财聯社6月4日訊（編輯 宣林）ChatGPT概念股遭市場熱炒，業内認為，ChatGPT極度依賴算力，算力晶片複雜度和數量需求急劇上升，變相提升了EDA需求。另一方面，人工智能技術也可以優化EDA工具，進一步提升晶片設計的效率。
EDA是內建電路産業鍊最上遊、最高端和最核心的産業，被稱為半導體行業的“七寸”，幾乎沉澱了整個半導體産業中所有的核心技術問題，其涉及的晶片IC設計、布線、驗證和仿真等方面都直接決定着內建電路的産業競争力。目前全球EDA市場由新思科技（Synopsys）、铿騰電子（Cadence）和西門子EDA三巨頭壟斷，2020年CR3高達近70%，而大陸本土EDA企業在上世紀90年代昙花一現後迅速衰落，直到2008年後華大九天、概倫電子、廣立微、芯華章等從三巨頭業務鍊的“縫隙中”切入市場，再次推動EDA國産化。
好消息是，華為不久前宣布已基本實作14nm以上EDA工具國産化，2023年将完成對其全面驗證。華為被美國列入實體清單後，遭三大海外EDA巨頭斷供，此後一直試圖聯合國内相關廠商共同推動EDA的國産化。市場人士表示，雖然不确定華為合縱連橫所建構的14nm以下國産EDA軟體生态究竟競争力如何，但中國EDA産業無疑正在進入新的篇章。
▌EDA——半導體皇冠上的明珠、數字經濟基石 高研發投入+穩固生态聯盟造就行業巨頭
EDA有着“晶片之母”稱号，一個完整的內建電路設計和制造流程主要包括工藝平台開發、內建電路設計和內建電路制造三個階段，三個設計與制造的主要階段均需要對應的EDA工具作為支撐。
根據ESD Alliance 資料，2016年至2021年全球EDA市場規模從85.23億美元增長至132.75億美元，複合增長率9.27%。Verified Market Research資料顯示，2028年全球EDA市場規模有望達到215.6億美元。盡管相較于千億美元以上規模的內建電路産業，EDA市場規模微不足道，但卻必不可少，杠杆效應明顯。根據SEMI資料，2021年132億美元的EDA市場支撐着年産值幾百億美元的IC裝置行業、年産值幾千億美元的IC制造行業、年産值幾萬億美元的電子産業、以及年産值幾十萬億美元的數字經濟。EDA是這條倒金字塔型産業鍊的基石，是內建電路、電子資訊、乃至全球數字經濟的賦能者。
全球EDA行業參與者分為三級競争梯隊。第三梯隊企業聚焦于某些特定領域或用途的點工具，整體規模和産品完整度與前兩大梯隊的企業存在明顯差距。國産廠商華大九天在部分領域擁有全流程工具，處于第二梯隊。而擁有完整、全流程産品的Synopsys、Cadence和Siemens EDA屬于第一梯隊，2020年CR3達69.54%，壟斷市場。
高壟斷的背後是高企的壁壘——持續高強度的研發投入和上下遊協同的生态聯盟。
研發投入方面，随着半導體行業迅速更新疊代，三大巨頭不斷推出領先技術引領EDA行業發展，如Synopsys近年陸續推出業界最快的仿真系統ZeBu Server-4；Cadence釋出功能驗證領域突破性産品Palladium Z1；Mentor Graphics不斷更新其占全球領先地位的PCB設計解決方案。三大巨頭每年的研發費用率基本保持在30%以上的水準，2021年Synopsys和Cadence的研發費用率分别高達35.80%和37.95%。
另一大壁壘是晶片設計廠商、EDA廠商和晶片制造廠商之間的鐵三角關系。随着工藝及制程的更新，晶片的設計成本呈現非線性增長态勢，三方更傾向于保持穩定的合作關系以将各類不确定性以及流片的風險降至最低。頭部廠商們在過去三十年裡積累了大量的合作經驗和相關IP，形成了極其穩定，且聯系相當密切的生态聯盟。同時整個晶片産業設計、制造及應用産業鍊的持續發展由上述鐵三角關系緊密配合、共同推進，單一參與者短期内難以對行業格局變化産生決定性影響。
