作者：賽迪顧問集成電路產業研究中心 呂芃浩

EDA是電子設計自動化（Electronic Design Automation）軟件的簡稱，其是集成電路產業鏈最上游、最高端的行業。EDA工具為芯片設計所需的自動化軟件工具，利用EDA工具，芯片的電路設計、性能分析、IC版圖設計的整個過程都可以由計算機自動處理完成。IP核（Intellectual Property Core）是一段具有特定電路功能的硬件描述語言程序，是指在集成電路設計中那些可以已驗證的、可重復利用的、具有某種確定功能的、具有自主知識產權功能的設計模塊，其與芯片制造工藝無關，可以移植到不同的集成電路工藝中。隨著在我國對集成電路的重視程度提高，EDA/IP產業進入快速發展階段。

2023年市場規模將達100億元

《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》為產業發展注入新的活力，2020年中國的EDA/IP市場規模達到72.5億元。隨著國家和地方“國民經濟和社會發展第十四個五年規劃”的相繼出臺，集成電路市場將迎來更加廣闊的空間，全國主要城市都在加速集成電路EDA公共服務平臺建設和擴容，使得EDA的購買需求量越來越多。近年來中國集成電路設計企業成長極為迅速，2020年全國營收過0.5億元的集成電路設計企業接近500家，預計2023年將超過700家，這也會極大地帶動國內EDA/IP市場的增長。預計到2023年，中國EDA/IP市場規模將達到100億元，2018-2023年的復合增長率為10.2%。另外，中國擁有本科院校2700余所，目前跟集成電路強相關的國家示范性微電子學院僅有28所，隨著集成電路成為一級學科，會有更多高校院校和科研機構都會成立集成電路院系，需要大量的EDA工具作為支撐，將成為EDA市場增長最為迅速的一個領域。

在IP領域，隨著國內對知識產權的不斷重視，以及開源架構帶來芯片的多元化，產品快速迭代帶來的芯片開發周期縮短的需求，IP核開發和復用的需求會快速增加。另外，線寬的縮小使得芯片中晶體管數量大幅提升，使得單顆芯片中可集成的IP數量也大幅增加，28nm工藝節點單顆芯片中集成的IP數量為80多個，而7nm工藝節點集成的IP數量接近180個，從而推動半導體IP市場進一步發展。再者，國內設計企業不斷發展壯大，公共服務平臺越來越多，也會加速 IP的需求進一步釋放。

應用企業快速接納國內產品服務

EDA/IP產業鏈主要分為兩個層面，基礎層和應用層。基礎層即EDA/IP的提供商，主要分為EDA工具和IP核。EDA工具是芯片設計的平臺，主要包含計算機輔助設計（CAE）、集成電路物理設計與驗證（IC Physical Design & Verification）、PCB&MCM。IP核主要分為軟IP （soft IP core ）、固IP （firm IP core）和硬IP （hard IP core ）。應用層一是企業應用服務，主要有集成電路設計企業、制造企業、封測企業和IC設計服務企業購買EDA工具和IP核進行集成電路的設計、制造和封裝測試;二是政府應用服務，主要是政府搭建的公共服務平臺;三是科研應用服務，主要有高等院校、科研單位、培訓中心以及一些聯合實驗室購買EDA/IP進行教學、科學研究和培訓。

2020年以來，國內EDA/IP產業熱度激增，企業規模快速成長，涌現出一批具有競爭力的企業。而在國際形勢不確定性增加和國內“雙循環”新發展格局的驅動下，應用層企業也在快速接納和適應國內企業的產品和服務。整個行業呈現出一些新的發展趨勢。

從基礎層來看，首先是工藝節點的演進和新應用的興起催生IP需求。IP核本身是產業鏈不斷專業化的產物，是半導體產業鏈升級的重要方向。當前隨著摩爾定律的不斷深入，芯片的線寬不斷縮小，單顆芯片上可容納的晶體管數量快速增加，高性能芯片設計難度不斷在加大，采用先進工藝節點的芯片設計成本逐漸提高。而IP核能降低芯片設計環節中的成本，降低錯誤發生的風險，提高芯片設計效率。隨著5G手機的普及，物聯網、云計算、人工智能和大數據等新應用的興起，芯片市場容量不斷擴大，芯片的品類、數量和更迭速度要求持續提升，對于IP核的需要更強烈，IP行業將得到進一步的發展。

