前瞻科技
| 综述与述评
2022, 1(3): 90-100
EDA产业与IP核产业发展现状及发展趋势
全屏
全屏
作者信息
- 北京华大九天科技股份有限公司,北京 100102
刘伟平,研究员级高级工程师。现任北京华大九天科技股份有限公司董事长。在EDA和集成电路设计领域从业30余年,是著名的“熊猫ICCAD系统”EDA工具研发项目的亲历者。2009年,带领团队创立北京华大九天科技股份有限公司,持续致力于提升中国EDA技术水平与核心竞争力。曾先后受聘担任全国ICCAD专家委员会委员、信息产业部全国软件专家委员会委员、国家“863”计划集成电路设计专项专家组成员、“核高基”国家科技重大专项实施专家组专家。获国家科学技术进步奖一等奖等奖项。电子信箱： liuwp@empyrean.com.cn。
通信作者:
Development Status and Trend of EDA and IP Core Industries
Affiliations
- Empyrean Technology Co., Ltd., Beijing 100102, China
出版时间: 2022-09-20
doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.03.008
文章导航
摘要
收起
在回顾国内外电子设计自动化（EDA）产业与知识产权（IP）核产业发展历程的基础上,分析了EDA产业与IP核产业未来的发展趋势。通过国内外发展现状的对比分析,提出了国内EDA产业与IP核产业的发展建议。
集成电路
/
电子设计自动化
/
知识产权核
/
人工智能
/
大数据
/
云计算
/
开源
On the basis of reviewing the development history of electronic design automation (EDA) and intellectual property (IP) core industries worldwide, this paper analyzes their future development trends. Upon the comparative analysis of the domestic and overseas development status, development suggestions on domestic EDA and IP core industries are put forward.
integrated circuit
/
electronic design automation
/
intellectual property core
/
artificial intelligence
/
big data
/
cloud computing
/
open source
刘伟平, 王宗源.
EDA产业与IP核产业发展现状及发展趋势.
前瞻科技,
2022
, 1
(3)
: 90
-100
.
DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.03.008
Weiping LIU, Zongyuan WANG.
Development Status and Trend of EDA and IP Core Industries[J].
Science and Technology Foresight,
2022
, 1
(3)
: 90
-100
.
DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.03.008
正文
收起
集成电路是信息产业的核心,是支撑国民经济、社会发展和保障国家安全的战略性、基础性、先导性产业,是引领科技革命和产业变革的关键力量。集成电路应用从最初的军事领域,逐步扩大到工业、农业、交通、政务、金融、安全、办公、通信、教育、传媒、娱乐等众多领域。集成电路产业的发展水平已经成为衡量一个国家综合实力的重要标志[1]。如图1所示,集成电路产业链可大致分为设计、制造和封装测试3大环节,而电子设计自动化（Electronic Design Automation, EDA）软件与知识产权（Intellectual Property, IP）核则是集成电路产业的支撑基础。
EDA软件是指用于协助完成超大规模集成电路芯片的设计、制造、封装测试等产业环节的计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）软件工具。随着芯片复杂度的不断提升,基于先进工艺节点的集成电路可以达到上百亿个半导体器件的规模,所以不借助EDA软件已经无法完成芯片的设计。此外,随着芯片加工工艺技术的不断提升,芯片的制造、封装测试等生产加工过程,也越来越需要软件工具来辅助配合。因此,EDA软件已经成为芯片设计制造必不可少的战略支撑要素,也是半导体行业皇冠上的明珠。
