近日，一場(chǎng)關(guān)于某公司的員工解雇事件引發(fā)了網(wǎng)友廣泛關(guān)注。疑似涉事員工發(fā)表的聲明中表示，開除原因是其反對(duì)公司使用盜版EDA工具設(shè)計(jì)芯片。而盜版設(shè)計(jì)出的芯片可能有bug，質(zhì)量無(wú)法保證。此外，他反對(duì)公司將核心研發(fā)業(yè)務(wù)外包給其他公司，主張保持自主研發(fā)。

在這里我們不討論過多其他問題，重點(diǎn)來(lái)關(guān)注一下聲明中提到的EDA工具——EDA（Electronic Design Automation）中文名叫做電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造行業(yè)中起著關(guān)鍵作用，它包括芯片的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、布局、布線、版圖、綜合、設(shè)計(jì)規(guī)則等，利用計(jì)算機(jī)CAD設(shè)計(jì)軟件來(lái)共同完成超大規(guī)模集成電路芯片的制造。

盜版EDA工具或?qū)е滦酒|(zhì)量出現(xiàn)BUG

芯片產(chǎn)業(yè)涵蓋設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試等復(fù)雜環(huán)節(jié)，其專業(yè)性和生產(chǎn)難度堪稱極致。隨著電子科技的迅猛發(fā)展，芯片設(shè)計(jì)愈發(fā)復(fù)雜，EDA軟件作為推動(dòng)芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵工具，其發(fā)展態(tài)勢(shì)愈發(fā)顯著。然而，若采用盜版EDA工具進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，將面臨諸多問題。

首先，使用盜版EDA軟件的質(zhì)量無(wú)法保證，可能存在各種缺陷和漏洞，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的芯片存在安全隱患或性能問題。這不僅會(huì)影響企業(yè)的聲譽(yù)，還可能引發(fā)重大的安全事故。

其次，使用盜版軟件不利于企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展。盜版軟件無(wú)法得到官方的技術(shù)支持和維護(hù)，企業(yè)也無(wú)法享受到正版軟件的全部功能和服務(wù)。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，不僅降低了國(guó)內(nèi)企業(yè)自主創(chuàng)新的積極性，更是破壞了芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基。

在這里引用一些專業(yè)分析：

和大家熟知的office、autocad等工具類軟件不一樣，EDA脫機(jī)都可以用。EDA工具軟件的最大特點(diǎn)是與芯片代工廠具有高度的綁定關(guān)系。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要代工廠提供數(shù)據(jù)包，稱之為PDK，包含了晶體管、MOS管、電阻電容等基礎(chǔ)器件或反向器、與非門、或非門、鎖存器、寄存器等邏輯單元的基本特征信息。這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)不斷優(yōu)化，更新頻繁，同時(shí)對(duì)EDA軟件有綁定及校驗(yàn)的作用，一般只支持當(dāng)前最新版的工具。

代工廠可能十天半個(gè)月就會(huì)更新EDA軟件的工藝庫(kù)、元器件和設(shè)計(jì)模型。但是如果使用盜版，就無(wú)法體驗(yàn)工廠最新的生產(chǎn)工藝，良品率和性能也會(huì)大打折扣。而且代工廠在生產(chǎn)前還會(huì)對(duì)圖紙進(jìn)行一次校驗(yàn)，你是不是用的正版EDA軟件設(shè)計(jì)的，一查便知。


工業(yè)軟件的卡脖子難題

中國(guó)在芯片上遭遇的卡脖子難題幾乎眾所周知，但工業(yè)軟件的所遇到的類似問題，卻并不為很多人所熟知。

工業(yè)軟件，被公認(rèn)為“工業(yè)制造的大腦和神經(jīng)”，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代工業(yè)領(lǐng)域的“皇冠”。現(xiàn)代制造就是在工業(yè)軟件的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，如在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，就是通過二維、三維設(shè)計(jì)軟件，大大降低了人工作圖的工作量。以設(shè)計(jì)飛機(jī)為例，如果用手工繪圖方式，一架飛機(jī)光設(shè)計(jì)圖紙就有數(shù)十萬(wàn)張。

