标簽：集成(chéng)電路

目前，電子設計自動化(Electronics Design Automation EDA)市場規模隻占半導體市場的2%，但是通過(guò)EDA設計并制造出的集成(chéng)電路年産值達到近5000億美元。那麼(me)EDA在産業鏈的作用是什麼(me)?國(guó)内EDA的發(fā)展狀況和行業趨勢是怎樣的?

EDA在集成(chéng)電路産業鏈中舉足輕重

EDA最近被媒體冠以“芯片之母”的稱号，其産業鏈的重要性可見一斑。然而EDA今日的地位并非一日鑄就，是随着時間推移而成(chéng)就的。

回顧EDA的發(fā)展曆史。EDA從20紀70年代誕生，當時主要以PCB自動化設計爲主，集成(chéng)電路的自動化設計并不流行。此時的摩爾定律剛剛起(qǐ)步，一塊芯片上隻有幾千個晶體管，可以通過(guò)人力手工設計，加上那時的計算機技術并不發(fā)達，個人電腦和中小型服務器并不普及，EDA的發(fā)展比較緩慢，導緻此時EDA在産業鏈上起(qǐ)到的隻是基本的輔助作用。

進(jìn)入本世紀之後(hòu)，一方面(miàn)，三家大EDA公司(Synopsys、Cadence、Mentor)通過(guò)多次并購整合，完善設計全流程，奠定了三巨頭競争格局。另一方面(miàn)，EDA公司開(kāi)始深入制造領域，發(fā)展出了OPC等制造EDA的工具以及可制造性設計(DFM)工具。同時，晶圓廠成(chéng)爲了EDA的深度用戶，不僅在制造方面(miàn)需要使用EDA工具，在标準單元庫、SRAM設計上都(dōu)需要使用。此外，領先晶圓廠每兩(liǎng)年開(kāi)發(fā)一代工藝，其中EDA的整套設計流程需要在新工藝上驗證。EDA也開(kāi)始在早期工藝研發(fā)中介入，幫助解決更複雜的設計規則以及種(zhǒng)種(zhǒng)難題。晶圓廠提供的Signoff簽核流程決定了設計公司設計出的芯片能(néng)否在晶圓制造廠順利生産。而Signoff簽核的主要工具就是EDA，可以說EDA是架起(qǐ)了設計與制造溝通的橋梁。同時，先進(jìn)工藝不斷叠代也驅動了EDA的創新。可見，此時此刻EDA在産業鏈已經(jīng)有着舉足輕重的作用。

如今的集成(chéng)電路，從系統架構開(kāi)始，落實到功能(néng)的定義和實現，最終實現整個芯片的版圖設計與驗證，是一項複雜的系統工程，集成(chéng)了人類智慧的最高成(chéng)果。以華爲最新的7nm麒麟990芯片來說，其中集成(chéng)了103億顆晶體管，若沒(méi)有EDA，設計這(zhè)樣複雜的電路并保證良率是無法想象的。可見EDA賦能(néng)了集成(chéng)電路設計與制造的創新，當之無愧的站在了産業鏈的頂端。

發(fā)展具有特色的EDA産品

目前，中國(guó)的集成(chéng)電路制造工藝落後(hòu)于世界領先水平，無法爲國(guó)内EDA提供更多創新和發(fā)展空間。此外，人才是可持續發(fā)展的主要動力之一，然而，國(guó)内EDA人才較少，導緻目前國(guó)内EDA公司從業人員不足千人，缺乏統籌規劃，也使得我國(guó)EDA發(fā)展相對(duì)落後(hòu)。反觀國(guó)外領先EDA公司通過(guò)内生發(fā)展和收購整合，以及跨國(guó)公司的優勢在全球範圍内網羅優秀人才。

即便是生存環境不利的情況下，國(guó)内EDA産業仍然發(fā)展出了具有特色的産品，并取得了一定的成(chéng)績。比如華大九天在模拟和面(miàn)闆領域的設計、概倫(博達微)在SPICE參數提取和存儲器仿真、廣立微在工藝研發(fā)早期良率測試與提升，以及國(guó)微集團在數字設計上的突破等。另外，相對(duì)冷門的産業也迎來了一些突破，例如全芯智造作爲初創公司選擇了相對(duì)冷門的制造EDA并取得了一定成(chéng)就。然而，目前國(guó)内EDA公司仍然沒(méi)有覆蓋設計全流程，主要難點在于EDA細分市場規模最大的數字設計和驗證。