在20世纪60年代,芯片规模小,集成度低,EDA软件基本上以内部自用的形式存在,也就是芯片设计公司内部有自己的CAD部门专门做一些软件工具以加速设计。但随着芯片设计越来越复杂,工艺越来越先进,芯片设计与制造厂商急需大量商用的EDA工具。到了20世纪80年代中后期,商用EDA软件确立了主流地位,并经过市场的充分竞争,走出了一批以Synopsys（新思科技,1986年成立）、Cadence（楷登电子,1988年成立）和Mentor Graphics（明导国际,1981年成立,已被德国Siemens收购）为代表的EDA软件公司。
IP核是指在集成电路设计领域已经过验证、可重复利用、具有某种确定功能、拥有自主知识产权的功能模块。IP核可以被重复应用在包含该电路模块的其他芯片设计的项目中,从而减少设计的工作量,缩短设计周期,提高芯片设计的成功率。这些电路模块的成熟设计凝聚着设计者的智慧,体现了设计者的知识产权。
IP核复用在早期也是以内部自用的形式存在,由芯片设计厂家内部自我积累IP核用于不同的芯片设计。到了20世纪80年代后期,商业IP核授权的模式开始出现雏形,一些小公司开始出售为模拟器和仿真器编写的逻辑仿真模型。1990年,ARM（Advanced RISC Machines, RISC微处理器）设计部门从ARM公司独立出来,独立后的ARM不再生产处理器,而是专门从事IP核授权业务。这标志着集成电路设计行业正式进入IP核授权业务时代。此后,随着集成电路复杂度的不断提升,尤其在进入系统级芯片（System on Chip, SoC）时代后,一些EDA软件公司也逐渐进入IP核提供商的行列。例如,Synopsys和Cadence的IP核业务自2010年开始进入高速发展期。
如今,EDA软件与IP核在整个半导体行业起着基础支撑的作用,是半导体产业的基石。通过EDA软件与IP核的协同配合,能够快速地推出更加符合市场需求的芯片。如图2所示,EDA软件与IP核本身是相对小众的行业,2021年全球的市场规模共132.75亿美元,但它们撬动了万亿美元规模的半导体产业,并进一步支撑起了百万亿美元规模的信息产业与信息服务业。
1 EDA产业与IP核产业发展现状
收起
1.1 EDA产业
EDA产业的发展大致历经了4个阶段：第一阶段是CAD阶段;第二阶段是计算机辅助工程（Computer Aided Engineering, CAE）阶段;第三阶段是EDA系统设计阶段;第四阶段是当代EDA阶段。
第一阶段：在集成电路的早期发展阶段,由于芯片复杂度低,芯片设计人员可以通过手工操作完成电路图、版图的设计等工作。20世纪70年代中期,随着芯片集成度、复杂度的提高,设计人员开始尝试使用计算机辅助设计手段来提升芯片设计效率,主要使用的工具包括电路图编辑工具、版图编辑工具、电路仿真工具以及用于支持芯片应用的印制电路板（Printed Circuit Board, PCB）设计工具等。
第二阶段：20世纪70年代后期至20世纪80年代初期,EDA技术进入发展和完善阶段,主要是在第一阶段的基础上进一步发展了逻辑模拟、时序分析、故障分析、自动布局和布线等核心工具。利用这些工具,设计师能在产品制作之前更好地预知芯片产品的功能和性能,并极大地提升设计效率。
第三阶段：1980年,卡弗尔·米德（Carver Mead）和琳·康威（Lynn Conway）在其发表的论文《超大规模集成电路系统导论》（Introduction to VLSI Systems）中提出的通过编程语言进行芯片设计的新思想,是EDA发展进入一个新阶段的重要标志。至20世纪80年代中后期,基于这一思想的硬件描述语言与设计仿真、逻辑综合等EDA技术走向成熟,在产业界得到了广泛应用,并进一步发展出以高级语言描述、系统级仿真和系统级综合技术为特征的EDA技术。
正是在这一时期,当今的EDA软件三巨头公司Synopsys、Cadence、Mentor Graphics分别在美国成立,并逐步垄断全球EDA软件市场。
第四阶段：主要标志是基于IP核的SoC设计方法及相应EDA技术的应用和发展。同时,由于芯片的设计已不再局限于芯片本身,而更多地与上下游即芯片制造、封装测试以及应用相融合,出现了设计工艺协同优化（Design Technology Co-Optimization, DTCO）、系统级协同设计等设计概念和设计方法。因此,当代EDA工具必须具备支持这些设计方法的能力。
