EDA軟件作為集成電路領域的基礎工具，全面貫穿集成電路設計、制造、封測等環節。芯片作為集成電路的載體，其設計與制造是細微而宏大的工程。對于芯片的設計與制造，EDA軟件可謂舉足輕重。本文全面系統地盤點了各類支撐芯片設計及制造各個環節的EDA軟件和國內外主流廠商，敬請批評指正！ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?

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EDA技術簡述

EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）是指用于輔助完成大規模集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、制造、封裝、測試整個流程的計算機軟件工具集群。 EDA是工業軟件行業中的一個細分行業。近期e-works隆重發布的《工業軟件與服務選型指南（第二版）》中提到，工業軟件是用于支撐工業企業產品研發、工藝規劃、制造、營銷、采購、運營和服務等核心業務的一系列工具類和管理類軟件的統稱，可分為研發數字化軟件、管理數字化軟件、工控軟件和工業基礎軟件四大類。其中EDA與CAD、CAE、CAM、PLM等軟件都歸屬于工業軟件的研發數字化軟件類別。

狹義的EDA一般指芯片設計環節所需的軟件工具；廣義的EDA則包括從芯片設計、制造到封裝測試各環節所需的軟件工具。其涵蓋了電子設計、仿真、驗證、制造全過程的所有技術，例如：系統設計與仿真，電路設計與仿真，PCB（印制電路板）設計與校驗，IC版圖設計、驗證和測試，數字邏輯電路設計，模擬電路設計，數模混合設計，SoC（芯片上系統）設計，PLD（可編程邏輯器件）設計，ASIC（專用集成電路）設計技術等。 一般意義上來說，從納米級的器件晶體管，到集成電路、顯卡、收音機、家用電器、手機電腦、車載電子系統，與電子設備和裝備相關的設計、仿真、驗證等步驟，都和EDA息息相關。

綜上，本文將電路設計與仿真軟件、芯片設計與制造軟件、PCB設計軟件都歸為EDA軟件的范疇。 隨著大規模集成電路技術、計算機技術和電子系統設計技術的不斷進步，EDA技術也獲得了飛速發展，應用領域也變得越來越廣泛。其發展過程是現代電子設計技術的重要歷史進程，主要包括以下幾個階段：

圖1 全球EDA行業發展歷程

（資料來源：前瞻產業研究院）

02

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主流EDA廠商巡禮

EDA軟件行業流傳著這么一句話：“誰掌握了EDA的話語權，誰就掌握了集成電路的命門，就可以對芯片行業的后來者降維打擊?！?/p>

（一）國際主流EDA廠商

眾所周知，全球EDA市場寡頭壟斷，集中度較高。新思科技Synopsys、楷登電子Cadence、西門子EDA和ANSYS被稱為EDA軟件的“四大金剛”。公開資料顯示，其在全球EDA市場的占比接近80%。“四大金剛”的壟斷之勢，或是源于其能提供完整的EDA工具，覆蓋從前端設計、后端設計、仿真/驗證直到流片的整套產品，形成設計的閉環；或是在擅長的領域苦心經營，在芯片設計與制造流程的不同環節形成獨特優勢，發揮著關鍵作用。此外，國際上還有Silvaco、Keysight、Altium、Zuken等EDA廠商，在各自擅長的領域不斷深耕。

Synopsys：擁有最全面的產品線，為全球電子市場提供技術先進的芯片設計與驗證平臺。其優勢產品在于數字芯片設計、邏輯、綜合等相關工具，如公司的邏輯綜合工具Design Compiler、靜態時序分析工具Prime Time、物理驗證工具IC Validator等。 ?

