芯片之母被美封锁，我国芯片如何突围

　　这几年，有一个非常先进的设备映入了大家眼帘：光刻机。
　　虽然大家没有在生活中见过光刻机，可这并不影响大家知道光刻机的作用。光刻机嘛，就是拿来造芯片的设备，没有了它就造不出芯片。
　　之所以知道这些知识，还得感谢美国。因为美国的制裁，我们才得以发现自己的半导体产业根基是如此落后。在高端EUV光刻机领域，仅一家ASML就垄断了极紫外光刻机。
　　虽然我们痛定思痛，决心大力发展光刻机设备，但在短时间内根本无法做出能够替代ASML光刻机的设备。因为一台先进的光刻机，背后的零部件往往是由好几个国家共同发力才得以诞生。
　　在高端制造领域，我们没有任何捷径可走。
　　就在大家以为我们只是在先进光刻机上落后于人的时候，美国的又一纸禁令再度让我们意识到：除了光刻机，我们在半导体产业的其他部分依旧落后于人。
　　EDA软件是什么？
　　8月18日，美国商务部宣布对EDA软件工具等四项技术实施出口管制。
　　对此，我国商务部称美方的相关做法背离公平竞争原则，违反国际经贸规则，必将阻碍国际科技交流和经贸合作，威胁全球产业链供应链安全稳定。
　　所以，EDA软件是什么？为什么在美国禁止出口之后会对我们产生巨大的影响？
　　今天，我们就来好好聊聊EDA。
　　如果把芯片制造的流程比作炼丹，那么光刻机就是炼丹炉，而EDA软件就相当于炼丹的单方。
　　炼丹的品阶由单方决定，而对于整个芯片设计生产流程而言，EDA软件就像是这丹方。
　　离开了EDA软件，芯片便无法设计，自然也就无法生产了。
　　黑马这可不是危言耸听，这是我们平时见到的PCB电路图，看上去很复杂了对吧？
　　然而它在先进处理器面前就是一个弟弟。比如这个M1Ultra处理器，它采用了1140亿个晶体管。
　　如果将其放大查看它的电路图，大抵就是这样。只不过它的数量达到了1140亿。
　　这种情况下，你告诉我，除了用专业的EDA软件还有什么软件可以将它绘制出来？
　　当然，EDA软件不是用来给你画图的，而是让你先通过RTL代码编写，然后自动通过硬件描述语言去生成一个电路图。
　　比如这是代码：
　　（图源CSDN代码片段）
　　而这便是RTL视图：
　　（图源CSDN）
　　离开了EDA软件，芯片行业也就无法正常发展。可以说，EDA软件就是当代的芯片之母。
　　EDA被制裁对中国有什么影响？
　　那么EDA软件被制裁后，对我们又有哪些影响呢？
　　站在较高位置上来看，美国制裁EDA软件工具阻碍了国际科技交流与合作。就短期而言，美国此举也将影响国内企业在先进芯片方面的设计能力。
　　就拿OPPO推出的马里亚纳芯片来说，虽然它属于NPU，功能相较于传统处理器比较单一，但是它作为一款影像芯片，同样为OPPO的影像功能带来的巨大的提升：色彩不失真，噪点更少。
　　如果你更关注这款芯片的话，你会发现它的工艺制程为6nm，和目前的旗舰处理器工艺仅相差1nm左右。
　　目前来说，国内企业想要设计工艺制程如此先进的芯片，就必须要用到先进的EDA软件。
　　如果你了解过EDA相关行业的话，你会发现全球78的EDA软件市场份额都在Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登电子）和SiemensEDA（西门子EDA）这三家头部公司手中。
　　只有剩下的28的市场，才轮到国内外的腰部EDA企业瓜分。
　　（图源华大九天招股书）
　　不过大家也大可不必丧气，因为就目前来说，国内部分EDA企业在特定领域已经能够实现全流程模拟电路设计（华大九天、电源管理芯片）。
　　（图源华大九天招股书）
　　虽然新思科技、楷登电子和西门子这三大巨头支持的最先进工艺已经达到了2nm、3nm左右，但是国内的EDA企业也能做到了4nm、5nm左右。
