EDA行业深度研究
EDA：集成电路设计利器，产业发展基石
EDA（电子设计自动化）是利用计算机工具完成集成电路设计、仿真、验证等流程的设计方式，是集成电路领域的源头工具。
EDA软件贯穿集成电路设计、制造、封测等环节，对集成电路产业发展起着至关重要的作用。
EDA技术已经成为集成电路产业的战略基础支柱之一。“中国EDA行业深度研究报告”，EDA（电子设计自动化）：是指利用计算机软件完成大规模集成电路设计、仿真、验证等流程的设计方式。EDA软件是集成电路领域的上游基础工具，贯穿于集成电路设计、制造、封测等环节，是集成电路产业的战略基础支柱之一。
# 系统集成电路设计和制造流程
以下流程图展示了集成电路设计和制造的三个阶段：
1. 工艺平台开发：包括工艺流程开发与集成电路测试。
2. 集成电路设计：包括系统设计与验证、物理设计与验证、设计定稿。
3. 集成电路制造：包括晶圆制造与测试、封装与测试、成品测试与检验。
要点：
- 工艺平台开发阶段包括工艺流程开发和集成电路测试。
- 集成电路设计阶段包括系统设计与验证、物理设计与验证、设计定稿。
- 集成电路制造阶段包括晶圆制造与测试、封装与测试、成品测试与检验。段。各阶段主要内容及细分环节如下：
随着集成电路制程的进步，设计规模不断扩大，制造工艺日益复杂。设计师难以依靠手工完成相关工作，必须借助EDA工具完成电路设计、版图设计、版图验证和性能分析等。
EDA工具是电子设计自动化工具的简称，它可以帮助设计师提高设计效率、缩短设计周期、降低设计成本，已成为集成电路设计必不可少的工具。来越复杂，设计师难以依靠手工完成相关工作，必须依靠EDA工具完成电路设计、版图设计、版图验证、性能分析等工作。
EDA，作为集成电路产业发展的关键工具，是制约中国集成电路产业发展的短板之一。中国发展EDA行业具备必要性和迫切性，国产化是中国集成电路行业发展的必由之路。
目前，我国EDA软件的使用率仅为 5%，与发达国家存在巨大差距。EDA国产化迫在眉睫，有助于打破国外 EDA 巨头的垄断，降低 EDA 软件的使用成本，提升我国集成电路产业的自主可控能力。
EDA国产化任重道远，需要政策支持、产学研合作、人才培养等多方面协同发力，但前景广阔。凭借庞大的市场需求和政策支持，中国EDA行业的发展潜力巨大。EDA是制约中国集成电路产业发展的短板之一（另一个短板是光刻机），中国发展EDA行业具备必要性和迫切性，EDA国产化是中国集成电路行业发展的必经之路。
EDA工具的分类与应用：
EDA工具是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的简称，涵盖了集成电路设计、制造和封测的各个环节。
按照集成电路产业链划分，EDA工具可以分为三类：
1. 制造类EDA工具：包括器件建模及仿真、良率分析等工具，用于工艺平台开发和器件模型建立。
2. 设计类EDA工具：包括设计电路图、版图设计、逻辑综合、时序分析等工具，用于设计人员设计集成电路。
3. 封测类EDA工具：包括封装设计、测试程序生成、良率分析等工具，用于封装和测试集成电路。
EDA工具在集成电路产业链中的应用：
1. 制造类EDA工具：协助晶圆厂进行工艺平台开发，建立集成电路器件的模型。
2. 设计类EDA工具：帮助集成电路设计企业完成电路图设计、版图设计、逻辑综合、时序分析等流程。
3. 封测类EDA工具：辅助封装和测试企业进行封装设计、测试程序生成、良率分析等工作。产品线繁多，按照集成电路产业链划分，集成电路EDA工具可以分为制造类EDA工具、设计类EDA工具及封测类EDA工具。晶圆厂借助器件建模及仿真、良率分析等制造类EDA工具来协助其进行工艺平台开发，工艺平台开发完成后，晶圆厂建立集成电路器件的模型并通过PDK或建立IP和标准单元库等方式提供给集成电路设计企业。
1. 设计类EDA工具基于晶圆厂提供的PDK或IP及标准单元库，为芯片设计厂商提供全面支持。
