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【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 心智觀察所】

前不久，美國(guó)商務(wù)部工業(yè)與安全局（BIS）一紙禁令，全球EDA“三巨頭”——Synopsys、Cadence、西門(mén)子EDA——紛紛宣布對(duì)華斷供。最后一只靴子終于落下，當(dāng)天“EDA概念股”漲勢(shì)明顯。當(dāng)最嚴(yán)酷的科技封鎖成為現(xiàn)實(shí)，中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)被迫走入全鏈條自主的終極考場(chǎng)，一場(chǎng)圍繞“芯片之母”的國(guó)產(chǎn)替代攻堅(jiān)戰(zhàn)已無(wú)可回避。

種種跡象顯示，芯片博弈已從供應(yīng)鏈安全升級(jí)為技術(shù)體系生存權(quán)之爭(zhēng)。國(guó)產(chǎn)EDA能否在封鎖中殺出血路，不僅關(guān)乎芯片設(shè)計(jì)自主權(quán)，更將定義中國(guó)科技創(chuàng)新的未來(lái)疆界——沒(méi)有退路的戰(zhàn)爭(zhēng)，往往催生最決絕的突圍。

撥開(kāi)“斷供”迷霧，放棄一切幻想

業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)注意到，當(dāng)天斷供傳聞釋放出來(lái)之后，存在一個(gè)“梯次傳播”現(xiàn)象。西門(mén)子EDA首先接到BIS通知，讓人感覺(jué)美國(guó)有司是否對(duì)“美企”和“德企”存在一個(gè)親疏有別？直到Synopsys和Cadence以一種相比之前更絕決的態(tài)度宣布暫停一切對(duì)華客戶售后和系統(tǒng)升級(jí)服務(wù)之后，才讓諸如“是否只涉及軍用項(xiàng)目”“是否只涉及前沿?cái)?shù)字芯片”等帶有一些僥幸心理猜測(cè)消弭。

FT相關(guān)新聞報(bào)道

去年年底，BIS就已經(jīng)把國(guó)微芯、東方晶源等大陸EDA企業(yè)列進(jìn)了“實(shí)體清單”，緊接著又向韓國(guó)施加壓力，要求韓企禁用中國(guó)產(chǎn)EDA工具。這一系列操作加上這次的大動(dòng)作，還是讓國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的一些分析師猜測(cè)，BIS是否之后會(huì)出臺(tái)更多管控細(xì)則，這個(gè)動(dòng)向是否是關(guān)稅戰(zhàn)博弈的籌碼？

誠(chéng)然，Synopsys投資者關(guān)系主管Trey Campbell上周在參加美國(guó)銀行全球技術(shù)會(huì)議時(shí)，表示斷供期間會(huì)有一個(gè)4周到12周的評(píng)論期，雖然停止發(fā)貨，但還在和政府溝通細(xì)則。但毋庸置疑的是，目前這幾家公司的AE都不可能給國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)公司做售后服務(wù)，這種一刀切的斷供其實(shí)給了中國(guó)EDA行業(yè)徹底放棄一些幻想，自力更生的機(jī)會(huì)。

早在2021年上半年，業(yè)內(nèi)人士其實(shí)就發(fā)現(xiàn)了一些“草蛇灰線”——彼時(shí)“三大家”徹底離開(kāi)中國(guó)市場(chǎng)的傳聞就已經(jīng)不絕于耳，之后疊加BIS因襲“瓦森納協(xié)定”之有關(guān)EDA相關(guān)表述，讓中國(guó)大陸本土EDA企業(yè)有了時(shí)不我待之感。

就在那一年，概倫電子登陸科創(chuàng)板，成為“國(guó)產(chǎn)EDA第一股”，隨后上市的華大九天、廣立微，聯(lián)合快速發(fā)展的合見(jiàn)工軟、九同方、國(guó)微芯等，合力組成了中國(guó)EDA版圖的突圍矩陣。

EDA是芯片設(shè)計(jì)的“地基軟件”，三巨頭壟斷全球近90%份額。斷供不僅卡住3nm等先進(jìn)制程研發(fā)，更將沖擊成熟工藝迭代效率。華為、中芯國(guó)際等頭部企業(yè)雖提前儲(chǔ)備，但中小設(shè)計(jì)公司將直面“工具斷檔”的生存危機(jī)。

“三大家”的斷供，也許比料想中晚了幾年，但無(wú)疑此是遠(yuǎn)非孤立事件，而是美國(guó)扼制中國(guó)半導(dǎo)體崛起系統(tǒng)性策略的閉環(huán)之舉，國(guó)產(chǎn)替代的終局之戰(zhàn)已啟。