不過，晶片設計涉及的流程、種類和工藝的複雜多樣性導緻EDA細分工具衆多，除生态壁壘外，不同細分領域的技術壁壘同樣較高。對于頭部公司來說，難以在短期内同時覆寫諸多細分領域，這使得初創公司能夠通過差異化競争進入EDA行業，同時為國産廠商提供了發展的契機。
▌三大巨頭強勢并購 國産EDA“夾縫”求生 ChatGPT或提供翻身資本
與大衆印象不同的是，中國EDA産業起步非常早。80年代，因巴黎統籌委員會禁止向中國銷售先進電子CAD軟體，中國正式啟動EDA國産化工程，1993年開發出“熊貓系統”。熊貓EDA一經面世，短時間内就被裝至20家設計公司，完成近200個晶片品種，但好景不長，1994年“巴統”禁令取消後，海外EDA三巨頭大舉進入中國市場，向熊貓系統祭出了一套“組合拳”。
當時熊貓EDA比對華晶，局限于模拟晶片，門類太少，溢價能力弱，并且極其缺乏IP，增值服務幾乎沒有。國際巨頭們專門針對熊貓系統的強勢環節提供免費工具，同時又在熊貓覆寫不到，或相對較薄弱的其他環節提高收費，定向狙擊國内EDA企業。另一方面，巨頭們在對學術機構的覆寫上，進行無償捐贈，提出共建實驗室，從高校開始培養整個行業的使用習慣，占領使用者心智。熊貓系統在多重夾擊下，被迫離開内地市場，轉向中國香港、中國台灣，甚至一度遠走美國。中國EDA産業在市場競争中學到了第一課， “免費的才是最貴的” 。
直到2008年4月，國家科技重大專項“核心電子器件、高端通用晶片及基礎軟體産品”實施方案經國務院常務會議審議并原則通過，EDA行業作為國家十六個科技重大專項之一再次獲得政策鼓勵和扶持。華大九天、概倫電子、廣立微電子、國微集團和芯和半導體等國産公司開始進入市場的主流視野。
EDA企業擴張的核心手段是收購和并購，公司依靠技術與資本的雙重力量，在擴充産品線的同時将潛在的挑戰者“扼殺”在萌芽狀态。此時國際巨頭們已經通過大量并購優秀EDA點工具廠商實作了EDA全流程覆寫。Cadence于1989年收購Verilog，成功解決了複雜度帶來的晶片性能驗證問題；2001年收購Silicon Perspective，将1C布局工具和S1分析工具收入囊中；2002年收購1BM硬體仿真業務，真正占領硬體仿真高地，一度成為行業霸主。而Synopsys在2002年以8.3億美元收購Avanti，讓公司成為了EDA曆史上第一家可以提供頂級前後端完整1C設計方案的領先EDA工具商，幾次關鍵并購後完成了對Cadence的超越。
國産EDA廠商隻能在三巨頭業務鍊的縫隙中尋找突破口。華大九天選擇了模拟電路仿真軟體，它将晶片領域的全流程設計支援技術遷移到液晶面闆設計全流程，這個技術轉移正好伴随中國液晶面闆的崛起進而占領市場，進而幫助華大九天繼續打開了模拟電路全流程設計的視窗。其他如概倫電子在SPICE模組化工具及噪聲測試系統方面技術處于領先地位，廣立微在良率分析和工藝檢測的測試機方面具有明顯優勢。2020年，華大九天在國内EDA市場以4.5%的市占率排名第四，已經超過另外兩大海外大廠Ansys和Keysight。
對于華為3月底宣布基本實作了14nm以上EDA工具的國産化的消息，有市場人士表示令人振奮，但也表示中國半導體産業本身還有很長的路要走，突破了14nm制程工具的國産化，其實隻是剛剛開始這場追趕國際先進水準的長征，就像徐直軍在誓師大會上所說，雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。
不過，也有分析人士表示，以ChatGPT為首的AI大模型橫空出世後，國産EDA似乎有打 “翻身仗”的資本。随着未來算力提升，AI賦能下的EDA軟體将颠覆傳統設計方式，或許能迫使國内外EDA企業重新站到同一起跑線前。在摩爾定律停滞的大背景下，chiplet等新技術所帶來的“靈活驗證”、“快速疊代”、“方法整合”等新需求，也帶給國産EDA軟體更多機遇。