EDA行業(yè)營(yíng)收，逆風(fēng)創(chuàng )歷史

SEMI 電子設計市場(chǎng)數據報告顯示，2023 年第 3 季度全球 EDA 收入增長(cháng)創(chuàng )紀錄。這是自 1998 年第四季度以來(lái)最高的總體增長(cháng)。EDA 是如何從半導體行業(yè)的「邊緣人物」變成當紅炸子雞的呢？

不容小覷的市場(chǎng)潛力

EDA 軟件是半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節之一，在多個(gè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用，近年來(lái)行業(yè)發(fā)展速度不斷加快。目前我國 EDA 軟件行業(yè)主要由國內和國外廠(chǎng)商所組成，以 Synopsys、Cadence、Siemens EDA 等為代表的國外大型廠(chǎng)商排在第一市場(chǎng)梯隊，其憑借著(zhù)技術(shù)和資金等方面積累的優(yōu)勢占據市場(chǎng)主導地位；之后為華大九天、國微集團和概倫電子等國內領(lǐng)先廠(chǎng)商位于第二市場(chǎng)梯隊，相比其他本土企業(yè)，這類(lèi)廠(chǎng)商在個(gè)別細分領(lǐng)域的市場(chǎng)份額占比較高，在整體市場(chǎng)中有著(zhù)一定的話(huà)語(yǔ)權；此外其他本土 EDA 軟件廠(chǎng)商排在第三市場(chǎng)梯隊，整體市場(chǎng)競爭力比較弱。

擔任中國臺灣大學(xué)電機資訊學(xué)院院長(cháng)的張耀文教授以實(shí)際應用說(shuō)明半導體產(chǎn)業(yè)的重要性：人工智能、5G 物聯(lián)網(wǎng)、云端服務(wù)、高性能計算、大數據分析、智慧醫療、自駕車(chē)和機器人等新科技創(chuàng )造當今人類(lèi)的新文明，這些新科技的實(shí)現，都必須仰賴(lài)半導體技術(shù)的發(fā)展，而且相輔相成地成為技術(shù)發(fā)展的主要驅動(dòng)力。

在了解各國半導體領(lǐng)域版圖前，必須先了解半導體是怎么來(lái)的。從半導體原料到指尖上一塊小小的芯片，涵蓋了數百道加工步驟和長(cháng)長(cháng)的全球價(jià)值鏈（Global Value Chain），由各國企業(yè)分工不同階段的制程。陽(yáng)明交通大學(xué)副校長(cháng)、電子研究所的李鎮宜教授表示，半導體整體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與板塊移動(dòng)，屬于跨國、跨企業(yè)在多年的良性競爭與互補合作下，誕生的共創(chuàng )機制。

半導體價(jià)值鏈可分為設計與制造兩大部分，后者又可分為前端的晶圓制造生產(chǎn)與后端的封裝測試。設計端包含開(kāi)發(fā)基本電路模組、電子設計自動(dòng)化（Electronic Design Automation, EDA）軟件，以及提供指令集架構的公司。

半導體產(chǎn)業(yè)的全球價(jià)值鏈，可分為設計與制造兩大部分，由各國企業(yè)分工協(xié)作。

進(jìn)行電路設計的公司，大部分都沒(méi)有自行生產(chǎn)芯片的工廠(chǎng)（無(wú)廠(chǎng)半導體企業(yè)），因此需要委托晶圓代工廠(chǎng)來(lái)制造芯片，全球市占率 6 成的的臺積電即為國際晶圓代工龍頭。前端工程的晶圓代工廠(chǎng)，會(huì )將電路設計圖轉印到晶圓上，而后端的企業(yè)則負責裁切晶圓，制成芯片后進(jìn)行封裝測試。

根據半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )（SIA）與波士頓顧問(wèn)集團（BCG）于 2021 年 4 月合作發(fā)表的分析報告，可見(jiàn)美國在最上游的芯片設計與半導體制造設備（如摻雜技術(shù)〔Doping〕與制程控管所需機具），都扮演極具分量的角色，而這些主要技術(shù)，也成為美國在地緣政治中的關(guān)鍵施力點(diǎn)。

