正在进行的EDA浪潮,谁是主力?

文/寇敏魏一哲杨健楷

来源:远川科技评论(ID:kechuangych)

上个世纪 90 年代初,在北京国营 712 厂一个年代久远的五楼,王阳元院士为正在埋头苦干的 EDA 攻坚小组加油打气:这是我们科技人员报效祖国的最好机遇!随后,王院士身边的助手拿出一包海参和肘子放在桌上,房间里响起了一片欢呼声。

EDA,电子设计自动化,一个最近频繁出现的名词,早在 80 年代引起了中国科技界的关注。彼时,中央倾全国财力支持的华晶,从日本引进彩电模拟芯片生产线,EDA 成为芯片设计掣肘的关键。这个新兴的细分行业,对于芯片产业来说发挥三个作用:出设计图纸、出施工图纸和施工过程辅助。

可以说,没有 EDA,就只能用手去画一个又一个晶体管,人力的极限不过数百上千个,一旦过万,便已非人力所及。更不用说,现在一颗 5nm 的台积电芯片,包含上百亿个晶体管。

因此对华晶来说,EDA 不可或缺,但巴统禁运阻碍了对这类软件的进口,无奈之下,国家只能自行研发。EDA 的国产化工程,从全国 17 个单位调来 117 名学者和技术人员,聘请之前专门从事 EDA 行业的海外博士作为总设计师。对 EDA 完全没有概念的年轻人孙坚,从C语言、数据库学到版图编辑,直到把自己学成了一个芯片通才。

经过长达四年的努力,1993 年,中国第一个自研 EDA 面世。为了纪念研发人员长期熬夜形成的黑眼圈,这套国产 EDA 系统被命名为“熊猫系统”。熊猫一经出世,便将中国与世界水平拉至只有 5 年的差距,而且国内单位踊跃使用,短时间内,熊猫 EDA 被装至 20 家设计公司,完成近 200 个芯片品种。

证明熊猫系统获得巨大成功的,莫过于此前巴统对中国 EDA 的封禁解除了。熊猫出世不到一年,外国 EDA 公司纷纷来华。

但历史吊诡的地方就在于,二十多年后,当普罗大众谈起华为断供,耳熟能详的名词还是:EDA。既然我国的 EDA 早在九几年实现了突破,为什么今天依然被卡脖子?解决卡脖子问题的,除了往往以悲剧性历史面孔示人的国产老兵,还有其他力量可以倚靠么?

中国 EDA 产业的发展历史,或许可以为我们提供耳目一新的线索。

1、顺流而下:两大 EDA 巨头入华

1994 年,人民大会堂见证了两家外资 EDA 公司的来华。首先是跑步前进的楷登,紧接着是新思。楷登和新思,是彼时也是现在最为强大的 EDA 公司。在上个世纪九十年代,EDA 产业勃兴之初,两大 EDA 公司顺利渡过产品化阶段,开始频繁收购,并网罗了一批芯片产业的革命性人才。

楷登的 CEO 是东南亚的华人风险投资家陈立武,他入主之时,正值楷登业绩有所下滑。陈立武与客户开了上百次会议,逢人便问,楷登的产品打几分?几个严苛的客户直言不讳,D或F。陈立武深受触动,转变楷登销售驱动的策略,定期与客户开联席会,与合作伙伴深度绑定。

新思的副总裁陈志宽,则是 EDA 业另一位锐意进取的美籍华人。他师从英特尔 CPU 业务线职级最高的华人高管,虞有澄。到新思后,陈志宽深受创始人信任,短短数年,被提升为副总裁。

无论是陈立武,还是陈志宽,两位硅谷的半导体精英都意识到,中国市场代表着未来。彼时还屈居于楷登之后的新思,对于这个新兴市场展现出了更强的渴望,接连打出一系列组合拳。

在人民大会堂举办的捐赠仪式上,陈志宽给清华大学周祖成教授送去了 20 套 Design Compiler,这种 EDA 工具一套价值 25 万美金。从一位刚在飞利浦工作的清华学生那里,周教授得知了价格,大为震惊。清华与新思的缘分,就此结下,双方随后在 1995 年成立了合办的 EDA 中心。

新思与清华的合作,表面上看,只是一个美商私营公司与一所中国大学的合作,但这个合作深远的影响了中国芯片业之后的走向,新思这步棋一举三得:

首先是抓住标准的制定权。清华接到编写芯片设计自动化教材的任务,当然少不了新思所提供的工具的帮助。后来,新思更加广泛的参与中国本土 EDA 教材的编撰工作,先后引进了 130 余门本科与研究生课程。

