历经多年的发展,全球EDA市场基本上被Synopsys、Cadence和西门子EDA这三大巨头所垄断,这对有着国产替代迫切需求的本土EDA行业来说无疑是一个巨大挑战。
思尔芯S2C副总裁陈英仁先生在早前举办的ICCAD 2023高峰论坛的演讲中指出,对于国产EDA产业来说,除了人才和资金的问题外,产品之间的协同、政府配套政策也都是企业需要考量的。
“EDA国产化不会一蹴而就,这是一条艰难的路,我们需要看到未来的发展趋势,持续创新,发展生态,才能共赢未来。”陈英仁接着说。
美国的管制助推中国创新
美国这次限制的主要是两类核心技术:一是用于新兴GAAFET架构的EDA设计软件,二是像金刚石、氧化镓等专用于超宽带芯片的先进材料。这些技术可谓芯片制造的“芯中的芯”,一旦缺失将使中国高端芯片制造陷入瘫痪。
短期来看,这势必会对中国芯片业造成不小冲击。高端手机、计算机等都需要用到苹果、高通、英特尔等的高端芯片。这些芯片的制造若长期依赖美国技术和材料,势必让中国处于被“卡脖子”的局面。
然而,危机蕴含转机。这一管制恰好会刺激中国芯片业加快自主创新步伐,走出一条自立自强之路。
具体来说,这主要可以带动两大领域的发展:
国产EDA软件
过去,国产EDA起步较晚,功能不如人意,究其原因在于没有足够的市场激励。
美国EDA主导市场的局面使得国产EDA始终无从突破。这次Output管制getblock了国外EDA的导入,这将迫使国内EDA软件不断改进功能,以完全取代美国软件,从而崛起壮大。
先进半导体材料
超宽带半导体材料是芯片制造的“原料”,这次Output管制也会大力激发国内对这类材料的自主研发。事实上,在碳纳米管、氮化镓等材料上中国已经有了一定基础。这次将助推相关研究由实验室走向实际应用,使中国由“材料大国”上升为“材料强国”。
可以预见,在这一进程中,中国芯片业将迎来一次自我革新和跃升!
芯片行业,三大方向
众所周知,EDA服务于芯片行业,它的出现是为了保证芯片能够尽量以高效率、低成本的方式设计出来。由此可见,EDA产业所关注的趋势,当中一大部分就是来自于芯片本身。想要和国际三巨头竞争,除了追赶现有技术,还需要另辟赛道关注新技术。当前行业主要有三大技术热点,分别是RISC-V、AI和Chiplet。
首先看RISC-V。作为一个开源的芯片架构,拥有免授权费和设计简约性等优势的RISC-V在过去几年于全球掀起了发展热潮。尤其是进入最近几年,在地缘政治的影响下,RISC-V的崛起势头更猛。据BCC Research 统计预测,未来几年,RISC-V 技术市场将达到 33.1% 的复合年增长率,那就意味着到 2027 年底整体市场总额将达到 27 亿美元。
陈英仁提到,当前的RISC-V主要是在IoT市场发力,特别是其开源性和高度可定制性与IoT的需求完美契合。但他同时指出,展望未来,在高性能市场如HPC领域,通用性成为了基本需求。随之而来的碎片化和兼容性问题将是一大挑战,新的EDA工具将是解决方法之一。
其次看AI。伴随着ChatGPT的横空出世,本来就火热的人工智能产业关注度瞬间提升了好几倍。这不仅让英伟达这样的GPU龙头业绩飙升,很多初创芯片公司也正在铆足劲,打造高性能AI加速器去抓住人工智能这个大契机。
陈英仁在接受半导体行业观察采访时强调:“生成式AI的出现让其相关的应用爆发,带给整个芯片设计产业带来新的机遇。”他同时指出, AI加速器的引擎不是传统的架构,需要一个新的设计流程,实现应用驱动算法,然后算法再驱动软件,最后软件定义硬件的整体架构。这些都需要一个新的探索,是EDA可以发力的地方。
最后看Chiplet——一个旨在解决传统高性能芯片所面临的性能、功耗和成本取舍的技术。在陈英仁看来,Chiplet的崛起是必然,但Chiplet在标准统一性、灵活性和异构设计上的搭配上还需要有更多的探索,这就牵扯到新的EDA工具链,还关乎到如何结合上下游来达成新的商业模式。
“对于EDA产业来说,这些变化都是非常好的切入点,如果我们能把握住这些机会,创造一些新的出路,新的商业模式,就能为客户创造更大的价值。”陈英仁说。为此,思尔芯正在全力以赴投入其中,做一些预见性的布局和前瞻性探索,以提供一些领先的解决方案。
全产业链协同 加速追赶
EDA产业链上游主要是为工业软件产品制造提供基础服务的软硬件,其中,硬件主要为计算机设备。经历了十余年高增长后,智能手机和平板电脑的崛起取代了部分电脑办公+上网的功能,2012年后全球PC市场起逐年萎缩,多年以来处于存量盘整期。
中游EDA从全球范围内来看,拥有完整的、全流程产品的Synopsys、Cadence、Siemens EDA具有明显的竞争优势,位列第一梯队,已垄断EDA市场,CR3高达近70%。国产EDA厂商距第一梯队还有一定差距,华大九天与其他几家企业,在部分领域拥有全流程工具或具有领先优势,处于全球EDA行业的第二梯队,共占据全球市场约15%的份额。第三梯队企业主要聚焦于某些特定领域或用途的点工具,整体规模和产品完整度与前两大梯队的企业存在明显差距,约占全球15%市场份额。
国内EDA供应商目前所占市场份额较小,华大九天为本土EDA龙头企业,仅占国内约4.5%的份额。本土EDA企业难以提供全流程产品,仅在部分细分领域具有优势,个别点工具功能强大。例如华大九天是世界唯一提供全流程FPD设计解决方案的供应商,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。
下游环节,中国集成电路需求旺盛,国内自给量不足,需要大量进口,对外依赖度较高。根据海关总署的统计数据,2021年中国集成电路产品进口数量为6354.81亿个,出口数量为3107亿个,进口金额为4396.94亿美元,出口金额为1563亿美元,存在较大的贸易逆差。