目前，電子設計自動化(Electronics Design Automation EDA)市場規(guī)模只占半導體市場的2%，但是通過EDA設計并制造出的集成電路年產(chǎn)值達到近5000億美元。那么EDA在產(chǎn)業(yè)鏈的作用是什么?國內(nèi)EDA的發(fā)展狀況和行業(yè)趨勢是怎樣的?

EDA在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中舉足輕重

EDA最近被媒體冠以“芯片之母”的稱號，其產(chǎn)業(yè)鏈的重要性可見一斑。然而EDA今日的地位并非一日鑄就，是隨著時間推移而成就的。

回顧EDA的發(fā)展歷史。EDA從20紀70年代誕生，當時主要以PCB自動化設計為主，集成電路的自動化設計并不流行。此時的摩爾定律剛剛起步，一塊芯片上只有幾千個晶體管，可以通過人力手工設計，加上那時的計算機技術并不發(fā)達，個人電腦和中小型服務器并不普及，EDA的發(fā)展比較緩慢，導致此時EDA在產(chǎn)業(yè)鏈上起到的只是基本的輔助作用。

進入本世紀之后，一方面，三家大EDA公司(Synopsys、Cadence、Mentor)通過多次并購整合，完善設計全流程，奠定了三巨頭競爭格局。另一方面，EDA公司開始深入制造領域，發(fā)展出了OPC等制造EDA的工具以及可制造性設計(DFM)工具。同時，晶圓廠成為了EDA的深度用戶，不僅在制造方面需要使用EDA工具，在標準單元庫、SRAM設計上都需要使用。此外，領先晶圓廠每兩年開發(fā)一代工藝，其中EDA的整套設計流程需要在新工藝上驗證。EDA也開始在早期工藝研發(fā)中介入，幫助解決更復雜的設計規(guī)則以及種種難題。晶圓廠提供的Signoff簽核流程決定了設計公司設計出的芯片能否在晶圓制造廠順利生產(chǎn)。而Signoff簽核的主要工具就是EDA，可以說EDA是架起了設計與制造溝通的橋梁。同時，先進工藝不斷迭代也驅(qū)動了EDA的創(chuàng)新?？梢?，此時此刻EDA在產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)有著舉足輕重的作用。

如今的集成電路，從系統(tǒng)架構開始，落實到功能的定義和實現(xiàn)，最終實現(xiàn)整個芯片的版圖設計與驗證，是一項復雜的系統(tǒng)工程，集成了人類智慧的最高成果。以華為最新的7nm麒麟990芯片來說，其中集成了103億顆晶體管，若沒有EDA，設計這樣復雜的電路并保證良率是無法想象的?？梢奅DA賦能了集成電路設計與制造的創(chuàng)新，當之無愧的站在了產(chǎn)業(yè)鏈的頂端。

發(fā)展具有特色的EDA產(chǎn)品

目前，中國的集成電路制造工藝落后于世界領先水平，無法為國內(nèi)EDA提供更多創(chuàng)新和發(fā)展空間。此外，人才是可持續(xù)發(fā)展的主要動力之一，然而，國內(nèi)EDA人才較少，導致目前國內(nèi)EDA公司從業(yè)人員不足千人，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，也使得我國EDA發(fā)展相對落后。反觀國外領先EDA公司通過內(nèi)生發(fā)展和收購整合，以及跨國公司的優(yōu)勢在全球范圍內(nèi)網(wǎng)羅優(yōu)秀人才。

即便是生存環(huán)境不利的情況下，國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)仍然發(fā)展出了具有特色的產(chǎn)品，并取得了一定的成績。比如華大九天在模擬和面板領域的設計、概倫(博達微)在SPICE參數(shù)提取和存儲器仿真、廣立微在工藝研發(fā)早期良率測試與提升，以及國微集團在數(shù)字設計上的突破等。另外，相對冷門的產(chǎn)業(yè)也迎來了一些突破，例如全芯智造作為初創(chuàng)公司選擇了相對冷門的制造EDA并取得了一定成就。然而，目前國內(nèi)EDA公司仍然沒有覆蓋設計全流程，主要難點在于EDA細分市場規(guī)模最大的數(shù)字設計和驗證。

