三巨頭占全球EDA工具市場77%份額，EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢如何？

過去一段時間里，我們關(guān)注了半導(dǎo)體行業(yè)的各個位面，比如芯片制造，操作系統(tǒng)，地域紛爭等等，也欣喜地看到中國半導(dǎo)體企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的快速就位。但同時應(yīng)當(dāng)注意到的是，有一扇技術(shù)大門卻一直沒有被推開，那就是EDA工具。

EDA，即電子設(shè)計自動化(Electronics Design Automation)的概念十分寬泛，想做芯片設(shè)計，就不離開EDA工具。在機械、智能手機、通訊設(shè)備、航空航天、生物醫(yī)藥等等各個涉及電子自動化的領(lǐng)域，通過EDA技術(shù)來完成特定目標芯片的設(shè)計，可以說是產(chǎn)業(yè)鏈上游的上游、基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。

EDA工具軟件可大致可分為芯片設(shè)計輔助軟件、可編程芯片輔助設(shè)計軟件、系統(tǒng)設(shè)計輔助軟件等三類。進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件是系統(tǒng)設(shè)計軟件輔助類和可編程芯片輔助設(shè)計軟件：Protel、PSPICE、multiSIM10(原EWB的最新版本)、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim，ISE，modelsim等等。這些工具都有較強的功能，一般可用于幾個方面，例如很多軟件都可以進行電路設(shè)計與仿真，同時還可以進行PCB自動布局布線，可輸出多種網(wǎng)表文件與第三方軟件接口。

EDA技術(shù)即是電子設(shè)計自動化技術(shù)，它由PLD技術(shù)發(fā)展而來，可編程邏輯器件PLD的應(yīng)用與集成規(guī)模的擴大為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計帶來了極大的方便和靈活性，變革了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計理念、過程、方法。通過對PLD技術(shù)不斷地改進提高，EDA技術(shù)應(yīng)運而生。

EDA真正開始是上世紀80年代的某一次DAC上，有人覺得可以利用計算機輔助軟件賺取設(shè)計廠商的錢，于是大家紛紛發(fā)現(xiàn)了商機，EDA產(chǎn)業(yè)就這么雨后春筍般的起來了。后來隨著集成電路規(guī)模越來越大，EDA的應(yīng)用不僅僅限于布線和數(shù)值仿真，高層次的數(shù)字設(shè)計又催生了硬件描述語言Verilog和VHDL。一直到今天，個人感覺EDA里最大塊的三部分就是高層次設(shè)計相關(guān)的部分，驗證/綜合/布局相關(guān)的部分，和偏底層的SPICE仿真。當(dāng)然現(xiàn)在隨著集成電路尺寸到了20納米下，各種其他問題也越來越受到關(guān)注，比如良率，信號完整性，甚至封裝，EDA充斥在IC產(chǎn)業(yè)的方方面面。

這個行業(yè)曾經(jīng)是IC產(chǎn)業(yè)中最暴利的一環(huán)，從業(yè)者也是IC行業(yè)中知識最全面最聰明的一批。不過由于在IC產(chǎn)業(yè)內(nèi)創(chuàng)業(yè)門檻低，越來越多的人加入到競爭中，在幾十年的競爭和吞并后，現(xiàn)在已經(jīng)成了Synopsys和Cadence兩家獨大的局面了，另外受到整個IC行業(yè)下行的影響，油水也大不如前，EDA從業(yè)者的技能也被細化，是個容易進入不容易離開的行業(yè)。

