如今,数字经济每时每刻正改变每个人的生活,数字经济的规模已经达到数十万亿美元,集成电路产业是其重要基础产业,并拥有超过5500亿美元市场规模,EDA作为集成电路产业链最上游、最高端和最核心的部分,与材料、装备三大支撑产业共占有超过80亿美元规模,达600亿人民币。
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根据ESD Alliance数据,2016年至2021年全球EDA市场规模从85.23亿美元增长至132.75亿美元,复合增长率9.27%。Verified Market Research数据显示,2028年全球EDA市场规模有望达到215.6亿美元。尽管相较于千亿美元以上规模的集成电路产业,EDA市场规模微不足道,但却必不可少,杠杆效应明显。根据SEMI数据,2021年132.75亿美元的EDA市场支撑着年产值几百亿美元的IC设备行业、年产值几千亿美元的IC制造行业、年产值几万亿美元的电子产业、以及年产值几十万亿美元的数字经济。EDA是这条倒金字塔型产业链的基石,是集成电路、电子信息、乃至全球数字经济的赋能者。
根据中国半导体产业协会,中国集成电路设计销售额2021年达5047.93亿元,同比增长19%。另外,根据中国半导体行业协会集成电路设计分会(ICCAD)数据显示,2015年中国芯片设计公司数量仅为736家,2021年已增长至2,810家,CAGR达25.02%。如今,国内集成电路设计占比不断提升,2021年集成电路设计占比达43%,给EDA带来了旺盛需求。
海外巨头强势垄断国产EDA“夹缝”发展
目前全球EDA市场由新思科技(Synopsys)、铿腾电子(Cadence)和西门子EDA三巨头垄断,2021年Synopsys份额为31%,Cadence为24%,Simens EDA为17%,稳居全球前三,三家市占率之和达到70%以上。而纵观历史,国内厂商在EDA领域的起步并不晚,但后续发力偏晚,上世纪九十年代初就诞生了首个国产自研EDA系统"熊猫",但由于缺乏芯片设计产业链的土壤以及国家对产业的支撑,中国EDA产业经历了近20多年的寒冬。直到2008年后华大九天、概伦电子、弗摩电子、广立微等从三巨头业务链的“缝隙中”切入市场,再次推动EDA国产化。
虽然海外三大EDA巨头长期垄断产业市场,但国内厂商目前多聚焦在细分领域发展,一步步夯实能力边界,以点工具为突破口,打开新空间。
按照设计对象的不同,EDA工具可分为模拟设计、数字设计、晶圆制造、封装、系统五大类等,主流的点工具有上百种,芯片设计、晶圆制造及封测各环节中的不同流程对EDA工具的功能需求不同,需使用不同种类的点工具。作为行业崛起新秀,弗摩电子的EDA软件(PNDebug)在模拟仿真验证领域方面能融合不同的工具技术,对集成电路芯片设计,提供定制化的全面验证解决方案,解决当前产业面临的点工具各自为政的兼容性挑战,以及数据碎片化导致的验证效率挑战。
针对于大规模集成电路,模拟仿真验证方法学往往从芯片设计原理图开始,逐层仿真、验证和实现,并完成可以交付制造的芯片设计版图信息。为了确保电路工作正确,设计师需要用到电路仿真工具来模拟电路的功能、性能等,设计师通过仿真工具进行逻辑仿真,检验电路设计的正确性。通过弗摩电子的模拟仿真验证EDA工具,其能够有效解决集成电路芯片在设计、制造、封装、测试等一系列工作,减少芯片设计在物理模拟验证和重复修复之间的bug,缩短芯片验证周期,提高芯片设计方案整体验证效率和芯片电路设计的准确性,同时,具备实现多工具协同,减少各自为点的困境。
虽然当前国产EDA暂时还不能像海外巨头一般提供全流程覆盖的解决方案,但其针对部分关键环节的突破与技术积累,也让国产EDA工具在竞争激烈的红海市场中站得一席之地,在多个领域均实现了从0到1的突破。
国内EDA厂商如何打开格局,抓住机遇
为了加快拉近与发达国家EDA研发水平的差距,近年来中国积极推进中国EDA的发展,多项鼓励支持政策近期高频推出。根据中国半导体行业协会数据,2016年至2020年,中国EDA软件行业市场规模从57.4亿元增长至93.1亿元,复合增长率为12.85%。
相较于“三大家”,国产EDA软件面临的最大问题与芯片相似,那就是生态问题。一颗芯片的诞生,要经历设计输入、前端仿真、逻辑综合、验证、布线、后端仿真以及版图验证等工序才能流片,这其中涉及到的多种EDA工具多种多样。
弗摩电子在模拟电路仿真方面有较深造诣,能融合不同的工具技术,对集成电路芯片设计,提供定制化的全面验证解决方案,概伦电子在SPICE建模工具及噪声测试系统方面技术处于领先地位,广立微在良率分析和工艺检测的测试机方面具有明显优势。
如今,随着新技术的涌现和政策的扶持,国产EDA软件正朝着创新、差异化竞争的方向发展。未来,伴随AI大模型、云端EDA和异构技术的广泛应用,国产EDA软件市场的机会将会不断增多。
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