EDA迎來歷史性發(fā)展機遇

目前，EDA在國際市場上已經(jīng)發(fā)展成為了相對成熟的產(chǎn)業(yè)，而每年增長率只有10%左右。但這并不代表日后發(fā)展的機會在變小。在未來，EDA的發(fā)展趨勢有三個方面：

第一，AI賦能。人工智能在EDA行業(yè)的起步并不晚，早在本世紀早期，EDA公司就開始利用機器學習算法進行輔助建模等工作。隨著人工智能的蓬勃發(fā)展，人們對芯片無人設計產(chǎn)業(yè)有了更大的信心。例如，Google通過AI在數(shù)字電路布局布線上取得了一定進展，有希望通過機器學習自動生成芯片設計的方法，甚至可以應用“compiler”算法在源頭直接產(chǎn)生RTL，進而完成RTL到GDS的全流程自動化設計。從制造的角度來看，應用人工智能進行器件建模、OPC建模、圖像識別、良率分析近期也將能實現(xiàn)。可見，AI賦能從點到面，新的芯片設計方法即將誕生。

第二，EDA上云。云計算作為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最快的領域之一，目前已經(jīng)實現(xiàn)了設計EDA上云，此外，國際領先的設計公司和制造廠都在云計算上進行了諸多嘗試。然而，若想實現(xiàn)全面推廣，商業(yè)模式需要轉(zhuǎn)變，將原有的EDA按授權期限收費的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榘葱?、按使用時間、按使用數(shù)據(jù)量等新思路收費。

第三，異構集成。這是指將分別制造的元件用封裝等形式集成到更高的層次，提供更強的功能和性能。在過去的五年中，2.5D/3D先進封裝取得了關鍵的進展，尤其在GPU芯片與DRAM的集成上，以及FPGA的集成上。其中EDA可幫助進行多界面物理的分析，如電性、磁性、機械、光學等不同模型的建立和界面之間模型的轉(zhuǎn)換，還包括熱分析、可靠性分析等。此外，EDA還可在芯片設計早期進行系統(tǒng)集成，建立從裸片-封裝-PCB-系統(tǒng)的閉環(huán)建模和分析流程。此外，未來異構集成技術的進一步發(fā)展需要EDA公司與產(chǎn)業(yè)鏈的緊密合作，為異構集成提供整個系統(tǒng)的設計和驗證工具，確保高良率和高可靠性。

此外，雖然目前國內(nèi)EDA發(fā)展的土壤依然薄弱，技術短板多，人才緊缺，但是隨著EDA產(chǎn)業(yè)逐步受到重視，也迎來了歷史性的發(fā)展機遇。但是這其中需要政策、資本、制造業(yè)以及產(chǎn)業(yè)鏈形成合力，幫助原本薄弱的EDA行業(yè)能夠快速發(fā)展。

對于EDA公司自身而言，想做到發(fā)展，首先要樹立戰(zhàn)略冗余的觀念，即在電路上增加冗余電路，保證整個芯片不受到部分電路失效的影響，從而保證正常工作以及良率。此外，EDA公司在考慮商業(yè)和市場價值的同時，也要勇于做“冗余”補短板，可從產(chǎn)業(yè)鏈上的某個細分領域做起。其次，在細分領域要做到“一招鮮”，努力成為全球產(chǎn)業(yè)鏈中密不可分的一部分。最后，追求創(chuàng)新求變，積極布局下一代EDA。此創(chuàng)新除了技術創(chuàng)新，還可以是流程創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新、跨界創(chuàng)新等。比如人工智能技術的發(fā)展、先進工藝研發(fā)流程的迭代等都為布局下一代EDA提供了契機。同時這也需要有領軍人才，能夠敏銳洞察技術發(fā)展趨勢、擺脫束縛、突破創(chuàng)新。

目前，以AI與5G為首的“新基建”呼之欲出，國內(nèi)集成電路投資發(fā)展如火如荼，EDA產(chǎn)業(yè)迎來風口。同時，EDA企業(yè)需要在有全局眼光的基礎上，放下身段，苦練內(nèi)功，抓住歷史機遇，為半導體事業(yè)做出更大貢獻。

浙江集成電路產(chǎn)業(yè)再添新成員。近日，紫光股份5G網(wǎng)絡應用關鍵芯片及設備研發(fā)項目正式落戶杭州高新區(qū)（濱江）。該項目將進一步提升杭州高新區(qū)（濱江）在5G芯片和相關設備方面的研發(fā)和制造能力，助力集成電路產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展。

