不久前，美国商务部的工业与安全局（BIS）发布了一项禁令，这一举措导致全球电子设计自动化（EDA）领域的三大企业——Synopsys、Cadence以及西门子EDA——纷纷宣布对中国市场停止供应。随着最后一项措施的落地，当日“EDA概念股”股价明显上涨。面对最为严峻的科技封锁局面，我国芯片行业不得不迈向全面自主发展的最终挑战，一场关乎“芯片之母”的国产替代的激烈战役在所难免。
种种迹象表明，芯片领域的竞争已经从供应链的安全问题演变为技术体系的生存权争夺。国产EDA软件能否在封锁中开辟出一条生路，这不仅关系到芯片设计的自主权，还将决定中国科技创新的未来边界——在无路可退的战争中，往往能激发出最为坚决的突破。
拨开“断供”迷雾，放弃一切幻想
业内专家观察到，自那日断货传言传出后，出现了一种“逐级扩散”的现象。西门子EDA率先收到BIS的通知，这不禁让人疑问，美国相关部门是否对“美国企业”与“德国企业”持有不同的态度？Synopsys与Cadence以更为坚决的立场宣布暂停向中国客户提供的所有售后服务及系统升级支持，这才使得诸如“这仅仅涉及军用项目吗？”“这仅仅涉及尖端数字芯片吗？”等带有侥幸心理的猜测逐渐消散。
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去年年末，BIS将国微芯、东方晶源等我国EDA企业纳入了“实体清单”，随后又对韩国企业施加了压力，强制其停止使用我国生产的EDA工具。这一连串举动，连同此次重大举措，引发了国内半导体行业分析师的诸多猜测：BIS是否会进一步发布更多管控措施？这一动向是否成为关税战中的博弈工具？
当然，Synopsys的投资者关系部门负责人Trey Campbell在近期出席美国银行举办的全球技术论坛上提及，在断货期间将设立一个为期4至12周的评估阶段；尽管产品供应已暂停，公司仍在与政府部门就具体事宜进行协商。但事实不容置疑，目前这几家公司所提供的AE服务并不适用于国内的设计企业，这种全面中断供应的做法实际上为中国EDA行业提供了一个彻底摒弃幻想、实现自主发展的契机。
在2021年的上半年，行业内部人士实际上已经察觉到了一些隐约的迹象——那时关于“三大家”全面退出中国市场的传言已经广泛传播，紧接着，BIS延续“瓦森纳协定”的相关规定，进一步加剧了中国本土EDA企业的紧迫感。
在那一年，概伦电子成功登陆科创板，被誉为“国产EDA领域的领军企业”，紧接着，华大九天、广立微等公司纷纷上市，同时，合见工软、九同方、国微芯等企业也迅速崛起，他们共同构成了中国EDA行业突破的关键力量。
EDA构成了芯片设计的基础性软件，全球市场几乎被三大巨头控制，占据了近九成的市场份额。若切断供应，不仅会阻碍3nm等前沿制程技术的研发进程，还将对现有成熟工艺的更新迭代速度造成严重影响。尽管华为、中芯国际等头部企业已有所准备，但众多中小型设计企业却将直接面临因工具短缺而引发的生存困境。
“三巨头”的供应中断，或许比预期的时间晚了数年，然而这绝非孤立的现象，实际上它是美国针对中国半导体产业崛起所采取的系统性遏制策略的最终环节，标志着国产替代的决战已经拉开序幕。
EDA+IP之路必须要坚决走下去
全球及中国的电子设计自动化（EDA）行业，以下几项数据尤为引人关注。目前，全球EDA行业的总体市场规模大约在150亿美元上下，而我国大陆的市场份额大约占据了10%至15%的比例。尽管在过去几年里，该行业的平均复合增长率能够维持在两位数的水平，但其增长速度仍然明显慢于设计公司规模的扩张。业界普遍认为，我国自主研发的电子设计自动化（EDA）技术拥有广阔的发展前景。此次供应链中断的风波，亦为国内同行提供了迅速填补市场空缺的良机。
数字经济领域的璀璨明珠EDA，以其卓越的高精度和尖端技术闻名，然而，这一领域的金字塔顶尖位置，亦彰显了其相对的“微小”——在庞大的万亿数字经济中，它仅占据了大约1%的份额。
过去数十年间，三家公司的发展历程中，伴随着一系列错综复杂的合并与收购。Cadence与西门子EDA（其前身是Mentor）在几十年间，平均每年的并购次数超过了65次，而Synopsys的并购次数更是高达80次以上。
十几年前，Synopsys的营收一度超越Cadence，跃居第二，这主要得益于其对“EDA+IP”战略的重视，其在并购IP公司方面的动作远超Cadence。若不考虑中国大陆市场，Synopsys的IP业务几乎占据了公司总营收的一半。
去年，笔者在西门子EDA产品宣讲会上得知，企业高层明确表示，若将“三大家”的IP业务排除在外，单独核算EDA业务，西门子EDA的排名将不会位居第三，这一点也从侧面印证了，在EDA这一规模较小但专业性极强的领域，EDA与IP的结合是经过实践检验的可行之道，不仅可行，而且能够拓展更广阔的空间和更深层次的领域。
