被逼上絕路不絕對是壞事，所謂置于死地而后生。畢竟企業和人一樣，沒有危機感，就沒有前進的原始動力。近來特朗普列出“實體清單”，缺“芯”問題再次牽動著人們脆弱的神經。然而，再一深究我們意識到，我們不僅缺芯片，設計工具——EDA我們也是缺的很。但是，我們不是沒有努力過。上世紀八十年代中后期， “巴黎統籌委員會” 對中國實行禁運管制，國外EDA進不來，一批科研人員只能埋頭苦干，積極研發，好不容易有所成就，整出了熊貓系統，國外又宣布解除禁令。大批先進成熟的EDA產品涌進中國市場，國產EDA難以與其競爭，就連研發都慢慢“擱置”了，逐步走上“代理集成”等附屬式發展道路。因此，只怪命運弄人。
EDA發展之路
所謂，EDA即電子設計自動化（Electronics Design Automation），簡單來說就是以計算機硬件和專業軟件為工作平臺，幫助工程師開發新的電子系統與電路、IC以及PCB產品的一種工具。
在集成電路問世初期，集成電路都是靠手工設計，也就是通過紙和筆。然而隨著集成電路的發展，手工設計已經不能滿足人們的要求。集成電路設計逐漸向自動化方向發展，大致經過了計算機輔助設計（Computer Assist Design，簡稱CAD）、計算機輔助工程設計（Computer Assist Engineering Design，簡稱CAE）和電子設計自動化（Electronic Design Automation，簡稱EDA）三個發展階段。
CAD階段
20世紀70年代，人們開始將產品設計過程中高度重復性的繁雜勞動，如布圖布線工作，用二維圖形編輯與分析的CAD工具替代，最具代表性的產品是美國ACCEL公司開發的Tango布線軟件。然而，由于PCB布圖布線工具受到計算機工作平臺的制約，其支持的設計工作有限且性能比較差。
CAE階段
20世紀80年代，隨著計算機和集成電路的發展，EDA技術進入到計算機輔助工程設計階段。這一階段推出的工具以邏輯模擬、定時分析、故障仿真、自動布局和布線為核心，重點解決電路設計沒有完成之前的功能檢測等問題。利用這些工具，設計師能在產品制作之前預知產品性能。
到20世紀80年代后期，EDA工具已經可以進行設計描述、綜合與優化和設計結果驗證等工作。然而，大部分從原理圖出發的EDA工具仍然不能適應復雜電子系統的設計要求，而且具體化的元件圖形制約著優化設計。
EDA階段
20世紀90年代，為了滿足千差萬別的系統用戶提出的設計要求，最好的辦法是由用戶自己設計芯片，讓他們把想設計的電路直接設計在自己的專用芯片上。這一階段，設計師逐步從單個電子產品開發轉向系統級電子產品開發（即片上系統集成，System on a chip）。這時的EDA工具不僅具有系統設計的能力，而且能提供獨立于工藝和廠家的系統設計能力，具有高級抽象的設計構思手段。
“小而精”的EDA產業
作為芯片領域最上游的產業，EDA是集成電路產業鏈中產值相對較少的一個環節。
2014-2018年全球EDA市場規模（百萬美元）
資料來源：ESD Alliance，EDAC，東興證券研究所
據資料顯示，2018年整個EDA的市場規模僅有97.15億美元，而整個芯片產業規模近五千億美元，占比不到2%。并且其中70%的份額由EDA三巨頭Synopsys、 Cadence 和被西門子收購的 Mentor Graphics占領。因此，EDA不僅是一個體量小同時也是一個集中度非常高的產業。在中國市場，這三大巨頭的占比還要更高，約占EDA銷售額的95%。下圖為EDA三巨頭收入份額。（注：Mentor Graphics 2017 年被西門子收購后不再單獨披露收入數據。）
2014-2018年EDA三巨頭收入份額
資料來源：ESD Alliance，EDAC，東興證券研究所
EDA產業高集中度，源于業內企業多年來的兼并和收購。Synopsys自1986年成立以來共發起了50項并購交易；Cadence 公司發起過21項；Mentor Graphics發起過19項。（注：2016年11月14日，德國西門子以每股37.25美元的價格，總價45億美元，收購了Mentor Graphics。）如此一來，大浪淘沙過后，除去一些還在夾縫中求生存的企業，EDA市場幾乎被這三家企業所壟斷。