杭州高新區(qū)（濱江）是國家最早批準的7個國家級集成電路設計產(chǎn)業(yè)化基地之一，列入國家規(guī)劃布局內(nèi)重點軟件和集成電路企業(yè)33家，占全省比例達72.7%。雖然設計和封測能力較為突出，但濱江區(qū)在集成電路產(chǎn)業(yè)的制造環(huán)節(jié)存在短板。今年以來，該區(qū)引導企業(yè)發(fā)揮芯片設計和制造的牽引作用，圍繞強鏈補鏈激發(fā)“芯”動能，大好高項目紛至沓來，1月至4月，集成電路產(chǎn)業(yè)利潤總額同比上漲24.8%，出口同比上漲25.5%。

進一步提升設計和測試能力，做強產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)了解，杭州高新區(qū)（濱江）集成電路產(chǎn)業(yè)在封測和設計領域，一直處于全國領先地位：杭州長川科技是國家集成電路產(chǎn)業(yè)基金布局的第一家集成電路封裝測試設備公司；華為杭州研究所通過協(xié)同遍布全球的研發(fā)中心，一起攻關研發(fā)了鯤鵬所有處理器指令集以及鴻蒙操作系統(tǒng)。今年以來，杭州高新區(qū)（濱江）積極推進雙招雙引，浙江省鯤鵬生態(tài)創(chuàng)新中心、杭州長光產(chǎn)業(yè)技術研究院、杭州中科國家技術轉(zhuǎn)移中心、國家數(shù)字服務出口基地先后落戶，進一步集聚了優(yōu)質(zhì)集成電路創(chuàng)新資源，增強了創(chuàng)新引領發(fā)展的源動力。

補齊芯片制造短板，加快補齊產(chǎn)業(yè)鏈。今年3月，富芯半導體項目在杭州高新區(qū)（濱江）富陽特別合作區(qū)正式落地。項目總投資400億元，將生產(chǎn)面向汽車電子、人工智能、移動數(shù)碼、智能家電及工業(yè)驅(qū)動的高功率電源管理芯模擬芯片。建成后將成為浙江省最先進的模擬芯片制造工廠，補齊杭州高新區(qū)（濱江）芯片制造短板。

搭建高能級創(chuàng)新服務平臺，引導企業(yè)實現(xiàn)“芯機聯(lián)動”。依托國家集成電路設計杭州產(chǎn)業(yè)化基地杭州國家“芯火”雙創(chuàng)基地，該區(qū)加快引導區(qū)內(nèi)企業(yè)開發(fā)整機應用，形成國內(nèi)領先、較為完善的“芯片—軟件—整機—系統(tǒng)—信息服務”產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，提升區(qū)域內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)乃至相關整機產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。

6月9日至14日，第22屆中國浙江投資貿(mào)易洽談會舉行。據(jù)浙江日報報道，在洽談會期間，浙江共簽約81個外資項目，總投資137億美元。

其中紹興濱海新區(qū)成功將一個投資4.3億美元的外資項目——半導體設計產(chǎn)業(yè)平臺項目“攬入麾下”。

盡管該項目的具體細節(jié)并未透露，不過浙江省商務廳外資處有關負責人表示，該項目對紹興乃至浙江半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說，其意義非比尋常，尤其對于正加快引進集成電路龍頭企業(yè)的紹興，這樣的平臺項目正是他們當下所亟須的優(yōu)質(zhì)項目。

據(jù)悉，經(jīng)過多年的發(fā)展與積累，目前紹興集成電路產(chǎn)業(yè)已基本形成了涵蓋設計、制造、封測、設備等領域的全產(chǎn)業(yè)鏈。

為了更好發(fā)揮廈門自貿(mào)片區(qū)的制度創(chuàng)新優(yōu)勢，提升集成電路雙創(chuàng)平臺人才、項目、資本集聚力，昨日，廈門市雙百人才集成電路產(chǎn)業(yè)園揭牌儀式在廈門自貿(mào)片區(qū)空港園區(qū)舉行，為人才“筑巢”，為片區(qū)“引鳳”，吸引和培育更多集成電路領軍企業(yè)和人才。