EDA迎來曆史性發(fā)展機遇

目前，EDA在國(guó)際市場上已經(jīng)發(fā)展成(chéng)爲了相對(duì)成(chéng)熟的産業，而每年增長(cháng)率隻有10%左右。但這(zhè)并不代表日後(hòu)發(fā)展的機會在變小。在未來，EDA的發(fā)展趨勢有三個方面(miàn)：

第一，AI賦能(néng)。人工智能(néng)在EDA行業的起(qǐ)步并不晚，早在本世紀早期，EDA公司就開(kāi)始利用機器學(xué)習算法進(jìn)行輔助建模等工作。随着人工智能(néng)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)芯片無人設計産業有了更大的信心。例如，Google通過(guò)AI在數字電路布局布線上取得了一定進(jìn)展，有希望通過(guò)機器學(xué)習自動生成(chéng)芯片設計的方法，甚至可以應用“compiler”算法在源頭直接産生RTL，進(jìn)而完成(chéng)RTL到GDS的全流程自動化設計。從制造的角度來看，應用人工智能(néng)進(jìn)行器件建模、OPC建模、圖像識别、良率分析近期也將(jiāng)能(néng)實現。可見，AI賦能(néng)從點到面(miàn)，新的芯片設計方法即將(jiāng)誕生。

第二，EDA上雲。雲計算作爲互聯網發(fā)展最快的領域之一，目前已經(jīng)實現了設計EDA上雲，此外，國(guó)際領先的設計公司和制造廠都(dōu)在雲計算上進(jìn)行了諸多嘗試。然而，若想實現全面(miàn)推廣，商業模式需要轉變，將(jiāng)原有的EDA按授權期限收費的模式，轉變爲按需、按使用時間、按使用數據量等新思路收費。

第三，異構集成(chéng)。這(zhè)是指將(jiāng)分别制造的元件用封裝等形式集成(chéng)到更高的層次，提供更強的功能(néng)和性能(néng)。在過(guò)去的五年中，2.5D/3D先進(jìn)封裝取得了關鍵的進(jìn)展，尤其在GPU芯片與DRAM的集成(chéng)上，以及FPGA的集成(chéng)上。其中EDA可幫助進(jìn)行多界面(miàn)物理的分析，如電性、磁性、機械、光學(xué)等不同模型的建立和界面(miàn)之間模型的轉換，還(hái)包括熱分析、可靠性分析等。此外，EDA還(hái)可在芯片設計早期進(jìn)行系統集成(chéng)，建立從裸片-封裝-PCB-系統的閉環建模和分析流程。此外，未來異構集成(chéng)技術的進(jìn)一步發(fā)展需要EDA公司與産業鏈的緊密合作，爲異構集成(chéng)提供整個系統的設計和驗證工具，确保高良率和高可靠性。

此外，雖然目前國(guó)内EDA發(fā)展的土壤依然薄弱，技術短闆多，人才緊缺，但是随着EDA産業逐步受到重視，也迎來了曆史性的發(fā)展機遇。但是這(zhè)其中需要政策、資本、制造業以及産業鏈形成(chéng)合力，幫助原本薄弱的EDA行業能(néng)夠快速發(fā)展。

對(duì)于EDA公司自身而言，想做到發(fā)展，首先要樹立戰略冗餘的觀念，即在電路上增加冗餘電路，保證整個芯片不受到部分電路失效的影響，從而保證正常工作以及良率。此外，EDA公司在考慮商業和市場價值的同時，也要勇于做“冗餘”補短闆，可從産業鏈上的某個細分領域做起(qǐ)。其次，在細分領域要做到“一招鮮”，努力成(chéng)爲全球産業鏈中密不可分的一部分。最後(hòu)，追求創新求變，積極布局下一代EDA。此創新除了技術創新，還(hái)可以是流程創新、商業模式創新、跨界創新等。比如人工智能(néng)技術的發(fā)展、先進(jìn)工藝研發(fā)流程的叠代等都(dōu)爲布局下一代EDA提供了契機。同時這(zhè)也需要有領軍人才，能(néng)夠敏銳洞察技術發(fā)展趨勢、擺脫束縛、突破創新。

目前，以AI與5G爲首的“新基建”呼之欲出，國(guó)内集成(chéng)電路投資發(fā)展如火如荼，EDA産業迎來風口。同時，EDA企業需要在有全局眼光的基礎上，放下身段，苦練内功，抓住曆史機遇，爲半導體事(shì)業做出更大貢獻。

