“這兩年，大家都知道芯片‘卡脖子’，甚至連光刻機都被科普了，卻很少知道EDA（電子設計自動化）軟件工具也亟待突破。”作為半導體行業資深分析師，李晶見證了中國芯片領域的發展，不過，在產業鏈上游，他并不十分樂觀，其中一個重要原因，就是EDA軟件受制于人。“EDA軟件，在業界基本認為就是芯片設計軟件。”李晶介紹，如果把芯片制造比作建造一座大廈，芯片設計就是大廈的設計圖紙，EDA軟件則是圖紙的設計工具，“只不過，EDA軟件比建筑設計軟件的復雜度要高出N個數量級，因此被稱為芯片產業‘皇冠上的明珠’”。
正是作為集成電路最上游、最高端的產業節點，EDA軟件實際上已經成為中國芯片產業的命門所在。而且，這種“倒金字塔”結構，賦予了國外EDA頭部企業對產業下游的巨大控制力。如何突圍？近期，新華日報·交匯點記者沿著產業鏈的傳導路徑，走訪了江蘇諸多上下游企業，發現不少廠商已致力于做大做強國產EDA產業版圖，并借助地方政府力量，為全國輸出江蘇探索。
從“小而美”的細分領域起步
一組數據，佐證了中國EDA市場的現狀。根據我國半導體行業協會統計，2020年我國EDA市場規模為93.1億元，同比增長27.7%，預計2025年將超過180億元。然而，這個百億級市場，三家外企占據了95%以上的份額。業內人士普遍認為，這樣一來，我國芯片產業鏈所有環節，隨時可被定點式精準打擊。
2021年3月12日1時51分，中國文昌航天發射場傳來巨大轟鳴聲，耀眼火焰中，我國新一代中型高軌液體運載火箭——長征七號A運載火箭托舉試驗九號衛星刺破夜空。鮮為人知的是，這枚業內矚目的衛星上，搭載了一款“特殊”的芯片，其設計工作，正是基于蘇州珂晶達所研發的EDA軟件。據了解，試驗九號衛星主要用于長壽命高可靠國產核心元器件等試驗，提升我國航天產品國產化能力的意圖明顯，珂晶達因此“入圍”。
當然，作為一家創業公司，珂晶達能夠抓住機遇才是關鍵。“成立10年來，公司為了盡快在晶圓制造類EDA這個行業細分領域形成完整的產品線和技術服務能力，做了一些大膽的構想。”珂晶達總經理沈忱所提及的“大膽”，在于公司決定融合三個來自不同技術背景的團隊，打造一支能為晶圓廠提供完整EDA國產化方案的生力軍。
此舉并不容易，無錫創微投資趙志東表示，基礎工業軟件這個領域是一條外表看似光鮮亮麗，但實質需要耐住寂寞、持續堅韌付出的創業賽道。而在細分領域的不斷融合創新中，珂晶達如今在大規模半導體器件仿真等領域，與國外同類產品相比獲得10倍的性能加速與10倍的內存降低。
在采訪過程中，記者發現，當前江蘇大多EDA廠商，都采取和珂晶達類似的戰略——選取細分行業的更細分領域深耕以期取得突破。今年11月底，總部位于南京江北新區的芯華章，正式發布四款擁有自主知識產權的數字驗證EDA產品，這些產品專注于提高芯片整體驗證效率，在實現多工具協同、降低EDA使用門檻的同時，成為中國自主研發集成電路產業生態的里程碑事件。
2016年才成立的芯聯成，是一家專業服務于知識產權取證的創新型EDA企業。“為了走出自身發展路徑，芯聯成以分析軟件為切入口，助力芯片企業提升競爭力，目前已為客戶累計完成超過3000個芯片競爭力分析項目。”公司負責人告訴記者。
無錫飛譜電子則基于自主創新的核心算法技術，專注于為航空、航天等工程領域的技術研發提供建模、驗證工具及專業技術服務。隨著產品線不斷深入和延伸拓展，公司在國家重點工程中也取得多項重大應用進展，并在今年6月完成數千萬元的Pre-A輪融資。
產業鏈上下游“抱團取暖”
行業趨勢表明，隨著日益受到重視，國內EDA廠商在多種維度迎來了發展良機。“其中，最大的利好，是在雙循環格局下，越來越多的國內下游廠商，愿意接納我們。”飛譜電子相關負責人透露。
“抱團，一直是半導體產業發展的最重要方向。”李晶告訴記者，半導體集成電路行業環環相扣，只有通過產業鏈上下游聯動，才能獲得成功。過去，國內EDA產業發展緩慢，面臨的最大問題就是國內沒有形成一個完整的、互相促進的產業鏈，其最大表現，就是國內EDA工具廠商鮮少參與產業鏈下游的合作研發，有EDA產品生產出來，也得不到使用和反饋，自然難以進步。“好在，一再被限制之后，國內下游廠商，如今不僅會主動使用國內EDA產品，更愿意耗時耗力去和上游共同進步，避免關鍵環節被‘卡脖子’。”李晶說。
剛剛推出多款新品的芯華章，就正在享受國內行業協同日益緊密帶來的紅利。據芯華章董事長兼CEO王禮賓介紹，公司推出的“智V驗證平臺”能融合不同的工具技術，對各類設計與不同的場景需求，提供定制化的全面驗證解決方案。而平臺的順利研發與后續升級，勢必離不開合作伙伴提供更多落地場景。