其次是便利的产业扩散。清华在受新思捐助后,一举成为北京乃至全国最好的 EDA 实验室,当年电子工业部的各批人员,被送到清华培训。借助于培训中心的 EDA,清华开始着手研发通讯专用芯片,让本土业者开始见识到 EDA 的威力。由于清华 EDA 中心的名气实在过响,海尔和华为设立设计中心的时候,都参考了清华的经验。

当然,最后也是最重要的,便是 EDA 在高等教育体系的普及。新思的台湾工程师跑去给清华师生讲课,生动形象,旁听的清华教师深为受益,开始有意识的运用设计语言亲自实践,待他们精通之后,再及时教与微电子系的学生。中国最优秀的芯片人才,在学校便接受了 EDA 的实践,之后愈加难以摆脱了。

新思此举,正是充分享受了中国市场自身蕴含的超级人才红利。

从写代码到最终交给代工厂生产的版图,EDA 横跨物理学、数学、半导体器件等学科,需求极为多样的人才类型。中国的大学教育体系健全,培养出的一部分理工科人才,未来将从事芯片产业,他们决定了本土的发展方向,往大学积极推广,也就意味着预先培养他们的使用习惯,一方面奠定使用基础,另一方面,这些使用者天然是 EDA 产业人才的后备军。

抓住标准制定权、在产业内加快技术扩散、建立高等教育的人才后备军,新思凭借三板斧在中国快速打开局面。进入新世纪后,新思在并购节奏上同步提高,2008 年,新思超越楷登,成为全球最大的 EDA 厂商。

2、逆流而上:华大 EDA 赴美

两大 EDA 巨头在中国建立根据地的时候,熊猫 EDA 却在国内待不下去了,远赴美国。

熊猫 EDA 在被发明出来后,再没有爹疼娘养,被抛给了国企华大集团。为了在美推广中国的 EDA,熊猫的研发骨干孙坚被派往美国负责海外销售。在每一次通话前,孙坚都要把准备说的话写下来,然后照着念,以免自己的嘴皮子不利索影响拓展客户。长期坚持下,在世纪之初,国产 EDA 已在国外卖了不少客户。 

但是,一个本土诞生的 EDA,为什么抛开国内市场不搞,偏偏要跑到美国?答案是,国内当时的市场环境,容不下一个正版的国产 EDA。 

国内的芯片设计产业,在起步之初完全处于一个逆向工程的阶段,通俗来说就是抄别人的芯片,这也就不需要用来正向设计的 EDA 工具;同时,盗版 EDA 已经可以满足大部分低端需求;最后,那些仅存的中高端的付费用户,当然要用就用好的外国 EDA。

这样一来,国内市场实际上反倒没有国内正版 EDA 的事。 

而这种尴尬局面的根源,在于本土晶圆制造与 EDA 的脱节。熊猫 EDA 为配套华晶而生,但是华晶在 908 工程遭遇重大挫折,之后的 909 工程和中芯国际在工艺制程上穷追猛打,自然要用最先进的 EDA。如此,本土 EDA 还没有大规模销售,也不知道性能如何,就要面临下一次工艺进步所带来的激烈竞争,久而久之,陷入恶性循环。 

也就是说,中国的芯片业从来是一个松耦合的局面:从晶圆代工、芯片设计再到封测,无不如此,这种上下游结合的疏松体制,导致每个环节都是各自目标最大化,国产 EDA 作为全局中最落后腿的那一个,自然不受待见。但是,发达的产业环境孕育出来的两大 EDA 巨头,往下满足用户需求却是轻而易举的事情。 

于是,国产 EDA 行业天然处在了一个困境里面: 

生态孱弱,占据赛道很小,熊猫 EDA 当时匹配华晶,局限于模拟芯片,门类太少,无法补齐,溢价能力弱;增值服务几乎没有,IP 是 EDA 产业的自然外延,会加深设计客户对于 EDA 公司的依赖,但本土 EDA 厂商极其缺乏,因为与晶圆代工厂是松耦合;正因为生态孱弱,增值服务几乎没有,本土 EDA 无法获得客户青睐,没有正向循环的积累,追赶仍然乏力。 

在美国频频断供的背景下,EDA 已经关乎到产业安全。这个行业的问题出在 know-how 上,而这个东西又不是天上掉下来的。那么,该怎么办?

3、中流砥柱:中国 EDA 的两大支柱

从 2020 年到现在,国内突然兴起一波 EDA 热潮。

在 2020 年,9 月,思尔芯完成新一轮数亿元融资,用于打造全流程数字 EDA 工具平台。该公司创建于 2003 年,2018 年被国微收购。值得一提的是,公司创始人林俊雄是一个日本人,从业 30 余年,创业前在美国公司工作。

11 月,芯华章完成近亿元 Pre-A+ 轮融资。

12 月,九同方获得华为旗下哈勃投资,该公司聚焦射频 EDA 领域,核心团队为留美博士。

在 2021 年,1 月,国产 EDA 公司概伦电子开始科创板辅导。

2 月,熊猫 EDA 的主体公司华大九天公布创业板辅导消息。

熊猫之后,国产 EDA 陷入僵局,为什么在如此短的时间内,雨后春笋般冒出这么多的新选手?