美國針對半導體產(chǎn)業(yè)鏈各重點(diǎn)環(huán)節對中國展開(kāi)的芯片制裁，一方面，英偉達與 AMD 被美國限制向中國出口現成的高階芯片，以攔截尖端科技發(fā)展。高階芯片在進(jìn)行大數據分析的高效能運算（high performance computing）系統中必不可缺，勢必影響阿里巴巴、騰訊與百度的云端服務(wù)的布局，以及未來(lái) AI 發(fā)展。

另一方面，中國被禁止取得美國的半導體設備，阻絕高階芯片的制造。巧婦難為無(wú)米之炊，尤其半導體機具設備并非一次性購入即可，還需廠(chǎng)商提供長(cháng)期維修保養、排除故障問(wèn)題等服務(wù)。美國的禁令旨在使中國半導體大廠(chǎng)的芯片制程大幅落后。不只是現成的芯片與制造設備，美國還對半導體制造設備的必要元件下禁令，意圖讓中國無(wú)法發(fā)展本土的半導體制造設備。

如果中國國內無(wú)法制造，難道不能委托其他晶圓代工廠(chǎng)協(xié)助？事情沒(méi)那么簡(jiǎn)單，別忘了美國也管制國產(chǎn) EDA 軟件出口到中國，相當于扼殺中國自行設計高階芯片的能力。因為擁有約八成市占率的 EDA 軟件三大巨頭——新思科技（Synopsys）、Cadenc 與西門(mén)子（Siemens），其總部都在美國，而中國國內的 EDA 企業(yè)均未具備設計先進(jìn)電路制程的能力。

工研院產(chǎn)科國際所楊瑞臨研究總監分析，美國從產(chǎn)業(yè)鏈的設計與制造端緊抓要害，全方位圍堵中國的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

半導體產(chǎn)業(yè)中不可或缺的芯片之母——EDA

雖然 EDA 軟件的市場(chǎng)價(jià)值在 2021 年約 100 億美元，與半導體市場(chǎng)將近 6000 億美元的規模相比不到十分之一，但它可是半導體價(jià)值鏈中至關(guān)重要的芯片之母。

不像 1970 年代時(shí)，IC 上只有數以千計的晶體管，如今邁入超大型集成電路（Very Large Scale Integration，VLSI）世代，一塊 IC 上就有上億個(gè)晶體管。（以 iPhone 14 所用的 A16 仿生芯片為例，其一平方公分的晶圓面積上就布滿(mǎn)約 160 億顆晶體管?。㊣C 上的各個(gè)區塊肩負不同功能，每個(gè)區塊都需由一組團隊設計，光是一塊 IC，背后就需要上千人的團隊才能開(kāi)發(fā)成功。巨量的元件大大提升后期整合的難度，設計工程師絕不可能將一個(gè)個(gè)晶體管手動(dòng)排列上去，一定得仰賴(lài) EDA 的輔助。EDA 讓工程師可以利用程式規劃芯片功能，再交由 EDA 將程式碼轉換成電路設計圖，達成高效率設計。

EDA 之所以強大，是因為它不只能優(yōu)化設計，還可以提供模擬和驗證的功能。規劃 IC 架構后，工程師能在投入實(shí)體制作前，先行在不同條件參數與運作方式下模擬電路的表現，知道 IC 布局是否能起作用。工程師可以針對效能最強、面積最小或發(fā)熱最低等不同目標來(lái)模擬，進(jìn)行調整除錯，找出最佳化的設計。

除了設計端，制造端與 EDA 同樣密不可分。EDA 的驗證功能可以協(xié)助檢驗芯片的設計是否正確連接，有無(wú)遵循晶圓代工廠(chǎng)的生產(chǎn)規格，確保制作良率可以符合量產(chǎn)的效益。建置 EDA 軟體與設計環(huán)境的公司，和負責研發(fā)先進(jìn)制程的晶圓代工廠(chǎng)商，兩者之間需緊密溝通往來(lái)，才可以讓設計跟上最新制程資料，不停向前推進(jìn)半導體納米微縮的技術(shù)節點(diǎn)。

