EDA软件:芯片设计的基石

    2020-09-10 14:30
    头豹研报

    2020年中国EDA行业概览

    2022-03-02

    全文字数:2570字,精读时间:6分钟

    头豹科技创新网内容覆盖全行业、深入垂直领域,行业报告每日更新;政策图录、数据工具助您轻松了解市场动态;智能关键词轻松搜索,直奔行业热点内容。

     

    诚挚欢迎各界精英交流合作,头豹承接行业研究、市场调研、产业规划、企业研究、商业计划、战略规划等业务,您可发送邮件或来电咨询。

     

    客服邮箱:CS@leadleo.com 咨询热线:400-072-5588

    EDA企业频繁收购提升自身实力

    国际EDA市场龙头企业Synopsys通过滚动并购的操作实现扩大业务规模、技术整合、抢占市场份额的目的。

    2019年8月,Synopsys宣布完成收购主营业务为汽车软件和系统开发仿真、测试工具和相关服务的领先企业QTronic GmbH。

    2019年12月, Synopsys宣布完成DINI Grou的收购。DINI Group总部位于加州拉霍亚,在基于FPGA的电路板和解决方案领域处于领先地位。

    2020年1月,Synopsys收购加州圣克拉拉公司INVECAS部分IP资产,有助于Synopsys进一步满足消费、物联网和汽车设计不断增长的需求。

    国际巨头企业通过频繁收购提升行业地位成就行业龙头。中国EDA产能分散,通过并购整合资源是缩小中国EDA企业与国际巨头企业差距的捷径。2019年12月概伦电子完成对博达微的收购,标志着中国EDA市场开始整合资源。概伦电子借助博达微强大的算法能力形成从数据收集到仿真流程的闭环,通过人工智能技术提升仿真测试速度

    EDA软件极大提高设计效率

    EDA(Electronic Design Automation)技术是现代电子设计技术的核心。EDA技术依靠强大的电子计算机,在EDA工具软件平台上,以硬件描述语言(HDL)对既定的电子电路进行描述(即以代码的形式展现电子电路的功能),形成设计文件,并对设计文件进行自动逻辑编译、化简、综合、优化及仿真等步骤,实现既定的电子电路设计功能。EDA技术可大幅减少电子电路设计师的工作量,极大提高设计效率、缩短设计周期及节省设计成本。

    相比手工设计,EDA技术优势明显。传统的IC设计以手工设计为主。手工设计通常按电子系统的具体功能要求进行功能划分,对每个子功能模块画出真值表,用卡诺图进行手工逻辑简化,写出布尔表达式,画出相应的逻辑线路图,再依据逻辑线路图选择相应的元器件设计电路板,最后进行实测和调试。

    EDA技术贯穿整个芯片设计流程

    EDA软件主要应用在可编程的逻辑芯片设计中,例如FPGA与ASIC芯片。以FPGA芯片设计为例,其设计流程主要分为7个步骤包括设计准备、设计输入、功能仿真、逻辑综合、布局布线、时序仿真及编程下载与硬件测试。整个芯片设计流程是一个迭代的过程,未通过功能仿真或时序仿真则需重复之前步骤直到通过验证为止。设计过程中基本每个步骤都需在EDA软件上完成。

    受需求增加驱动,中国EDA行业市场规模持续增长

    2018年全球EDA市场规模(按软件销售额与使用权费的合计费用统计)为97.2亿美元,远小于数千亿美元的集成电路产业市场规模。但如果缺少EDA软件,全球芯片设计公司都将停摆。因此,EDA软件行业为典型的“小而精”行业。中国EDA软件市场呈现高速增长的态势。2015-2019年中国头部EDA软件企业收入增长率在20%以上,EDA软件市场集中度高,头部企业权重较大,因此中国EDA软件市场规模年复合增长率在20%左右。2019年中国EDA软件市场规模已攀升至40.0亿元人民币,其中中国本土EDA软件企业在中国市场的市占率不足10%。

