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集成电路产业链中短板最明显环节-EDA软件行业的理解和认识

来源:来球网斯诺克 时间:2024-07-10 19:34:55

  模拟电路面临设计效率低的问题,而研发适合于自动设计的数字化模拟电路能有效提高效率。模拟电路原理图、版图基本都是靠人工设计的,设计效率其实就是很低的,质量有时也不一定很好,设计时间很长,成本很高。 研发适合于自动设计的数字化模拟电路,把模拟电路变的越来越数字化,让模拟电路更容易设计自动化,是解决上述难题一个途径。 可通过数字电路的比如说逻辑门、反向器、异或门等,去实现模拟电路的一些功能。

  中国EDA产业任重而道远,但发展机遇窗口已打开。EDA典型的重科技行业,也是中美之间技术差距最大最悬殊的地方。目前EDA全球市场规模68亿美金,美国的Synopsys、Cadence、Mentor Graphics三家公司攫取了整个市场80%以上的市场占有率。目前中国的EDA储备在设计端有一定的基础,但是在制造和封测端实际上相对来讲更加薄弱。中国EDA的研发投入距离EDA巨头存在巨大差距,过去10年中国EDA研发总投入尚不足SNPS一个季度的投入。在当前的形势下,中国EDA发展的机遇窗口已经打开,5G、Al、AloT等新兴起的产业带动了中国半导体的发展热潮。科技战的影响促使中国半导体产业合作更加紧密,中国本土EDA公司对产业的支持已迫在眉睫。

  模拟电路设计效率低。模拟电路原理图、版图基本都是靠人工设计的,设计效率其实就是很低的,质量有时也不一定很好,有时会有一些错误,设计时间很长,成本很高,这些都影响新产品的推出。例如SoC芯片中即使模拟电路的面积占20%,但设计的时间、成本,有些时候甚至比数字电路相当,或者说有可能还更高。

  不光是原始的设计,包括porting,假如原来有一个设计,比如在65nm,然后需要把它来做到40nm去,这里面工作很多也都是靠手工的,而不是像数字电路,比如你有一个网表,然后你写好了,在65nm或者到40nm可能很快。模拟电路的话很大程度上都是完全重新搞,所以非常慢。

  研发适合于自动设计的数字化模拟电路,把模拟电路变的越来越数字化,让模拟电路更容易设计自动化,是解决上述难题一个途径。具体有以下几种方法:(1)利用数字电路的比如说逻辑门、反向器、异或门等,然后到D触发器等,去实现模拟电路的一些功能。(2)另外也可以把现在新的一些算法,比如说人工智能的一些算法引入进来。(3)模拟电路设计在相位域和时间域方面它的特点是用一个相位来表征模拟信号,而不是用电压或者电流,这样的话就可通过数字电路来进行模拟调和处理了。 举个例子,可能我们大家都知道模拟电路里面很重要的一个东西,我们大家常常会讲的叫做ADC数字转换器,模拟到数字转换器。ADC当中有一个其实很复杂的一个ADC的种类,叫过采样ADC,这中间还包括放大器、量化器、比较器等。很多模块其实就是非常的模拟的,很难用数字电路来进行设计或者替换。最近学术界5-10年时间内有非常多的一个工作,实际上都是在想把模拟电路慢慢的变数字化。利用这一个数字的比如说逻辑门、反向器、异或门等,然后到D触发器等,去实现模拟电路的一些功能。如果我们也可以实现一个模拟电路当中很大规模的数字化之后,我们就能轻松实现用经典的数字电路的一些方式来进行表征。这样就可以拿数电进行版图的自动综合。在这种可以综合、自动设计的这些ADC当中,我们工作实现了到目前为止最高的精确度。用数字化这种方式来设计的模型,它的性能基本上跟手工设计的相匹配,不是像以前要差很多倍,10倍20倍,我们现在基本上可以比肩了。

  EDA是典型的重科技行业,投资周期非常长,见效慢,获得成功需要多年积累。它的技术壁垒非常的高,人才依赖性极强,已形成了寡头垄断的竞争形态。EDA其实就是中美之间技术差距最大最悬殊的地方。

  EDA本身的发展并不完全依赖于整个客户数量的增长,它实际上还是一个技术驱动型的行业,EDA发展的一个核心和根本其实就是技术创新,包括我们面对的更先进的工艺,更先进的设计方法学以及更复杂的一个设计需求,实际上都是驱动EDA持续不断的发展进步和成长的一个原动力。另外EDA本身产业的发展,它特别需要上下游的协同配合,包括Foundry以及设计公司。