浙江集成(chéng)電路産業再添新成(chéng)員。近日，紫光股份5G網絡應用關鍵芯片及設備研發(fā)項目正式落戶杭州高新區（濱江）。該項目將(jiāng)進(jìn)一步提升杭州高新區（濱江）在5G芯片和相關設備方面(miàn)的研發(fā)和制造能(néng)力，助力集成(chéng)電路産業集群式發(fā)展。

杭州高新區（濱江）是國(guó)家最早批準的7個國(guó)家級集成(chéng)電路設計産業化基地之一，列入國(guó)家規劃布局内重點軟件和集成(chéng)電路企業33家，占全省比例達72.7%。雖然設計和封測能(néng)力較爲突出，但濱江區在集成(chéng)電路産業的制造環節存在短闆。今年以來，該區引導企業發(fā)揮芯片設計和制造的牽引作用，圍繞強鏈補鏈激發(fā)“芯”動能(néng)，大好(hǎo)高項目紛至沓來，1月至4月，集成(chéng)電路産業利潤總額同比上漲24.8%，出口同比上漲25.5%。

進(jìn)一步提升設計和測試能(néng)力，做強産業鏈。據了解，杭州高新區（濱江）集成(chéng)電路産業在封測和設計領域，一直處于全國(guó)領先地位：杭州長(cháng)川科技是國(guó)家集成(chéng)電路産業基金布局的第一家集成(chéng)電路封裝測試設備公司；華爲杭州研究所通過(guò)協同遍布全球的研發(fā)中心，一起(qǐ)攻關研發(fā)了鲲鵬所有處理器指令集以及鴻蒙操作系統。今年以來，杭州高新區（濱江）積極推進(jìn)雙招雙引，浙江省鲲鵬生态創新中心、杭州長(cháng)光産業技術研究院、杭州中科國(guó)家技術轉移中心、國(guó)家數字服務出口基地先後(hòu)落戶，進(jìn)一步集聚了優質集成(chéng)電路創新資源，增強了創新引領發(fā)展的源動力。

補齊芯片制造短闆，加快補齊産業鏈。今年3月，富芯半導體項目在杭州高新區（濱江）富陽特别合作區正式落地。項目總投資400億元，將(jiāng)生産面(miàn)向(xiàng)汽車電子、人工智能(néng)、移動數碼、智能(néng)家電及工業驅動的高功率電源管理芯模拟芯片。建成(chéng)後(hòu)將(jiāng)成(chéng)爲浙江省最先進(jìn)的模拟芯片制造工廠，補齊杭州高新區（濱江）芯片制造短闆。

搭建高能(néng)級創新服務平台，引導企業實現“芯機聯動”。依托國(guó)家集成(chéng)電路設計杭州産業化基地杭州國(guó)家“芯火”雙創基地，該區加快引導區内企業開(kāi)發(fā)整機應用，形成(chéng)國(guó)内領先、較爲完善的“芯片—軟件—整機—系統—信息服務”産業生态體系，提升區域内集成(chéng)電路産業乃至相關整機産業的核心競争力。

6月9日至14日，第22屆中國(guó)浙江投資貿易洽談會舉行。據浙江日報報道(dào)，在洽談會期間，浙江共簽約81個外資項目，總投資137億美元。

其中紹興濱海新區成(chéng)功將(jiāng)一個投資4.3億美元的外資項目——半導體設計産業平台項目“攬入麾下”。

盡管該項目的具體細節并未透露，不過(guò)浙江省商務廳外資處有關負責人表示，該項目對(duì)紹興乃至浙江半導體産業發(fā)展來說，其意義非比尋常，尤其對(duì)于正加快引進(jìn)集成(chéng)電路龍頭企業的紹興，這(zhè)樣的平台項目正是他們當下所亟須的優質項目。

據悉，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與積累，目前紹興集成(chéng)電路産業已基本形成(chéng)了涵蓋設計、制造、封測、設備等領域的全産業鏈。

爲了更好(hǎo)發(fā)揮廈門自貿片區的制度創新優勢，提升集成(chéng)電路雙創平台人才、項目、資本集聚力，昨日，廈門市雙百人才集成(chéng)電路産業園揭牌儀式在廈門自貿片區空港園區舉行，爲人才“築巢”，爲片區“引鳳”，吸引和培育更多集成(chéng)電路領軍企業和人才。

廈門市雙百人才集成(chéng)電路産業園是在集成(chéng)電路雙創平台的基礎上打造的。近年來，廈門自貿片區管委會積極推進(jìn)集成(chéng)電路雙創平台建設，打造國(guó)家“芯火”雙創基地核心區、“雙自聯動”示範區和海峽兩(liǎng)岸集成(chéng)電路産業合作試驗區重要園區，構建集成(chéng)電路全産業鏈公共技術服務體系。目前，廈門自貿片區空港園區共有集成(chéng)電路企業約240家，2019年産值9.25億元。