　　可以说，单凭设计而言，国内的EDA企业提供的工具已经达到可用的地步。
　　但需要注意的是，因为EDA软件处于集成电路的顶端，所以它必须要领先于芯片工艺。
　　所以我们可以得出一个结论，中国EDA软件仍旧落后于人。
　　美国针对中国进行的EDA软件制裁，也在短时间内封锁了国内企业想要涉足先进芯片设计的可能。
　　黑马在咨询了一位从事芯片前端的好友之后发现，这次的封锁对于已经在使用新思科技的企业而言似乎没有影响，该用的还是在继续使用。
　　emmm虽然结果有点超乎黑马预料，但我们居安思危的心，也不能停下。
　　三巨头为何这么强？
　　不知道大家好奇过没有，为什么Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登电子）和SiemensEDA（西门子EDA）这三巨头占据了全球78的市场？难道就因为他们成立时间更早？
　　当然不是。
　　三巨头的成功，很大程度上要归功于捆绑经营。
　　我们先来回顾一下芯片制造的大概流程：
　　RTL代码编写生成逻辑电路图通过时序静态、动态验证等二次验证和逻辑检查流片。
　　（芯片设计生产完整流程）
　　正常情况下，大家就是这么个流程。然而对于客户和代工厂而言就不只是这么简单了。
　　有的EDA工具它可能在部分地方很擅长，同时有自己独到的优势。
　　然而对于客户而言，你一套工具能搞定的功能越多，客户需要订阅的工具越少，也就意味着越省钱。
　　所以在这种情况下，客户会更倾向于购买整套产品都比较完善的EDA软件。
　　嗯，这里黑马说得就是三巨头。
　　对于代工厂来说，选择EDA工具不能像客户那样了。
　　可能大家不太清楚，代工厂和EDA企业有一个共同点：追求先进的工艺研发。
　　早期在代工厂还没有相关工具的时候，三巨头就是主动找到代工厂为其提供一些基础IP工具。
　　这里的IP大家可以理解为是一种预设应用场景解决方案，也就是半成品电路模块，主要分为软IP、固IP和硬IP。
　　因为IP可以重复使用，所以EDA企业就可以将其授权给其他客户使用，这样一来对方省时省力，而EDA企业也多了一笔收入。
　　收费的东西我免费给你用，你总不能拒绝吧？
　　于是，代工厂就在这种诱惑下，心甘情愿地被绑上了贼船。
　　目前来说，7nm以及5nm工艺制程以下能提供所有类型接口IP的，就只有Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登电子）这两家EDA企业做到了。
　　因为EDA企业对代工厂的投食，和代工厂达成了深度合作，于是乎EDA企业提供的软件逐渐渗透了整个芯片验证、生产流程，甚至代工厂开发出的设计包也是基于这些企业所提供的。
　　在这种强强联手之下，外界的EDA软件想要再渗透进代工厂的生产流程，难度可想而知。
　　可以说，国外的EDA软件之所有这么强大，就是因为它早期绑定了代工厂，可以和代工厂达成深度合作。
　　同时，它还能通过代工厂的生产数据来反向验证、优化EDA软件，让EDA软件不断更新、不断完善，从而达到设计出良率更高的产品。
　　这，就是三巨头的核心竞争力。
　　国产EDA路在何方？
　　我们都知道，凡是涉及到半导体这种较为先进的行业，其差距都不是可以在短时间内通过砸钱搞定的。
　　我们和国际巨头的差距，是一直存在的。
　　首先是EDA软件，看似是仅涉及到设计芯片部分，但是它却涉及到了原理图设计、版图制造和仿真、封测等诸多环节。
　　这些环节，国内的EDA软件公司并不是样样精通。
　　根据现有资料来看，国内EDA企业在数字芯片设计的核心工具模块还存在着不小的差异。
