芯片产业“卡脖子”的关键技术！EDA软件已被这三大巨头垄断全球近七成市场份额 | 前线

近日，芯片行业对于EDA软件的关注度大幅提升，原因是美国商务部工业和安全局发布了一项临时最终规则。从8月15日开始，将金刚石、氧化镓两种半导体材料、用于GAAFET架构集成电路所必须的ECAD（EDA）软件、用于燃气涡轮发动机的压力增益燃烧技术加入到商业管制清单，对其出口进行管控。

在这项临时最终规则中，“用于GAAFET架构集成电路所必须的ECAD（EDA）软件”尤其引人关注。一方面是因为EDA是芯片IC设计中不可或缺的重要部分，处于整个芯片产业链的上游，甚至在行业内被称为“芯片之母”。另一方面，GAAFET工艺是突破3nm及以下技术节点的主流工艺架构，而GAAFET结构所必须的EDA软件也是所有半导体公司进入先进制程后都无法避开的一个环节。

什么是EDA ？

EDA，全称为Electronic design automation，即电子设计自动化。它是指利用计算机辅助设计软件(CAD)，来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的设计方式，是芯片IC设计中必不可少的基础工具。简单来说，使用EDA能够设计、控制和管理上百亿颗晶体管，在一颗芯片里面协同工作。

早在EDA出现之前，设计人员必须手工完成集成电路的设计、布线等工作，即使是在集成电路的复杂程度还远不算高的时代，这项工作也并不容易。而随着研发人员开始尝试将整个设计过程自动化，既使得芯片的复杂度和精准度显著提升，也直接加速了芯片开发的进程，使大规模芯片开发变为可能。芯片由此可以被赋予更多的功能，也不断向着更先进的制程工艺挺进。从1981年开始，电子设计自动化逐渐开始商业化。

按照设计对象的不同，EDA 工具可分为模拟设计类、数字设计类、晶圆制造类、封装类、系统类五大类，贯穿整个集成电路生产流程。现在，EDA软件工具已经成为芯片工程师完成电路设计、版图设计等工作的必要工具。

EDA市场三巨头

全球半导体市场近年来投资加码不断，持续火爆，虽然EDA市场规模大概只有一百多亿美元，但其却影响着整个芯片产业链，可谓是“小而精”产业的代表之一。

第三方数据分析机构前瞻产业研究院的报告显示（以2020年数据为准），EDA行业从上个世纪八九十年代的百家争鸣发展至今，全球已经形成了新思科技(Synopsys)、铿腾电子(Cadence)和Siemens EDA(原Mentor Graphics)三足鼎立的局势，这三大巨头合计占据了全球EDA近70%的市场份额。中国也是这三家EDA公司的主要市场。第三方研究机构赛迪智库的统计显示，2020年在中国的EDA市场中，三巨头占据了合计超77%的市场份额。

新思科技(Synopsys)

新思科技成立于1986年，总部位于美国硅谷，是全球排名第一的电子设计自动化(EDA) 解决方案提供商，全球排名第一的芯片接口IP供应商，专注于芯片设计和验证、芯片知识产权和计算机安全。该公司由现任首席执行官阿特·德吉亚斯博士(Aart J. de Geus)与来自北卡罗来纳州通用电气微电子中心的几位工程师共同创建。公司最初名为Optimal Solutions，主要从事开发与销售通用电气开发的逻辑综合技术，此后在发展过程中依靠不断地并购活动获取新的技术来完善自身产品线。新思科技目前拥有14800多名员工，分布在全球132个分支机构。2019财年营业额逾33亿美元，拥有3300多项已批准专利。自1995年在中国成立新思科技以来，新思科技已在北京、上海、深圳、厦门、武汉、西安、南京、香港、澳门九大城市设立机构，员工人数超过1300人。

如今大多数先进的FinFET大批量生产芯片设计都是采用新思科技工具实现的。例如，新思科技近日宣布推出的射频（RF）设计参考流程和配套的设计解决方案套件（DSK），可以加快三星电子的8nm射频低功耗FinFET工艺的设计并提高产能。

铿腾电子(Cadence)

铿腾电子成立于1988年，是电子设计自动化（EDA）软件与工程服务的重要厂商，主要提供IC设计、系统单晶片（SoC）、以及印刷电路板（PCB）所需的软件工具与IP。在1988年，SDA Systems和ECAD两家公司合并组成铿腾电子，同年还收购了Ambit Design System。自1990年代起，铿腾电子通过内部开发以及多项并购行动，逐步建构包含布线、合成、以及硬体模拟等完整的设计解决方案。1999年铿腾电子收购了Quickturn；2002年收购IBM的硬体模拟业务；2003年又收购了Get2Chip等业务。2010年起，公司开始强化IP业务，再次收购买了记忆体IP厂商Denali。2013年收购可配置处理器IP厂商Tensilica，后来又陆续收购包括Cosmic Circuits、Evatronix的IP部门、以及Transwitch的HIS部门，建立完整IP产品组合。2021年，铿腾电子的收入达29.88亿美元。目前，铿腾电子在23个国家拥有员工超9300人。

Siemens EDA（原Mentor Graphics)

Mentor Graphics是一家从事电子设计自动化（EDA）的跨国公司，仅次于新思科技和铿腾电子。该公司于1981年创立，其总部位于美国俄勒冈州的威尔森维尔市(Wilsonville)，提供完整的软件和硬件设计解决方案。2016年，被西门子收购以45亿美元收购，并入西门子数字化工业软件部门，这也使其成为全球最大的跨国公司之一。2021年1月起，Mentor Graphics更名为Siemens EDA。该公司在全球范围大约有4400名雇员，年收入大约10亿美元。

在EDA软件领域，中国也有接近30家的EDA企业，包括华大九天、国微集团、概伦电子、芯和半导体、芯华章等公司目前处于国产EDA软件的一线阵营。

其中，华大九天（北京华大九天科技股份有限公司）是国产EDA龙头企业，该公司成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的开发、销售及相关服务业务。主要产品包括模拟电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、平板显示电路设计全流程EDA工具系统和晶圆制造EDA工具等EDA软件产品。2021年EDA软件销售营收占总营收的85.61%。2022年7月29日，华大九天在创业板上市。招股书显示，2020年华大九天已成为我国第四大EDA软件供应商，市场份额6%左右。按照上市日期来算，至8月8日，华大九天上市9天，连涨9天。

此外，在2022世界半导体大会上，江苏省工业和信息化厅副厅长池宇表示，将加快推动创新平台载体的建设，包括国家级集成电路特色工艺和封装测试创新中心、国家第三代半导体技术创新中心，以及南京无锡国家芯火双创基地等国家级创新平台载体的建设。目前，南京EDA创新中心已经报到科技部，这是国内第一个报到科技部的EDA创新中心，目前在审批中。

再说回来，用于GAAFET架构集成电路所必须的ECAD（EDA）软件主要应用于先进制程芯片。例如，三星电子已经开始生产基于3纳米全环绕栅极（Gate-All-AroundT,简称 GAA）制程工艺节点的芯片。不过，台积电和英特尔则认为在3nm制程上，FinFET仍有可为，而台积电准备在2nm制程中引入GAAFET。

由此可见，对于EDA软件的管控也主要集中于先进制程，对中国芯片公司短期影响不大，但对于三星和台积电来说在商业合作商或许会有限制。

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