廈門市雙百人才集成電路產(chǎn)業(yè)園是在集成電路雙創(chuàng)平臺的基礎上打造的。近年來，廈門自貿(mào)片區(qū)管委會積極推進集成電路雙創(chuàng)平臺建設，打造國家“芯火”雙創(chuàng)基地核心區(qū)、“雙自聯(lián)動”示范區(qū)和海峽兩岸集成電路產(chǎn)業(yè)合作試驗區(qū)重要園區(qū)，構建集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈公共技術服務體系。目前，廈門自貿(mào)片區(qū)空港園區(qū)共有集成電路企業(yè)約240家，2019年產(chǎn)值9.25億元。

為支持片區(qū)內(nèi)集成電路企業(yè)發(fā)展，廈門自貿(mào)片區(qū)管委會制訂出臺了《激勵人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的若干措施》《促進集成電路雙創(chuàng)平臺發(fā)展的若干辦法》（由廈門自貿(mào)片區(qū)管委會、市科技局、湖里區(qū)共同出臺）等一系列政策，除了租金補貼、人才獎勵等普適政策外，還專門針對集成電路產(chǎn)業(yè)，給予企業(yè)從流片、測試、封裝到首次量產(chǎn)的全周期補助。

其中，入選國家級人才計劃、福建省“百人計劃”、廈門市“雙百計劃”的市級以上引才計劃創(chuàng)業(yè)人才，在廈門自貿(mào)片區(qū)內(nèi)創(chuàng)業(yè)并簽訂扶持協(xié)議的，配套給予A+類項目300萬元、A類項目260萬元，B類項目220萬元，C類項目150萬元；在自貿(mào)片區(qū)就業(yè)的創(chuàng)新人才，在市級獎勵扶持的基礎上，分期給予每人100萬元創(chuàng)新人才資金補助。

作為信息技術產(chǎn)業(yè)核心，集成電路產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展已成為各地關注重點。6月16日，記者獲悉，成都高新區(qū)作為西部集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展聚集地，正致力于推進集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提能，通過構建集成電路“1+1+N”公共技術服務平臺，健全集成電路公共技術服務體系，激發(fā)集成電路企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)造活力。

“當前，成都高新區(qū)正聚力科技創(chuàng)新，加快建設國家高質(zhì)量發(fā)展示范區(qū)和世界一流高科技園區(qū)。在成都高新區(qū)提出的六條發(fā)展原則中，其中之一就是‘堅持科技創(chuàng)新，匯聚轉(zhuǎn)型發(fā)展高質(zhì)量發(fā)展的新動能’。”成都高新區(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)局相關負責人表示，集成電路設計工具、IP復用、MPW以及測試設備成本往往很高，通過整合各類公共技術平臺優(yōu)勢，有助于降低集成電路企業(yè)成本，促進集成電路產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

作為成都市電子信息產(chǎn)業(yè)功能區(qū)的主要承載地，成都高新西區(qū)已形成芯、屏、端、網(wǎng)四大電子信息產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢集群。其中，集成電路領域已構建起覆蓋IC設計、晶圓制造、封裝測試、材料與配套、系統(tǒng)與整機的完備產(chǎn)業(yè)鏈。去年，成都高新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達1102.5億元，同比增長23.8%。

成都國家“芯火”雙創(chuàng)基地成效初顯

去年4月，西南首個國家級“芯火”雙創(chuàng)基地在成都高新區(qū)正式啟動。成都“芯火”雙創(chuàng)基地以集成電路企業(yè)共性需求為著力點，打造由集成電路原始創(chuàng)新促進服務中心、集成電路產(chǎn)業(yè)技術研究院、集成電路設計技術綜合服務平臺、集成電路人才交流投資服務平臺構成的“1心+1院+2平臺”體系，為小微企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)和創(chuàng)業(yè)團隊提供IC設計、流片、測試、人才培訓、投融資、孵化等專業(yè)服務。

成都維客昕微電子有限公司是成都高新區(qū)一家集成電路設計企業(yè)，致力于超低功耗心率傳感器芯片、人體生理特征提取算法的研究開發(fā)，同時掌握光電心率傳感器和心率檢測算法兩方面技術。但過去一段時間，晶圓代加工一直是制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸。

“有了‘芯火’基地的幫助，像我們公司這樣的小微型集成電路企業(yè)才有機會在臺積電這樣的國際一流晶圓代工廠流片?！背啥季S客昕微電子有限公司副總經(jīng)理劉華說，除了幫助小型集成電路設計企業(yè)聯(lián)絡國際一流代工廠，基地還和國內(nèi)多家晶圓代工廠合作，為我們提供靈活多樣的工藝選擇。