EDA 就像是建筑師的藍圖，可以預先在一定的施工條件下，構想好空間配置，確保每個(gè)工班做出來(lái)的東西可以流暢地銜接在一起。

EDA 新趨勢

2024 年 1 月 16 日，EDA 及半導體 IP 大廠(chǎng)新思科技和工業(yè)軟件大廠(chǎng) Ansys 正式宣布，雙方已經(jīng)就新思科技收購 Ansys 事宜達成了最終協(xié)議。

根據該收購協(xié)議條款，Ansys 股東將以每股 Ansys 股票換取 197.00 美元現金和 0.3450 股新思科技普通股，按 2023 年 12 月 21 日新思科技普通股的收盤(pán)價(jià)（559.96 美元/股）計算，該收購總價(jià)值約為 350 億美元，是 2024 年開(kāi)年最大的并購案，同時(shí)從成交金額 350 億美元（約 2500 億人民幣）來(lái)看，此次收購是近年來(lái)科技行業(yè)宣布的最大交易之一。從新思科技（Synopsys）并購史來(lái)看，自其創(chuàng )立之初到 2023 年，并購次數次數高達 42 起，其中僅 2023 一年就有四起。相對于 Ansys 于 2023 年 12 月 21 日的收盤(pán)價(jià)溢價(jià)約 29%，比 Ansys 截至同日的 60 天成交量加權平均價(jià)格溢價(jià)約 35%。根據協(xié)議條款，預計 Ansys 股東將擁有合并后公司約 16.5% 的預估股權。

為了完成這筆巨額收購，新思科技計劃通過(guò)現金和債務(wù)融資相結合的方式為 190 億美元的現金對價(jià)提供資金。新思科技已獲得 160 億美元的全額承諾債務(wù)融資。該交易預計將于 2025 年上半年完成，但需獲得 Ansys 股東的批準、獲得必要的監管部門(mén)批準以及其他慣例成交條件。

值得注意的是，此次新思科技對于 Ansys 的收購正值新思科技的權利交接之際，現任董事長(cháng)兼 CEO Aart de Geus 于 2024 年 1 月 1 日轉任新思科技董事會(huì )執行主席，Sassine Ghazi 正式出任公司全球總裁兼首席執行官。行業(yè)人士猜測，這筆重大收購可能將是 Sassine Ghazi 謀求推動(dòng)新思科技進(jìn)一步改變和壯大的關(guān)鍵舉措。

公開(kāi)資料顯示，Ansys 成立于 1970 年，總部位于賓夕法尼亞州的 Canonsburg，是一家專(zhuān)門(mén)從事工程仿真軟件開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售的公司，同時(shí)也是全球最大的 CAE(Computer Aided Engineering，工程設計中的計算機輔助工程）軟件大廠(chǎng)之一，同時(shí)也是全球 EDA 軟件大廠(chǎng)。

隨著(zhù) RISC-V 技術(shù)深入各領(lǐng)域，它以開(kāi)源、簡(jiǎn)潔和高度可擴展的特性正逐步塑造未來(lái)。盡管 RISC-V 潛力巨大，其生態(tài)系統仍存在待完善之處。特別是其獨立、靈活和彈性的設計理念讓系統碎片化的問(wèn)題劇增。

EDA 的任務(wù)就是傾聽(tīng)客戶(hù)需求，來(lái)滿(mǎn)足他們在不同應用對產(chǎn)品設計或生態(tài)系統的支持。

為了應對這些挑戰，國內思爾芯為 RISC-V 提供了涵蓋微架構分析、系統整合、規范符合性測試以及軟件性能評估的一系列優(yōu)化解決方案。通過(guò)思爾芯的「芯神匠」的系統&應用性能分析、「芯神瞳」的評估架構配置/軟件性能分析、「芯神鼎」的規范符合性測試等策略，構建一個(gè)更高效和穩定的 RISC-V 平臺。