三巨头的成功绝非偶然。国际EDA软件三巨头的做法主要体现在以下3方面[3]。
（1）投入高额研发费用。如图4所示,Synopsys和Cadence两巨头的研发费用逐年攀升,Synopsys的研发费用占营业收入的比例常年高于30%,Cadence的研发费用占比更是达到了40%,高额的研发投入保障了EDA软件的技术进步,更是EDA软件巨头持续保持市场竞争力的关键。
（2）频繁进行兼并收购。EDA软件三巨头自成立以来就不断并购在某些细分领域领先的中小型EDA软件公司,扩大业务规模,完善产品体系。通过一系列的成功兼并收购,EDA软件三巨头不断发展壮大,形成了寡头垄断。在过去的30多年间,Synopsys和Cadence分别进行了80次和62次的兼并收购。Mentor Graphics在2016年被Siemens收购,在被收购之前也进行了66次并购。
（3）得到政府强力的政策扶持。美国政府在EDA产业的发展中发挥了重要的作用。例如,为了保持美国在该领域的领先地位,美国国防部高级研究计划局（DARPA）于2017年6月1日宣布推出“电子复兴计划”（Electronics Resurgence Initiative, ERI）,把EDA列入了第一批予以支持的内容,并预计在未来5年投入超过20亿美元来支持芯片技术的研发。另外,美国国会也加入了对电子复兴计划的投资,每年增加投入1.5亿美元。此外,美国国家科学基金（NSF）、信息技术研究计划（ITR）和国家纳米计划（NNI）也为EDA研究提供额外的投资,并且对从事EDA研究的人员进行项目奖励及资助。
国内EDA产业起步较晚且发展较为曲折,经历了西方全面封锁期、集中突破期、沉寂期、缓慢发展期,以及2018年之后的快速发展期等多个阶段。
20世纪70—80年代,由于当时的巴黎统筹委员会对中国实施禁运管制,中国无法购买到国外的EDA工具,只能开展EDA技术的自主研发与攻关。1988年中国启动了国产EDA软件“熊猫系统”的研发工作,并于20世纪90年代初成功研发了具有自主知识产权的EDA系统——熊猫ICCAD系统,填补了中国在这一领域的空白[4]。
然而在此之后,国外解除了对中国EDA工具的封锁,国外EDA工具大量进入国内市场,使缺少政策和市场支持的国产EDA工具研发和应用发展陷入低谷,这种情形也导致了国内集成电路产业对国外EDA工具的重度依赖。
2008年4月,作为《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》所确定的16个国家科技重大专项之一,国家科技重大专项“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”（简称“核高基”专项）实施方案经国务院常务会议审议并原则通过,EDA作为该专项的重要内容重新获得了鼓励和扶持。2008年以来,国内EDA领域涌现出了华大九天、概伦电子、广立微电子、国微集团、芯和半导体等多家EDA软件公司。至此,中国大陆EDA工具企业开始进入市场的主流视野。
随着2018年以来中美贸易摩擦的加剧,以及逆全球化的潜在风险不断增加,美国对中国高新技术产业的限制逐步加深,这在集成电路和EDA工具领域体现得尤为明显。例如,2019年EDA软件三巨头终止了与华为公司的合作,以及2022年8月美国颁布了《芯片与科学法案》（该法案含有巨额产业补贴和遏制竞争的霸道条款）,为国产芯片的发展蒙上了一层阴影。在此背景下,政府和资本领域对EDA领域的关注度快速上升,支持力度也显著加大。近年来,中国陆续出台了大批鼓励性、支持性政策,以加速EDA工具的国产替代,加快攻克重要集成电路领域的“卡脖子”技术,有效突破产业瓶颈,牢牢把握创新发展主动权。此外,资本市场也看到了EDA行业的商机,开始积极投入支持国产EDA技术产品的开发。
在国家政策与资本的双重支持下,国产EDA厂商数目不断增加,国产EDA行业逐渐壮大,星火已现燎原之势。根据芯思想研究院（ChipInsights）数据,2020年国内已有约49家EDA企业,截至2021年12月30日,国内已有4家EDA企业申请首次公开募股（Initial Public Offering, IPO）。随着这些国产EDA厂商从各个细分领域进行技术突破,中国EDA产业已经进入快速发展期。
目前,国内EDA工具市场仍由国际三巨头占据绝对主导地位。如图5所示,2020年国内EDA工具市场销售额约80%由国际三巨头占据。国内EDA工具供应商目前所占市场份额较小。
1.2 IP核产业
在芯片产业发展的早期,由于芯片种类有限,设计难度相对较低,大多数芯片设计公司都可以独立完成整个芯片设计流程。此时的半导体芯片公司不仅独立设计芯片,也一手包办芯片制造、封装测试甚至销售,这类公司就是整合元器件制造商（IDM）,如英特尔、德州仪器、摩托罗拉、三星、飞利浦和东芝等。
