芯愿景EDA软件技术究竟如何?能否扛起中国芯片自主重任

　　2020年5月，美国升级对华为技术封锁力度，宣布凡是使用美国技术和设备的厂商，供货华为时都需向美国商务部申请。这种变相的“申请”，基本上切断了华为从美获得芯片技术支持的可能。

　　禁令下达后，举世哗然。华为重要合作伙伴，世界上最先进的芯片制造商——台积电因此而遭到美国强势调查，或不能再为华为供货。这是当前国人最关切的问题，也反映了我国严重缺乏先进芯片制造技术之现状。

　　然而，在芯片制造环节受限之前，有个更不为人知，影响却更为“致命”的技术已被美国封锁［21］ ，那就是被业界誉为“芯片之母”、芯片产业“皇冠上的明珠”的EDA软件。

　　EDA软件对于芯片的重要性，就相当于操作系统对电脑的重要性。长不过十几毫米的芯片，里面包含几十亿甚至几百亿晶体管。任何一个出了差错，芯片都不能使用。因此，每颗芯片在被制造之前，都必须精确设计。而EDA软件，便是芯片设计的基础工具。没有它，整个芯片产业链都将崩溃。

　　长久以来，EDA软件都被铿腾电子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和明导国际（MentorGraphics）三家垄断。我国能提供商用EDA软件的厂商，仅十家左右。尽管与国际第一梯队相比，它们力量还很微弱。但有了从0到1的突破，它们为芯片国产化带来了巨大希望。

　　近日，芯愿景以国内首家EDA厂商的身份上报科创板，成为市场焦点。它的EDA软件能够有效支持芯片工艺和技术分析，并服务芯片设计厂商。以EDA软件为支持，芯愿景服务了全球上万家芯片企业。高通、英特尔、三星等全球前十半导体企业中，有六成是公司服务对象。

　　那么，芯愿景EDA软件技术究竟几何？它能否突破芯片产业“命门”，扛起中国芯片自主重任？

　　芯片“皇冠明珠”EDA软件商用

　　EDA软件50年历史中，我们不是没有过机会立于全球技术之巅。

　　1994年以前，“巴黎统筹委员会”对中国实行EDA软件禁运管制，倒逼我国研发出自己的EDA软件——熊猫系统。然而，随着1994年禁运令取消，国内EDA软件研发近乎止步。“造不如买、买不如租”的思想盛行，有了进口软件，少有资金再愿意光顾这个“十年难磨一剑”的产业研发领域。

　　如今再回首，几十年的技术差距早已形成巨大鸿沟。而EDA软件特性，决定了这种鸿沟短时间内难以逾越。

　　一方面，不同于一般软件，EDA软件要支持芯片开发，必须与半导体生产工艺深度绑定。因此，半导体硬件的“摩尔定律”亦约束着EDA软件。也就是说，随着半导体工艺快速更新迭代，EDA软件亦需不断升级更新，以支持硬件开发。由此，持续高额的研发投入总伴随着EDA软件厂商。

　　以铿腾电子和新思科技为例，2010年以来，两者每年都要拿出经营收入的30％以上用于研发。2018年，铿腾电子研发投入超过10亿美金。

　　另一方面，EDA软件链条很长，涉及到前端设计仿真、后端布局规划、物理验证等全过程。为了扩大市场，EDA厂商往往会以并购方式向全链延伸，打造软件平台。据统计，美国EDA公司并购史上，仅铿腾电子、新思科技、明导国际三家头部厂商就参与了200多次并购。这种高资本投入整合起来的平台资源，构成了头部厂商强大的护城河。

　　总结来说，EDA软件高研发、平台化两大性质，决定了行业垄断格局。后来者要想进入分羹，将非常困难。多年以来，全球三大厂商占据了我国95％以上的市场份额，给了国内企业极“小”的发挥空间。

　　2002年，芯愿景成立，其团队多出自中科大计算机系，年龄不过30岁。面对垄断巨头，技术、资金还相当薄弱的芯愿景，该如何应对？

　　从一开始，芯愿景就选择了“专”、“精”的道路，仅将自身EDA软件定位为“芯片分析和设计服务所用”，而非全面的软件平台。所谓芯片分析，即分析市场上已有芯片的技术和工艺，或是为了学习和借鉴一流技术，或是为了鉴定知识产权，防止专利被侵犯。

　　为了服务芯片分析领域，芯愿景将研发重点放在图像采集、处理、验证等重要环节上。一方面，公司努力提高产品和市场主流EDA软件的兼容性，以便商用，为有芯片分析需求，或是部分芯片设计企业所用；另一方面，自研EDA软件技术不断精进，为公司日后转型踏入芯片分析领域打好基本功。

　　在这种仅专注细分领域的发展思路下，芯愿景取得了突破。如今，它是国内仅有的10家左右EDA软件供应商之一。其六大软件产品线、38个软件产品，能与主流EDA软件实现数据交互，并支持OpenAccess、SPICE等多种标准数据格式。

　　然而，我们不能否认的是，芯愿景每年400万左右的营收规模，与国际一流厂商相去甚远，甚至离第一大国产EDA厂商华大九天亦有差距。但其商用化EDA软件，帮助公司开拓芯片分析和设计服务领域，并成为国际领先的芯片分析厂商。从此，芯愿景从另一角度，加速芯片国产化进程。