但是，在中國(guó)制造獨(dú)步天下的同時(shí)，我國(guó)在工業(yè)軟件上卻非常薄弱。

以被稱為“芯片之母”的EDA工具市場(chǎng)為例，主要由Synopsys、Cadence、西門子三大歐美巨頭所壟斷。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，這三大巨頭企業(yè)的市場(chǎng)份額占比超過7成。

CAD軟件市場(chǎng)的境況同樣如此。東方證券的數(shù)據(jù)顯示，達(dá)索、西門子、PTC以及Autodest在中國(guó)市場(chǎng)占有率高達(dá)90%，國(guó)內(nèi)中望軟件、蘇州浩辰、數(shù)碼大方三家公司的總份額不到10%。

落后就有可能挨打。事實(shí)上，回顧過去幾年，中國(guó)在工業(yè)軟件上頻頻被卡脖子：

2019年5月，被美國(guó)列入實(shí)體清單的華為，無(wú)法使用最新的EDA去設(shè)計(jì)芯片。

2020年6月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等多個(gè)科研機(jī)構(gòu)和公司，被美國(guó)列入實(shí)體清單，此后兩校師生發(fā)現(xiàn)無(wú)法再通過學(xué)校賬號(hào)登入海外數(shù)理分析軟件MATLAB。

2022年3月，美國(guó)設(shè)計(jì)軟件公司Figma發(fā)布消息，由于大疆在美國(guó)制定的實(shí)體清單中，F(xiàn)igma無(wú)法為大疆提供服務(wù)……

為什么中國(guó)工業(yè)軟件差距如此大？首先是門檻高，工業(yè)軟件看起來(lái)是軟件，背后實(shí)際上非常復(fù)雜，涵蓋概念、框架、系統(tǒng)等設(shè)計(jì)，以及數(shù)字物理樣機(jī)、仿真驗(yàn)證登終端環(huán)節(jié)，涉及結(jié)構(gòu)、機(jī)械、磁聲、光、電、熱、力、流體、振動(dòng)等眾多領(lǐng)域，是一個(gè)規(guī)模宏大、多學(xué)科深度交叉、技術(shù)高度融合的復(fù)雜系統(tǒng)。一個(gè)數(shù)據(jù)可以佐證，安裝一款CATIA會(huì)生成將近17萬(wàn)個(gè)文件、4000多個(gè)文件夾，整個(gè)安裝包高達(dá)7GB，由此可以想象其難度。

其次是投入大，周期長(zhǎng)。例如，著名的工業(yè)軟件公司Ansys、UGS、Dassault Systemes、Camstar、Synopsys、Cadence分別成立于1970年、1969年、1977年、1984年、1986年和1988年，普遍有超過30年以上的沉淀和積累。

在投入上，國(guó)內(nèi)外的差距也很大。華為工業(yè)軟件及工業(yè)云CTO丘水平曾用三個(gè)“不如人”來(lái)形容：投入不如人，中國(guó)整體投入不如歐美一家公司五年的投入；人不如人，歐美前十大工業(yè)軟件企業(yè)員工總數(shù)將近20萬(wàn)，中國(guó)前十大工業(yè)軟件企業(yè)員工總數(shù)不足5000；技不如人。

但是，工業(yè)軟件這個(gè)領(lǐng)域又是繞不過去的。如果沒有工業(yè)軟件這個(gè)基礎(chǔ)，不僅中國(guó)制造失去了根基，關(guān)鍵領(lǐng)域嚴(yán)重受制于人，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。正如賽迪智庫(kù)電子信息研究所副所長(zhǎng)陸峰所說，發(fā)展工業(yè)軟件是推進(jìn)數(shù)字化制造的必然選擇，也是推進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，更是建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的必然要求。


