放眼世界，我们面对的是百年未有之大变局，而半导体行业又挺立在大变局的潮头，成为大国竞争力的焦点。根据美国半导体产业协会(SIA)发布的数据显示，2021年全球售出1.15万亿颗芯片，销售额达到创纪录的5559亿美元，同比增长26%。根据半导体调研机构IC Insights发布的数据显示，2021年中国大陆制造的半导体价值为312亿美元，而整个中国大陆的芯片消费市场为1865亿美元，自给率为16.7%;而在缺芯严重的汽车赛道，2021年中国大陆的芯片自给率更是只有5%。由此可见，全球的半导体产业正在蓬勃发展，国内的半导体市场容量非常大，国产替代迫在眉睫。

此外，根据有关专业机构的统计，2021年全球EDA市场规模为130亿美元左右，而中国EDA市场规模约为120亿元人民币。这意味着，规模为130亿美元的EDA市场，正在撬动规模为5559亿美元的半导体产业，所以在全球科技环境不对等的情况下，要发展中国的半导体产业，首先就要保障贯穿整个半导体产业链生命周期的EDA工具的安全可控。

然而现实是，Synopsys、Cadence和Siemens EDA这三家EDA巨头以较完整的全流程产品垄断了全球78%的市场份额，在过去的20年中，中国EDA公司以华大九天为首，在夹缝中挣扎生存。为了改变这一现象，过去的两三年中资本涌入、地方政府关心、到处追捧，神州大地涌现出几十家EDA公司，同时概伦、华大九天、广立微等本土头部EDA公司纷纷抢滩登陆二级市场。本文试图从历史经验借鉴、后摩尔时代半导体产业的发展趋势，以及中国EDA产业的国情出发，来探讨什么才是适合中国EDA发展的道路。

中国EDA产业从未像当下这般受到如此高度关注。

8月12日，美国商务部发布一项针对包含EDA软件等四项技术的出口管制令。由于世界芯片产业链目前的高度分工与协作属性，全球EDA产业无疑都将受其波及，而中国EDA产业将在多大程度上避免影响，再度成为业内聚焦的热点议题。

公开信息显示，EDA全称Electronic design automation，国内译称电子设计自动化，即利用计算机辅助设计(CAD)软件，来完成半导体芯片集成电路从设计到验证在内的一系列设计流程的总称。由于在整个芯片制造过程中都会发挥作用，因此，EDA也常被视为半导体产业链中不可或缺的关键一环。

在国内一家头部存储芯片厂商芯片设计部门担任负责人的林宇告诉《中国经营报》记者，其实此次美方出口限制令中涉及的领域主要为3nm及以下先进制程的EDA技术，因此对整体尚未进入7nm以内高端制程领域的国产芯片产业而言，暂时不会造成过多困扰。

但从长远而言，为了更好地提高中国半导体产业的整体水准，林宇认为，中国EDA产业需要以更快的速度赶上世界先进水平。而现有的各种迹象显示，国产EDA厂商具备了快速发展的优渥环境，目前也已基本进入积极有序的发展轨道。

ESDAlliance统计数据显示，2021年全球EDA市场规模为132.75亿美元，同比增长15.77%。而受益于半导体产业向中国转移趋势，中国EDA市场规模实现较快增长。据中国半导体行业协会预测， 2025年中国EDA市场规模将达到184.9亿元，2020~2025年年均复合增速为14.71%。

与芯片不同，作为晶片代工模式的衍生产物，EDA在中国的起步其实并不算晚。上世纪90年代初，为了突破制造彩电模拟芯片的掣肘，中国科研团队曾倾力研发出首个国产自研EDA系统“熊猫”，首度开辟了中国EDA产业的自有根据地。

但由于与特定芯片高度绑定，“熊猫”没有很好地进入市场扩张期，只占有了小众的细分市场。加之随后中国加入世贸，外国EDA巨头纷纷进入中国市场，中国芯片厂商为了抢占进军先进制程领域的时机，纷纷优先选择了国外EDA工具，这使得本土EDA的发展速度与空间进一步被减缓和压缩。

“中国EDA产业起步早，但限于当时产业链发展程度没有跟上，最终没体现出先发优势。”CHIP全球测试中心中国实验室主任罗国昭向记者表示，芯片产业的聚集效应很强，如果用户和市场规模很小，产业自身也没有发展的动力。

