EDA便是电子设计自动化,是最主要的电路设计工具,涵盖芯片设计各个环节,它可以极大地提高了电路设计的效率和可操作性,减轻了设计者的劳动强度。
EDA并不是单指一个或几个软件,而是一个软件工具集群,它涉及近百种不同技能,涵盖多种“点工具”、包括逻辑的编译化简、分割、布局和优化、电路性能剖析、版图设计等内容。

本日,动辄几十亿、上百亿的晶体管,没有EDA根本就无法进行芯片设计,同时EDA还运用于芯片制造、封装和测试,因此EDA也被称为“芯片之母”。
但便是如此主要的工具,一贯被美国把控着。
环球EDA被Synopsys(新思科技)、Cadence(楷登电子)、西门子EDA(前Mentor 明导国际)所把控,三者合计霸占了环球超过70%的份额,霸占了中国近90%的市场。
新思科技,成立于1986年,总部位于美国加州山景城,具有完全的EDA产品线,在逻辑综合工具和时序剖析工具具有绝对上风。
楷登电子,成立于1988年,总部位于美国加州圣何塞,具有完全的EDA产品线,在仿照和稠浊旗子暗记工具方面具有领先上风。
西门子EDA,前明导国际,成立于1981年,总部位于美国俄州威尔森维尔,2016 年被西门子并购,具有完全的EDA产品线,在布局布线工具方面霸占率最高。
EDA三巨子营收均超过了10亿美元,拥有从前端设计、前仿真/验证、后端设计、后端验证仿真、直到流片的完全产品线,都可以设计7nm及以下芯片,为环球第一梯队。
美国的ANSYS、PDFSOLUTIONS、SILVACO和中国的华大九天拥有特定领域全流程产品,在局部领域技能领先,营收在2000万美元—2亿美元之间,处于第二梯队。
剩余的EDA厂商仅有点工具,产品线不完全,且营收较低,为第三梯队,例如海内的概伦电子。
可以看出,第一梯队的三巨子均为美国企业,被西门子收购的明导国际也离不开美国技能,第二梯队一半以上是美企,这些企业把控了环球95%的市场份额。
中国也有靠近30家的EDA企业,包括华大九天、概伦电子、以及新进的华为,加起来环球市场份额不敷1%。
三巨子的合为难刁难象紧张是台积电、三星、高通、英特尔、AMD、ARM、格芯等国际巨子,海内的华为、复兴、遐想也采取了三巨子的EDA。
在这种格局下,一旦外洋巨子“断供”,对海内芯片市场将造成重大打击。
国产EDA曾自废武功实在,国产EDA在发展初期与外洋巨子差距并不大,尤其是当年的熊猫软件,一度让三巨子闻风丧胆。
早在1978年,我国就开始动手研发EDA工具了,当时“三巨子”还没有成立。
1978年秋,在广西桂林迎来了我国第一个“数字设计自动化学术会”,这个学术会召开的目的便是为了研究如何发展国产EDA。
当时67个单位、140多名技能职员参与了谈论,并揭橥了18篇文章,涉及排版布线、自动逻辑、仿照技能、电路剖析等。
80年代,“巴统”将EDA软件进行了管控,没有EDA,国产芯片从第一步就受到了限定,于是国家紧急动员了17家科研单位,200多名专家研发自己的EDA,牵头单位便是华大集团。
1993年,华大集团发布首款国产EDA,命名为“熊猫系统”,寓意宝贵且罕有。
经由多年完善后,熊猫系统拥有了180万行代码、28个设计工具,拥有从前端仿真到流片的完全产品线。
京东方、华星光电等海内公司利用了熊猫系统,开拓出了200多种芯片,安装了55万套系统,建成了7个单元库。
此时,熊猫系统整体性能与天下前辈EDA工具差距仅有5年,但价格只有1/10,一度受到了外洋企业的欢迎。
就当熊猫系统发展得风起云涌时,美国溘然放开了EDA工具的出口。“三巨子”迫不及待地涌入中国市场。
1994年,新思科技直接向清华大学捐赠了20套系统,代价500万美元,同时供应技能帮助,这让内地机构乐开了花。
它们打着“免费、打折、技能声援”的旗号,抢占了中国市场,“造不如买”的思想再次抢占了中国科技高地,而国产熊猫系统也被打入了“冷宫”。
2016年3月,美商务部对复兴履行出口限定,我们才意识到自主品牌的主要性,但此时三巨子已经霸占了海内90%的市场,我们根本离不开。
2022年8月,美商务部对涉及GAAFET架构的 EDA 软件履行出口牵制,这相称于为3nm芯片设计加了一把锁。
2023年3月,华为轮值董事长徐直军称:“华为完成了14nm以上EDA工具的国产化,2023年将完成全面验证。”