產(chǎn)學(xué)研合作，為國(guó)家解決“卡脖子”難題

EDA是復(fù)旦大學(xué)集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主攻方向之一。作為長(zhǎng)期堅(jiān)持芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)與設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域研究的團(tuán)隊(duì)，近年來(lái)， EDA創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)專項(xiàng)的研發(fā)，其使命是提出“硬核”原創(chuàng)理論，研發(fā)創(chuàng)新工具，針對(duì)國(guó)家急需的高端通用芯片設(shè)計(jì)，圍繞國(guó)產(chǎn)高性能處理器設(shè)計(jì)和工業(yè)界模擬集成電路芯片設(shè)計(jì)等重大需求，形成產(chǎn)、學(xué)、研閉環(huán)。

據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹，此前模擬電路設(shè)計(jì)主要依靠工程師人工調(diào)整晶體管尺寸、電阻或電容大小等參數(shù)。而團(tuán)隊(duì)的研發(fā)目標(biāo)，就是用算法或軟件工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)參，這不僅可以減少工程師的工作負(fù)擔(dān)，也能通過算法尋找更優(yōu)解，以獲得比人工設(shè)計(jì)更好的電路性能。

因此，這就需要團(tuán)隊(duì)成員們走出實(shí)驗(yàn)室，直面工業(yè)界的實(shí)際情況和需求。

參與研發(fā)模擬電路自動(dòng)化項(xiàng)目時(shí)，曾璇、楊帆、畢朝日、嚴(yán)昌浩等團(tuán)隊(duì)成員每天和工業(yè)界一線工程師們一起工作、交流，為了方便進(jìn)出，“甚至在公司開了工卡”。微電子學(xué)院助理研究員畢朝日對(duì)此印象深刻。

最終，團(tuán)隊(duì)提出了人工智能的集成電路自動(dòng)優(yōu)化方法、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的集成電路統(tǒng)計(jì)分析方法等創(chuàng)新方法，為模擬集成電路和數(shù)字集成電路的人工智能設(shè)計(jì)EDA提供了全新的理論框架，并研制出模擬電路智能優(yōu)化工具，相比人工設(shè)計(jì)，效率提升約為3倍到10倍。

對(duì)芯片制造來(lái)說，“成品率”是一道難關(guān)。團(tuán)隊(duì)成員、大數(shù)據(jù)學(xué)院青年研究員酈旭東介紹，于工業(yè)界而言，芯片制造的商業(yè)價(jià)值需要在大規(guī)模生產(chǎn)中才得以實(shí)現(xiàn)，“成功造一塊芯片不夠，它需要成千上萬(wàn)的芯片都在流水線上能做出來(lái)”，并且確保它們都是合格的成品。

針對(duì)這道難關(guān)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了全芯片CMP仿真工具和啞元金屬填充工具，以及全芯片銅互連化學(xué)機(jī)械拋光仿真和機(jī)臺(tái)壓力分配工具，解決了集成電路成品率提升的共性關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高成品率起到了重要作用。

這些年，團(tuán)隊(duì)的研究項(xiàng)目都與工業(yè)界最緊迫的問題相關(guān)聯(lián)，對(duì)此，團(tuán)隊(duì)成員倍感欣慰。“我們研發(fā)的工具到企業(yè)就變成生產(chǎn)力，能真正為解決國(guó)家“卡脖子”問題貢獻(xiàn)一份力量，這是很有意義的?！碑叧照f。

國(guó)產(chǎn)EDA面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

EDA軟件有著“芯片之母”的稱號(hào)，在其核心能力自主化成為不得不做的一項(xiàng)選擇時(shí)，2020年成為國(guó)產(chǎn)EDA迎來(lái)新發(fā)展的元年。

從2020年開始，華大九天、概倫電子、廣立微三家國(guó)內(nèi)老牌EDA公司陸續(xù)啟動(dòng)上市，并分別在模擬電路、SPICE建模、良率分析等不同領(lǐng)域“各自美麗”；同時(shí)，2020年也有芯和、鴻芯微納、芯華章、芯行紀(jì)等新興EDA公司，在國(guó)外巨頭夾縫中實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，融資頻次和數(shù)額顯示賽道價(jià)值受到重估，國(guó)產(chǎn)EDA的高壁壘、稀缺性、戰(zhàn)略性也終于走進(jìn)人們的視野。

