EDA軟件有著“芯片之母”的稱號,在其核心能力自主化成為不得不做的一項選擇時,2020年成為國產EDA迎來新發展的元年。
從2020年開始,華大九天、概倫電子、廣立微三家國內老牌EDA公司陸續啟動上市,并分別在模擬電路、SPICE建模、良率分析等不同領域“各自美麗”;同時,2020年也有芯和、鴻芯微納、芯華章、芯行紀等新興EDA公司,在國外巨頭夾縫中實現快速發展,融資頻次和數額顯示賽道價值受到重估,國產EDA的高壁壘、稀缺性、戰略性也終于走進人們的視野。
然而經歷3年多的迅速成長發展,國產EDA碩果與爭議并存。如今站在半導體產業周期底部的特殊節點,業內對國產EDA發展路徑是否更加清晰?未來路在何方?對即將到來的產業景氣上行機遇,是否準備好了?
機遇和挑戰
過去數年中,數據顯示,國內EDA產業整體發展速度遠超許多人的想象。
在集成電路設計年會ICCAD2023上,一組國產EDA的發展數據公布:在全球140家EDA企業中中國擁有87家。并且中國EDA市場成長率也遠超全球EDA平均成長率,根據SEMI統計,2020年全球EDA市場規模(含IP,約40.38億美元)為114.67億美元,同比增長11.63%。而2020年中國市場增長高達27.7%。根據中國半導體協會平臺發布的數據顯示,預計2022-2025年中國EDA市場將保持高速增長,復合年均增長率為15.64%。
在中國成為全球半導體產業規模最大且兼具高成長性的重要市場之際,國產EDA的快速發展有其堅實基礎:不僅得益于行業賽道的高價值、中國以半導體為代表的數字經濟整體的進步,同時獨立自主的發展戰略也在推動這一特殊產業環節持續活躍。
EDA處于整個IC產業鏈上游,決定著集成電路的產業競爭力。沒有EDA軟件的配合,突破架構、制程限制難度更大。
業內人士稱,諸如國產大算力芯片設計公司,GPGPU, AI, CPU等領域快速發展,出于供應鏈安全考慮,大量國產EDA使用需求將持續釋放。
2023年,中國集成電路設計企業依然有3451家,比去年3243家多了208家;預計全年銷售額5774億元,相比2022年增長了8%,其中銷售過億的企業有625家,比2022年也增加了59家。中國設計企業數量與收入穩健成長,為國產EDA提供了廣闊的應用空間。
此外,EDA賽道本身具備穿越周期的穩定性。其原因一方面是EDA研發門檻高,具備技術和產業資源的高價值屬性;另一方面,EDA軟件處于產業上游,產業周期性波動對EDA等必要研發工具的影響相對較小。
數據顯示,在歷史上全球半導體產業經歷數次周期輪動,但其中EDA至少在近十年來都保持了5%以上的增長。其中Synopsys、Cadence這樣已經建立一定壟斷優勢的巨頭企業,即便是在2022年的市場環境中,其營收增長都接近20%。
但是繁華之下,國內EDA產業存在的薄弱環節和現實挑戰亦不容忽視。
除了華大九天、概倫等在模擬EDA能滿足一定國產化導入的需求外,國內能提供數字全流程公司還是少數。公開報道顯示,鴻芯微納、芯華章、芯和等是少數能提供數字實現、數字驗證、封裝設計等全流程的國產EDA企業。
過去一年以來一級市場經歷“速凍”期,上市門檻大幅收窄,進一步考驗國產EDA公司自我造血能力。今年公開的EDA領域融資只有國微芯、芯華章、九霄智能、聯方電子、培風圖南等數家,顯示了資本市場越來越“精挑細選”。
另外,國產EDA工具發展尚需必要的時間積累和考驗,其中特別是對于新興企業來說,大多數仍處在和客戶導入、打磨階段。市場與產業期待國產EDA爆發期到來。
并購非唯一路徑
機遇和挑戰并存,國產EDA如何破繭成蝶?