随着摩尔定律的不断演进,半导体芯片的设计和制造越来越复杂、成本也越来越高,以致一家半导体公司往往无法负担从上游到下游的高额研发与制造费用。因此,半导体产业于20世纪80年代末期逐渐走向专业分工的模式,即部分公司专门做芯片设计,设计完成后再交由其他公司做晶圆代工和封装测试。该阶段的里程碑事件是1987年中国台湾积体电路制造股份有限公司（简称台积电）的成立。
与此同时,在20世纪80年代后期,商业IP核授权的模式也出现雏形,一些小公司开始出售为模拟器和仿真器编写的逻辑仿真模型。1990年,半导体IP核行业巨头ARM公司应运而生,它不再生产处理器芯片产品,而转为设计处理器架构,并将设计方案授权给其他公司使用,这种授权IP核的模式开创了属于ARM的全新时代,并开启了IP核行业的新篇章。芯片设计公司几乎都会选择从ARM公司获得授权,自己完成芯片设计后,再由台积电等代工生产,形成了“IP核授权+半导体设计公司+代工厂”的芯片开发模式,极大地降低了开发成本。
随着超大规模集成电路设计、制造技术的发展,设计变得日益复杂,集成电路设计步入SoC时代。为了缩短产品的上市时间,以IP核复用、软硬件协同设计和超深亚微米/纳米级设计为技术支撑的SoC已成为当今超大规模集成电路的主流方向[5]。当前,绝大部分SoC是基于多种不同IP核组合进行设计的,IP核在集成电路的设计与开发中已成为不可或缺的要素。
近年来,全球IP核年销售总额逐年攀升。如表1所示,2020年已超过46亿美元,其中ARM、Synopsys、Cadence排名前3,这3家欧美企业的全球市场占有率达66%。中国大陆的IP核供应商有50家左右,但普遍弱、小、散。当然,国内也有规模较大的企业,如总部在上海的芯原微电子（VeriSilicon Holdings）,市场占有率已跻身全球前10,但与欧美“三巨头”相比还有很大差距。
1.3 国内外对比分析
1.3.1 EDA产业
2020年,国产EDA工具的营业收入占全球EDA工具市场份额不足2%（图6）,在全球的影响力十分有限。
从产品、技术、业务模式、人才以及生态等方面来对比分析国内外EDA产业现状[6]。
（1）国外EDA产品矩阵更齐全,国内多为点工具。从EDA产品矩阵的完整度来看,EDA产品链有40余个细分工具节点,国内厂商尚未实现EDA全流程、全细分节点的覆盖。例如,国产EDA产品龙头企业华大九天,目前也仅能够实现模拟芯片设计和平板显示设计全流程覆盖。即使联合国内全部EDA产品厂商,国产EDA产品目前尚不能为产业提供全套EDA工具产品服务。当然,国产EDA工具产品也有自己的特色,已有若干工具产品在核心技术上并不逊色于国外的产品,甚至已经达到国际领先水平。
（2）国外EDA产品可支持最先进的工艺节点,国内产品对先进工艺的支持十分有限。从EDA产品对先进工艺制程的支持能力来看,国际三巨头的产品能支持的最先进工艺已经达到3 nm,而国内仅有部分EDA产品支持较先进的7 nm工艺制程,极个别的工具可以支持5 nm工艺制程。
（3）国产EDA产品缺乏自己的标准和底座。标准和底座是连接不同EDA工具的“纽带”,底座包括了EDA底层数据库及文件解析器、接口、通用求解器、计算框架等多个公共组件。全球EDA产品目前所使用的行业标准和底座绝大多数是由三巨头EDA产品公司主导定义的,这在很大程度上限制了国产EDA产品的开发和应用。
（4）IP核授权业务已经成为国外EDA产品公司的重要助力,但国产EDA产品公司尚未在IP核业务方面进行大规模布局。IP核与EDA业务之间有很强的互补互促的作用,并且两类业务的客户也高度重叠。国外三巨头中的Synopsys公司和Cadence公司同样也是IP核市场的巨头,其IP核业务的市场占有率分别为全球第2和第3名,仅次于ARM公司。相比之下,国产EDA产品厂商大多还在专注于研制EDA工具,尚不具备同时大规模布局IP核业务的能力。
（5）与国外相比,国内EDA专业人才严重匮乏。EDA是多领域交叉的产业,对人才的要求较高,需要EDA工程师具有宽厚的知识体系。根据赛迪智库的数据,2020年中国EDA行业从业人员数量约为4400人,且多数任职于国外EDA产品公司在中国设立的分支机构,本土EDA企业总人数约为2000人。相比而言,仅Synopsys公司截至2021年底全球员工数量就超过了1.5万人。除了人才数量不足外,国内还缺乏有经验的高端EDA人才,这进一步制约了国内EDA产业的发展。
