EDA行业技术壁垒高筑，我国亟需提高EDA工具国产替代进程
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摘要：EDA是支撑现代集成电路产业不断向更高水平发展的关键，其可以缩短芯片设计周期，减少设计偏差，提高流片成功率，但是目前我国芯片设计企业使用的EDA工具主要来自于欧美。随着国际环境变化，EDA工具禁运对我国集成电路产业发展造成了较大影响。除此之外，基于先进封装的芯粒(chiplet)技术作为后摩尔时代重要发展方向，也同样离不开EDA工具的支持。因此，为了保证芯片产业供应链安全，我国亟需提高EDA工具国产替代进程。
EDA
EDA(Electronic design automation)是指利用计算机完成大规模集成电路设计、仿真和生产等流程的软件，EDA厂商通常和Fabless以及Foundry深度绑定，对集成电路生产效率和技术研发都有着非常重要的影响。根据华大九天招股书援引赛迪智库数据，EDA行业作为现代集成电路产业上游基础行业，在2020年以超过70亿美元的全球市场规模支撑了数千亿美元规模的芯片市场和背后数万亿美元的数字经济。对于处于产业变革和经济转型期的我国来说，其经济杠杆效应更加明显。
图1 EDA与Fabless和Foundry绑定关系
(资料来源：五度易链行业研究中心整理)
EDA技术壁垒高筑，涉及计算机、数学、物理等多基础学科的综合应用
随着集成电路晶体管规模扩大、复杂程度提升，优秀的EDA软件能在提升芯片研发效率的同时降低芯片制造和封测成本。EDA在为产业下游提供便利的同时，自身也获得了超过80%的毛利率，EDA企业的商业模式也从单一的软件销售发展为提供License授权、IP核和硬件仿真加速器等，但与之对应的是EDA的超高技术壁垒。
EDA本质上是算法密集型行业，处于多学科交叉领域，涵盖了计算机、数学、物理等多基础学科，而这些基础学科的技术突破则需要很长时间的研发与专利积累。EDA行业头部企业的长期高比例的研发投入是其保持长久竞争力的关键因素之一，目前成熟的EDA企业都拥有各自的技术壁垒且几乎无法逾越。国际大厂Cadence和Synopsys的研发投入始终保持在30%以上。
EDA是我国集成电路产业的短板，被国外三巨头长期垄断
EDA处于芯片产业上游中的上游，现代集成电路产业对其高度依赖，缺少EDA软件将使整个现代芯片产业将难以为继。目前我国芯片设计企业所使用的EDA主要来自于欧美。随着国际环境日趋复杂，EDA禁运已经成为西方对我国集成电路产业发展进行限制的重要手段。为了创造稳定的产业发展环境，保证集成电路供应链体系安全，我国亟需加速EDA工具国产化替代进程。
在市场方面，国内以Cadence、Synopsys和Siemens三家海外巨头为主，占据了国内接近80%市场份额，技术水平、产品完成度和丰富度大幅领先国内相关企业。国产EDA企业华大九天在2020年超过了Ansys和Keysight，以6%的市占率排名第四。在政策方面，深圳市在2019年5月印发的《关于加快集成电路产业发展的若干措施》中推出了国内首个明确支持EDA研发的政策。
图2 2020年国内EDA市场格局
(资料来源：赛迪智库，五度易链行业研究中心整理)
后摩尔时代技术驱动EDA应用延伸拓展
后摩尔时代的集成电路技术演进方向主要包括延续摩尔定律(More Moore)、扩展摩尔定律(More than Moore)以及超越摩尔定律(Beyond Moore)。在延续摩尔定律方向，单芯片的集成规模将随着工艺尺寸微缩继续增长，这为EDA的在设计效率方面提出了更高的要求;在扩展摩尔定律方向，随着逻辑、模拟和存储等功能通过3D封装或SIP等先进封装形式叠加到同一芯片上，EDA需具备面对复杂结构和功能设计的更强支撑能力;在超越摩尔定律方向，随着新工艺、新材料和新器件等的创新和应用，要求EDA在仿真和验证等核心环节实现方法学的发展探索和创新。
除此之外，在后摩尔时代，将不同工艺节点和不同材料的芯片通过先进封装技术集成在一起的芯粒技术(Chiplet)已成为重要的发展方向，AMD、英特尔、台积电等芯片巨头均已经开发出各自的产品，而Chiplet也被视为我国与国外差距相对较小的先进封装技术，有望带领中国半导体产业在后摩尔时代实现弯道超越。因此，芯粒技术需要国内EDA企业提供全面支持，进一步完善国内半导体产业生态链，促进国产EDA技术应用的延伸拓展。
结语
虽然国内EDA行业目前与国外差距很大，并且拥有极高的技术壁垒，但国产EDA在市场需求、人才培养和产业链生态的共同支持下，以应用为牵引，快速推进EDA技术与先进工艺融合，提升产业链自主可控能力，国内的EDA行业具备较大的国产替代空间。
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原文阅读：EDA行业技术壁垒高筑，我国企业与海外厂商存在较大差距，追赶之路艰辛
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