EDA工具作為由“多工具”組成的軟件集群,加深與產業的生態化發展的同時,形成全流程工具鏈,被行業視為實現EDA國產化突破的兩大要義。
由此,有觀點認為,加速并購、迅速擴張,將成為國產化發展可行路徑之一。過往國際EDA三巨頭通過并購快速形成鼎足之勢,也常被產業拿來作為樣板學習借鑒。
不過如今國產EDA身處環境與國際三巨頭當年所處的發展環境,存在一定的條件差異。也就是說,并購擴張的路線并不一定適合現行國內EDA企業發展。
首先國際三巨頭的并購是在企業積累了足夠實力后才進行的。行業第一的Synopsys1986年成立,憑借自研邏輯綜合工具,營收快速增長,第一起并購是四年后的1990年,購買了 VHDL 仿真業務。1992年,新思科技在納斯達克交易所上市,具備充盈資金后,在90年代才開始大規模并購。
華大九天、概倫電子兩家公司也是在登陸二級市場之后,才密集啟動多起產業并購。不過隨著今年國內IPO收緊,通過資本市場工具撬動更多資源,對新興EDA企業來說短期很難成為主動選項。
需要指出的是,并購失敗案例亦比比皆是。并購最終目的是為補齊工具鏈,但據電子科技大學教授黃樂天撰文指出,Cadence在2005年收購Verisity,就是典型的失敗案例,其并沒有成功借由收購實現在下一代高級語言上領先于產業、重塑Cadence在前端驗證的榮光;另外Synopsys當年收購Spring Soft后,也并沒有在模擬領域實現市場規模的突破。
對現代企業來說,并購通常意味著運營風險增加。EDA技術的開發和產品的落地必然需要一定的技術積累和時間保障,若沒有足夠強大的自我造血能力,初創的EDA 公司希望短時間透過大量招聘及并購,進行多頭并進的快速發展,運營風險非常高。如華大九天800多人前三季度實現6.39億營收,扣非凈利潤1856萬。如果一家公司人員規模突增至1000個人后,又需要多少營收才可能實現盈利,給股東創造價值呢?
另外,并購使得產線過長,看似總的投入很大,但拆開到具體細分領域,可能會進一步“攤薄”,導致研發投入的相對不足。從前端到后端乃至IP需要巨大研發投入,三大EDA國際巨頭的研發投入基本保持在占營收規模的30%以上,高達十幾億美金。以華大九天招股書披露可以看到,公司在上市前的研發投入規模在19/20/21年分別為1.35/1.83/3.04億人民幣,研發投入絕對規模僅占新思科技、楷登電子等主要國際競爭對手的0.99%至4.21%之間。本就不多的投入,在企業并購后,分攤到更長的戰線,恐怕將會更加“捉襟見肘”。
傳統三巨頭的并購動作,是在充分開放的市場條件下進行的。當前國外收購面臨各種“卡脖子”,國內項目又多數處于起步階段,缺乏合適的并購標的。
有產業投資人士表示:“對于當下的國產EDA來講,若進行橫跨多個產業鏈的快速擴張,需要思考這到底會對企業核心競爭力的提高起到多大的幫助?特別是當前資本收緊的條件下,反過來勢必會給企業的運營帶來較大的壓力。”
“國產EDA發展有自己的歷史和現實。”上述人士稱,并購一定是國產EDA未來某個階段跳不開的話題,但當前確實仍缺乏足夠的積累。“國產EDA仍處在發展初期,需要立足自主創新,一方面實現工具的完善布局,另一方面培養用戶習慣,實現商業邏輯的閉環、落地。”
國產EDA群英相
國產EDA發展之路,在持續摸索中已經積累起了一定的經驗和成功案例。可以說,這是結合國內產業發展階段和實際需求,是一條屬于自身特色的發展之路。
EDA的高技術門檻即便是在工業軟件領域都是金字塔尖的存在,而人才、時間、領域正是當前國產EDA公司發展三大要素:通過吸納“少而精”的人才供給,聚焦某一領域形成“投入密度”的優勢壓制,以最快速度打造出在領域內領先的全流程工具。透過這種方式打造出競爭力并贏得用戶的信任,形成自己的“護城河”。
比如國產EDA企業華大九天,在適時并購之外,聰明地選擇集中力量在自己擅長的模擬領域進行布局,不斷打磨產品、逐步強化企業自身的造血能力,在這一領域形成護城河后,后來者也很難在它所專注的模擬電路領域有所作為。而華大九天獲得更多的客戶青睞和資本去壯大后,再進一步向外拓展、完善面狀布局。
目前,數字領域也有幾家公司在各自聚焦的領域專注投入,完成了全流程工具的研發,建立起屬于國產EDA自身的護城河。單位領域投入的人才密度打造的是競爭力,對后來者也是難以逾越的壁壘。其中,鴻芯微納、芯華章、芯和已經在這條發展道路上,打造出數字實現、數字驗證、封裝設計的全流程EDA工具。
