芯愿景EDA軟件技術(shù)究竟如何?能否扛起中國(guó)芯片自主重任

　　2020年5月，美國(guó)升級(jí)對(duì)華為技術(shù)封鎖力度，宣布凡是使用美國(guó)技術(shù)和設(shè)備的廠(chǎng)商，供貨華為時(shí)都需向美國(guó)商務(wù)部申請(qǐng)。這種變相的“申請(qǐng)”，基本上切斷了華為從美獲得芯片技術(shù)支持的可能。

　　禁令下達(dá)后，舉世嘩然。華為重要合作伙伴，世界上最先進(jìn)的芯片制造商——臺(tái)積電因此而遭到美國(guó)強(qiáng)勢(shì)調(diào)查，或不能再為華為供貨。這是當(dāng)前國(guó)人最關(guān)切的問(wèn)題，也反映了我國(guó)嚴(yán)重缺乏先進(jìn)芯片制造技術(shù)之現(xiàn)狀。

　　然而，在芯片制造環(huán)節(jié)受限之前，有個(gè)更不為人知，影響卻更為“致命”的技術(shù)已被美國(guó)封鎖［21］ ，那就是被業(yè)界譽(yù)為“芯片之母”、芯片產(chǎn)業(yè)“皇冠上的明珠”的EDA軟件。

　　EDA軟件對(duì)于芯片的重要性，就相當(dāng)于操作系統(tǒng)對(duì)電腦的重要性。長(zhǎng)不過(guò)十幾毫米的芯片，里面包含幾十億甚至幾百億晶體管。任何一個(gè)出了差錯(cuò)，芯片都不能使用。因此，每顆芯片在被制造之前，都必須精確設(shè)計(jì)。而EDA軟件，便是芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工具。沒(méi)有它，整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈都將崩潰。

　　長(zhǎng)久以來(lái)，EDA軟件都被鏗騰電子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和明導(dǎo)國(guó)際（MentorGraphics）三家壟斷。我國(guó)能提供商用EDA軟件的廠(chǎng)商，僅十家左右。盡管與國(guó)際第一梯隊(duì)相比，它們力量還很微弱。但有了從0到1的突破，它們?yōu)樾酒瑖?guó)產(chǎn)化帶來(lái)了巨大希望。

　　近日，芯愿景以國(guó)內(nèi)首家EDA廠(chǎng)商的身份上報(bào)科創(chuàng)板，成為市場(chǎng)焦點(diǎn)。它的EDA軟件能夠有效支持芯片工藝和技術(shù)分析，并服務(wù)芯片設(shè)計(jì)廠(chǎng)商。以EDA軟件為支持，芯愿景服務(wù)了全球上萬(wàn)家芯片企業(yè)。高通、英特爾、三星等全球前十半導(dǎo)體企業(yè)中，有六成是公司服務(wù)對(duì)象。

　　那么，芯愿景EDA軟件技術(shù)究竟幾何？它能否突破芯片產(chǎn)業(yè)“命門(mén)”，扛起中國(guó)芯片自主重任？

　　芯片“皇冠明珠”EDA軟件商用

　　EDA軟件50年歷史中，我們不是沒(méi)有過(guò)機(jī)會(huì)立于全球技術(shù)之巔。

　　1994年以前，“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”對(duì)中國(guó)實(shí)行EDA軟件禁運(yùn)管制，倒逼我國(guó)研發(fā)出自己的EDA軟件——熊貓系統(tǒng)。然而，隨著1994年禁運(yùn)令取消，國(guó)內(nèi)EDA軟件研發(fā)近乎止步?！霸觳蝗缳I(mǎi)、買(mǎi)不如租”的思想盛行，有了進(jìn)口軟件，少有資金再愿意光顧這個(gè)“十年難磨一劍”的產(chǎn)業(yè)研發(fā)領(lǐng)域。

　　如今再回首，幾十年的技術(shù)差距早已形成巨大鴻溝。而EDA軟件特性，決定了這種鴻溝短時(shí)間內(nèi)難以逾越。

　　一方面，不同于一般軟件，EDA軟件要支持芯片開(kāi)發(fā)，必須與半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝深度綁定。因此，半導(dǎo)體硬件的“摩爾定律”亦約束著EDA軟件。也就是說(shuō)，隨著半導(dǎo)體工藝快速更新迭代，EDA軟件亦需不斷升級(jí)更新，以支持硬件開(kāi)發(fā)。由此，持續(xù)高額的研發(fā)投入總伴隨著EDA軟件廠(chǎng)商。

