主创新的未来。业内人士建议,园区要支持平台扩充EDA软件服务器、培训电脑、投影仪等实训软硬件设备,建立先进的集成电路设计、集成电路测试、嵌入式系统设计三大实训平台;鼓励平台进行相关实训课程的开发,建立涵盖前端设计、后端设计、封装测试和嵌入式系统设计等的完善实训课程体系;鼓励平台加强师资建设,构建一支数量适中、结构合理、专业能力强、实践经验足的高素质师资队伍;鼓励平台通过开展校企联合培养、实训课程联合开发、人才就业推荐等方式加强校企合作。

  “要解决EDA行业的人才问题,除了提高待遇,更重要的是耐心、持续培养。园区提供的良好环境,可以帮助企业持续吸引人才。”芯联成技术负责人表示,“首先,园区提供了一个非常好的基础平台,把公司整体的不必要成本降到最低,企业有更多的资金用于人才团队建设;其次,园区的产业配套做得非常好,全面的人才支持政策、不断推进建设的人才公寓,还有宜居的城市生活环境可以让人才乐于留下来。”www.dk9n.cn