爲支持片區内集成(chéng)電路企業發(fā)展，廈門自貿片區管委會制訂出台了《激勵人才創新創業的若幹措施》《促進(jìn)集成(chéng)電路雙創平台發(fā)展的若幹辦法》（由廈門自貿片區管委會、市科技局、湖裡(lǐ)區共同出台）等一系列政策，除了租金補貼、人才獎勵等普适政策外，還(hái)專門針對(duì)集成(chéng)電路産業，給予企業從流片、測試、封裝到首次量産的全周期補助。

其中，入選國(guó)家級人才計劃、福建省“百人計劃”、廈門市“雙百計劃”的市級以上引才計劃創業人才，在廈門自貿片區内創業并簽訂扶持協議的，配套給予A+類項目300萬元、A類項目260萬元，B類項目220萬元，C類項目150萬元；在自貿片區就業的創新人才，在市級獎勵扶持的基礎上，分期給予每人100萬元創新人才資金補助。

作爲信息技術産業核心，集成(chéng)電路産業的創新與發(fā)展已成(chéng)爲各地關注重點。6月16日，記者獲悉，成(chéng)都(dōu)高新區作爲西部集成(chéng)電路産業發(fā)展聚集地，正緻力于推進(jìn)集成(chéng)電路産業創新提能(néng)，通過(guò)構建集成(chéng)電路“1+1+N”公共技術服務平台，健全集成(chéng)電路公共技術服務體系，激發(fā)集成(chéng)電路企業創新創造活力。

“當前，成(chéng)都(dōu)高新區正聚力科技創新，加快建設國(guó)家高質量發(fā)展示範區和世界一流高科技園區。在成(chéng)都(dōu)高新區提出的六條發(fā)展原則中，其中之一就是‘堅持科技創新，彙聚轉型發(fā)展高質量發(fā)展的新動能(néng)’。”成(chéng)都(dōu)高新區電子信息産業局相關負責人表示，集成(chéng)電路設計工具、IP複用、MPW以及測試設備成(chéng)本往往很高，通過(guò)整合各類公共技術平台優勢，有助于降低集成(chéng)電路企業成(chéng)本，促進(jìn)集成(chéng)電路産業高質量發(fā)展。

作爲成(chéng)都(dōu)市電子信息産業功能(néng)區的主要承載地，成(chéng)都(dōu)高新西區已形成(chéng)芯、屏、端、網四大電子信息産業優勢集群。其中，集成(chéng)電路領域已構建起(qǐ)覆蓋IC設計、晶圓制造、封裝測試、材料與配套、系統與整機的完備産業鏈。去年，成(chéng)都(dōu)高新區集成(chéng)電路産業總産值達1102.5億元，同比增長(cháng)23.8%。

成(chéng)都(dōu)國(guó)家“芯火”雙創基地成(chéng)效初顯

去年4月，西南首個國(guó)家級“芯火”雙創基地在成(chéng)都(dōu)高新區正式啓動。成(chéng)都(dōu)“芯火”雙創基地以集成(chéng)電路企業共性需求爲着力點，打造由集成(chéng)電路原始創新促進(jìn)服務中心、集成(chéng)電路産業技術研究院、集成(chéng)電路設計技術綜合服務平台、集成(chéng)電路人才交流投資服務平台構成(chéng)的“1心+1院+2平台”體系，爲小微企業、初創企業和創業團隊提供IC設計、流片、測試、人才培訓、投融資、孵化等專業服務。

成(chéng)都(dōu)維客昕微電子有限公司是成(chéng)都(dōu)高新區一家集成(chéng)電路設計企業，緻力于超低功耗心率傳感器芯片、人體生理特征提取算法的研究開(kāi)發(fā)，同時掌握光電心率傳感器和心率檢測算法兩(liǎng)方面(miàn)技術。但過(guò)去一段時間，晶圓代加工一直是制約企業發(fā)展的瓶頸。

“有了‘芯火’基地的幫助，像我們公司這(zhè)樣的小微型集成(chéng)電路企業才有機會在台積電這(zhè)樣的國(guó)際一流晶圓代工廠流片。”成(chéng)都(dōu)維客昕微電子有限公司副總經(jīng)理劉華說，除了幫助小型集成(chéng)電路設計企業聯絡國(guó)際一流代工廠，基地還(hái)和國(guó)内多家晶圓代工廠合作，爲我們提供靈活多樣的工藝選擇。

