国产工具研究的思考及政策建议

巢 玮 徐 勇 黄国勇 杨 凡

（1.哈尔滨工业大学（深圳），广东 深圳 518055；2.国微集团（深圳）有限公司，广东 深圳 518053）

0 引言

EDA全称为“Electronic design automation”，是指电子设计自动化。早期的集成电路（IC：Integrated Circuit）设计不论是复杂程度还是集成程度都远不及现在的规模，设计人员能够通过手绘完成IC的设计和布线。随着摩尔定律的持续演进，集成电路的复杂程度呈指数级上升，特别是3nm工艺即将进入量产的今天，IC的复杂程度和集成程度的量级已经远超人力所能及的上限，利用计算机辅助手段解决问题已是必然选择，EDA早已成为撬动整个产业尤其是设计业发展的重要支点。EDA工具按照面向的集成电路设计环节的差异可以分为不同的“点工具”，贯穿了设计和测试的方方面面。一系列能完整覆盖集成电路设计和测试的“点工具”，构成了EDA工具的全流程。

EDA与集成电路的关系密不可分，直接影响着当代科技的发展，在5G通信、电子信息、AI芯片乃至航空航天等高新科技领域都有着重要的影响。本文基于国家科技创新的战略定位，较全面的分析与探究我国在EDA研究方面的薄弱区域与短板，剖析已有的资源配置及政策牵引的作用，提出符合我国国情的国产EDA全流程的思考及政策。

1 EDA的兴起及特性

EDA作为集成电路产业链上游的一个环节，涵盖了从设计到制造，从仿真到测试的所有环节，在产业链中扮演着重要的角色。随着设计和制造工艺的不断进步，从早期的10μm工艺，发展到后来的0.25μm、0.18μm，再演进到如今的5 nm、3 nm，先进的工艺推动着IC的精密度和集成度指数级跃迁。现代EDA工具几乎涵盖了IC设计的方方面面，是设计验证中不可或缺的一个重要组成部分。美国Andrew.B.Kahng教授在2013年的文章中同样论证了EDA的重要性：在2011年使用EDA和新技术设计一个SoC的费用约为2 507万美元，而假如不使用新技术和EDA，设计一颗同等SoC约需要77.08亿美元[2]。

2019年5月美国将华为在内的部分企业列入“实体名单”，限制EDA工具和芯片的供应。受到EDA工具与芯片供应双重限制的华为，市场占有率大幅减少。根据Omdia公布的2021年全球智能手机出货量统计，华为2021年的出货量仅为0.35亿台，相较2020年的1.897亿台缩水81.6%，从2020年全球出货量排名第三的14%市场占有率跌至2021年的3%。由此可见EDA工具在集成电路产业中关键的核心地位。EDA如同集成电路产业的基石，我国若不能从源头上对EDA进行自主知识产权的技术创新与研发，就难以从根本上突破集成电路产业的“卡脖子”难题，更不可能成为集成电路产业的强国。这不仅是科技自立自强的重要需要，更具有技术自主可控的重大战略意义。

2 EDA技术的研发特点及对策

EDA研究具有研发周期长、理论与工程高度结合、跨学科交流协作的特点。因此，扶持EDA研究离不开政府的帮助与引导，企业的技术研发与反馈迭代，以及高校的理论研究与人才培养。应切实加强“政企校”三方协作和组建创新共同体，达成政府、企业和高校一同攻坚的“三管齐下”策略。具体如图1所示。

图1 政府、企业和高校创新共同体

2.1 政府引导与调控

近年来不论是国家调控还是地方政府，对EDA行业均有大量政策出台。如2021年3月12日发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》集成电路位列7大科技前沿领域攻关的第3位，并明确指出，并明确指出，重点攻关集成电路EDA工具。

EDA是一个技术聚集型行业，根据IC设计制造工艺的演进而不断与时俱进，而技术的持续攻坚与迭代完善离不开大量人力、物力与财力的投入。在开放性的市场环境之下，EDA研发的环境离不开政府在资源上的引导调控，以及资金的注入。政府应鼓励以EDA企业为主体的技术突破，并通过技术突破推动成果转化，从而明确技术与产品的优势，在开放性的市场环境的土壤中扎根成长。同时，在确保相关企业与高校能够享受政策与资源的同时，应明确以EDA工具研究为攻坚方向的政策与资源的适用范畴，避免对EDA行业的支持与资源被滥用与浪费的情况，将政策切实落到实处。在制定方针与政策时，应考虑行业的长期规划与发展，避免“短视”与“短期收益”，应设立专项研究经费扶持EDA工具这种长周期技术研发而不能马上产生经济效益的企业，提供稳定的研究经费支持并进行合理的考核，为EDA行业提供良性的持续发展空间。同时，应尽量简化申请项目与课题的流程，减少不必要的流程与环节，免去企业特别是研究人员较重的生存负担，能够集中精力进行技术创新。此外企业应发挥主观能动性，积极主动在EDA领域研发与创新，在避开国外专利与技术封锁的基础上，通过发表论文与申请专利的形式构建自主知识产权的技术网络框架。