（6）国外半导体产业链协同更加紧密,国内产业链协同模式不够成熟。EDA产品厂商需要与产业上下游即芯片设计厂商和晶圆制造厂商共同协作、打磨产品,才能更好地推进技术的进步、促进工具产品的成熟。国外EDA产品公司在产业链合作方面有巨大优势。全球半导体领域的龙头企业,如英伟达、英特尔、三星、格罗方德等,都与三巨头EDA产品公司有战略合作关系,这样的生态合作关系使得它们能在第一时间推出支持最新工艺制程以及契合最新应用需求的EDA产品。国内的EDA产品企业则很难有机会与上述全球半导体龙头企业合作,而国内的集成电路产业生态又不够成熟,从而造成国内EDA产品企业在产业生态合作方面落后于人。
1.3.2 IP核产业
国内IP核市场广阔,但大量依赖国外进口。纵观全球IP核市场竞争格局,排名前10的供应商中仅排名第7的芯原微电子为国内企业。目前,国内缺乏关键核心IP核,而大量依赖进口。一方面新兴应用（如5G、人工智能物联网、汽车电子等）对定制化IP核的需求强烈;另一方面IP核作为集成电路的底层技术,只有完全“自主、安全、可控”,才能保证国家信息系统的安全、独立。这两方面都迫切需要国产化的IP核。
从产品种类、人员规模、行业生态、专利保护和成果转化等角度来对比分析国内外的产业现状。
（1）国内企业产品较为分散。ARM公司聚焦智能手机的中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）等,推出了一系列相互关联的IP核产品,其技术领先,产品齐全。因此,基于ARM架构的芯片在全球移动终端的市场份额超过90%。另一巨头Synopsys公司,则拥有很全面的各类基础数模IP核、有线接口IP核和处理器IP核产品。而国内企业由于普遍规模较小,只能专注某些细分领域的IP核产品。例如,芯原股份提供部分处理器IP核、射频IP核和数模IP核,牛芯半导体公司提供高速接口IP核等。
（2）国内从业人员规模较小。中国大陆从事IP核开发和设计服务的总人数为3000~4000人,而ARM一家公司在全球就有6000多名员工。
（3）国内企业与头部晶圆代工厂（Foundry）生态耦合不强。由于国内IP核企业的整体力量和技术积累比较薄弱,国内外的头部Foundry厂商主要还是选择与Synopsys、Cadence等国外头部IP核供应商进行紧密耦合,而提供给中国IP核企业的机会比较少。
（4）国内IP核相关专利受制于人,很难绕开国外现有IP核授权公司的专利保护。
（5）国内IP核科研项目转化能力差,大量成果被闲置。
2 EDA产业与IP核产业发展趋势
收起
2.1 未来EDA产业的主要发展趋势
（1）后摩尔时代技术演进驱动EDA技术延伸拓展。后摩尔时代的集成电路技术演进方向主要包括延续摩尔（More Moore）、扩展摩尔（More than Moore）和超越摩尔（Beyond Moore）。其中,面向延续摩尔方向,单芯片的集成规模呈现爆发性增长,先进工艺（7 nm/5 nm/3 nm）对EDA工具的设计效率提出了更高的要求;面向扩展摩尔方向,伴随逻辑、模拟、存储等功能被叠加到同一芯片,EDA工具需具备对更强、更复杂功能设计的支撑能力;面向超越摩尔方向,新材料（如宽禁带半导体）、新器件（如硅光器件）等的应用,要求EDA工具在仿真、验证等关键环节实现方法学的创新。
（2）新兴应用牵引EDA技术不断发展。随着人工智能、高性能计算、新一代通信技术、物联网、新能源技术等新兴应用的不断涌现,芯片的功能与复杂度不断提升。为了更好地应对这些多样化、复杂化的应用发展需求,EDA呈现出平台化的演进趋势,出现了面向通信、计算、超低功耗、高可靠、高安全等应用的各种EDA平台。
（3）人工智能（Artificial Intelligence, AI）加持的EDA技术成为重要的突破方向。近年来,AI技术进入了一个飞速发展的新阶段,在越来越多的领域得到应用。同样,在EDA领域工程师们也在积极导入AI技术,以期取得EDA技术的新突破。目前,主要的研究方向包括：①提升EDA工具的智能化水平,减少人为参与;②帮助芯片设计师实现芯片全方位的优化,开发性价比更高的芯片产品;③通过对既有设计的训练学习,大幅提升芯片的设计与验证效率。以下是3个实际案例。
案例一：美国国防部高级研究计划局（DA-RPA）在2017年提出“电子复兴计划”,其中电子设备智能设计（IDEA）项目对于AI赋能EDA工具进行设想,其目标为“设计工具在版图设计中无人干预”,即将芯片设计师的设计经验固化为机器学习模型的输出目标,构建统一的版图生成器,从而实现版图设计的自动化、智能化。
案例二：Synopsys公司推出了一系列由AI驱动的芯片设计解决方案。例如,2020年初推出的业内首款用于芯片设计的自主人工智能应用DSO.ai（Design Space Optimization AI）,它能在巨大的芯片设计解决方案空间搜索优化目标,并利用强化学习技术优化芯片的功耗、性能、面积等指标。该应用的主要客户有三星电子、英国人工智能芯片制造商Graphcore、瑞萨电子等。