　　以鏗騰電子和新思科技為例，2010年以來(lái)，兩者每年都要拿出經(jīng)營(yíng)收入的30％以上用于研發(fā)。2018年，鏗騰電子研發(fā)投入超過(guò)10億美金。

　　另一方面，EDA軟件鏈條很長(zhǎng)，涉及到前端設(shè)計(jì)仿真、后端布局規(guī)劃、物理驗(yàn)證等全過(guò)程。為了擴(kuò)大市場(chǎng)，EDA廠(chǎng)商往往會(huì)以并購(gòu)方式向全鏈延伸，打造軟件平臺(tái)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)EDA公司并購(gòu)史上，僅鏗騰電子、新思科技、明導(dǎo)國(guó)際三家頭部廠(chǎng)商就參與了200多次并購(gòu)。這種高資本投入整合起來(lái)的平臺(tái)資源，構(gòu)成了頭部廠(chǎng)商強(qiáng)大的護(hù)城河。

　　總結(jié)來(lái)說(shuō)，EDA軟件高研發(fā)、平臺(tái)化兩大性質(zhì)，決定了行業(yè)壟斷格局。后來(lái)者要想進(jìn)入分羹，將非常困難。多年以來(lái)，全球三大廠(chǎng)商占據(jù)了我國(guó)95％以上的市場(chǎng)份額，給了國(guó)內(nèi)企業(yè)極“小”的發(fā)揮空間。

　　2002年，芯愿景成立，其團(tuán)隊(duì)多出自中科大計(jì)算機(jī)系，年齡不過(guò)30歲。面對(duì)壟斷巨頭，技術(shù)、資金還相當(dāng)薄弱的芯愿景，該如何應(yīng)對(duì)？

　　從一開(kāi)始，芯愿景就選擇了“專(zhuān)”、“精”的道路，僅將自身EDA軟件定位為“芯片分析和設(shè)計(jì)服務(wù)所用”，而非全面的軟件平臺(tái)。所謂芯片分析，即分析市場(chǎng)上已有芯片的技術(shù)和工藝，或是為了學(xué)習(xí)和借鑒一流技術(shù)，或是為了鑒定知識(shí)產(chǎn)權(quán)，防止專(zhuān)利被侵犯。

　　為了服務(wù)芯片分析領(lǐng)域，芯愿景將研發(fā)重點(diǎn)放在圖像采集、處理、驗(yàn)證等重要環(huán)節(jié)上。一方面，公司努力提高產(chǎn)品和市場(chǎng)主流EDA軟件的兼容性，以便商用，為有芯片分析需求，或是部分芯片設(shè)計(jì)企業(yè)所用；另一方面，自研EDA軟件技術(shù)不斷精進(jìn)，為公司日后轉(zhuǎn)型踏入芯片分析領(lǐng)域打好基本功。

　　在這種僅專(zhuān)注細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展思路下，芯愿景取得了突破。如今，它是國(guó)內(nèi)僅有的10家左右EDA軟件供應(yīng)商之一。其六大軟件產(chǎn)品線(xiàn)、38個(gè)軟件產(chǎn)品，能與主流EDA軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并支持OpenAccess、SPICE等多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。

　　然而，我們不能否認(rèn)的是，芯愿景每年400萬(wàn)左右的營(yíng)收規(guī)模，與國(guó)際一流廠(chǎng)商相去甚遠(yuǎn)，甚至離第一大國(guó)產(chǎn)EDA廠(chǎng)商華大九天亦有差距。但其商用化EDA軟件，幫助公司開(kāi)拓芯片分析和設(shè)計(jì)服務(wù)領(lǐng)域，并成為國(guó)際領(lǐng)先的芯片分析廠(chǎng)商。從此，芯愿景從另一角度，加速芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