    2019-2024年中国EDA行业增速将提升,其增长逻辑包括三点:(1)美国当前已限制中国部分企业向美国进口EDA软件,其中华为及中兴都在限制名单,EDA软件国产化进程必须提速;(2)华为当前进口EDA软件的使用权仅剩9个月,为摆脱EDA软件受制于人的尴尬局面,华为将入局EDA软件行业,开发适合自身的EDA软件;(3)2018年前,市场上的投资机构更关注集成电路产业中的晶圆制造及封装测试行业,对芯片设计行业及EDA软件行业的关注较少,部分原因在于EDA行业投资周期长,一款成熟的EDA软件至少耗时6年才可商用,投资风险较高。2018年9月国家集成电路产业投资基金向中国EDA软件龙头企业华大九天投资2,409.6万元,代表政府对EDA软件行业的支持,在国家资本的引导下,形成社会资本EDA产业投资的小高潮。因此,未来EDA软件企业的融资环境将有所改善。

    云计算与人工智能技术赋能EDA软件行业

    “云计算+EDA”

    当前,EDA供应商已开始在线提供EDA工具和软件,2018年Cadence推出一套可广泛用于电子系统和半导体开发的云产品组合CadenceCloud Portfolio,有混合云公有云两种模式。中国华大九天也开始布局“EDA+云计算”的新模式。“EDA+云计算”新模式具备两个优势:(1)新模式结合云计算按时计费的特点,即可按照客户在线使用EDA软件的时长收费,可节省客户购买EDA软件使用权的费用,例如客户整个开发阶段为12个月,其中前端开发需8个月,后端4个月,客户则可购买8个月的前端设计EDA软件和4个月后端EDA软件云服务,相比原来需购买1年的完整前后端设计EDA软件许可使用权,极大节省费用;(2)对于EDA供应商,提供EDA云服务可降低软件盗版的发生概率。“云计算+EDA”新模式尚未普集,云计算技术在数据安全方面仍存在隐患,公有云无法满足客户对数据安全的要求。但数据安全一直为云计算提供商重点攻克的难题,未来云计算提供商若可保证数据安全,EDA软件云化亦当是必然的趋势。

    “人工智能+EDA”

    深度学习等算法能够提高EDA软件的自主程度,提高IC设计效率,缩短芯片研发周期。据Cadence的报告显示,机器学习在EDA的应用可以分为四个方面:数据快速提取模型、布局中的热点检测、布局和线路、电路仿真模型。人工智能可帮助IC设计师优化布局布线,从而实现保证芯片性能的同时减小功耗与面积,或协助IC设计师开发性能更高的终端产品。此外,人工智能可加速电路仿真过程并提出相应建议,帮助设计师精准决策,更智能化改善设计,进一步减少设计迭代,缩短设计周期,加快产品上市速度。

    当前人工智能在EDA技术中的应用并不成熟,其主要原因是芯片设计流程复杂,人工智能技术只能智能化部分设计芯片的流程。但随着人工智能技术的逐渐发展,算法的持续加强,人工智能技术可深度学习整个芯片设计流程,大幅减少设计师的工作量以及设计周期。


    深度见解:中国EDA软件企业局部产品优势明显,但综合实力薄弱

    EDA软件行业高度集中,美国EDA三巨头Synopsys、Cadence及Mentors占全球市场80%份额,占中国市场90%份额。中国本土企业EDA产品覆盖率较低,华大九天为本土EDA软件企业中的龙头,具有模拟集成电路设计全流程系统工具、但其产品仅覆盖集成电路产业所需的三分之一的工具。

    广立微电子、概伦电子、芯禾科技及博达微科等本土EDA软件企业虽产品较单一,但都具备有市场竞争力的产品,年收入均超过500万美元。广立微电子在良率优化端的软件和测试机优势明显。在数据端,博达微的快速参数测试方案具备一定的市场竞争力。在仿真输入端,华大九天和概伦电子实力强劲。在芯片封测领域,芯禾科技具有完整的解决方案。中国本土EDA软件企业在数据收集、建模及仿真环节实力强劲,在物理验证及逻辑综合领域的产品国产化率为0,综合实力与国际巨头差距明显。

    中国本土EDA企业实力与国际巨头差距明显,但随着中国EDA市场资源加速整合、国产化加速及政策的扶持,中国本土EDA企业成长空间巨大。

     

     


    本文来源于头豹科创网,原创内容,作者:头豹研究院。转载或合作请联系 support@leadleo.com,违规转载法律必究,详见说明。如您有商务合作需求,请联系我们,我们将尽快与您取得联系。