? Cadence：由SDA Systems和ECAD兩家公司合并而來，產品涵蓋了電子設計的整個流程，包括系統級設計、功能驗證、集成電路綜合及布局布線、物理驗證、模擬混合信號及射頻集成電路設計、全定制集成電路設計、硬件仿真建模等。其優勢產品在于模擬芯片設計相關工具。

西門子EDA：前身為Mentor Graphics，2016年被西門子收購后，2021年正式更名為西門子EDA。其能提供完整的軟件和硬件設計解決方案，在后端布局布線領域較有優勢。在PCB設計環節也有優勢，如PowerPCB、Expedition PCB等產品在PCB設計領域都占有一席之地。 Ansys：2008年4月，已在機械制造仿真領域確立了王者地位的Ansys，以5.4億美元的價格，收購了EDA廠商Ansoft（Ansoft在電路板的高頻仿真領域，建立了自己獨特的優勢）。此次收購后，Ansys具備了系統級和封裝級的仿真軟件，主要專注在芯片的簽核和仿真領域。其RedHawk軟件在半導體的功耗設計優化及芯片供電領域具有舉足輕重的位置。

Silvaco：其產品用于TCAD工藝和器件仿真、Spice參數提取、電路仿真、全定制IC設計/驗證等，專注于模擬/混合信號芯片設計領域。Silvaco將最優產品與經驗豐富的技術支持和工程服務結合在一起，提供一套完備的模擬半導體工藝、器件和自動化設計方案，用于CMOS、雙極、SiGe和復合材料技術等。其研發的器件建模工具Victory TCAD處于業界領導地位。

Keysight：是德科技是全球電子測試測量行業龍頭，專注于電子和光信號的測試測量，是通信產品設計領域領先的EDA廠商。其EDA工具套件可與器件建模、電路設計、電磁仿真、版圖功能和系統級建模等工具無縫集成。

Altium：致力于開發基于PC的軟件，為印刷電路板（PCB）提供輔助設計。公司所推出的第一套DOS版本PCB設計工具被澳大利亞電子行業廣泛接受。隨著PCB設計包的成功，Altium開始擴大產品范圍，所生產的產品包括原理圖輸入、PCB自動布線以及自動PCB元件布局軟件。其電路原理圖設計工具Protel是目前EDA行業中操作快捷的輔助工具。

Zuken：是專門從事PCB/MCM/Hybrid和IC封裝設計軟件開發、銷售和提供支持服務的EDA廠商，專注于PCB、線束和芯片封裝等領域。

圖2 全球EDA主流廠商的營業額

（來源：CIMdata）

（二）國內EDA廠商

隨著5G、人工智能、自動駕駛等新興技術的產業化加速，芯片需求量隨之激增，在中國半導體市場蓬勃發展下，國內EDA的需求增長更加迅猛。在國外幾乎壟斷的大環境下，近年來國內誕生了一大批自主EDA廠商。與此同時，國產EDA也成為資本市場關注的焦點，以華大九天、概倫電子、廣立微等為代表的國內EDA廠商們已成功上市。國家戰略層面的重視，地方扶持政策的相繼落地，資本市場的追捧，讓大家深刻地認識到了國產EDA的價值。 華大九天：可提供模擬/數?；旌闲酒O計全流程解決方案、數字SoC芯片設計與優化解決方案、晶圓制造專用EDA工具和平板顯示設計全流程解決方案。其產品具體包括原理圖和版圖編輯工具Aether、電路仿真工具ALPS、物理驗證工具Argus、寄生參數提取工具RCExplore、單元庫特征化提取工具Liberal等。華大九天已于2022年7月29日在深交所上市，登陸創業板。

圖3 華大九天模擬電路設計EDA工具

（圖源：華大九天官網）

概倫電子：能夠提供高端半導體器件建模、大規模高精度集成電路仿真和優化、低頻噪聲測試和一體化半導體參數測試解決方案，致力打造存儲器設計全流程EDA工具。其在集成電路制造和設計的器件建模和電路仿真兩大關鍵環節打造了關鍵工具，能夠支持7nm/5nm/3nm等先進工藝節點。概倫電子于2021年11月28日在上交所科創板上市。

圖4 概倫電子電路設計平臺

（圖源：概倫電子官網）

廣立微：廣立微電子專注于芯片成品率提升和電性測試快速監控技術，提供EDA軟件、電路IP、WAT電性測試設備以及與芯片成品率提升技術相結合的整套解決方案。其在集成電路設計到量產的整個產品周期內實現芯片性能、成品率、穩定性的提升。廣立微于2022年8月5日深交所創業板上市。

