国产EDA如何突围？
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本文内容转载自云岫资本
EDA（Electronic Design Automation）是电子设计自动化软件的简称，是集成电路设计上游的高端产业，涵盖了集成电路设计、验证、仿真和签核等所有流程，是集成电路设计必需、也是最重要的软件工具。
2020年，全球EDA&IP市场规模超过114亿美元，而美国6家EDA公司合计占据了全球90%以上的市场空间。特别是Synopsys和Cadence两大巨头，占比高达61%，市值都在五百亿美元左右，高达市场规模的5倍——这是由于EDA行业具有毛利率高、壁垒高、龙头效应明显的特点，市场充分认可其估值。
随着5G、人工智能、物联网、自动驾驶等新兴技术的产业化加速，芯片需求量随之激增。据行业知名机构IBS预测，2030年全球集成电路产业规模将超过1万亿美金，是2020年的2.6倍。EDA行业也将随之高速增长。
在中国半导体市场蓬勃发展下，国内EDA的需求增长更加迅猛。据SEMI发布的数据，今年第一季度中国大陆EDA销售额同比暴增99%，然而目前中国本土企业市占率合计不足15%。
当前中国EDA&IP市场规模约为百亿人民币，在半导体产业变革与国产化的大趋势下，即使不考虑国内外市场的估值水平差异，国内也有望产生市值500亿人民币的行业龙头。
今年，国产EDA迎来第一波上市潮。2021年9月2日，国产EDA厂商华大九天获得首发通过，国微思尔芯、广立微、概伦电子的科创板IPO申请也都陆续获得受理。
中国EDA创业企业还有哪些新机会，未来中国EDA产业将走向何方？我们梳理了EDA行业发展历程和未来EDA新产业需求，探究中国EDA产业的未来。
以史为鉴：EDA巨头是怎样炼成的？
20世纪60年代，集成电路产业尚在发展早期，规模较小，芯片的集成度不高，芯片设计玩家以大型IDM公司为主，EDA则主要以in-house EDA的形式存在，仅有少量几家商用EDA公司，例如Applicon、Calma、ComputerVision等，且这些公司的重心还是偏向于机械CAD。
80年代，半导体工艺持续演进，行业蓬勃发展，下游应用与种类也相应大幅增加，由此催生了中小型Fabless芯片设计公司的快速发展。但中小厂商缺乏资源能力开发自己的in-house EDA工具，因此产生了大量对外部商用EDA的需求。
90年代后，集成电路产业进入成熟期，分工模式占主导，in-house EDA模式基本消亡，商用EDA确立主流地位。整个EDA行业经过充分竞争，走出了以Synopsys、Cadence和Mentor Graphics为代表的EDA公司。
此后，这三家企业巩固自身优势的同时，也开启了大规模并购来实现全工具链覆盖，形成了如今Synopsys占据36%，Cadence占据25%，Mentor Graphics占据14%的行业格局，它们也被称为如今的国际EDA三巨头。
回顾全球EDA行业60多年的浩浩荡荡发展史，可以获得一些启示：
第一，技术变革对于EDA行业发展以及公司抓住成功机会有着至关重要的推动作用。
Synopsys的逻辑综合工具就是最典型的例证。过去，芯片设计工程师都是用单个门来手动设计芯片电路，而Synopsys推出的逻辑综合工具Design Compiler把芯片设计思路抽象化，将底层细节都归并到库和CAE工具中，芯片设计工程师可以使用硬件描述语言编写代码来实现芯片功能，功能验证后再通过逻辑综合工具将硬件描述语言转换成逻辑电路图，最后进入制造环节。这极大地提升了集成电路设计的效率，引发了芯片设计行业的流程变革。
至此，数字逻辑设计（前端）和数字实现（后端）开始泾渭分明。借此机会，Synopsys建立了半导体逻辑设计工具的市场优势，为其进一步发展奠定了基础。
第二，EDA公司在创办之初就应该有布局整体解决方案的意识，并在技术基础架构上有很强的从点到面的扩展性，以此增加客户粘性。
目前EDA行业三巨头在个别技术领域都拥有完整的EDA解决方案，其中行业排名第一的Synopsys拥有业界最完整的产品线，不但为芯片设计和验证提供工具，还能够提供强大的IP核以及安全方案，建立了完整的芯片设计数字化流程。其他的小公司往往只能在一个细分领域提供有限的服务和工具，难以做大做强。
创业公司若能在各细分技术领域（例如模拟设计、数字实现或数字验证等）提供完整与差异化的解决方案或平台，才有望满足市场需求，突破巨头垄断格局。
第三，EDA公司需要重视自主知识产权。
知识产权布局帮助EDA巨头形成了较高的商业壁垒。截至2020年，Synopsys拥有4463件专利，占EDA领域专利总数的31.0%，Cadence拥有3119件专利，占比21.6%。可以看出，公司市场份额与专利市占率成正相关。
EDA创业公司若采用第三方商业授权或开源授权的技术来研发产品，在政治、法律、商业等方面都存在极大的风险。