聚焦數字驗證領域,芯華章從底層框架開始全新構建的FusionVerify平臺,能融合不同的工具技術,對各類設計在不同場景需求下,都可以提供定制化的全面驗證解決方案,獲得來自人工智能領域的燧原科技、清微智能,光芯片設計的曦智,RISC-V的芯來科技,以及GPU領域的天數智芯、壁仞等眾多客戶認可。
據了解,芯華章是唯一完成數字驗證全流程覆蓋的國產EDA公司,并且基于提出的EDA 2.0理念不斷尋求差異化創新。比如其HuaPro P2E第二代產品獨創雙模功能,在超大規模SoC商用部署中實現高達10M的仿真速率,大幅降低中國中小芯片企業的大芯片項目投入門檻;2023年推出的硬件仿真系統HuaEmu E1是國內首臺驗證規模超百億的硬件仿真器,在清微智能項目上達到1-10MHz的高運行性能;GalaxSim融合最新算法打造的獨有的智能分割以及分布式仿真技術,在某客戶25000+的Test Case中功能測試通過率已經達到100%。
鴻芯微納基于統一的層次化數據模型,打造數字實現全流程工具,從邏輯綜合、布局布線、Signoff等多個環節幫助后端設計師完成從RTL到GDS的設計。公司首席技術官、聯合創始人王宇成表示,鴻芯微納已經完成20多個本土先進工藝流片。
鴻芯微納目前在數字芯片后端設計上已經取得諸多成績。比如其2019年發布國內第一款布局布線工具Aguda,2020年在國內第一次成功實現本土7nm先進工藝手機芯片流片驗證;2022年7月完成對三星5nmEUV工藝的支持;2022年12月發布邏輯綜合RocSyn、時序簽核ChimeTime、功耗簽核HesVesPower,公司也成為本土第一且唯一的數字芯片后端全流程的企業。
芯和半導體成立于2010年,聚焦在封裝領域提供全鏈仿真EDA解決方案,集首創革命性的電磁場仿真器、人工智能與云計算等一系列前沿技術于一身,提供覆蓋芯片、封裝到系統的全產業鏈仿真EDA解決方案。
據了解,芯和核心算法技術已獲得重大突破,產品從單個工具發展到30多款工具,并且和概倫電子、思爾芯、芯耀輝、芯動科技、Tower半導體、通富微電、銳杰微和羅德與施瓦茨等建立了廣泛的產業合作。
“國產EDA市場潛力巨大,類似芯和、鴻芯微納、芯華章這樣的優質公司,目前絕對規模雖然還有差距,但已經積累了正面驅動的巨大勢能,具備成為下一個華大九天,乃至下一個synopsys、cadence和西門子等國際巨頭的潛力”。有機構投資人如是稱。
這就是國產EDA基于產業發展現狀,打造的本土化發展之路。當在全面戰場上無法與競爭對手開展正面較量時,國產EDA先專注在某個細分領域,打造自己的競爭優勢和口碑,從點工具的領先,到局部領域的全流程,再到最后實現整個EDA工具的全流程。
中信證券計算機團隊今年9月的一份研報指出,數字IC設計EDA工具或占EDA市場的半壁江山,國內龍頭數字EDA全流程雛形已現,有望基于部分具有全球化競爭力的點工具加速自研打造數字EDA全流程平臺。同時,國內EDA龍頭對產品算法持續創新,有望實現部分工具對全球EDA龍頭的追趕和超越。
結言:行穩致遠 勢在必行
雖然國產EDA整體發展面臨挑戰,但本土EDA軟件工具在部分模塊上已經取得研發突破及銷售。未來隨著中國半導體產業持續增長繁榮,本土EDA軟件工具發展勢在必行。縱觀幾十年國內外的發展,一條清晰的本土化發展之路呈現在眼前。
首先是專業專注。沒有誰一口氣吃成胖子,成熟如華大九天等公司,也是先在某個領域打造自己的競爭力,對于新興的國產EDA公司來講,所聚焦的數字IC設計EDA點工具,產品種類諸多,涉及技術門類廣闊,因此在工具研發、并購整合和產業合作方面更加不能操之過急,要集中資源辦大事。
其次要堅定投入。硬科技沒有捷徑,必須從國家到資本再到公司毫不動搖投入。英偉達也曾有過至暗時刻、OpenAI在微軟投資之前曾經難以運營。偉大公司的背后往往是持續而堅定的投入。
然后要有差異創新。立足自主,國產EDA同時要結合所處的市場、政策和自身技術優勢,聚焦于國內IC企業的EDA工具需求,更靠近客戶,根據痛點尋找解決方案,以后發優勢,打造差異化EDA工具,實現要追趕,更要做到超越。
伴隨資本越來越“精挑細選”,國產EDA越來越需要摒棄雜音,立足工具和用戶兩個基本點,深耕自主創新,才能走得更遠。
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