从技术发展的角度来分析，高端制程的芯片集成了数百亿个晶体管，设计焦点已从晶体管层面转向了IP模块的复用层面。对于EDA工具来说，它们必须具备对IP进行快速集成、验证和优化的原生支持。特别是对于PCIe 5.0、DDR5 PHY这类复杂的IP，其时序、功耗以及物理兼容性的验证，必须与EDA工具链实现深度结合。如果EDA工具不能对IP进行签核级的验证，那么芯片流片过程中面临的风险将会显著增加。
从商业角度分析，EDA工具的授权收入呈现出一定的周期性起伏，与此同时，基于芯片出货量的IP授权模式则能够持续带来稳定的现金流。这一点在Synopsys公司2023年的IP业务毛利率高达90%以上的事实中得到了充分体现。因此，若国内电子设计自动化（EDA）企业仅将注意力集中在诸如仿真、布局布线等工具上，很容易陷入同质化的价格竞争，而自主研发的知识产权，比如人工智能加速器NPU和安全加密IP，则能够构筑技术防线，增强在交易中的议价实力。
在我国EDA行业，已涌现出一些领先企业。今年，概伦电子对外宣布了收购国内顶尖物理IP供应商锐成芯微的消息，旨在构建起从EDA到IP的完整产业链；而在此之前，合见工软便在平台化战略和多领域布局上稳步推进，成功并购了北京诺芮IP团队，并在短短一年内推出了我国首款PCIe Gen5 IP，成功填补了高速接口领域的空白。
目前，所谓的“三大家”实施了全面断供，涉及EDA和IP两大领域。业界普遍认为，IP断供产生的负面影响远超之前的预期。从多角度审视，我国半导体产业需坚定地踏上从单一工具替代向生态创新转型的道路，并且可能需要借助外部力量来加速市场成熟，从而在加强知识产权标准和生态合作方面有所作为，这样才能在价值万亿的EDA市场中实现从同步发展到领先发展的重大跨越。
模拟类EDA已有突破，数字前端是攻坚重点
2023年年末的业绩沟通会上，概伦电子的总裁杨廉峰透露，该公司在制造类电子设计自动化（EDA）工具的器件建模与验证领域，已经赢得了显著的市场份额。其产品被全球排名前十的晶圆制造企业长期选用，并在这些企业的标准制造流程中扮演着关键角色。他当时强调：“在国产化方面，我们的模拟技术更为突出，毕竟华大九天和我方在模拟领域都具备显著优势，双方共同推广，确保了在模拟环节实现产品全流程的覆盖。”
模拟集成电路国产化过程中，为何能在较短周期内实现工具链的全面建设？关键因素在于，该流程对自动化的要求不高，对庞大预制库的依赖性较小，核心算法的挑战主要集中在高性能仿真器而非复杂的组合优化问题，生态壁垒相对较低，同时市场格局也为提供了更为实际的切入点。这为我国企业提供了集中精力解决那些数量虽少却至关重要的技术难题的可能，例如仿真引擎、精度和效率问题，同时，它们也有机会通过不断的更新与优化，逐步建立起一个完整且实用的解决方案体系。
赵鹏，法动科技的首席科学家，将这一观点凝练为简短的表述：“在EDA工具之外，模拟集成电路的设计实际上更倾向于依赖人的因素，更多地依赖于工程师们的丰富经验。”
但如果把目光从模拟芯片转移至数字芯片，那是另外一片天。
随着对复杂功能需求的持续上升，市面上多数芯片都选择了多核的设计架构。芯片制造工艺正逐步向更精细的5纳米、3纳米级别发展，随着工艺节点不断升级，集成电路的设计费用呈指数级增长，芯片的功能和集成度也随之不断提升。这一过程中涉及的因素众多，而通过设计验证来发现并修正设计中的缺陷和错误显得尤为重要。
西门子EDA全球副总裁及中国区总经理凌琳曾在去年的媒体沟通会上表示，她记得2005年曾听到一场演讲，其中提到设计芯片的验证工作未来将占据超过70%的比重，这让她感到十分惊讶，不禁质疑是否真的会有如此高的比例。然而，如今看来，这一比例确实如此，无论是合作伙伴还是客户，在芯片验证这一领域投入的人力与物力已经超过了70%。
验证阶段所需的大量人力和物力投入，促使原型验证与硬件仿真技术开始相互融合，两者之间的界限正逐渐变得不分明；在此背景下，硬件加速和硬件原型系统的价值日益显现，众多全流程验证任务均需借助硬件仿真技术来完成。因此，“左移融合”理念、可测试性技术、DTCO（设计与制造一体化）、“芯机联动”等概念依次发展，它们共同构筑了现代复杂数字芯片成功设计及实施的核心思想体系。
国产数字前端设计EDA工具不仅遭遇了前文提到的“门槛高”导致用户难以持续使用、先进工艺验证场景受限以及反馈循环不畅等问题，还面临由跨学科培养引发的杰出人才短缺等挑战，同时还要应对技术、生态、资本和人才等方面的多重障碍。