开源技术相关的软著和知识产权归其所有地和公司所属，而目前大多数EDA相关的开源软件作者所在国都是美国，存在风险；即使目前开源协议允许闭源商业发布，也不能保证以后开源协议不会修改。
如果代码非自主开发，公司后续的产品扩展、其他工具技术、数据格式的融合会存在局限性和难度，不利于打造高效融合的验证平台或流程。
第四，并购对于EDA公司成长壮大起到了至关重要的作用，但EDA行业不能“迷信”并购。
EDA行业是并购活跃的行业，据统计，在过去的30年中，发生在EDA行业的并购近300次，鼎盛时期一年发生过20次左右。其中绝大部分的并购都是EDA巨头们对中小EDA公司的收购，从而将获取的产品与技术整合进本身的解决方案，以此获取或扩大市场份额。
然而，当前中国EDA行业尚未到并购整合阶段。
首先，有别于三大巨头，现阶段中国EDA公司缺乏主导市场的产品与技术，也很难买到好的技术。国产EDA小厂商虽然开始增多，但尚未成熟，业务经验不足，并购这类公司并不能主导产品和市场技术发展，实现真正的突破。
其次，并购只是补充有限短板的手段，不能成为公司技术根基的来源，国产EDA创新需要具备完全自主可控的技术架构和核心技术壁垒，否则未来必然会存在技术融合问题，为进一步发展带来巨大阻碍。
最后，单纯通过资本运作来实现壮大，涉及知识产权、团队、开发流程、理念等多方面的整合，存在很大风险，能否通过并购在这个高技术壁垒To B赛道的长期赛跑中脱颖而出是存疑的。
因此，国产EDA厂商目前并不能照葫芦画瓢试图通过并购实现快速发展，只有努力实现自主创新，在某领域站稳脚跟后，循序渐进地扩张才是“正道”。
以历史为例，Synopsys第一次并购发生于1990年，在此之前，Synopsys已推出颠覆性的逻辑综合工具并在该领域确立了领先地位。
在随后的几年，Synopsys继续通过并购补足短板，在拥有更稳固的产品和客户的基础上，在2001发起了一次大规模的并购，以7.8亿美金收购Avant！，获得了芯片后端布局布线近四成的市场，自此成为提供数字前后端全流程设计工具的EDA公司。
鉴往知来：EDA企业在往何处去？
当下，半导体行业迎来新一轮增长与变革，EDA行业在蓬勃发展之余也在面临新挑战。
首先，下游设计人才的数量难以满足日益增长的芯片需求量。
据《中国集成电路产业人才白皮书》统计，集成电路产业存在30多万人才缺口，EDA工具需要进一步降低芯片设计门槛，降低行业对芯片设计人员的依赖。
第二，EDA工具需要更快响应新需求。
苹果、亚马逊、阿里等公司为了追求产品差异化以及自主化，纷纷开始走上造芯之路，芯片设计的需求和主导权正在向系统厂商转移。在这样的商业模式转变背景下，产业分工将再次发生变革，面向系统厂商的EDA工具需要更加高效，使芯片能在短时间内完成差异化定制，帮助厂商快速完成产品迭代。
第三，产业数字化的高速发展与先进制程对数字EDA工具提出更高要求。
在各领域推进数字化转型的大背景下，为了获得更好性能、更低功耗以及更小面积，数字芯片不断向着5nm、3nm等更先进的制程演进，对相应的数字EDA也不断提出更高的要求。
另一方面，模拟芯片设计更依赖于人工经验，而数字EDA较模拟EDA工具种类更多，技术壁垒更高，演进的空间更大，且市场规模约为模拟EDA的三倍。因此，挑战之下，数字EDA工具领域也将涌现更多创新机会。
因此，下一代EDA应能够大幅降低工具的使用门槛，加快芯片迭代速度，满足未来海量芯片设计需求，同时也支撑芯片行业向more moore、more than moore发展。换言之，未来的EDA工具将具备三个特征：
一、智能化：
自动化和智能化的EDA可以将过去的设计经验和数据吸收到软件中，实现芯片从需求到设计的机器智能理解、智能实现和智能验证，大幅减少芯片设计、验证、布局布线等工作的人力占比，缓解当前芯片设计人才紧缺的困境。
二、开放化：
开放和标准化的EDA可以帮助实现工具私有接口和数据互通，建立起更友好的产业链上下游生态圈。基于开放接口和标准，EDA厂商、用户、第三方可以以系统需求为导向进行高效设计，方便流程自动化和AI智能处理的集成，大大加快国产EDA实现全领域和全流程闭环。
三、云端弹性化：
互联网云平台提供着近乎无限的计算弹性、存储弹性和访问便捷性，下一代EDA可以与云平台和云上多样化的硬件结合，充分利用成熟的云端软硬件生态，使得EDA的付费模式、使用模式、使用地点、使用设备都更加灵活，降低EDA的使用门槛，进一步扩大用户群体和市场规模。
结语
时代在变化，行业也在不断变革。如果仅仅追随EDA三巨头，停留于做三巨头某一部分产品的国产替代，短期内也许有效，但长远发展堪忧。
随着半导体发展进入后摩尔时代，EDA行业发展也将进入全新阶段，谁能掌握变革趋势，提出更加符合行业需求的解决方案，谁才能真正打破国外垄断，抓住中国半导体新兴市场的巨大机遇。
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