經(jīng)過30余年的行業(yè)整合發(fā)展，全球EDA工具市場體現(xiàn)出較明顯的寡頭壟斷特征，新思科技(Synopsys)、楷登電子(Cadence)與西門子EDA(原Mentor Graphics)作為目前僅有的擁有設(shè)計全流程EDA工具解決方案的企業(yè)，集中了全球超77%的EDA工具市場。此外，Ansys憑借熱分析、壓電分析等優(yōu)勢點工具，Keysight EEsof憑借電磁仿真、射頻綜合等優(yōu)勢點工具，獲得市場第四、第五的位置。近三年來，在優(yōu)勢工具的鞏固下，在2020年全球72.3億美元的市場中，前五大EDA工具企業(yè)控制了約85%的市場，其中市場前三大企業(yè)的市場占有率近80%。除市場前三的EDA工具企業(yè)外，其他企業(yè)缺少布局設(shè)計全流程工具技術(shù)的綜合實力，各企業(yè)均在各自擅長的領(lǐng)域開發(fā)面向特定流程或個別環(huán)節(jié)的工具產(chǎn)品，瓜分剩余市場份額。

集成電路設(shè)計工具(EDA工具)從計算機輔助設(shè)計軟件發(fā)展而來，在行業(yè)商業(yè)、銷售模式上具有與工業(yè)軟件相似的方式。經(jīng)過30余年獨立發(fā)展，EDA工具結(jié)合集成電路領(lǐng)域特殊的市場形態(tài)和運作方式，形成了具有自身特色的行業(yè)商業(yè)和銷售模式。綜合看，國際主流廠商推廣EDA工具商業(yè)應(yīng)用的方式包括“定期授權(quán)+技術(shù)服務(wù)”，以及面向高校、科研院所推廣教育應(yīng)用。

“定期授權(quán)+技術(shù)服務(wù)”的商業(yè)模式的由來。原美國Arcsys公司在商業(yè)競爭中為降低客戶的EDA工具使用成本、增強公司與客戶間的耦合度，實現(xiàn)公司產(chǎn)業(yè)市場競爭力提升，在20世紀90年代一改傳統(tǒng)的EDA工具永久許可銷售模式，將EDA工具的一次性售賣改為有限期租賃，并在產(chǎn)品服務(wù)期為客戶提供開發(fā)技術(shù)支持等的服務(wù)。

EDA上云是未來的趨勢之一，利用云端龐大的運算能力能夠有效解決仿真耗時的問題，直接降低芯片創(chuàng)業(yè)者獲取EDA工具的成本，某些芯片大企業(yè)也可以靈活地臨時使用某些工具。而眾所周知，中國云服務(wù)廠商無論是在硬件部署、軟件創(chuàng)新、軟硬件協(xié)同方面，已經(jīng)開始成為智能產(chǎn)業(yè)的支撐力量，也將成為推動EDA領(lǐng)域進化的關(guān)鍵變量。

隨著科技水平的提高，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代日新月異，而EDA技術(shù)作為各類電子產(chǎn)品研發(fā)的源動力，自然而然成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的核心。

進入21世紀以來，電子技術(shù)已經(jīng)全方位納入到EDA領(lǐng)域，EDA技術(shù)使得電子領(lǐng)域各學(xué)科之間的界限愈加模糊，相互間互為包容，其發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：EDA技術(shù)要生存就必須適應(yīng)市場發(fā)展趨勢，要專注于技術(shù)創(chuàng)新，而EDA產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的重點將體現(xiàn)在系統(tǒng)級驗證及可制造性設(shè)計(DFM )兩大領(lǐng)域;使電子設(shè)計成果將以自主知識產(chǎn)權(quán)(IP)的方式得以明確表達和確認，IP的合理應(yīng)用是產(chǎn)品設(shè)計流程得以加速的一個有效途徑。一體化的設(shè)計工具平臺使用戶受益于統(tǒng)一的用戶界面，避免了在不同的工具之間進行數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換等繁瑣的操作過程;描述語言一直是EDA業(yè)中重要的一環(huán)，然而隨著IC復(fù)雜度的不斷提高，從更高層次入手對系統(tǒng)進行描述是描述語言未來的發(fā)展方向;隨著EDA技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的飛速發(fā)展，使得基于Linux環(huán)境的EDA技術(shù)將成為電路設(shè)計領(lǐng)域的主流。

EDA技術(shù)應(yīng)用廣泛，如今已涉及到各行各業(yè)，EDA技術(shù)水平也在不斷提高，設(shè)計工具趨于完美，EDA市場也日趨成熟。