　　加上测试的EDA系统支持没有头部企业完善、支持的先进工艺芯片制程不够先进，所以整体落后于三大巨头。
　　通过下面这张表格，我们可以清楚的看到完善程度最高的就是三巨头，而国内的EDA软件企业，不是在这个模拟上面缺失，就是在那个开发、封装上缺失。
　　（图源果壳硬科技）
　　总之，国内没有真正做到完善全产业链的EDA企业。
　　看上去国内的EDA行业前途前途一片渺茫，然而，危机向来是与机遇并存的。
　　合作共赢
　　通过这张图我们可以发现，国内企业在不同领域各有建树。
　　那么这时候如果相关部分出手，将这些企业整合在一起，是不是就可以查漏补缺，借助对方的科技树互相完善自身的技术。
　　（图源果壳硬科技）
　　理论上来说，这个是最高效最实用的办法，但是能采用这个办法的可能性也最低。
　　道理很简单，大家利益分配会出大问题，而且早期百花齐放是有利于市场竞争而跑出优秀企业的。
　　就拿芯和半导体来说，可以在封装和系统方面补齐华大九天的短板，但这样一来，芯和半导体在市场上就毫无优势了。
　　所以，就算是浪费资源，EDA企业也想重走一遍前辈的道路。
　　除了并购，黑马想不到第二种能够解决利益分配问题的办法。
　　或许，由政府牵头成立相关的EDA联盟，扶持重点企业、给予重点企业予以政策倾斜可以解决这个问题。
　　但本质上而言，现阶段完善相关从业人员的待遇才是最大的问题。
　　工具本质上还是为人服务的，如果EDA软件行业的从业人员在国内的薪资待遇不够好，我们自然也就留不住相关人才，所以我们只有给出较好的待遇、完善相关的人才教育培养体系，才能留住人。
　　毕竟苦难就是苦难，它不值得歌颂。要想员工留到老，请把待遇给到饱。
　　Chiplet技术
　　除了互相合作、完善相关人才的教育培养体系之外，国内EDA企业还有一个可以弯道超车的机会，那就是Chiplet技术。
　　像国内EDA企业龙头华大九天就提到了，Chiplet技术是未来EDA软件重要的发展方向。
　　在摩尔定律逐渐失效的时代，Chiplet技术已经成为半导体产业未来的重要发展方向之一。
　　因为它可以将不同工艺节点的芯片通过集成技术封装在一起，从而造出一块新的芯片。相较于传统芯片，它不仅灵活性更高，而且因为IP复用，它的设计成本也更低。
　　还是拿之前的苹果举例。
　　如果苹果想要在5nm工艺的基础上，让M1处理器实现性能翻倍，那么新款M1处理器的工艺制程至少也得到2nm或者3nm左右。可就现阶段而言，根本无法大规模量产。
　　所以苹果就采取了一个比较取巧的办法，将两块M1Max通过芯片互连（LSI）的集成InFO扇出型晶圆级封裝（IntegratedFanout）芯片连接在了一起，最终就呈现出了M1Ultra处理器。
　　有一说一，如果台积电的未来两三年内不能实现2nm或者3nm工艺制程的量产，那么黑马严重怀疑，苹果会将两块M1Ultra粘在一起
　　另外，根据华大九天的招股书显示，人工智能技术和云技术也将在EDA领域扮演重要的角色，不过黑马觉得比起这些，国内的EDA企业更应该想想如何将先进代工厂拉进自己的阵营。
　　总结
　　总的来说，美国这次从芯片设计源头上封锁我们的半导体产业，既是挑战，也是机遇。
　　如果不是美国的封锁，我们可能在芯片设计领域还意识不到自己有多薄弱，同时大家也不会注意到国产EDA软件发展现状之类的问题。
　　黑马认为，国产EDA厂商需要抓住这股东风，通过合作、并购等方式，大力发展、完善EDA软件的开发应用流程，建立一个完整的EDA流畅生态链。
　　就目前为止，国内EDA企业想要在3nm及以上工艺节点有所建树的话，还有很长的路要走。
　　EDA领域，本质上就是一个头部玩家通吃，尾部玩家喝汤的市场。
　　如果国产EDA也想吃肉，那就请务必加把劲，提高自己的核心竞争力。