答案是,这些动辄大手笔融资的新选手,大多是楷登和新思等美系 EDA 公司培养出来的高阶经理人所创办。两大 EDA 公司,都选择了本土化研发和销售并举的策略,这为国内培养了一批领军人才。国产 EDA 明星的创始团队,经由一个全球化的环境培养与孕育,现在活跃于国产 EDA 行业的新兴公司,都有两大 EDA 的影子:

概伦电子总裁刘志宏曾任楷登副总裁。芯华章创办人王礼宾,更是两大 EDA 的骨干人才,先后做过工程师、销售和高管,积累了 20 年工作经验,也积累了海思、展锐等国内芯片大客户的行业人脉。

为什么这些人才能够在关键时刻站出来?

这与 EDA 行业人才的自然流动不无关系。中国 EDA 行业一个颇为有趣的现象是,新思和楷登两家公司都颇为“佛系”,两个公司之间的中高阶人才流动本已十分频繁,这些人才出去创业,老东家与他们的关系,也维持和平。这与芯片行业其他细分领域的激烈竞争,形成了一个鲜明对比。

而这种常态化的人才流动,将宝贵的行业知识和经验,外溢到了整个行业。从而,整个 EDA 行业唯独在中国发生了大规模的“细胞裂变”。原有的 EDA 巨头三十年的成长历史,其实是不断兼并、吸收、消化数十个中小技术实体的过程,很少再度发生自立门户或者迎来新挑战。中国市场的巨变,为古老的 EDA 行业注入了新鲜的血液。

在外资 EDA 纷纷出来创业之际,本土 EDA 熊猫升级而来的华大九天,也取得了突破。华大九天采取了三个策略:

由点到面突破,不再局限于只是解决个别点问题的工具,覆盖全流程,增加定制化服务,提高粘性;由芯片扩展至面板领域,第一个针对面板做全流程的 EDA 方案,顺利在国内平板显示器市场占下九成份额;继续在日本等国全球化扩张,成为一些巨头不可或缺的技术供应商。

外资 EDA 培养众多本土人才,在新的时间节点开宗立派;国内 EDA 扩展行业应用服务本土,同时高歌猛进一路出海。两大 EDA 与华大九天看似是对立的竞争对手,但其实共同为中国的芯片行业做出了互为补充的贡献。

4、尾声

刚进入 2021 年,华为继投资九同方之后,再次投资了一家新的 EDA 公司。这家被美国卡住脖子的站在全球科技树上最高位置的中国企业,为解决芯片技术的缺口问题,正在不遗余力拼命追赶。

在华为全国范围内搜猎 EDA 标的时,美国国防部旗下的高级研究计划局(简称 DARPA),也在倾心于先进 EDA 项目。DARPA 希望能够普及 EDA 开源,降低芯片设计成本。在二战后的数十年,DARPA 这样的官营组织投入民间鲜少会愿意涉足的长线科研任务,或者说“共性关键技术”,然后在成熟时转与私营公司,从互联网革命到今天的航天革命,无不如此。

可以说,在华为与 DARPA 之间,差了好几个数量级的人才。

自动驾驶领域的创业者刘少山,曾在哈佛肯尼迪政府学院研究美国科技政策,在他看来,DARPA 组织之所以能够长盛不衰,根源便在于,美国人打破了“体制墙”,科技人才在官营机构与私营机构之间的流动是畅通的,在人生的不同阶段,这些精英会选择为国效力还是财务自由,而不必在做出一个选择时有过多顾虑。

由于中国“体制墙”仍然牢固存在,实际上导致,在尖端科技领域的两轨不并行,也就是公私经济之间的差距过大,掣肘了如 EDA 领域的长期发展。

也正因如此,对于尖端技术的攻坚,把泰山之重的任务放在老同志的身上,是勉为其难的。科研体制的转变是一个漫长的过程,其中充满了挣扎和幻灭。但是摩尔定律不会等人,在自力更生的同时,中国建设尖端科技产业链还有另外一条路:在广阔的本土市场上,利用好资本市场,做好知识产权保护,让那些外资企业中成长起来的经理人自发的参与市场竞争。

如此新老并用,齐头并进,中国芯片产业的诸多卡脖子事项,可望一鼓作气,快马加鞭。

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