在此背景下，國內芯片公司芯來科技，就幫了大忙。“我們有一個涉及到CPU驗證的高復雜場景，對EDA的要求非常高，芯華章提供的工具則能夠快速地幫我們構建復雜場景。”芯來科技相關人士表示，對于這款產品，公司自始至終一直與芯華章保持積極溝通，接下來也將和芯華章有更多深入的技術交流和合作。無獨有偶，中科院半導體所副研究員陳剛透露，使用了芯華章的新產品后，研究所在兩周內就將設計調通。而這種高效的背后，依然在于前期的協同。
對于產業鏈合作趨勢感受最為明顯的，是蘇州工業園區中科集成EDA平臺管理部負責人黃潔。“在園區內，越來越多的芯片企業開始重視國產EDA軟件，而且，在很多細分環節也出現了不少優秀的國產EDA公司。”她告訴記者，早在2003年，中科集成成為中科院計算所和蘇州開展的院地合作重點項目，其主要目標之一，是為江蘇乃至整個長三角集成電路企業，提供集成電路設計方面的技術和平臺服務。“當時，為解決芯片設計企業的共性EDA需求，中科集成旗下EDA平臺配置了三家國際主流廠商的EDA軟件。”黃潔透露，隨著時間推移，以及外部環境的變化，為更好滿足集成電路企業的設計需求，中科集成正在考慮引進優秀的國產EDA軟件。“在我們針對園區企業的調研中，50%的企業對國產軟件提出了需求，特別是國產頭部EDA公司的軟件，共有30%的企業提出了潛在需求。”
黃潔還和記者分享了她對于蘇州工業園區EDA行業發展態勢的判斷，據她觀察，目前，園區已經培育出幾家EDA軟件相關企業，雖還難以覆蓋到全產業鏈，但均在自己的專業領域有所突破。而這個過程，也伴隨著園區集成電路產業由早期的“封測”為主，不斷向更高端的設計領域發展，產業鏈上下游“抱團取暖”趨勢明顯。
“生態思維”突破重重阻力
上下游共同發力，以EDA為主的國產工業軟件企業迎來了增長期。企查查數據統計，2020年，國內涉及EDA產品的公司數量達28家，同比2017年的16家實現了75%的增長。
趨勢已成，并不表示差距能在短期內抹平。在采訪中，依然有不少芯片企業表示，暫時很難去考慮國產EDA公司的產品。“最大的阻力，是國產EDA往往在某些專業領域和點工具方面有所建樹，缺少全流程的解決方案。”無錫一家芯片公司負責人告訴記者，由于本土廠商難以提供平臺式的產品服務，公司依舊需要向國外三巨頭采購EDA工具。
另一個障礙，在于國產EDA廠商缺乏與頭部晶圓廠的合作，從而難以匹配目前最先進的工藝。“國外三巨頭長期與頭部晶圓廠捆綁，因此始終能處于工藝的領先地位，28nm以下的制程幾乎是國外EDA的天下。”李晶表示，這一障礙，不僅國產EDA廠商會遇到，其實質上是整個集成電路產業都需要面對的難題。
當然，新的機遇也在醞釀。近年來，隨著AI芯片等新應用興起，對現有EDA行業和芯片設計流程帶來了新的挑戰，同時也給中小EDA公司帶來了很多新的技術研究方向，成為他們突破EDA巨頭優勢壁壘的新機會。“AI技術正在EDA公司中被廣泛采用，我們推出的Empyrean Mcfly，就是用AI的算法加速IP驗證，通過AI學習以前的IP案例，對新的IP進行驗證，驗證精度達到99%左右。”國內EDA行業龍頭華大九天一位負責人告訴記者。
不管是掣肘還是機遇，記者在采訪中發現，人才緊缺，始終是業內企業最大的“痛點”。無論珂晶達、芯聯成，還是中科集成、華大九天，大家一致的感受是“本土EDA行業人才太少了”。黃潔告訴記者，“EDA開發工程師需同時理解數學、芯片設計、半導體器件和工藝，對綜合技能要求很高。培養一名EDA研發人才，從高校課題研究到從業實踐的全過程往往需要10年。而由于EDA 軟件開發研究的周期長，投入與產出比率低，行業整體薪酬偏低，又導致本土人才流失嚴重。”
如何破局？在蘇州工業園區這一長三角唯一的國家級工業軟件協同攻關平臺落戶地，記者了解到，人才問題依然需要圍繞產業生態去解決。“作為園區發展集成電路產業的重要載體，蘇州國際科技園已逐步形成垂直分工形態的集成電路產業，產生了越來越明顯的生態協作效應。”園區相關負責人介紹，目前，蘇州國際科技園集聚了集成電路設計、測試及相關企業56家，2020年產值達400億元，同比增長11%。相對完善的產業條件，也為企業吸引人才、培養人才、留住人才奠定了基礎。
“人才都是跟著產業生態圈走的，珂晶達最早是三人小團隊，如今已有超過40人的專業隊伍，且核心成員均來自國內外頂尖科研機構及一流公司。”沈忱也表示，公司能匹配到優質人才，一方面需要地方政府給予“研發費用加計扣除”等“雪中送炭”的好政策；另一方面，更需要完整的產業鏈來實現人才聚集效應，而且后者才是公司從起步到發展，始終愿意留在蘇州國際科技園的最大理由。
新華日報·交匯點記者 陳澄