九同方：圍繞射頻集成電路設計全流程的主要環節，規劃了9 款EDA點工具，致力于研發完整的“射頻 EDA 系列軟件”。

芯和半導體：芯和半導體（前身為芯禾科技），專注EDA軟件、集成無源器件IPD和系統級封裝SiP微系統的研發。其EDA產品以仿真為主，集首創革命性的電磁場仿真器、人工智能與云計算等一系列前沿技術于一身，提供覆蓋芯片、封裝到系統的全產業鏈仿真EDA解決方案。

芯華章：芯華章提供全面覆蓋數字芯片驗證需求的五大產品線，包括：硬件仿真系統、FPGA原型驗證系統、智能驗證、形式驗證以及邏輯仿真。其產品突破了當前國內EDA無法支持數字芯片驗證全流程的現狀，在實現多工具協同、降低EDA使用門檻的同時，提高芯片整體驗證效率。

行芯科技：行芯科技致力于從傳統工藝到先進工藝，為IC設計企業提供領先的Signoff工具鏈和解決方案。2021年，行芯科技基于FinFET先進工藝的全芯片參數提取解決方案GloryEX，成功通過三星先進工藝的高標準認證，是國內唯一通過認證的Signoff精度提取工具。

圖5 行芯科技寄生參數提取工具GloryEX

（圖源：行芯科技官網）

國微思爾芯：國微思爾芯是業內領先的快速原型驗證及仿真系統的EDA工具研發、銷售及設計服務提供商。其聚焦于EDA領域數字芯片的前端驗證，為國內外客戶提供原型驗證系統和驗證云服務等解決方案。 此外，國內還涌現出許多優秀的EDA廠商，例如嘉立創、宇微光學、望友科技、阿卡思微電子、若貝電子、超逸達科技、藍海微科技、珂晶達、鴻芯微納、英諾達、芯行紀、智芯仿真、合見工軟、立芯軟件、比昂芯、亞科鴻禹、法動科技、飛譜電子、全芯智造、芯愿景、圖元軟件、巨霖微電子、速石科技、銳成芯微、伴芯科技、凱鼎電子、深維科技、奇捷科技、創聯智軟、湯谷智能、復旦微電子、鴻之微、玖熠半導體、亞科鴻禹、睿晶聚源等，各廠商憑借著點工具的優勢，正朝著局部解決方案、全流程解決方案方向發展。

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主流EDA軟件工具梳理

EDA軟件技術的進步和應用一直以來是推動芯片設計成本保持在合理范圍的重要方式。EDA是芯片設計和制造流程的支撐，是芯片設計方法學的載體，也是連接設計和制造兩個環節的紐帶和橋梁。一個完整的芯片設計和制造流程主要包括工藝平臺開發、芯片設計和芯片制造三個階段。工藝平臺開發階段主要由晶圓廠主導完成，在其完成半導體器件和制造工藝的設計后，建立半導體器件的模型并通過PDK（Process Design Kit，工藝設計套件）或建立IP和標準單元庫等方式提供給芯片設計企業。芯片設計階段主要由芯片設計企業主導完成，其基于晶圓廠提供的PDK或IP和標準單元庫進行電路設計、仿真驗證和物理實現。芯片制造階段主要由晶圓廠根據物理實現后設計文件完成制造。 上述芯片設計與制造的主要階段均需要對應的EDA軟件作為支撐，包括用于制程工藝平臺開發和芯片制造兩個階段的制造類EDA軟件，以及支撐芯片設計階段的設計類EDA軟件。

圖6 EDA軟件對芯片設計和制造環節的支撐作用 根據使用階段的不同，EDA軟件可以分為芯片設計類EDA軟件和芯片制造類EDA軟件兩個主要大類。

芯片設計類EDA軟件：根據處理的信號不同，可分為數字芯片設計類EDA軟件和模擬芯片設計類EDA軟件。由于處理上述兩類不同信號的集成電路在形態、功能、設計流程及設計方法學等方面上差異較大，因此可按照數字芯片和模擬芯片各自在設計時所使用的EDA軟件產品進行分類。

