被稱為“芯片之母”的EDA是我國半導體國產替代之路上的咽喉要塞，近年來，國內企業奮起直追，在技術成熟度與市場占有率方面均有持續提升。
日前，國內EDA軟件領域的“一哥”華大九天公布了公司的2023年Q1季報，除了一季度業績大幅增長的亮眼成績外，其所透露的未來規劃更加振奮人心，華大九天表示，未來的發展規劃是補齊短板，完成全流程工具系統的建設。主要從三個方向發力：
1、產品做全，補全產品線;
2、不斷提升對先進工藝的支撐，公司模擬部分工具支持5nm，數字已有工具全部支持7nm工藝，要進一步深入和先進工藝的結合;
3、創新突破，不斷推動產品創新和優化升級，加強EDA產品和技術的服務支撐能力，努力提升企業技術和服務水平。
隨后便有媒體將這一國產EDA新突破與華為聯系了起來，原因是在今年3月，華為輪值董事長徐直軍在內部硬、軟件工具誓師大會上宣布，芯片設計EDA工具團隊，聯合國內EDA企業，基本實現了14nm以上EDA工具的國產化，2023年將完成對其的全面驗證。雖說徐直軍沒有透露國內EDA企業的具體信息，但當時業內都猜測這家企業便是華大九天。隨后也有投資者就此事向華大九天提問，其也并未正面回復，并表示與國內主要的集成電路設計企業和晶圓制造企業建立了良好的業務合作關系。
暫且不去探究雙方的合作關系，作為國產EDA工具的佼佼者，華大九天的技術突破無疑是半導體國產替代進程的優質助推器。而一貫發力自研技術的華為此次選擇了與國內廠商共同推進EDA的國產替代，勢必將加速整個行業的發展，于華為自身而言，也使其能夠在風云變幻的國際形勢之下，在芯片設計方面保留海思團隊的領先優勢。
EDA憑什么是“芯片之母”
2018年算得上是中國科技發展的重要轉折點。中興、華為先后被美國列入實體清單，臺積電等廠商將不再為華為等企業代加工芯片。中美科技領域的全面對抗正式被放到了臺面上。彼時，高端芯片不能自給、產業鏈環節缺失、關鍵技術國產化低等弊病使得中國半導體行業成為了此次中美對抗的阿喀琉斯之踵。
“缺芯少魂”的國內芯片產業自此開始了漫長的追趕，大批科技公司投身于半導體行業，我國芯片設計和代工領域也確實迎來了實質性的突破，但卻有一項重要技術遲遲沒有迎來喜報，那就是被譽為“芯片之母”的EDA 軟件。2022年，EDA最終也成為了美方刺向中國半導體的又一把利刃——美國相關部門針對“設計 GAAFET 架構(全柵場效應晶體管)的先進芯片 EDA 軟件工具”的管制將自2022年8月15日起的60天后正式生效。
這一禁令當時便引起了業內的廣泛關注，也再一次將EDA推向了大眾視野之中。
而EDA軟件上一次“出圈”恐怕還要追溯到2021年，當年11月華中科大團隊在EDA(電子設計自動化)領域國際會議ICCAD 2021(計算機輔助設計國際會議)上的CAD Contest布局布線算法競賽中勇奪冠軍。
賽后，該團隊導師呂志鵬的一段話道出了此次奪冠的含金量與重要意義：“我們深知，要想把科研成果寫在祖國大地上，絕不能停留在學術研究的表面，一定要結合實際應用并落地。我們希望借助研究所數十年的積累與傳承，一方面賦能中國企業解決EDA‘卡脖子’問題，另一方面為國家培養更多掌握核心技術的人才。”
誠然，作為貫穿集成電路設計、制造、封裝、測試等產業鏈各環節的基礎工具，EDA可謂是集成電路產業的咽喉，直接影響產品的性能和量產率。一方面，對于芯片設計而言，EDA以計算機輔助設計(CAD)為橋梁，嫁接超大規模集成電路(VLSI)設計中所涉及的功能設計、綜合、驗證、物理結構(布線、布局和版圖)等流程的全制。另一方面，對于整個半導體生態而言，EDA作為半導體產業的發展杠桿，將會孕育整個半導體后摩爾時代的產業發展路徑。以摩爾定律為代表的物理極限被打破，使得配套的設計工具和軟件服務，決定了產業未來的發展路徑和天花板。
具體而言，工程師向EDA提供完成的HDL code(Hardware Description Language，硬件描述語言代碼)，EDA會根據邏輯閘設計圖的規格對該代碼進行修改和調整，生成功能正確的電路圖，最后供給后端進行布局模擬和電路制作，形成光罩，然后支持流片到成品。而除了幫助工程師提升芯片設計制造效率之外，EDA同樣能夠對芯片企業帶來重大效益上的提升。尤其是在集成電路高度復雜的今天——隨著半導體先進制程從7nm不斷向5nm、3nm，甚至2nm以下邁進，EDA能夠有效降低芯片設計的試錯成本，避免企業真金白銀的損失。