  目前全球市场规模68亿美金,国内EDA市场规模大致在5亿美金左右,占8%。中国本土EDA市场的年增长率达到了19.1%,而全球的EDA的市场占有率成长平缓,年增长率大约为4.6%。预测5年之内中国本土的一些市场容量将会达到16.8亿美金,占全球EDA市场的比例或将达到20%。

  Synopsys、Cadence、Mentor Graphics,这三家公司已牢牢占据了整个EDA产业格局的头部,他们攫取了整个市场80%以上的市场占有率,每家的营收都超过10亿美金。在产品方面和各个应用领域,这三家公司实际上都有完整的全流程产品,或者是在部分的领域占据绝对的优势。所以实际上标志着EDA已确定进入了这种寡头垄断的时代。 除了这三巨头公司之外,全世界在第二梯队实际上还有几家公司,包括像Ansys、PDF、中国的华大九天,这一些企业整体营收在0.5-2亿美元这样的一个规模,全球总体的市占率只有百分之十几。从产品的角度来讲,只能在部分的应用里面有自己的全流程产品,或者是在局部的技术方面有所突破。 除了第一梯队和第二梯队已经占据了整个市场的主体份额之外,在全球还有50多家的EDA创业公司,这一些企业实际上主要是做着一些特色的解决方案,但是我们也必须要看到说,这50家公司实际上也在不断的通过并购整合在慢慢的消失。目前中国本土实际上有20余家EDA企业,代表的公司包括像华大九天、国微、博达微和济南概伦、芯和、广立微等。

  目前中国EDA的产业基础应该来讲依旧很薄弱的。中国EDA的研发投入距离EDA巨头存在差距。过去10年中国EDA研发总投入尚不足SNPS一个季度的投入。中国EDA研发工程师数量不足2500人,后备基础薄弱且仍在不断流失。国产EDA的研发不足1000人,不到SNPS的1/10。目前,中国EDA公司可提供的EDA工具不足EDA产品链的50%,且缺少很多核心、主流程工具。总体上来讲,目前中国自己的EDA储备在设计端实际上还是有一定的基础的,但是在制造和封测端实际上相对来讲就更加薄弱一些。

  在当前的形势下,中国的EDA发展的机遇窗口实际上已经打开了。5G、Al、AloT等新兴起的产业带动了中国半导体的发展热潮。目前中国2000多家IC设计企业,有差不多50家的Foundry以及慢慢的变多的系统公司如BAT等投入芯片设计。科技战的影响促使中国半导体产业合作更加紧密,中国本土EDA公司对产业的支持已是迫在眉睫。慢慢的变多的VC开始关注并加大了对EDA的投资,进一步促进了中国EDA的发展。

  尽管目前中国很多的EDA公司还非常年轻,但是年轻就从另一方面代表着我们有更少的包袱,我们大家可以使用更先进的技术,先进的架构来构造产品的核心竞争力,适应客户和市场的一个需求。例如AI技术对未来的EDA的技术发展会有一个非常大的促进作用。

  华大九天:华大九天已形成了EDA和相关服务的两个主要的业务板块。在EDA领域里面,公司打造模拟全流程、数字的设计优化、晶圆制造的辅助EDA以及平板显示全流程这样四条主要的业务线多款产品,服务全球大约400多家的客户。

  公司的模拟全流程平台包括电路/版图设计、电路仿真、物理验证、RC提取及电源可靠性分析等工具。全平台支持28nm及以上工艺,正在开发支持14/7nm工艺。电路仿线nm工艺,技术全球领先。2018年全球首家推出GPU硬件加速仿真器ALPS-GT,并被海思、NVIDIA等领先公司采用。

  数字设计EDA解决方案包括物理验证、高精度时序签核、时序优化、时钟分析、版图分析集成和单元库特征化提取和验证等一系列特色工具。数字产品已全部支持7nm工艺,部分支持5nm;Skipper是目前全球速度最快的超大版图集成分析工具;XTop是最领先的时序优化工具,被应用于全球第一颗16/7/5nm设计Tape-out;产品已被全球100+家客户领先设计和制造公司采用,并被国内外多家世界级公司列入标准设计流程。

  本报告是基于本公司认为可靠的已公开信息,但本公司不保证该等信息的准确性或完整性。本报告所载的资料、工具、意见及推测只提供给客户作参考之用,并非作为或被视为出售或购买证券或别的金融工具的邀请或向人做出邀请。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会波动。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。客户应当考虑到本公司有几率存在可能会影响本报告客观性的利益冲突,不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。本公司未确保本报告最大限度地考虑到个别客户特殊的投资目标、财务情况或需要。本公司建议客户应考虑本报告的任何意见或建议是不是满足其特定状况,以及(若有必要)咨询独立投资顾问。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。若本报告的接收人非本公司的客户,应在基于本报告做出任何投资决定或就本报告要求任何解释前咨询独立投资顾问。

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