總體來看，Synopsys憑借邏輯綜合工具DC，時序分析工具PT建立了完整的芯片ASIC設計FLOW，位于EDA三巨頭之首。Cadence借助于其強大的模擬電路設計工具，位列第二。排在第三位的Mentor 情況略顯尷尬，Mentor的平臺不像前兩位那樣大且全，之所以能穩住第三，全憑其點工具產品非常突出。然而由于Synopsys在DC銷售時免費搭送DFTcoppiler，從而影響了Mentor的DFTAdvisor的市場。面對Synopsys和Cadence的競爭，留給Mentor的空間越來越少了。
國產EDA如何反圍剿？
我國進入到EDA產業，大概始于上世紀八十年代中后期。彼時，“巴黎統籌委員會” 對中國實行禁運管制，國外EDA進不來，只能靠國內研發生產。1986年，我國著手進行集成電路計算機輔助設計系統——熊貓系統的研發，并于1993年正式問世。然而，世事難料在熊貓系統問世不久，西方就解除了對我國的EDA禁令。當時國內的技術不成熟，與西方國家相比還有不少的差距，國外先進成熟的EDA產品一下子涌進中國市場，致使本土產品的研發越來越滯后，生存空間越來越小。因此，經過30余年的發展，我國的EDA產業依舊十分薄弱。
目前國內著名的EDA企業有華大九天、芯和半導體、廣立微電子以及北京博達微科技等。單從規模上來看，國內企業與三大巨頭之間的差距就不是一星半點。Synopsys全球員工13000多人，其中EDA研發有近5000余人。而我國除華大九天規模近400人以外，其他企業規模都在100人以內，且多數甚至不足40人。這意味著，我國所有從事EDA研發的人員不及Synopsys一個公司的20%。
規模是一方面，從市場占有率來看，情況一樣不容樂觀。2018年國內EDA銷售額約為5億美元，約合人民幣33億元。其中國產僅占10%左右，約為3.4億元。營收低意味著公司能夠再投入的資本將會十分有限。據彭博的資料顯示，Synopsys 與 Cadence的研發投入基本保持在30%以上，Cadence近兩年甚至超過了40%。2018 年，Synopsys的研發投入約為 10.8億美元，Cadence約為 8.7 億美元。而相比國內EDA領先企業華大九天，過去十年的研發投入也不過幾個億而已，差距顯而易見。因此，如果找不到合適的生存空間，技術上再沒有突破，只能看著強者欲強，弱者欲弱。
Synopsys 與 Cadence 研發投入（百萬美元）
資料來源：彭博，東興證券研究所
縱覽三大巨頭的成長史，不難發現要想做大做強離不開兩點：一是并購整合，二是技術。而這兩點又離不開資金的支持。
2017年美國DARPA推出了一項為期5年，資金涉及15億美元的“電子復興計劃（ERI）”，以促進芯片產業的發展。具體來看， Cadence 與 Synopsys 在該計劃第一批項目中分別獲得了2410萬美元和610萬美元的補助。
與此相比我國政府對EDA廠商的支持十年來僅落實了3.7億元，華大九天獲得了1.5億元。或許從數值上看，華大九天獲得的補助與Cadence和Synopsys獲得的差不太多，但是后者的自有資本遠遠超過了前者。對此華大九天的董事長也曾表示，1.5億元的補助與實際需求相比還有很大的差距。
DARPA對 Cadence 與 Synopsys 的補助情況
資料來源：DARPA，東興證券研究所
從技術方面來看，EDA上云成為大勢所趨。芯片設計與云相結合，不僅給設計公司提供了無可比擬的拓展性與靈活性，同時可以按需分配資源，實現成本優化。此外，人工智能與EDA相結合是另一大發展方向。機器學習等算法能夠提高 EDA 軟件的自主程度，提高 IC 設計效率。據 Cadence 的報告顯示，機器學習在 EDA 中的應用主要體現在以下四個方面：數據快速提取模型；布局中的熱點檢測；布局和線路；電路仿真模型。
云計算、人工智能以及5G的發展給國內EDA廠商提供了新的機會，華大九天軟件有限公司市場拓展副總經理郭繼旺曾表示，“在后摩爾時代IC設計技術的放緩，給予了國產EDA追趕的機會。在一些新興產業的關鍵技術（如5G、人工智能）上，中國正處于領先地位，這將推動中國集成電路設計行業的持續發展。”
因此樂觀的講，被逼上絕路也不是絕對的壞事，所謂置于死地而后生。畢竟企業也許和人一樣，沒有危機感，就沒有前進的原始動力。
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