EDA+IP之路必須要堅(jiān)決走下去

全球和中國(guó)EDA產(chǎn)業(yè)，有幾組數(shù)據(jù)值得注意。目前全球EDA產(chǎn)業(yè)整體上總市場(chǎng)規(guī)模約為150億美元左右，中國(guó)大陸約占其中10%-15%，雖然過(guò)去幾年平均復(fù)合增長(zhǎng)率能保持兩位數(shù)，但增速仍顯著低于設(shè)計(jì)公司的增長(zhǎng)規(guī)模。因此，業(yè)界普遍判斷國(guó)產(chǎn)EDA仍有巨大的增長(zhǎng)空間，這次的斷供風(fēng)潮，也給了國(guó)內(nèi)同行以快速填補(bǔ)市場(chǎng)真空的機(jī)會(huì)。

作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)皇冠上的明珠，EDA以高精尖著稱，但金字塔塔尖這個(gè)位置，也說(shuō)明了它的“小”——僅占萬(wàn)億數(shù)字經(jīng)濟(jì)的1%左右。

過(guò)去幾十年來(lái)，“三大家”的成長(zhǎng)均伴隨著一系列繁復(fù)的并購(gòu)，Cadence和西門(mén)子EDA（前身為Mentor）幾十年來(lái)平均并購(gòu)次數(shù)超過(guò)65次，另一家Synopsys更是超過(guò)了80次。

十幾年前排名第二的Synopsys營(yíng)收一躍而上反超Cadence，主要原因就是特別看重“EDA+IP”的發(fā)展路線，并購(gòu)IP公司的次數(shù)顯著多于Cadence，若拋開(kāi)中國(guó)大陸市場(chǎng)不談，Synopsys的IP業(yè)務(wù)幾乎能占到該公司的一半。

筆者在去年參加西門(mén)子EDA產(chǎn)品宣講會(huì)時(shí)，企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)高管特別指出，把“三大家”的IP業(yè)務(wù)都剔除，如果單獨(dú)計(jì)算EDA，西門(mén)子EDA應(yīng)該不會(huì)屈居老三，也反向說(shuō)明了在EDA這樣一個(gè)綜合體量不大又特別專精的領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展，EDA+IP是經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證過(guò)的，可以走得通且能走得廣和深的一條路。

從技術(shù)演進(jìn)的維度上看，先進(jìn)制程芯片集成數(shù)百億晶體管，設(shè)計(jì)重心從晶體管級(jí)轉(zhuǎn)向IP模塊級(jí)復(fù)用。EDA工具需原生支持IP的快速集成、驗(yàn)證與優(yōu)化，復(fù)雜IP如PCIe 5.0、DDR5 PHY的時(shí)序、功耗、物理兼容性驗(yàn)證需與EDA工具鏈深度耦合。若EDA無(wú)法對(duì)IP進(jìn)行簽核級(jí)驗(yàn)證，芯片流片風(fēng)險(xiǎn)將急劇上升。

從商業(yè)邏輯的角度看，EDA工具license收入存在周期性波動(dòng)，而IP授權(quán)按芯片出貨量收費(fèi)，能提供長(zhǎng)期現(xiàn)金流，Synopsys 2023年IP業(yè)務(wù)毛利率超90%即是明證。因此，國(guó)內(nèi)EDA廠商若僅聚焦點(diǎn)工具如仿真、布局布線，易陷入同質(zhì)化價(jià)格戰(zhàn)，自主IP如AI加速器NPU、安全加密IP可形成技術(shù)壁壘，提升議價(jià)能力。

國(guó)內(nèi)的EDA廠商中，我們已經(jīng)看到了先行者。今年概倫電子宣布收購(gòu)國(guó)內(nèi)最大物理IP供應(yīng)商之一的銳成芯微，力求形成EDA+IP全鏈條能力；在此之前，合見(jiàn)工軟也在平臺(tái)化擴(kuò)展與多維布局上穩(wěn)健發(fā)力，并購(gòu)北京諾芮IP團(tuán)隊(duì)，1年內(nèi)推出國(guó)產(chǎn)首款PCIe Gen5 IP，填補(bǔ)高速接口空白。

目前“三大家”的斷供是EDA和IP兩個(gè)維度的全面斷供，業(yè)界普遍判斷IP斷供帶來(lái)的負(fù)面影響要高于之前的預(yù)估。綜合各方面來(lái)看，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從單點(diǎn)工具替代邁向生態(tài)級(jí)創(chuàng)新之路必須要堅(jiān)決走下去，甚至需要外力“催熟”市場(chǎng)的方式進(jìn)一步強(qiáng)化IP標(biāo)準(zhǔn)制定與生態(tài)聯(lián)合，方能在EDA萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)從“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。