案例三：谷歌公司着手研究基于AI的数字电路芯片布局布线技术,相应成果已刊发在2021年6月的Nature杂志上[12]。
（4）新设计生态催生EDA云平台。对于芯片设计行业,EDA云平台的应用不但可以较大幅度地降低设计成本,还可以让客户以较低成本获得更强的算力。同时,EDA云平台也更有利于实现 EDA工具在教育领域的应用。为此,主流EDA产品公司均对EDA云平台建设给予了大力支持。云化EDA主要有5方面优势：①云端服务器可以提供很强的算力,是复杂芯片设计的底层保障;②芯片设计企业可根据企业需求灵活使用计算资源,而无须在芯片设计前购置大量的软硬件设施;③大幅减少芯片设计企业的软硬件日常维护开销;④云端服务器的访问不受地理环境约束,芯片设计企业的设计师们可以随时随地对云端软件进行访问;⑤方便高校等教育机构进行人才培养。
2.2 IP核产业发展新趋势
随着集成电路产业进入后摩尔时代,设计和制造企业开始更加重视产品的多样化发展,而不再一味追求特征尺寸的缩小,使得IP核产业的发展也出现了新的趋势[7]。
（1）技术与工艺结合愈发紧密。IP核作为集成电路设计和制造环节的关键组成部分,其发展趋势和集成电路的整体演进趋势基本相同,都是向着工艺制程和精度尺寸不断缩小、产品集成度不断提高、整体性能不断提升的方向发展。在工艺和设计关联度越来越高后,也衍生出了设计制造协同优化技术,通过彼此协作来满足新制程节点器件的要求。
（2）芯粒（Chiplet）集成设计方法给IP核行业带来新想象力。芯粒是指具有特定功能且带有标准互连接口的裸芯片。芯粒的集成方式是一种平衡计算性能与成本,提高设计灵活度,且提升IP核模块经济性和复用性的新技术,被视为后摩尔时代支撑半导体产业持续发展的重要基础之一[8]。2022年3月,台积电、英特尔、微软等10家芯片厂商成立了通用芯粒高速互连（Universal Chiplet Interconnect Express, UCIe）联盟,共同推广UCIe技术标准。芯粒技术对半导体IP核的质量、芯片设计能力都有一定的要求,所以具有芯片设计能力的IP核企业也将成为芯粒的重要供应商之一。芯粒的发展演进为IP核供应商拓展了商业灵活性和发展空间。
（3）AI算法推动IP核研发加速。AI技术的发展带来了计算模型的变革,使得各大IP核供应商纷纷推出为AI定制或与AI结合的IP核,如Synopsys推出了高性能、嵌入式视觉处理器IP核——De-signWare EV系列。另外,AI算法也被用在与IP核相关的EDA工具中,如华大九天推出的Empyrean Qualib就是用AI算法实现了IP核验证加速。
（4）IP核的研发应用呈现平台化发展态势。以成套工艺技术为基础、IC设计数据为核心、IP核为核心资产的设计平台正在成为设计公司的核心竞争力。IP核平台的主要任务是研发设计公司急需的IP核,以及提供相应的设计技术服务,并将IP核的设计验证贯穿整个设计过程。
（5）开源将为IP核供应商带来新的机遇与挑战。后摩尔时代的产品设计将更加多样化,嵌入式处理器因其功能的多样性和灵活性,预计将迎来更大的市场空间。嵌入式处理器一般以IP核授权的商业模式运作,而ARM公司IP核的高昂授权费用会使初创芯片设计公司的创新成本大增。因此,在众多中小公司需求的驱动下,近年来一些开源的免费IP核也初露头角。
3 EDA产业与IP核产业发展建议
收起
3.1 中国EDA产业的发展建议
结合中国EDA产业的发展历史和当今产业现状,提出发展国产EDA软件产业的启示与政策建议如下。
（1）紧跟产业发展大趋势,结合已有基础在新兴EDA技术及应用领域寻找突破口。从某些EDA细分工具环节切入,打造最强点工具,并以此为基点扩大产品矩阵。国外EDA软件公司的产品成熟,但从某种程度上来说也是一种制约,这些EDA软件公司通常很难对已成熟的产品架构进行大幅度改造,因而限制了其产品的创新。而国内EDA软件公司则没有太多这方面的包袱,从而给国产EDA软件带来了技术上超越的可能。ABC（A,AI,人工智能;B,Big Data,大数据;C,Cloud Computing,云计算）技术代表了当前正在经历的时代以及未来要去的方向,为EDA行业带来了换道超车的新机遇[13]。AI、大数据、云计算、万物互联促成了“算力”“算法”“数据”的深度融合,EDA行业的未来将会深深地与“ABC”技术绑定。国内在上述技术领域具有优势,这大大地加快了国产软件EDA技术与“ABC”技术的结合。