芯片制造類EDA軟件：主要指晶圓廠在工藝平臺開發階段和晶圓生產階段使用的，用于支撐其完成半導體器件/制造工藝開發、器件建模和PDK等環節。該類工具能夠幫助晶圓廠完成半導體器件和制造工藝的設計，建立半導體器件的模型并通過PDK或建立IP和標準單元庫等方式提供給芯片設計企業，并在后續根據物理實現后的設計文件完成制造時，優化制造流程，提高量產良率。

圖7 芯片制造各階段所需的EDA軟件類別

（一）芯片設計類EDA軟件

1.數字芯片設計類EDA軟件

數字芯片設計類EDA軟件主要用于數字芯片設計環節，包括架構設計、RTL（Register Transfer Level，寄存器傳輸級）編碼、仿真驗證、邏輯綜合、STA（Static Timing Analysis，靜態時序分析）、物理驗證等工具。 架構設計即按照要求，對整體的設計劃分模塊，確定芯片規格并做好總體設計方案，是最高層次的抽象描述，通常是給出系統的時序圖及各子模塊之間的數據流圖。此步驟主流的EDA軟件有Cadence的Virtuso，西門子EDA的Tanner S-Edit，Synopsys的Custom Compiler，華大九天的Aether SE、概倫電子的NavisPro等。

RTL編碼是將系統功能結構化。通常以RTL代碼（VHDL、Verilog、System Verilog等硬件描述語句）、原理圖、邏輯圖等表示設計結果，完成相關設計規范的代碼編寫，并保證代碼的可綜合、可讀性，同時還需要考慮相關模塊的復用性。此步驟主流的EDA軟件有Cadence的Xcelium，西門子EDA的Modelsim，Synopsys的VCS等。 仿真驗證是對RTL級的代碼進行設計驗證，檢驗設計功能的正確性，是否滿足規格中的所有要求。此步驟可以用到的EDA軟件主要有Cadence的Spectre、APS、XPS，西門子EDA的AFS、ELDO，Synopsys的HSPICE、XA、Finesim，華大九天的ALPS、ALPS-GT，芯華章的GalaxSim等。 邏輯綜合步驟是芯片前端設計中的核心環節，指將數字電路RTL的Verilog HDL/VHDL文件“綜合”為描述設計結構的門級（Gate-Level Netlist）Verilog HDL/VHDL文件，將RTL和根據設計需求編寫的約束文件以及庫文件作為輸入綜合出門級網表。簡單說，邏輯綜合=翻譯+映射+優化。此步驟可以用的EDA軟件主要有Cadence的Genus，西門子EDA的Precision RTL，Synopsys的Design Compiler、Fusion Compiler、Synplify等。 STA是對電路的檢查驗證，檢查所有時序路徑是否滿足，檢查所有觸發器是否滿足建立時間和保持時間。

在數字芯片設計中，每對實際的電路和期間進行修改，都需要重新跑一次STA，確保電路在時序上是正確的。此步驟主流的EDA軟件有Cadence的Tempus，西門子EDA的Velocity，Synopsys的Prime Time，華大九天的ICExplorer-XTime、概倫電子的TRASTA等。 物理驗證。驗證工作貫穿整個設計過程。芯片設計可以劃分為前端（邏輯設計）與后端（物理設計），實現過程中將不斷對設計進行優化，優化可能改變邏輯描述方式和結構，存在引入錯誤的風險，所以驗證貫穿整個設計過程。此步驟可以用到的EDA軟件主要有Cadence的Pegasus，西門子EDA的Calibre，Synopsys的IC Validator，Ansys的Redhawk，Altium的Protel，華大九天的Empyrean Skipper，概倫電子的NanoDesigner iV，芯華章的FusionVerify Platform、GalaxFV等。