　　“拆解”芯片助后進(jìn)者居上

　　盤(pán)點(diǎn)國(guó)內(nèi)其他芯片分析廠(chǎng)商，如圣景微、深科特等，它們盡管也有自研基礎(chǔ)軟件，但僅供自用。

　　不難推測(cè)，這些芯片分析廠(chǎng)商之所以沒(méi)有實(shí)現(xiàn)軟件商用，是因?yàn)樗鼈兊漠a(chǎn)品在電路圖清晰度、支持工藝先進(jìn)度、與主流EDA軟件數(shù)據(jù)交互等方面做得不夠成熟。而芯愿景商用的軟件，證明了其扎實(shí)的技術(shù)基本功。

　　有自研EDA軟件作支撐，芯愿景逐漸成長(zhǎng)為國(guó)際領(lǐng)先的芯片分析廠(chǎng)商。

　　與美國(guó)一流企業(yè)TechInsights相比，芯愿景亦毫不遜色。它所能分析的最小工藝制程達(dá)到7納米，在封裝分析、圖像采集等方面，它的技術(shù)均與TechInsights比肩。如今，芯愿景每年分析產(chǎn)品達(dá)6500多種，累計(jì)客戶(hù)1500多家，正逐漸追平與TechInsights的規(guī)模差距。

　　考慮到中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)大環(huán)境，如芯愿景這般具備先進(jìn)技術(shù)分析能力的廠(chǎng)商注定要成為“香餑餑”：

　　起步晚已是我國(guó)芯片業(yè)不可改變的事實(shí)。對(duì)于很多后來(lái)者而言，如何更快追趕上“前輩”的步伐？除了潛心鉆研技術(shù)原理以外，學(xué)習(xí)“前輩”一流技術(shù)，并以此改進(jìn)自身也同樣重要。

　　例如，在高度依賴(lài)設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)的模擬芯片市場(chǎng)，我國(guó)自給率不足14％。在工業(yè)等高端領(lǐng)域，自給率更是不足5％。為了彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)從業(yè)者經(jīng)驗(yàn)不足，芯片分析非常必要。廠(chǎng)商將先進(jìn)芯片的工藝細(xì)節(jié)、電路布圖清晰呈現(xiàn)給年輕的設(shè)計(jì)師，讓他們看到，前輩們是如何將幾十年經(jīng)驗(yàn)?zāi)Y(jié)于一塊芯片之上，進(jìn)而啟發(fā)他們提高芯片性能、縮短研發(fā)周期。

　　在專(zhuān)利保護(hù)方面，芯片分析亦是不可或缺的環(huán)節(jié)。

　　隨著海思、展訊等越來(lái)越多優(yōu)秀國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商崛起，我國(guó)專(zhuān)利保護(hù)意識(shí)也在不斷增強(qiáng)。2013年至2018年，我國(guó)集成電路領(lǐng)域?qū)＠_(kāi)總數(shù)年均復(fù)合增長(zhǎng)率10．8％，但同時(shí)，2009年至2018年，人民法院審理一審知識(shí)產(chǎn)權(quán)案件數(shù)年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)28．1％，遠(yuǎn)快于專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)鏊佟Ｓ纱丝梢?jiàn)，專(zhuān)利保護(hù)對(duì)企業(yè)發(fā)展十分重要。

　　芯愿景整合了項(xiàng)目中積累的共性圖像或電路數(shù)據(jù)等信息，形成了自有芯片專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，為很多公司實(shí)行侵權(quán)分析和取證工作，幫助其合理維權(quán)。當(dāng)前，公司數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了3．1萬(wàn)余個(gè)集成電路產(chǎn)品、6．7萬(wàn)余份芯片技術(shù)報(bào)告。2018年，芯愿景知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析鑒定收入突破2800萬(wàn)規(guī)模。

　　2017至2019年，芯愿景芯片分析收入從5520萬(wàn)元增長(zhǎng)至1．29億元，翻了一倍不止；其凈利潤(rùn)更是從2594萬(wàn)飛速增長(zhǎng)至7594萬(wàn)。高業(yè)績(jī)?cè)鏊僮C明了芯愿景在中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)的高服務(wù)價(jià)值。

　　然而，透過(guò)芯愿景部分產(chǎn)品的波動(dòng)性業(yè)績(jī)，我們不難看出，芯片分析是一門(mén)高度定制化的生意，想要快速放量并不容易。三年內(nèi)，公司芯片技術(shù)分析、知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析鑒定的收入與毛利率均呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。波動(dòng)的原因，是項(xiàng)目難度各異、規(guī)模不一，公司為此耗費(fèi)的人力和時(shí)間成本也各不相同。