（2）支持产业链上下游各环节协同与合作,打造国产EDA软件产业生态圈[14]。首先,EDA产业的发展离不开产业链上下游的支持,可以从政策、资金等方面鼓励产、学、研、用之间的联动,以应用为抓手,实现协同发展,形成国产EDA软件产业生态圈,如鼓励国内企业优先使用国产EDA软件,推动芯片制造产线与国内EDA软件企业积极互动等。其次,由于国内EDA软件企业整体力量薄弱,需要国内EDA软件企业之间紧密合作形成合力。必要时,可以从政策方面（或资本层面）引导或鼓励国内EDA软件企业之间的整合,打造可与国外EDA软件大厂抗衡的中国EDA软件巨头企业。
（3）开发自主标准和底座。国产EDA软件的发展必须重视自主标准和底座的开发,以摆脱EDA自身受制于人的局面。支持成立一个由国内EDA软件主要企业共同参与的中立机构,类似于比利时微电子研究中心（Interuniversity Microelectronics Centre, IMEC）,同时鼓励产业的上下游加入,由该机构主导开发自主标准和底座,为国产EDA软件的发展提供服务与支撑保障。
（4）加强人才引进与培养。人才引进是解决EDA高端人才问题的重要手段,但在当前复杂的国际形势下,人才引进需要一些专门的政策和手段。人才培养则是解决EDA人才长期问题的根本途径,应鼓励高校和企业联合开展EDA人才培养,建立完善的产教融合人才培养方案和体系,以市场需求为导向开展校企联动,培养产业急需的实践型、工程型、复合型人才。在注重人才引进与培养的同时,还应尽量避免企业“有了人却留不住人”的局面,一方面要用政策为人才解决后顾之忧,另一方面更要在激励机制方面下功夫。
（5）加大资金投入,尤其是研发投入。EDA属于投资周期长、见效慢的产业,在发展初期很难得到商业化资金的青睐,国家层面的支持对核心关键技术的积累和突破十分重要。可以由政府资金引导,鼓励社会资金跟进,并给予资金退出的政策环境,吸引更多的资金支持国产EDA软件产业的发展。
3.2 中国IP核产业的发展建议
提升中国IP核产业的基本策略可以从以下几点考虑：坚定不移地走自主创新之路,优先布局市场价值高、技术与生态壁垒高且涉及国家安全的核心IP核（如处理器IP核）;依托精英团队,重点突破国内有一定基础、未来潜力巨大的关键IP核（如高速接口IP核）;以常规IP核为抓手、成熟工艺为基础,大力建设公共IP核平台,支持产业健康发展[7]。具体建议如下。
（1）制定长期政策,加大对产业的政策及资金支持。建立专门面向IP核研发的基金项目,采取“平台+项目”的运作模式,鼓励IP核新产品开发,引导相关企业集中研发力量来突破国内急需的重点IP核产品。
（2）加大人才培养力度。重视专业人才的培养,增加高校相关专业课程和科研项目;不拘一格地引进有经验的工程技术人员到高校讲授技术课程,促进产、学、研、用多方对接;鼓励企业开展校企合作育人,形成从学校培养到企业实习和就业的一体化培养链。
（3）组建专利联盟形成合力。推动建立大产业专利分享联盟,共同攻克专利壁垒。充分利用中国在全球分工中的产业链及市场优势,针对海外诉讼采取行之有效的司法手段。成立相应的专利运营公司,参考国际商业化专利运营公司模式,共同抵御外国专利诉讼。鼓励通过自主创造、企业并购和海外专利收购等多种方式增加企业自身的知识产权积淀,同时辅以产业联盟、利益联盟等方式构建专利分享共同体。
（4）强化知识产权保护。简化IP核侵权的直接和间接经济损失的认定办法,从直接和间接经济损失补偿转向相对严厉的IP核侵权的惩罚性条款,并在司法解释和实践方面逐步趋于严厉,打击盗版侵权行为。
（5）打造并运维国家级IP库。充分利用国内高校及科研院所的优质资源,并吸收来自产业界开发的IP核,建立国家级IP库,同时建立第三方评估和验证机构,标准化推广应用。
4 结束语
收起
国内EDA产业与IP核产业经过发展起伏期,已经逐渐进入正轨。在政策和资本的双重激励及当前国产化产业环境的促进下,半导体全产业链有望协同发展,共同支持和打造全流程的国产化EDA工具以及完全自主的IP核。
目前,众多厂商如雨后春笋般兴起,国内产业生态逐渐完善[15],国内EDA产业与IP核产业已经迎来黄金发展期,市场一片欣欣向荣。但是作为基础性产业,应该清醒地认识到,企业的发展要符合产业的客观规律,只有坚持不懈地做好产品,做好服务,才能在竞争中占有一席之地。EDA软件与IP核之所以被卡脖子,不是一朝一夕造成的结果,浮躁的心态与环境不仅不能解决问题,反而会对产业发展造成伤害。
放眼当下,国际格局和产业体系正在进行深度调整,世界正处于百年未有之大变局,而中国集成电路产业也迎来了巨大的历史机遇。道阻且长,行则将至,行而不辍,未来可期,以此共勉。
文献
收起
参考文献
引证文献
排序方式：
[1]
王阳元. 集成电路产业全书[M]. 北京: 电子工业出版社, 2018.