2. 封测类EDA工具提供封装方案设计及仿真的功能，助力芯片设计企业完成设计。EDA工具则是基于晶圆厂或代工厂提供的PDK或IP及标准单元库为芯片设计厂商提供设计服务。封测类EDA工具主要是提供封装方案设计及仿真的功能，从而帮助芯片设计企业完成设计。
EDA工具应用领域：
- 数字设计类：用于数字电路设计，包括逻辑综合、时序分析、功耗分析等。
- 模拟设计类：用于模拟电路设计，包括器件建模、电路仿真、版图设计等。
- 晶圆制造类：用于晶圆制造工艺，包括光刻、刻蚀、沉积等。
- 封装类：用于芯片封装，包括引线键合、塑封等。
- 系统类：用于系统设计，包括系统建模、系统仿真、系统验证等。EDA工具的应用场景不同，可以将EDA工具分为数字设计类、模拟设计类、晶圆制造类、封装类、系统类等五大类。
芯片制程的进步带来EDA变革。芯片晶体管数量呈指数增长，制程突破14nm后，设计硬性规则增加，EDA变通空间受压缩，行业面临变革。
EDA是电子设计自动化的简称，是芯片设计的核心工具。随着芯片制程的进步，EDA技术也面临着新的挑战。
EDA变革势在必行。传统EDA工具和方法在先进制程下难以应对日益复杂的芯片设计挑战。EDA行业需要新的技术和工具来适应芯片制程的进步。
EDA变革的方向包括：
* 开发更强大的EDA软件工具
* 探索新的EDA算法
* 采用新的EDA硬件平台
* 加强EDA与芯片设计流程的集成EDA变革。随着芯片制程进步，单颗芯片中晶体管数量呈现指数型增长，制程突破14nm后，芯片设计中为防漏电等问题，硬性规则增加，EDA所能实现的变通空间受压缩，EDA行业面临变革。
后摩尔时代，延续摩尔、扩展摩尔、超越摩尔，芯片性能提升的同时，对EDA提出更高的要求。
效率提升：EDA产品持续升级，更强的计算性能，系统级别的整合方案与分析能力，大幅提升设计效率。
整体解决方案：实现全流程覆盖，涉及器件、电路、系统、封装等各个层面，提供完整的解决方案。
方法学创新：引入机器学习、人工智能等新技术，创新设计方法，优化设计流程，提高设计质量。
EDA产品持续升级，满足后摩尔时代对EDA提出的更高要求，为芯片性能提升保驾护航。EDA提出更高的要求。后摩尔时代产业发展路径中，延续摩尔、扩展摩尔、超越摩尔分别从缩小器件尺寸、集成、新材料方面推动芯片性能的提升，而与之相匹配的是对EDA更高的要求，包含效率提升，整体解决方案，方法学创新等。为了满足后摩尔时代对EDA提出的更高要求，EDA产品持续升级，包括更强的计算性能，系统级别的整合方案与分析能力等。
芯片制造铁三角：EDA、Fabless、Foundry
- 全产业链协同发展，EDA、Fabless和Foundry是芯片制造的铁三角。
- 上游硬件设备与软件工具已发展成熟，EDA行业主要被国外三巨头垄断。
- 下游为集成电路设计、制造、封测，中国在封测环节技术水平已达到发达国家水平，其它环节与国外先进技术差距较大。EDA、Fabless和Foundry是芯片制造的铁三角。上游硬件设备与软件工具已发展成熟，游EDA行业主要被国外三巨头垄断，下游为集成电路设计、制造、封测，中国在封测环节技术水平已达到发达国家水平，其它环节与国外先进技术差距较大。
- EDA市场已由Synopsys、Cadence、Siemens EDA瓜分近70%的市场份额，形成垄断局面。
- 国产EDA厂商处于第二梯队，主要包括华大九天等几家企业。
- 第二梯队的国产EDA厂商在部分领域拥有全流程工具或具有领先优势，占据全球市场约15%的份额。
- 第三梯队的EDA企业主要针对特定领域或用途提供点工具，整体规模和产品完整度落后于前两大梯队，占据全球市场约15%的份额。、全流程产品的Synopsys、Cadence、Siemens EDA具有明显的竞争优势，位列第一梯队，已垄断EDA市场，CR3高达近70%。国产EDA厂商距第一梯队还有一定差距，华大九天与其他几家企业，在部分领域拥有全流程工具或具有领先优势，处于全球EDA行业的第二梯队，共占据全球市场约15%的份额。第三梯队企业主要聚焦于某些特定领域或用途的点工具，整体规模和产品完整度与前两大梯队的企业存在明显差距，约占全球15%市场份额。