其次是新興領域芯片是EDA企業重要突破口。隨著5G、人工智能、工業互聯網、汽車電子、區塊鏈等領域的興起，提出了很多特色鮮明的IC設計需求，國內EDA工具企業迎來新機會。國內EDA產業正處于快速上升期，目前汽車電子、FPGA、驅動芯片、指紋辨識、電源管理、MOSFET、MCU等領域的中低端芯片需求強勁，市場潛力巨大，是國產EDA工具核心發力點。目前，國內EDA企業借助國內人工智能、云技術的領先優勢，對EDA軟硬件框架和算法做創新、融合、重構是一個重要發展特征。隨著SoC的發展，IP的重要性日益凸顯，提供與IP相關的服務與驗證工具也是國內EDA企業發展方向。

從應用層來看，國內集成電路設計企業快速發展，制造企業工藝不斷突破。隨著中國集成電路產業的快速發展，中國的集成電路設計企業數量快速增加，由2015年的736家增長到2020年的2218家，年均復合增長率為24.7%。其中，營收過億的企業由2015年的143家增加到2020年的289家，年均復合增長率為15.1%，這些企業對于EDA軟件的需求旺盛。此外，EDA工具是與制造工藝共同成長的，國內領先的代工企業已經進入14nm工藝，對于國產EDA軟件的開發升級有很好的促進作用，國內EDA企業技術水品和產品廣度有質的提升，帶動未來EDA產業的增長。

此外，Chiplet（小芯片組）的發展為IP復用提供新模式。目前SoC設計企業通過獲取IP授權、IP集成，再經過物理實現就可以設計制造一款SoC芯片。隨著IP以及各種接口種類的不斷增多，IP面臨著使用復雜度提升和兼容性挑戰。Chiplet（小芯片組）是一種可平衡計算性能與成本，提高設計靈活度，且提升IP模塊經濟性和復用性的新技術之一。Chiplet的實現開啟了IP的新型復用模式，即硅片級別的IP復用。不同功能的IP，如CPU、存儲器、模擬接口等。Chiplet的發展演進為IP供應商，拓展了商業靈活性和發展空間。

“開源”和驗證或成國內EDA撬動市場重要抓手

針對下一步發展，EDA/IP企業可以采取以下策略：一是在EDA巨頭企業主導的產業格局下，“開源”有望成為EDA產業及IC設計產業創新發展的新路徑，成為國內EDA企業撬動市場的一個重要抓手。二是在先進工藝制程和先進封裝技術的推動下，從芯片到封裝到系統的設計和驗證EDA流程變得越來越復雜，將人工智能、云計算、大數據等領域的新技術融合到EDA工具中，進一步提升集成電路設計的自動化水平和工作效率，是EDA工具發展的趨勢。三是隨著5G、云計算、AI、大數據等應用場景迅速落地，SoC集成的設計復雜程度日益提高，EDA驗證的應用場景比以往更加廣泛，EDA驗證市場將呈現指數級的增長， EDA驗證工具的開發大有可為。四是下一代EDA將以方法學整合各種先進工藝，實現設計和工藝之間的互聯，統一數據結構，實現數據在芯片制造、測試、封裝等不同的環節的流動和共享，EDA企業要重視統一的數據平臺開發。五是以RISC-V為代表的開源IP將為IP供應商帶來新的機遇與挑戰，后摩爾時代的產品設計將更加多樣化，嵌入式處理器因其功能的多樣性和靈活性，將迎來更大的市場空間。六是目前處理器IP仍將占據最大市場份額，但隨著各種接口、GPU、數模、存儲IP技術的不斷成熟，未來非CPU的多種IP份額將會持續提升，接口IP增長最為迅速，接口IP是重要的賽道選擇。

隨著集成電路受到國家重視，作為芯片設計前端的EDA/IP領域也備重視，加之全球半導體市場迎來復蘇，購買EDA/IP企業的數量越來越多。作為集成電路基礎的EDA/IP產業快速成長，國內EDA/IP產業將迎來黃金發展期。

責任編輯：tzh