然而經(jīng)歷3年多的迅速成長(zhǎng)發(fā)展，國(guó)產(chǎn)EDA碩果與爭(zhēng)議并存。

在集成電路設(shè)計(jì)年會(huì)ICCAD2023上，一組國(guó)產(chǎn)EDA的發(fā)展數(shù)據(jù)公布：在全球140家EDA企業(yè)中中國(guó)擁有87家。并且中國(guó)EDA市場(chǎng)成長(zhǎng)率也遠(yuǎn)超全球EDA平均成長(zhǎng)率，根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2020年全球EDA市場(chǎng)規(guī)模（含IP，約40.38億美元）為114.67億美元，同比增長(zhǎng)11.63%。而2020年中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)高達(dá)27.7%。根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)平臺(tái)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2022-2025年中國(guó)EDA市場(chǎng)將保持高速增長(zhǎng),復(fù)合年均增長(zhǎng)率為15.64%。

在中國(guó)成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大且兼具高成長(zhǎng)性的重要市場(chǎng)之際，國(guó)產(chǎn)EDA的快速發(fā)展有其堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)：不僅得益于行業(yè)賽道的高價(jià)值、中國(guó)以半導(dǎo)體為代表的數(shù)字經(jīng)濟(jì)整體的進(jìn)步，同時(shí)獨(dú)立自主的發(fā)展戰(zhàn)略也在推動(dòng)這一特殊產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)持續(xù)活躍。

EDA處于整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)鏈上游，決定著集成電路的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。沒有EDA軟件的配合，突破架構(gòu)、制程限制難度更大。

業(yè)內(nèi)人士稱，諸如國(guó)產(chǎn)大算力芯片設(shè)計(jì)公司，GPGPU, AI, CPU等領(lǐng)域快速發(fā)展，出于供應(yīng)鏈安全考慮，大量國(guó)產(chǎn)EDA使用需求將持續(xù)釋放。

2023年，中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)依然有3451家，比去年3243家多了208家；預(yù)計(jì)全年銷售額5774億元，相比2022年增長(zhǎng)了8%，其中銷售過億的企業(yè)有625家，比2022年也增加了59家。中國(guó)設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量與收入穩(wěn)健成長(zhǎng)，為國(guó)產(chǎn)EDA提供了廣闊的應(yīng)用空間。

但是繁華之下，國(guó)內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)存在的薄弱環(huán)節(jié)和現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)亦不容忽視。

除了華大九天、概倫等在模擬EDA能滿足一定國(guó)產(chǎn)化導(dǎo)入的需求外，國(guó)內(nèi)能提供數(shù)字全流程公司還是少數(shù)。公開報(bào)道顯示，鴻芯微納、芯華章、芯和等是少數(shù)能提供數(shù)字實(shí)現(xiàn)、數(shù)字驗(yàn)證、封裝設(shè)計(jì)等全流程的國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)。

過去一年以來(lái)一級(jí)市場(chǎng)經(jīng)歷“速凍”期，上市門檻大幅收窄，進(jìn)一步考驗(yàn)國(guó)產(chǎn)EDA公司自我造血能力。今年公開的EDA領(lǐng)域融資只有國(guó)微芯、芯華章、九霄智能、聯(lián)方電子、培風(fēng)圖南等數(shù)家，顯示了資本市場(chǎng)越來(lái)越“精挑細(xì)選”。

另外，國(guó)產(chǎn)EDA工具發(fā)展尚需必要的時(shí)間積累和考驗(yàn)，其中特別是對(duì)于新興企業(yè)來(lái)說，大多數(shù)仍處在和客戶導(dǎo)入、打磨階段。市場(chǎng)與產(chǎn)業(yè)期待國(guó)產(chǎn)EDA爆發(fā)期到來(lái)。