目前，成(chéng)都(dōu)國(guó)家“芯火”雙創基地西區中心已聯合電子科大投入1億元的高端測試設備，建成(chéng)了集成(chéng)電路設計、微波毫米波測試、材料與器件表征測試、大規模集成(chéng)電路測試、高壓大功率測試、多功能(néng)展廳等一站式服務平台。

四川和芯微電子股份有限公司的IP測試工程師李傑提到，“我們主要借用‘芯火’基地的高低溫試驗箱對(duì)産品做高低溫測試，可以更爲有效地把控産品在各個溫度點上的性能(néng)變化特點，使産品的性能(néng)指标更爲豐富，幫助我們确定進(jìn)一步優化方向(xiàng)。”

截至目前，成(chéng)都(dōu)“芯火”雙創基地已陸續爲雷電微力、電子科技大學(xué)、川大等10餘家單位提供了設計、測試等專業化服務20餘次；整合Foundry資源爲成(chéng)都(dōu)華微、泰格微波、微光、納米維景等10餘家企業提供了全工藝流程的MPW流片服務，并整合行業資源組織舉辦了10餘場集成(chéng)電路工藝分享、技術推介活動。

成(chéng)都(dōu)高新區電子信息産業局平台創新處負責人表示，後(hòu)期，“芯火”基地還(hái)將(jiāng)爲行業提供高峰論壇、技術交流、人才培養、項目路演、産品推廣以及産業政策輔導、知識産權交易等創新創業服務，推動形成(chéng)“芯片—軟件—整機—系統—信息服務”的産業生态體系。

“1+1+N”公共技術服務平台協同發(fā)展

記者了解到，早在2001年，成(chéng)都(dōu)高新區就設立了國(guó)家集成(chéng)電路設計成(chéng)都(dōu)産業化基地，爲基地内的集成(chéng)電路設計企業服務。此外，一些新的以提供公共技術服務平台爲業務的企業也正在興起(qǐ)。

如何讓這(zhè)些平台實現更好(hǎo)發(fā)展？在近日舉行的集成(chéng)電路公共技術服務平台體系構建座談會上，成(chéng)都(dōu)高新區提出“1+1+N”的模式，將(jiāng)依托國(guó)家集成(chéng)電路設計成(chéng)都(dōu)産業化基地和“芯火”雙創基地兩(liǎng)個公共技術平台，整合企業自建的集成(chéng)電路公共技術服務平台，構建集成(chéng)電路公共技術服務體系，更好(hǎo)爲區内企業提供公共技術服務。

這(zhè)一模式的建立得到了成(chéng)都(dōu)賽迪育宏檢測技術有限公司的支持。該企業擁有國(guó)家認可的CMA、CNAS和相關軍用實驗室資質，是國(guó)家級高新技術企業，主要爲集成(chéng)電路提供電子産品鑒定及環境試驗（篩選）與可靠性技術服務公共技術平台。

該公司總經(jīng)理杜正平告訴記者，“集成(chéng)電路科研生産企業優勢是設計開(kāi)發(fā)，我公司的優勢是檢測和試驗。我們在幫助科研生産企業檢測産品缺陷的同時，還(hái)進(jìn)一步對(duì)産品存在的缺陷進(jìn)行分析，爲科研生産企業提出解決産品缺陷的技術方案，不斷提升産品質量，使産品在市場上具有較強的竟争力。”

“公共技術服務有很多細分領域，通過(guò)整合這(zhè)些平台，可以實現資源優勢互補、共同發(fā)展，而電子信息産業功能(néng)區内的集成(chéng)電路企業也可以在完整的體系裡(lǐ)面(miàn)任意選擇需要的服務。”成(chéng)都(dōu)高新區電子信息産業局平台創新處負責人說，公共技術服務平台以低于市場價對(duì)企業開(kāi)放，可有效降低企業成(chéng)本。

目前，成(chéng)都(dōu)高新區已初步建立起(qǐ)覆蓋IC設計、晶圓制造、封裝測試、材料與配套、系統與整機的集成(chéng)電路産業鏈。其中，IC設計企業有海光集電、展訊、振芯科技、虹微等144家，業務涉及網絡通訊、智能(néng)家電、物聯網、北鬥導航、IP等多個方面(miàn)。2019年成(chéng)都(dōu)高新區集成(chéng)電路産業總産值達1102.5億元，同比增長(cháng)23.8%，IC設計銷售收入54.8億元，同比增長(cháng)30%。