2.模擬芯片設計類EDA軟件

相比較而言，模擬芯片設計的自動化程度低于數字芯片設計。模擬芯片設計類EDA軟件主要包括用于電路設計、仿真驗證、版圖設計、寄生參數提取、物理驗證等環節的工具。 電路設計。對于模擬芯片設計而言，設計時不能使用Verilog代碼，只能用圖形化的方法進行設計，這也是模擬芯片與數字芯片在設計中的最大區別。此步驟通常需要根據所需功能和性能要求來確定電路結構和參數，然后使用相應的工具進行模擬和驗證，不斷進行調整和優化，直到滿足設計要求為止。

此步驟可以用到的EDA軟件主要有Cadence的Virtuso，西門子EDA的Tanner S-Edit，Synopsys的Custom Compiler，Zuken的CR-8000 Design Gateway，華大九天的Aether SE、概倫電子的NanoDesigner SE，廣立微的SmtCell，九同方的eSchema等。 仿真驗證。與數字芯片設計中的“仿真驗證”類似，即進行設計驗證，檢驗設計功能的正確性，是否滿足規格中的所有要求。此步驟可以用到的EDA軟件主要有Cadence的Spectre、APS、XPS，西門子EDA的AFS、ELDO，Synopsys的HSPICE、XA、Finesim，華大九天的ALPS、ALPS-GT，概倫電子的NanoSpice、NanoSpice Giga、NanoSpice Pro，九同方的eSpice等。 版圖設計。這里的版圖并不是電路圖，而是交給芯片制造廠用于制作掩膜版的設計圖紙。版圖設計的要點包括：根據設計要求選擇合適的工藝庫；了解器件庫中每個元件的特性和參數；進行DRC（Design Rule Check，設計規則檢查）、LVS（Layout Versus Schematic，電路圖版圖對照檢查）等驗證工作，確保設計符合工藝規范和原理圖；合理布局；執行信號線編輯和優化，縮短信號傳輸路徑和降低信號衰減；優化功耗、面積和性能等指標。

版圖設計可以用到的EDA軟件主要有Cadence的Virtuoso，西門子EDA的Tanner L-Edit，Synopsys的Laker，華大九天的Aether LE，概倫電子的NanoDesigner LS等。 寄生參數提取是指經過版圖設計之后，根據工藝特點與參數，提取出包含描述各種線上電阻、電容以及寄生電阻電容的網表文件。提取出的網表文件既可以作為LVS檢查中的版圖信息文件，也可以用來進行后仿真。此步驟可以用到的EDA軟件主要有Cadence的QRC，西門子EDA的Calibre XRC，Synopsys的Star-RC，Silvaco的Clever、EXACT、QUEST、Hipex、ClarityRLC，華大九天的RCExplorer，行芯科技的GloryEX、GloryBolt等。

物理驗證作用同上文。此步驟可以用到的EDA軟件主要有Cadence的Dracula、PVS，西門子EDA的Calibre，Synopsys的Hercules，華大九天的Empyrean Argus、概倫電子的NanoDesigner iV，廣立微的TCMagic，芯華章的FusionVerify Platform等。

（二）芯片制造類EDA軟件

芯片制造類軟件大致包括單元庫軟件、器件建模軟件、工藝設計套件軟件（PDK）、計算光刻軟件、良率分析軟件、封裝建模軟件等。 單元庫軟件。標準單元庫常常被應用于數字信號處理、圖形處理和網絡處理等領域的芯片設計。在這些領域中，設計人員可以使用標準單元庫來加速數字信號的數字化、處理和傳輸，提高設計效率、改善電路性能。單元庫工具主要包括Cadence的Liberate，西門子EDA的Solido，Synopsys的SiliconSmart，華大九天的Liberal、Qualib，概倫電子的NanoCell、LibWiz等。 器件建模軟件。晶圓廠進行工藝平臺的開發時，不斷對器件的設計和工藝的實現進行優化，確保各類半導體元器件能實現大規模制造。