Synopsys：全球EDA及IP的头部厂商，已通过多起收购补齐产品线。
Cadence：电子设计领域的领军者
- 跨越模拟IC、数字IC、PCB和IP等领域的电子设计关键领导者
- 藉由并购延伸业务版图，扩大产品和服务组合
- 赋能电子系统设计人员，助力其开发尖端技术
电子系统设计领域的创新引擎
- 超过30年的行业经验，推动电子设计技术的不断革新
- 屡获殊荣的解决方案，帮助客户缩短设计周期，提高产品质量
- 广泛的客户群，涵盖航空航天、汽车、通信、消费电子等多个领域：电子设计的关键领导者，通过收并购将业务延伸至模拟IC、数字IC、PCB和IP等。
西门子EDA：挑战者和隐形冠军
尽管西门子EDA在全球EDA市场位居第三，但其在Signoff和DFT领域仍然是巨头。在这些细分领域，西门子EDA凭借其领先的技术和可靠的解决方案，帮助客户应对先进设计工艺的挑战，提升芯片设计效率和质量，成为半导体行业不可或缺的合作伙伴。
西门子EDA的存在，对EDA市场形成了挑战和竞争，也推动了整个行业的技术进步和创新。同时，它也是一个隐形冠军，在Signoff和DFT领域默默耕耘，为客户提供专业的支持和服务，助力芯片设计行业的蓬勃发展。：仅次于Synopsys与Cadence的巨头，在Signoff和DFT (Design For Test设计)依然有优势。
随着摩尔定律的不断发展，大规模集成电路（VLSI）成为行业主流，单个芯片上集成的晶体管数量已突破亿级，芯片设计流程日趋复杂。集成电路IP作为简化IC设计流程的关键部件，为设计工程师带来极大便利。
国内EDA企业，如北京华大九天、上海概伦电子、杭州广立微电子、上海国微思尔芯、芯华章科技等，在IP领域取得显著成就。
IP内核按存在形式可分为软核、硬核和固核：
- 软核：以可编程逻辑器件（FPGA）为载体的IP核，提供灵活的配置和修改。
- 硬核：以ASIC为载体的IP核，具有更高的性能和功耗优势。
- 固核：介于软核和硬核之间，以固定ASIC为载体的IP核，兼具灵活性与性能优势。
EDA企业在IP领域不断创新，突破技术瓶颈，为全球芯片设计行业提供高品质的IP解决方案。VLSI）逐渐占据行业主流，单个芯片上集成的晶体管数量已达上亿个，芯片设计流程愈发复杂。同时伴随着芯片种类的丰富和先进制程的涌现，集成电路IP为简化IC设计流程提供了极大便利。按照存在形式，可以将IP内核分为软核、硬核和固核。国内EDA企业主要有北京华大九天科技股份有限公司、上海概伦电子股份有限公司、杭州广立微电子股份有限公司、上海国微思尔芯技术股份有限公司、芯华章科技股份有限公司。
商用交换芯片国产替代加速（2024）
随着国产芯片技术不断进步，商用交换芯片领域的国产替代正在加速。预计到2024年，国产商用交换芯片的市场份额将达到20%，2026年将达到50%，总体呈高速增长态势。
商用交换芯片国产替代的驱动力包括：
* 国家政策支持：国家出台一系列政策支持国产芯片发展，为国产商用交换芯片创造了良好的发展环境。
* 市场需求旺盛：中国是全球最大的商用交换芯片市场，对国产商用交换芯片的需求不断增长。
* 技术进步：国产商用交换芯片的技术水平不断提高，与国外芯片的差距正在缩小。
* 成本优势：国产商用交换芯片的成本优势明显，性价比高。
商用交换芯片国产替代的主要挑战包括：
* 技术水平：国产商用交换芯片的技术水平仍与国外芯片存在一定差距。
* 市场份额：国产商用交换芯片的市场份额仍然较小。
* 生态系统：国产商用交换芯片的生态系统不完善。
尽管面临挑战，但国产商用交换芯片的国产替代正在加速，随着国家政策支持、市场需求旺盛、技术进步和成本优势等因素的推动，国产商用交换芯片有望在未来几年内实现大规模的应用。
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