模擬類EDA已有突破，數(shù)字前端是攻堅(jiān)重點(diǎn)

在2023年年底的業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上，概倫電子總裁楊廉峰表示，在制造類EDA工具領(lǐng)域概倫電子的器件建模及驗(yàn)證EDA工具已經(jīng)取得較高市場(chǎng)地位，被全球前十大晶圓廠長(zhǎng)期采用，在其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制造流程中占據(jù)重要地位。他當(dāng)時(shí)指出：“模擬的國(guó)產(chǎn)化更高，首先我們和華大九天的優(yōu)勢(shì)就在模擬，兩家都推，至少在模擬端能夠做到全流程產(chǎn)品。”

為何模擬類集成電路的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中，能在相對(duì)較少的時(shí)間內(nèi)完成全流程工具的搭建？核心在于流程本身的自動(dòng)化需求低、對(duì)龐大預(yù)制庫(kù)的依賴小、核心算法挑戰(zhàn)更集中于高性能仿真器而非復(fù)雜的組合優(yōu)化問(wèn)題，生態(tài)壁壘相對(duì)較低以及市場(chǎng)格局提供了更現(xiàn)實(shí)的切入點(diǎn)。這使得國(guó)內(nèi)廠商能夠更聚焦于攻克有限但關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)如仿真引擎、精度、效率，并有機(jī)會(huì)通過(guò)持續(xù)迭代逐步構(gòu)建起可用的全流程解決方案。

法動(dòng)科技首席科學(xué)家趙鵬將其總結(jié)為一句話：“相比EDA工具，模擬集成電路其實(shí)相對(duì)更依賴人，更仰仗工程師的經(jīng)驗(yàn)?！?

但如果把目光從模擬芯片轉(zhuǎn)移至數(shù)字芯片，那是另外一片天。

隨著對(duì)復(fù)雜功能的需求日益增長(zhǎng)，市場(chǎng)上的大部分芯片采用多核結(jié)構(gòu)。同時(shí)，芯片先進(jìn)工藝制程開(kāi)始向著更小的5nm、3nm推進(jìn)，IC設(shè)計(jì)成本隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步指數(shù)上升，芯片功能和集成度越來(lái)越高，所涉及的因素特別多，設(shè)計(jì)成本隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步指數(shù)上升，芯片功能和集成度越來(lái)越高，所涉及的因素特別多，通過(guò)設(shè)計(jì)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷和錯(cuò)誤愈發(fā)重要。

西門(mén)子EDA全球副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理凌琳在去年的媒體說(shuō)明會(huì)上向心智觀察所闡述：“2005年的時(shí)候我聽(tīng)到一個(gè)演講，說(shuō)設(shè)計(jì)芯片的驗(yàn)證工作將來(lái)會(huì)超過(guò)70%，當(dāng)時(shí)我很震驚，想說(shuō)真的有這么高比例嗎？但目前看來(lái)的確是這樣，所有合作伙伴、客戶，在芯片驗(yàn)證領(lǐng)域所花的人力物力已經(jīng)有超過(guò)70%了。”  

驗(yàn)證環(huán)節(jié)所需的巨大的人力物力成本，讓原型驗(yàn)證和硬件仿真開(kāi)始出現(xiàn)融合，界限已經(jīng)逐漸模糊，硬件加速或者硬件原型系統(tǒng)意義逐漸凸顯，許多全流程驗(yàn)證工作都依賴于硬件仿真來(lái)完成。因此，“左移融合”（shift-left）、可測(cè)試性（DFT）、DTCO（打通設(shè)計(jì)與制造）、“芯機(jī)聯(lián)動(dòng)”等理念層層推進(jìn)，共同構(gòu)成了現(xiàn)代復(fù)雜數(shù)字芯片成功設(shè)計(jì)與落地的關(guān)鍵理念框架。

國(guó)產(chǎn)數(shù)字前端設(shè)計(jì)EDA工具除了前文所述的“門(mén)難進(jìn)”造成的用戶黏性和先進(jìn)工藝驗(yàn)證場(chǎng)景和反饋閉環(huán)問(wèn)題，還有跨學(xué)科培養(yǎng)造成的人才匱乏等難題，面臨著技術(shù)、生態(tài)、資本、人才四重壁壘的疊加。