　　“拆解”芯片助后进者居上

　　盘点国内其他芯片分析厂商，如圣景微、深科特等，它们尽管也有自研基础软件，但仅供自用。

　　不难推测，这些芯片分析厂商之所以没有实现软件商用，是因为它们的产品在电路图清晰度、支持工艺先进度、与主流EDA软件数据交互等方面做得不够成熟。而芯愿景商用的软件，证明了其扎实的技术基本功。

　　有自研EDA软件作支撑，芯愿景逐渐成长为国际领先的芯片分析厂商。

　　与美国一流企业TechInsights相比，芯愿景亦毫不逊色。它所能分析的最小工艺制程达到7纳米，在封装分析、图像采集等方面，它的技术均与TechInsights比肩。如今，芯愿景每年分析产品达6500多种，累计客户1500多家，正逐渐追平与TechInsights的规模差距。

　　考虑到中国半导体市场大环境，如芯愿景这般具备先进技术分析能力的厂商注定要成为“香饽饽”：

　　起步晚已是我国芯片业不可改变的事实。对于很多后来者而言，如何更快追赶上“前辈”的步伐？除了潜心钻研技术原理以外，学习“前辈”一流技术，并以此改进自身也同样重要。

　　例如，在高度依赖设计师经验的模拟芯片市场，我国自给率不足14％。在工业等高端领域，自给率更是不足5％。为了弥补国内从业者经验不足，芯片分析非常必要。厂商将先进芯片的工艺细节、电路布图清晰呈现给年轻的设计师，让他们看到，前辈们是如何将几十年经验凝结于一块芯片之上，进而启发他们提高芯片性能、缩短研发周期。

　　在专利保护方面，芯片分析亦是不可或缺的环节。

　　随着海思、展讯等越来越多优秀国产厂商崛起，我国专利保护意识也在不断增强。2013年至2018年，我国集成电路领域专利公开总数年均复合增长率10．8％，但同时，2009年至2018年，人民法院审理一审知识产权案件数年均复合增长率高达28．1％，远快于专利申请增速。由此可见，专利保护对企业发展十分重要。

　　芯愿景整合了项目中积累的共性图像或电路数据等信息，形成了自有芯片专利数据库，为很多公司实行侵权分析和取证工作，帮助其合理维权。当前，公司数据库中包含了3．1万余个集成电路产品、6．7万余份芯片技术报告。2018年，芯愿景知识产权分析鉴定收入突破2800万规模。

　　2017至2019年，芯愿景芯片分析收入从5520万元增长至1．29亿元，翻了一倍不止；其净利润更是从2594万飞速增长至7594万。高业绩增速证明了芯愿景在中国半导体市场的高服务价值。

　　然而，透过芯愿景部分产品的波动性业绩，我们不难看出，芯片分析是一门高度定制化的生意，想要快速放量并不容易。三年内，公司芯片技术分析、知识产权分析鉴定的收入与毛利率均呈现波动增长态势。波动的原因，是项目难度各异、规模不一，公司为此耗费的人力和时间成本也各不相同。

　　如何将多年服务经验共性提炼出来，形成标准化产品，进而做更“省时省力”的生意，是芯愿景做大芯片分析规模后，所要考虑的问题。

　　设计服务带动新增长

　　IP授权服务，就是芯愿景近年来服务标准化的重要成果。

　　所谓IP，就是芯片上已经过验证、可重复使用的模块，它具备某些特定功能，装载在芯片上，可“即插即用”。这一过程类似于搭积木，芯片IP就好比是积木局部。将预先搭好的各个局部组装起来，便可迅速搭建成完整的模型。

　　2011年，我国芯片设计厂商才534家，到了2018年，这一数字已经增长至1638家。这背后，体现的是我国芯片设计行业发展壮大，竞争日益激烈的现实。市场上同质化芯片数量越来越多，对于芯愿景这样专业的芯片分析厂商而言，就意味着它所能捕捉到的技术和工艺共性越来越多。

　　依托自有EDA软件，芯愿景形成了支持5万个以上项目集成电路图像、标注和电路图存储的数据库。这对公司凝结服务经验共性，形成自己的IP起到了极大帮助。目前，公司已经开发了十余款嵌入式安全防护类、工业物联网与控制类、通用基础类IP，发放授权超过3万个。

　　参考EDA巨头新思科技、国内EDA最大厂商华大九天，他们也都在业务发展过程中，积累了自己的IP，并将其发展成重要业绩增长点：

　　2019年，随着全球半导体增速放缓，新思科技EDA软件收入增速从上年的69％降至19％。与之对比的，是公司IP服务收入占比从28％升至31％，且正在以平均每年18％的速度增加，带动了公司业绩有力增长。

　　华大九天在EDA软件发展过程中，亦十分注重IP培养。它自主研发并流片验证的高速接口IP，可以支持十几种高速接口协议，已经成功应用在客户芯片产品中并量产超万颗。

　　由此可见，IP是很多EDA厂商的业务拓展方向，具有巨大发展前景。

　　2018年，芯愿景IP首次实现商用。2019年，公司IP授权收入达到1038万，较上年增长96％。为了培养更多优质IP，芯愿景拟筹资9373万元，用于物联网芯片IP开发，并搭建IP和产品验证平台，加快IP部署。

　　EDA软件，是芯片设计的基础工具，被称为芯片产业“皇冠明珠”。作为国内寥寥几家EDA软件厂商之一，芯愿景备受瞩目。无可讳言，它的软件与新思科技等巨头相比差距甚大。但有自研软件支持，芯愿景得以提供芯片分析和设计服务，高效助力芯片国产。随着其EDA软件愈加成熟、服务标准化程度愈高，芯愿景有望成国际顶尖芯片服务商。