[2]
赵巍胜, 尉国栋, 潘彪. 集成电路科学与工程导论[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2021.
[3]
赵沭明, 李文龙, 李婷婷, 等. 全球主要EDA软件公司的做法、经验与启示[J]. 中国集成电路, 2021, 30(4): 16-19.
[4]
王芹生. 志在千里壮芯不已: 中国集成电路设计业二十年[M]. 北京: 电子工业出版社, 2014.
[5]
吴汉明, 史强, 陈春章. 集成电路设计中IP技术及其产业发展特点[J]. 微纳电子与智能制造, 2019, 1(1): 20-28.
[6]
东吴证券. 计算机行业: 深思美国EDA强盛之路, 坐看国产EDA星火燎原[EB/OL]. [2022-08-08]. https://data.eastmoney.com/report/zw_industry.jshtml?encodeUrl=omR/lk1qfnsMvID1TUfe+ZnqF0RUzkIuYk2IZkGoDW4=.
[7]
国家集成电路产业发展咨询委员会, 中国电子信息产业发展研究院. 2020集成电路产业发展蓝皮书[R]. 北京: 中国电子信息产业发展研究院, 2020.
[8]
中国工程院, 科睿唯安, 高等教育出版社. 全球工程前沿2021[M]. 北京: 高等教育出版社, 2021.
[9]
刘超, 王珺, 张天仪. 集成电路EDA行业发展态势分析[J]. 中国集成电路, 2021, 30(6): 32-37.
[10]
张天仪, 刘超, 王珺, 等. EDA行业人才队伍建设研究[J]. 中国集成电路, 2021, 30(9): 31-36.
[11]
李盼盼. 聚力赋能,融合创新——中国集成电路设计业2021年会暨无锡集成电路产业创新发展高峰论坛成功召开[J]. 中国集成电路, 2022, 31(增刊1): 19-31.
[12]
[13]
陈熙. 电子设计智能化(EDI), 中国换道超车的历史机遇[J]. 中国集成电路, 2021, 30(增刊1): 11-14.
[14]
吴企周. 有效协同发展集成电路产业[J]. 中国集成电路, 2020, 29(增刊4): 14-16.
[15]
招商证券股份有限公司. 半导体行业深度专题之十——EDA篇: 蓄势待发国产EDA迎黄金时代[EB/OL]. [2021-08-22]. https://www.hibor.com.cn/repinfodetail_936814.html.
2022年第1卷第3期
PDF下载
3464
1987
引用本文
BibTeX
文章信息
doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.03.008
- 接收时间：2022-07-21
- 出版时间：2022-09-20
- 发布时间：2022-11-04
补充材料
相关文章
表12种不同金属材料的力学参数
| 科 Family | 属数 Number of genus | 种数 Number of species | 占总种数比例 Percentage of total species (%) | 属 Genus | 种数 Number of species | 占总种数比例 Percentage of total species (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 鹅膏菌科Amanitaceae | 2 | 11 | 5.26 | 鹅膏菌属 Amanita | 10 | 4.78 |
| 小菇科 Mycenaceae | 2 | 12 | 5.74 | 丝盖伞属 Inocybe | 5 | 2.39 |
| 多孔菌科 Polyporaceae | 8 | 14 | 6.70 | 蜡蘑属 Laccaria | 5 | 2.39 |
| 红菇科 Russulaceae | 3 | 23 | 11.00 | 小皮伞属 Marasmius | 6 | 2.87 |
| 小菇属 Mycena | 11 | 5.26 | ||||
| 光柄菇属 Pluteus | 5 | 2.39 | ||||
| 红菇属 Russula | 17 | 8.13 | ||||
| 栓菌属 Trametes | 5 | 2.39 |
关闭全屏