华为自主研发,再一次未雨绸缪,未来“华大+华为”将是国产EDA摆脱“卡脖子”的希望。
美国与欧盟共同把控了95%芯片架构相信大家都听说过IP授权,是英文Intellectual Property的缩写,翻译成汉语便是知识产权,有一类公司仅靠出售IP就可以过的很滋润津润,例如ARM、英特尔。
ARM一家英国公司,最初由苹果、诺基亚、Acorn、VLSI等共同创建,后来被日本软银收购,它是环球最大的CPU、GPU的IP授权供应商。
英特尔,于1968年由格鲁夫和戈登.摩尔在美国硅谷创建,是环球最大的个人打算机零件和CPU制造商,也是X86架构的研发和持有者。
ARM架构属于精简指令集架构,紧张针对移动设备和嵌入式设备,环球95%的智好手机、1/4的电子设备都采取了ARM 的CPU架构。
X86属于繁芜指令集架构,紧张用于个人电脑、做事器、超算等。在做事器市场、PC市场方面,X86仍旧霸占95%以上的份额。
如果ARM和X86架构,被“一个人”同时掌控,那后果不堪设想。
2020年9月,英伟达就操持400亿美元收购ARM,由于牵扯太广,须要英国、中国、美国和欧盟的批准,审批韶光长达18个月。
终极,由于“反垄断”的哀求,英伟达未能实现并购,这让国产芯片企业松了一口气。
由于一旦收购成功,在芯片架构领域,美国就霸占了95%的绝对上风,它可以肆意改变方案,重新制订规则。
那么国产架组成长的如何呢?有!
国产架构仍需努力
但是很弱国产架构最范例的便是龙芯,最前辈的龙芯3A6000掉队英特尔5年旁边,日常办公可以,便是生态和兼容性须要填补。
关键是龙芯打造的LoongArch架构,是真自主、纯国产。
龙芯从2002年开始立项研发,它的目的便是打造“纯国产”CPU,彻底摆脱 “卡脖子”,实现国产替代。
先后发布了“龙芯一号”、龙芯2B、2E、龙芯3A、3B、3C等国产CPU,差距也英特尔、AMD逐渐缩小。
但市场上一贯有传闻,称龙芯架构并非自主研发,而是优化的MIPS架构。
为了自证明净,龙芯在2020年时委托第三机构进行知识产权评估,通过与ARM、X86、RISC-V、MIPS等主流架构比拟,得出LoongArch具有以下特点:
1、LoongArch的指令系统、指令编码、指令格式、寻址模式是自主设计;
2、LoongArch的指令手册、指令解释、内容表达上与国际紧张指令差异明显;
3、LoongArch未对国际紧张指令系统构成侵权风险。
这三项足以证明LoongArch架构是自主研发的,龙芯是“真自主”国产CPU,也彻底击碎了市场上的谣言。
在国产芯片快速发展的本日,海内CPU厂商也出身了很多,最著名的要属龙芯、鲲鹏、飞腾、海光、兆芯、申威这六家。
但这六家CPU厂商,只有龙芯是自主研发的架构。
鲲鹏、飞腾采取了ARM架构;申威采取了alpha架构;海光、兆芯采取了X86架构。
只管你拿到了终生授权,但是ARM和英特尔可以针对架构进行升级,升级后的架构不给你授权,你能如何?
例如,ARM就研发了新一代V9架构,这是ARM公司近10年来最大的一次升级,CPU性能提升30%、IPC性能提升30%、内存延迟降落、频率提升、内存带宽提升等等。
ARM称,V9未来将利用在3000亿颗芯片上,但这3000亿颗芯片或许不包括华为。只管ARM称V9不受出口管控约束,但美国一向的长臂统领,华为受限的可能仍旧存在。
有网友说,没有ARM可以用RISC-V,也是精简指令集架构,想法不错,但现实很残酷。
RISC-V最大的上风是开源,可以自由地用于任何目的,许可任何人设计、制造和发卖RISC-V芯片和软件。
但是,RISC-V出身于美国加州大学伯克利分校,它的贡献者大都是美国的高校、机构、公司。
它之以是开源,是由于尚未成功,也没有太多的市场,一旦成功上位,恐怕比ARM还要过分。
以是,不要抱有抱负,连续打造国产架构,我们可以不用,但必须要有!
写到末了“芯片之母”EDA,被美国企业掌控,架构又被ARM和英特尔把握,这对国产芯片来说真的很头疼。
由于没有EDA、架构,在芯片的设计阶段就“卡”住了,后面的制造、封装、测试、利用更是无稽之谈。
好在华为、华大、龙芯走出了国产之路,后续便是升级迭代、打造生态,扩大适用范围。
国产芯片只要肯努力,总能走下去,只要走下去,总会看到彩虹!
我是科技铭程,欢迎共同谈论!