目前，成都國家“芯火”雙創(chuàng)基地西區(qū)中心已聯(lián)合電子科大投入1億元的高端測試設備，建成了集成電路設計、微波毫米波測試、材料與器件表征測試、大規(guī)模集成電路測試、高壓大功率測試、多功能展廳等一站式服務平臺。

四川和芯微電子股份有限公司的IP測試工程師李杰提到，“我們主要借用‘芯火’基地的高低溫試驗箱對產(chǎn)品做高低溫測試，可以更為有效地把控產(chǎn)品在各個溫度點上的性能變化特點，使產(chǎn)品的性能指標更為豐富，幫助我們確定進一步優(yōu)化方向?！?/p>

截至目前，成都“芯火”雙創(chuàng)基地已陸續(xù)為雷電微力、電子科技大學、川大等10余家單位提供了設計、測試等專業(yè)化服務20余次；整合Foundry資源為成都華微、泰格微波、微光、納米維景等10余家企業(yè)提供了全工藝流程的MPW流片服務，并整合行業(yè)資源組織舉辦了10余場集成電路工藝分享、技術推介活動。

成都高新區(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)局平臺創(chuàng)新處負責人表示，后期，“芯火”基地還將為行業(yè)提供高峰論壇、技術交流、人才培養(yǎng)、項目路演、產(chǎn)品推廣以及產(chǎn)業(yè)政策輔導、知識產(chǎn)權交易等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務，推動形成“芯片—軟件—整機—系統(tǒng)—信息服務”的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

“1+1+N”公共技術服務平臺協(xié)同發(fā)展

記者了解到，早在2001年，成都高新區(qū)就設立了國家集成電路設計成都產(chǎn)業(yè)化基地，為基地內(nèi)的集成電路設計企業(yè)服務。此外，一些新的以提供公共技術服務平臺為業(yè)務的企業(yè)也正在興起。

如何讓這些平臺實現(xiàn)更好發(fā)展？在近日舉行的集成電路公共技術服務平臺體系構建座談會上，成都高新區(qū)提出“1+1+N”的模式，將依托國家集成電路設計成都產(chǎn)業(yè)化基地和“芯火”雙創(chuàng)基地兩個公共技術平臺，整合企業(yè)自建的集成電路公共技術服務平臺，構建集成電路公共技術服務體系，更好為區(qū)內(nèi)企業(yè)提供公共技術服務。

這一模式的建立得到了成都賽迪育宏檢測技術有限公司的支持。該企業(yè)擁有國家認可的CMA、CNAS和相關軍用實驗室資質(zhì)，是國家級高新技術企業(yè)，主要為集成電路提供電子產(chǎn)品鑒定及環(huán)境試驗（篩選）與可靠性技術服務公共技術平臺。

該公司總經(jīng)理杜正平告訴記者，“集成電路科研生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)勢是設計開發(fā)，我公司的優(yōu)勢是檢測和試驗。我們在幫助科研生產(chǎn)企業(yè)檢測產(chǎn)品缺陷的同時，還進一步對產(chǎn)品存在的缺陷進行分析，為科研生產(chǎn)企業(yè)提出解決產(chǎn)品缺陷的技術方案，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品在市場上具有較強的竟爭力?！?/p>

“公共技術服務有很多細分領域，通過整合這些平臺，可以實現(xiàn)資源優(yōu)勢互補、共同發(fā)展，而電子信息產(chǎn)業(yè)功能區(qū)內(nèi)的集成電路企業(yè)也可以在完整的體系里面任意選擇需要的服務?！背啥几咝聟^(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)局平臺創(chuàng)新處負責人說，公共技術服務平臺以低于市場價對企業(yè)開放，可有效降低企業(yè)成本。

目前，成都高新區(qū)已初步建立起覆蓋IC設計、晶圓制造、封裝測試、材料與配套、系統(tǒng)與整機的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈。其中，IC設計企業(yè)有海光集電、展訊、振芯科技、虹微等144家，業(yè)務涉及網(wǎng)絡通訊、智能家電、物聯(lián)網(wǎng)、北斗導航、IP等多個方面。2019年成都高新區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達1102.5億元，同比增長23.8%，IC設計銷售收入54.8億元，同比增長30%。