EDA故事的起点要从上世纪70年代说起，那时候芯片复杂度低，芯片设计人员可以通过手工操作完成电路图的输入、布局和布线。后来慢慢地开始有公司使用计算机辅助进行集成电路版图编辑、PCB布局布线，相继出现了许多二维CAD、三维系统分析与设计(SAD)软件。但是，初代的EDA大都附属在机械CAD的供应商之下，比如当年大名鼎鼎的Applicon、CALMA和CV，这个阶段被视为pre-EDA时期。从方法论的角度来看，这一阶段都是对电路的物理制造进行直接制图设计，虽然在电路绘图的步骤有或多或少的工具应用，但本质上还是所见即所得(WYSIWYG)的人工直接设计。

与此同时，一款由加州大学伯克利分校Ron Rohrer和Larry Nagel团队研发的代码开源的仿真器——SPICE正在经历它关键的版本更新迭代，不断向IC设计标准演进。随着IC复杂度的提升，该技术的使用者越来越多，到了70年代末，绝大部分半导体公司都已经用上了SPICE。

进入上世纪80年代后，电路设计开始引入抽象化，开发出硬件语言(例如Veriog &VHDL)来描述电路行为或者定义信号连接，从此设计师可以直接采用高级语言“设计电路板”，然后通过逻辑综合工具把抽象的设计自动转化成机器语言，形成由各种逻辑门组成的电路组合。而硬件抽象语言的标准化也使得专门的商业软件工具的开发和推广成为可能，从而形成早期的基于不同任务点的EDA专业工具。根据历史记载，1988年全球EDA市场总量约为9亿美元，而Mentor Graphics营收突破3亿美元大关，是当时最赚钱的设计自动化公司。

据悉，这些早期的点工具已经可以基于标准格式的数据交换，通过组合，对硬件抽象语言进行自动处理，直到产生可制造的物理设计，包括功能的仿真验证、有限的逻辑综合以及电路和电路板的布线等。虽然在算法上往往相对简单，处理的电路相对较小，工具彼此之间几乎完全离散，但是仍然可以通过聚焦痛点来有效地解决局部问题;而且得益于当时硬件设计制造流程的相对简单，这些点工具的局部优化往往和整体优化不相关或者不产生矛盾，从而有效推动了半导体设计制造的快速发展，这一阶段被称为EDA 1.0时期。

在这种基于离散点工具组合的EDA1.0时代的发展过程中，电路设计规模越来越大，功能越来越复杂，为了提高工作效率，优化设计方法学，更有效率地保障点工具以及制造任务执行正确性，签收类型的工具逐渐发展成熟，例如静态时序分析工具、逻辑等效性检查工具、物理验证工具以及可测性设计和自动测试向量生成工具等。由此，形成了EDA1.0时代完整的设计验证流程和方法学。

在半导体行业，有两个至关重要的工具，一个是光刻机，被称为“芯片之父”，另一个是EDA，被称为“芯片之母”。没有了它们，整个半导体行业都无法运转。

目前，这两个工具的最先进技术都掌握在外国公司手里。为了限制我国芯片产业发展，美国开展了疯狂围堵。荷兰ASML公司生产的EUV光刻机，由于美国干预，至今没有出口给中国大陆。

令人没想到的是在光刻机之后，老美又出新招了。在《芯片和科学法案》落地后，美国又开启了新的出口管制，其中之一就是将ECDA软件技术纳入出口管制。ECDA软件是EDA的一种，主要用于3nm及以下芯片设计。

EDA是电子设计自动化的简称，一块小小的芯片，工艺极其复杂，往往可能有数百亿晶体管，如果要靠人工一个个绘制，简直比登天还难。好在行业在发展过程中，诞生了EDA，从仿真、综合到版图，从模拟到数字再到混合设计，可以轻松解决这个问题，让芯片设计变得简单。

不过，这次美国禁运，对国内芯片企业影响暂时不大。因为国内最先进的芯片设计企业，目前也就发展到5nm制程。也就是说它们依旧可以用美国的EDA工具，在设计好芯片后，交给台积电等制造厂商。

其实，我国EDA起步并不晚，在上世纪90年代就国产自研出EDA系统“熊猫”。可惜的是当时我国芯片产业链还非常不成熟，所以即便自研了EDA，但却没有芯片设计企业来测试。

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