但是，對于如此重要的半導體產業鏈環節，我國明顯不具備優勢。我國是從2008年起開始關注國內EDA發展狀況的，如今國內已有超過50家EDA企業，市場份額近幾年也已從6%提升至11.5%，但剩下的近90%的市場則被美國Synopsys、美國Cadence和德國Siemens EDA三巨頭霸占。雖然EDA的市場規模并不算龐大，但其發揮的杠桿效應卻十分顯著。根據SEMI的數據顯示，2020年EDA行業的全球市場規模剛剛超過100億美元，但卻撬動著集成電路行業超過4000億美元的年產值。
所以，EDA在產業側對國內半導體發展的制約，以及潛在的巨大商業價值都使得其成為了“兵家必爭之地”。
華大九天來頭不小
歷史上，EDA從誕生的第一天就進入歐美半導體產業體系被集中保護，建國初期的“巴統”禁運(巴黎統籌委員會對中國實行禁運，國外EDA無法進入中國)，直至1994年才取消，全球EDA產品得以全面進入中國。而在這期間，中國歷史上第一款自研EDA工具“熊貓 ICCAD 系統”于1988年打破封鎖橫空出世。值得注意的是，華大九天公司初創團隊部分成員、包括創始人劉偉平都參與研發了“熊貓 ICCAD 系統”。
然而，在1994 年“巴統”解散后，海外成熟 EDA 隨著禁運取消而涌入國內市場，國產熊貓系統日漸式微，中國 EDA 產業陷入發展低谷。直到 2008 年，國務院通過了國家科技重大專項實施方案，EDA行業才迎來新生，華大九天便是第一批國產EDA企業之一。
2009 年華大集團 EDA 部門獨立出來正式成立了華大九天，而承載了熊貓系統的技術、EDA和IP方面的積累，多次增資、更換股東，大股東從華大集成電路轉移到了中國電子，都使得華大九天的實力日益鞏固：
模擬IC設計的全流程EDA系統國內唯一，也是全球四大模擬設計全流程平臺，出貨量過百億，SKU達到數百款;
數字SoC設計優化EDA，覆蓋國內90%以上企業，已基本完成國產化替代;
晶圓制造專用工具，掩膜板處理軟件全球第一;
平板設計EDA全球唯一，國內新建產線超過半數都采用該系統。
此外，在2022年7月29日，華大九天(301269)正式登陸A股市場，成為了國內EDA第一股。
盡管以華大九天為首的國內EDA企業一直在奮起直追，但我們與國際巨頭的差距難以忽視。華大九天董事長劉偉平指出，國內EDA這幾年取得了長足的進展，但是同國際廠商相比，仍存在不小的差距。國內商業化的EDA工具覆蓋率只能達到70%左右，最大的問題是沒有完整的平臺和產品鏈，在全球市場的市占率也只占到2%。這幾年雖然涌現了很多企業，但是規模偏小，200人以上的企業目前只有7家，遠不能同國際大廠相比。劉偉平也指出國內EDA發展存中的幾點目標差距，首先是對先進工藝支持不足，其次是缺乏自己的標準和底座，第三是尚未在IP業務上進行大規模布局，第四是產業鏈的協同方式還不夠成熟。
面對先進工藝的演進以及AI浪潮的沖擊，劉偉平認為當代EDA有4大發展趨勢。首先，要跟上后摩爾時代的技術演進步伐，包括先進工藝(5/3/2nm)、新方法(先進封裝、異構)、新材料(三代半);第二，新興應用牽引，包括5G/IoT、汽車電子和硅光芯片;第三，AI技術的加持，包括AI提高EDA效率和EDA助力AI芯片設計;第四，EDA云平臺的出現。面對這些技術發展趨勢，諸多技術挑戰也隨之而來，如AI與EDA的融合，系統、封裝和芯片的協同設計，海量數據數據的處理，芯片安全、高性能仿真等，都是EDA行業需要在未來重點關注的。
誠然，無論是自保式的布局EDA，亦或華大九天等國內企業的持續耕耘都將為我國半導體行業的自主可控在關鍵產業鏈節點上增強信心，個中挑戰也可想而知，但在如今的國際大形勢下，中國芯的背水一戰仍然不能松懈。
參考資料：
《EDA的中場戰事》，我思鍋我在
《又斷供?美國對“芯片之母”EDA下手!如何戳中我們的“軟肋”?》，物聯網智庫
《靠不得盜版!國產EDA等待自我救贖》，物聯網智庫
《華為完成14nm以上EDA替代 更強的國產EDA來了：部分已支持5nm》，快科技
《華大九天研究報告：國產EDA龍頭的“勢”與“術”》，認是
《華大九天劉偉平：國產商用EDA已實現70%覆蓋 還要克服四大差距》，集微網