同時保證各類元器件的特性能夠到達預定指標后，進行電學特性的測試，并利用器件建模EDA軟件建立晶圓制造所需的各種器件的模型，這個過程就是器件建模。器件建模工具主要有Silvaco的Victory TCAD，Keysight的MBP、MQA、IC-CAP，華大九天的XModel，概倫電子的BSIMProPlus、SDEP、MeQLab、Me-Pro，九同方的ePCD等。 PDK軟件。一套PDK包含同一工藝平臺所有元件庫、模型文件、設計規則等信息，用于支持設計流程中的電路原理圖設計、版圖設計和后端驗證等各個環節。PDK工具主要有華大九天的PDK Build&QA，概倫電子的PCellLab、PQLab，芯和半導體的iModeler、iVerifier等。 計算光刻軟件。

荷蘭***巨頭ASML對計算光刻的解釋是，利用計算機建模、仿真和數據分析等手段，來預測、校正、優化和驗證光刻工藝在一系列圖案、工藝和系統條件下的成像性能。計算光刻通常包括OPC（光學鄰近效應修正）、SMO（光源-掩膜協同優化技術）、MPT（多重圖形技術）、ILT（反演光刻技術）四大技術。計算光刻工具主要有西門子EDA的Calibre，Synopsys的Proteus、Synthesis，宇微光學的OPC軟件等。 良率分析軟件。簡單的說，芯片良率就是晶圓上合格芯片數量與芯片總數的比值，這個數值越大，說明有用芯片數量越多，浪費越少，成本也就越低。良率分析工具是芯片良率的重要保障。良率分析工具主要有Cadence的CMP Predictor、Integrated Virtual Metal Fill，西門子EDA的CMP ModeI Builder、CMP Analyzer、Yield Enhancer Smart Fill、Calibre LFD，Synopsys的Yield Explorer、Odyssey、Yield Manager、Avalon，廣立微的ICSpider等。 封裝建模軟件。

芯片封裝的主要作用是給微小精密、易受損的芯片裸片提供一個堅固耐用的保護殼，同時把裸片上密集微小的電信號觸點與封裝外較大的電信號引腳或焊點相連，以便芯片可以方便地焊接在電子元件中。芯片封裝建模工具主要包括西門子EDA的Xpedition Package Designer，Altium的Altium Designer，Zuken的CR8000，概倫電子的PadInspector，芯和半導體的Metis、Hermes等。

本文主要以支撐芯片設計及制造各環節的EDA軟件盤點為主，但不可忽略的是，EDA除了在芯片設計中發揮巨大作用之外，在PCB板級設計中也有十分重要的應用。PCB類EDA軟件種類很多，如Cadence的OrCAD、PSD、Allegro，西門子EDA的PowerPCB、Expedition PCB，Altium的Altium Designer、CircuitMaker，Zuken的CadStart、CR-8000 Design Force，以及國產PCB設計軟件“嘉立創EDA”，望友科技的DFM Expert，芯易澤科技的EasyEDA，華秋電子的華秋DFM等。 各EDA廠商的軟件工具對各個環節的覆蓋程度詳見下表1及表2。

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表1 國際EDA廠商及其軟件工具

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表2 國內EDA廠商及其軟件工具

結語 ? ? ?

從表1、2中不難發現，在很多點工具上，我國已經實現了從0到1的突破，且各有所長。國內EDA廠商多點布局，正逐步形成產業生態。然而，與國際EDA軟件巨頭相比，國內EDA廠商在產品系統性、技術先進性等方面仍存在一定差距，且國產EDA雖然在器件建模、PDK等單點領域實現了突破，但并未能提供一套完整的全流程工具鏈。 在摩爾定律的驅動下，芯片更新換代速度很快，集成度越來越高，對功耗、響應速度等要求也越來越嚴苛。作為芯片上游設計軟件的EDA軟件，則扮演著越來越重要的角色。自主創新，才是我國電子信息產業的立身之本，我國EDA廠商需要在全行業、全流程、全工具等多方面持續改進，才能在產業蓬勃發展的大潮中奮勇爭先。 說明：本文中各EDA廠商的軟件工具盤點由e-works基于公開信息所得，若有遺漏，歡迎與e-works聯系補充（weidie@e-works.net.cn），我們將在未來發布的版本中進行增補與完善，謝謝。

編輯：黃飛

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