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2021年中国EDA行业研究报告

 假老练雄 2022-05-09 发布于广东省

中国EDA行业市场概述——EDA的定义

EDA的定义

EDA是Electronic design automation的简称,即电子设计自动化,本质上是用于芯片设计的基础工具,是指利用计算机辅助设计软件,来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。工程师利用EDA工具,将芯片的电路设计、性能分析、设计出IC版图的整个过程交由计算机自动处理完成。运用EDA技术形成的工具称为EDA工具,打开芯片的封装外壳,在高倍显微镜下对其表面进行观察,将会看到无数规则摆放的器件和连线,是芯片的版图。设计和制造这个版图的各个环节都需要用到相应的EDA工具。EDA工具是集成电路设计、制造、封装、测试等工作的必备工具,是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。

EDA技术

EDA 技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式,以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具,通过有关软件,自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化,逻辑布局布线、逻辑仿真。完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作,最终形成集成电子系统或专用集成芯片的技术。EDA软件是涵盖多种“点工具”的软件工具集群。

中国EDA行业市场概述——EDA的分类

EDA是广义CAD的一种,是细分的行业软件。利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,完成电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程。按照功能和使用场合,可以分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具等。

中国EDA行业市场概述——中国EDA行业发展历程

我国EDA行业发展从“数字系统设计自动化”学术会议开始,成为中国EDA事业的学术萌芽;“巴统”禁运背景下“熊猫系统”横空出世;进入21世纪后核高基加持下,国内EDA企业百花齐放。

1978年10月“数字系统设计自动化”学术会议于桂林阳朔举行,被誉为中国“EDA事业的开端”,标志着中国EDA事业在学术领域的萌芽。

20世纪80年代“巴黎统筹委员会”对中国实施禁运管制,无法从国外购买EDA软件。1986年前后国家计委设立了“ICCAD III级系统开发”专项,正式启动国产EDA工具“熊猫系统”的研发工作,1993年前后全面问世。“熊猫ICCAD系统”填补了我国在EDA领域的空白,打破了外国对中国的EDA工具封锁。

北京集成电路设计中心(CIDC)成立于1986年,也是国内第一家集成电路设计中心,后改名为中国华大集成电路设计中心。

中国EDA行业市场概述——应用方向及主流EDA工具

EDA三大应用方向

EDA工具贯穿电子设计的多个环节,覆盖的环节包括数字芯片设计、模拟设计、平板显示电路设计、晶圆制造、封装测试、系统模拟和仿真等。

主流EDA工具

综合设计工具:主要应用于Fabless厂,完成系统整合、逻辑综合、布局布线等各级设计。

仿真工具:验证设计的正确性并优化设计结构,包括电路仿真与验证、物理设计规则检查等。

测试与数据管理工具:主要应用于Foundry厂,完成测试芯片的设计、提升测试精度、进行制造工艺和成品的数据分析等。从底层技术来看,EDA工具需要对数千种情境进行快速设计探索,实现性能、功耗、面积、成本等芯片物理指标和经济指标的平衡,需要计算机、数学、物理、电子电路、工艺等多种学科的紧密配合,是典型的技术与知识密集型产业。

中国EDA行业技术分析——Spice是电路模拟的核心算法

Spice即仿真电路模拟器,EDA的仿真工具,是一个解非线性常微分方程的工具,主要用于IC,模拟电路,数模混合电路,电源电路等电子系统的设计和仿真。Spice是电路模拟核心算法,各软件厂商推出的Vspice、Hspice的仿真核心均为Spice,半导体巨头惠普HP、泰克等自研的CAD系统中同样是包含了对Spice程序的改编。基于Spice核心算法,软件厂商、芯片厂及开源社区均推出了相应的产品,此外,适用于晶体管级的FastSPICE、融合了数字仿真的数模混合仿真、电路板仿真相关的系统级仿真产品成为三大主要趋势。

中国EDA行业技术分析——数字电路与模拟电路设计

数字电路设计:数字芯片设计通常使用硬件描述语言或高级建模语言来描述电路逻辑,逻辑综合后将硬件语言转化为门级的网表,经过进一步验证和布局布线后,进行物理版图验证,产生GDSII文件用于工业制造。


  

中国EDA行业产业链介绍——EDA是集成电路产业链的基石

EDA作为集成电路产业链的命脉,自始至终连接和贯穿着芯片制造和科技应用的发展。EDA软件是集成电路领域的上游基础工具,贯穿于IC设计、制造、封测等环节。作为集成电路产业创新的关键技术、设计和制造芯片不可或缺的核心工业软件,是当前国内集成电路产业链里急需自创新的核心技术。

产业链上游是EDA和半导体IP分别为IC设计与制造提供所需的自动化工具和搭建SoC所需的核心功能模块;半导体材料和设备则主要提供IC制造环节所需的核心生产资料。

产业链中游包括IC设计、IC制造、封装、测试。

IC设计通过电路设计、仿真、验证和物理实现,最终形成可交付制造的晶体管级版图信息;

IC制造将版图信息制成光罩,将光罩上的电路图形信息蚀刻至硅片上,在晶圆上形成电路;

封装是将晶圆片进行切割、焊线、封装,使芯片电路与外部器件实现电气连接,并为芯片提供机械物理保护;

测试是对封装完毕的芯片进行功能和性能测试,测试合格后,芯片成品即可使用。产业链下游是各应用领域的制造商或系统厂商,将各类芯片集成到终端产品上,并销售给客户。

中国EDA行业市场规模分析——集成电路设计环节规模占比提升

集成电路设计环节规模占比提升,重要性不断凸显。专业分工模式已逐步成为集成电路市场主流,集成电路设计领域成为重要环节。2020年全球集成电路设计市场规模约1300亿美元,中国集成电路设计市场发展尤为迅速2016年至2020年,规模从1650亿元增至3780亿元,CAGR高达约23%,自2016年起中国集成电路芯片设计环节规模超过封测环节,成为三大环节中占比最高的子行业。

  

中国EDA行业政策法规——政策推动行业发展

国家政策大力扶持EDA行业发展,加快攻破集成电路行业的”卡脖子“技术。当前国际形势下,使得工业生产的独立、安全、自主上升到国家安全层面。近年来,我国陆续出台了大批鼓励性、支持性政策,加速EDA工具软件的进口替代,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。

全球EDA行业企业介绍——Synopsys:全球EDA龙头(1/2)

Synopsys是全球EDA龙头企业,通过收并购实现快速发展。Synopsys目前是全球排名第一的电子设计自动化(EDA)解决方案提供商和芯片接口IP供应商。为下游多个领域赋能,客户覆盖全球各类头部企业。公司作为EDA行业领导者,在芯片到软件等多个领域与全球领先科技公司合作紧密,共同开发电子产品和软件应用。从覆盖的行业来看,除了半导体、电子系统领域外,公司客户还覆盖电子、金融服务、媒体、汽车、医药、能源和工业等不同行业。

  

  

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