　　如何將多年服務(wù)經(jīng)驗(yàn)共性提煉出來(lái)，形成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，進(jìn)而做更“省時(shí)省力”的生意，是芯愿景做大芯片分析規(guī)模后，所要考慮的問(wèn)題。

　　設(shè)計(jì)服務(wù)帶動(dòng)新增長(zhǎng)

　　IP授權(quán)服務(wù)，就是芯愿景近年來(lái)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化的重要成果。

　　所謂IP，就是芯片上已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、可重復(fù)使用的模塊，它具備某些特定功能，裝載在芯片上，可“即插即用”。這一過(guò)程類(lèi)似于搭積木，芯片IP就好比是積木局部。將預(yù)先搭好的各個(gè)局部組裝起來(lái)，便可迅速搭建成完整的模型。

　　2011年，我國(guó)芯片設(shè)計(jì)廠(chǎng)商才534家，到了2018年，這一數(shù)字已經(jīng)增長(zhǎng)至1638家。這背后，體現(xiàn)的是我國(guó)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展壯大，競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的現(xiàn)實(shí)。市場(chǎng)上同質(zhì)化芯片數(shù)量越來(lái)越多，對(duì)于芯愿景這樣專(zhuān)業(yè)的芯片分析廠(chǎng)商而言，就意味著它所能捕捉到的技術(shù)和工藝共性越來(lái)越多。

　　依托自有EDA軟件，芯愿景形成了支持5萬(wàn)個(gè)以上項(xiàng)目集成電路圖像、標(biāo)注和電路圖存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)。這對(duì)公司凝結(jié)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)共性，形成自己的IP起到了極大幫助。目前，公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了十余款嵌入式安全防護(hù)類(lèi)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與控制類(lèi)、通用基礎(chǔ)類(lèi)IP，發(fā)放授權(quán)超過(guò)3萬(wàn)個(gè)。

　　參考EDA巨頭新思科技、國(guó)內(nèi)EDA最大廠(chǎng)商華大九天，他們也都在業(yè)務(wù)發(fā)展過(guò)程中，積累了自己的IP，并將其發(fā)展成重要業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn)：

　　2019年，隨著全球半導(dǎo)體增速放緩，新思科技EDA軟件收入增速?gòu)纳夏甑?9％降至19％。與之對(duì)比的，是公司IP服務(wù)收入占比從28％升至31％，且正在以平均每年18％的速度增加，帶動(dòng)了公司業(yè)績(jī)有力增長(zhǎng)。

　　華大九天在EDA軟件發(fā)展過(guò)程中，亦十分注重IP培養(yǎng)。它自主研發(fā)并流片驗(yàn)證的高速接口IP，可以支持十幾種高速接口協(xié)議，已經(jīng)成功應(yīng)用在客戶(hù)芯片產(chǎn)品中并量產(chǎn)超萬(wàn)顆。

　　由此可見(jiàn)，IP是很多EDA廠(chǎng)商的業(yè)務(wù)拓展方向，具有巨大發(fā)展前景。

　　2018年，芯愿景IP首次實(shí)現(xiàn)商用。2019年，公司IP授權(quán)收入達(dá)到1038萬(wàn)，較上年增長(zhǎng)96％。為了培養(yǎng)更多優(yōu)質(zhì)IP，芯愿景擬籌資9373萬(wàn)元，用于物聯(lián)網(wǎng)芯片IP開(kāi)發(fā)，并搭建IP和產(chǎn)品驗(yàn)證平臺(tái)，加快IP部署。

　　EDA軟件，是芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工具，被稱(chēng)為芯片產(chǎn)業(yè)“皇冠明珠”。作為國(guó)內(nèi)寥寥幾家EDA軟件廠(chǎng)商之一，芯愿景備受矚目。無(wú)可諱言，它的軟件與新思科技等巨頭相比差距甚大。但有自研軟件支持，芯愿景得以提供芯片分析和設(shè)計(jì)服務(wù)，高效助力芯片國(guó)產(chǎn)。隨著其EDA軟件愈加成熟、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化程度愈高，芯愿景有望成國(guó)際頂尖芯片服務(wù)商。