2019年8月,华为确认与synopsys、cadence、mentor三家eda公司终止合作,一时间,人们意识到超大规模集成电路(vlsi)芯片成为中国科技行业目前最容易被卡脖子的一个环节;芯片从设计到制造,每一个环节都要用到eda软件,而synopsys、cadence和mentor graphics三家企业占据着中国80%的eda市场。
根据5g产业时代数据中心(td)统计显示,中国eda领域共23家企业,然而中国eda企业营收占本土eda市场的比例不足20%,synopsys、cadence和mentor graphics三企鼎立。这三家企业的雇员总数约30,000人,是国内全部eda从业人员的15倍,那么中国eda能否突围呢?
世界eda软件发展历程
在电子设计自动化出现之前,设计人员必须依靠手工完成电路图的输入、布局和布线等工作,由于这一时期的电路集成度不高(几百到上千个晶体管),可以依靠手工在坐标纸上描绘出晶体管图形(版图),然后输入到图形发生器再用“刻红膜”的方式制作光刻版。
直到1970年,可编程逻辑技术出现,开发人员尝试将整个设计工程自动化,不再仅仅满足于完成光刻掩模版的出图,工业界开始使用几何学方法来制造用于电路光绘(photoplotter)的胶带。这个时期的eda主要功能是交互图形编辑,晶体管级版图设计、布局布线、设计规则检查,门级电路模拟和验证等。这是eda的雏形时期。
从1981年开始,eda软件逐渐升级完善,eda厂商犹如雨后春笋般地涌现出来,标志着eda软件逐渐商业化。从最开始的百家争鸣发展到如今,eda领域只剩下了cadence、synopsys和mentor这三个巨头,且市场的影响力也日益集中,形成了高度垄断的局面。
eda企业分布聚集效应明显,以北上深为主
由于北京、上海、深圳人才聚集,产业链完整,吸引力大部分扎根于北上深;苏州、南京集成电路扶持政策力度大,也促成部分企业落户。
具有丰富经验的华裔创立eda企业占比较高,主要有概伦、国微思尔、芯和半导体等,其次国有企业有华大九天、中电华大和华为创立的海思。
eda企业不仅要有钱,而且要有人。
表1:中国市场主要eda企业
主要eda企业创始人均有长期从业经验
北京华大九天科技股份有限公司,2009年,刘伟平先生带领原华大电子eda事业部创立了北京华大九天软件有限公司,持续致力于提升中国eda技术水平与核心竞争力。
刘伟平先生曾先后被聘担任全国iccad专家委员会委员、信息产业部全国软件专家委员会委员、国家863集成电路设计专项专家组成员、“核高基”国家科技重大专项实施专家组专家,研发成果屡获肯定,曾获国家科技进步一等奖、三等奖各一次。
上海概伦电子股份有限公司,概伦电子的创始人刘志宏出生于1956年,1990年在香港大学电子电气工程获得博士学位后,赴加州大学伯克莱分校从事博士后研究,学习期间刘志宏和胡正明教授团队合作,作为主创开发bsim3集成电路仿真模型;1993年与胡正明教授和高秉强教授于硅谷共同创立bta technology inc;2003年,cadence以1.2亿美元并购思略科技,创始人刘志宏博士转而担任cadence全球副总裁,负责制造导向设计下的电路仿真与验证产品线;2010年,刘志宏回国创建概伦电子,并担任董事长兼总裁。
上海国微思尔芯技术股份有限公司,2003年,创始人林俊雄在离开美国aptix公司后,先在美国硅谷创立s2c,聚集人才团队、累积技术,并于2004年带领初创团队来到中国,在上海创办了s2c在国内的总部--思尔芯。2018年,思尔芯被国微集团收购,并将更名为国微思尔芯。至此,国微思尔芯开启国产eda研发的新篇章。
芯华章科技股份有限公司,自2000年,创始人王礼宾开始从事eda相关工作,先后在cadence和synopsys工作了20年,直到2020年,王礼宾正式创办芯华章科技股份有限公司。
eda市场稳步增长
随着eda行业的发展,相关软件产品逐渐增多,再加上全球芯片制造对eda产品的需求加大,使得eda行业市场规模不断提高,但整体增速平缓。5g产业时代数据中心(td)预估2020全球eda行业市场规模为371亿元,较2019年同比增长0.3%;预估2021年eda市场将增长至374亿元,同比增长0.8%。
中国eda市场份额虽然在全球市场占比较低(平均每年占比5.54%),但五年来持续上涨,从2016年15亿元人民币的市场份额,到2021年增长至22亿元,其中国产eda企业占比20%左右,全球占比仅为1.12%。从2016至2020分别为2.5亿元、2.8亿元、3.2亿元、3.5亿元和3.8亿元;分别占比16.7%、16.5%、16.8%、17.5%和19%;整体来看不论是中国eda市场还是国产eda市场,都保持增长,但市场规模较小,增速缓慢。
目前,全球eda软件供应者主要是国际三巨头synopsys、cadence和mentor,三大eda企业占全球市场的份额超过70%。2020年,synopsys全球市场份额领先,eda业务营业收入134亿元人民币,占比达到36.0%;cadence第二,eda业务营业收入87亿元人民币,占比为24.8%;mentor graphic占比为14.0%。相比2019年,全球三巨头市场份额有进一步上升的趋势;从全球eda市场份额占比74.2%扩大到2020年的74.8%,synopsys和cadence市场份额占比都有所增长,只有mentor市场占比相对减少。
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