2.2 校企间的合作与人才培养

正所谓“人才是科技的第一生产力”，企业的技术研发与成果转化的基础是专业技术人才。根据第二十三届中国集成电路制造年会所公布的数据，全球EDA行业从业人员约为四万人左右。其中有调研的数据显示，Synopsys、Cadence、Siemens EDA三大企业的EDA领域员工总数合计占全球EDA行业总从业人员的70.91%[3]。而据不完全统计，国内所有EDA企业的从业人员仅约为1 500人，人才缺口十分明显。发达国家的经验表明，EDA企业一方面应加大研发投入，吸引全球EDA技术人才，并通过薪资及激励等方式，维持研发技术团队的稳定。另一方面应加强与高校的交流合作，政府与企业应协助高校解决开设EDA专业及课程所面临的困难。针对EDA行业理论与工程相结合的特点，高校的课程设置应深化理论与实践相结合的道路，探索校企合作的多样性。企业可通过与高校联合培养博士后，建立联合实验室，协作课题项目，提供实习机会等方式，推动EDA人才的可持续发展，构建“政企校”创新共同体可持续流动的良性循环。

3 EDA的“由点及面”

3.1 从“点工具”到全流程

当前国内EDA企业正处在发展前中期的竞争阶段，在一些细分领域的“点工具”具备一定的优势，但却尚未有EDA企业能够提供全方位的EDA产品[4]。只有拥有“熊猫系统”初始团队的华大九天能提供全流程的数模混合信号芯片设计系统和液晶面板设计系统[5]。数字电路设计的EDA全流程在国内还存在缺口，其中国微集团在该领域的全流程布局较早，于2018年承接国家“核高基”专项，研制了包括布局布线、硬件仿真加速、时序分析等在内的8个EDA“点工具”。其中布局布线工具开创了以详细布线为中心的架构，初步实现了“点工具”到全流程的有机整合。

3.2 从EDA到集成电路生态环境

EDA，IC设计与IC制造构成了集成电路生态的铁三角，彼此相互依存。EDA作为其中重要的一环，其发展同样依赖集成电路产业的生态环境建设。目前，我国EDA企业主要集中在北京、深圳与上海，其中上海在IC制造的领域优势明显，拥有国内最先进的IC制造企业中芯国际，华大九天所在的北京在EDA工具领域更有底蕴，而深圳则依托于以华为海思、中兴微电子为代表的IC设计企业，在设计领域更胜一筹。

政府应鼓励集成电路行业的聚集，通过资源整合引导生态环境的逐步构建。特别是地方政府应充分发挥当地在生态中的优势地位，通过生态环境的完善进一步明确产业优势，提高国际竞争力。例如，深圳的IC设计行业的优势能加速EDA工具的研发与迭代，而EDA在发展中能根据IC设计企业的反馈提供更符合市场需求的服务以及IP的支持，从而反哺IC设计行业，进一步提升深圳在集成电路行业的优势。

4 结语

随着全球科技竞争的日益加剧，我国高科技产业发展的，如何稳步构建我国自主知识产权的EDA科技是国家科技自立自强战略的重要命题。如何最大化的调动以企业为主体的EDA研发力量是重中之重。我国的社会发展已基本具备“三管齐下”进行EDA研发的基本条件，应充分发挥政府的引导作用，鼓励校企合作为主的技术创新与人才培养模式，组建“政企校”创新共同体和可有效汇聚各方资源的EDA攻坚力量。具体的EDA工具研发部署方面，则可以通过以“点工具”为突破口，“由点及面”带动EDA全流程和全系列工具的研发及产业化。同时EDA的发展离不开良性的生态环境，政府应结合城市的优势打造集EDA、IC设计，IC制造为一体的集成电路产业平台，从而进一步巩固在集成电路行业的竞争优势。此外，建议国内集成电路产业基础最雄厚的城市，如深圳、上海和北京等集成电路产业链条的不同环节形成有差异和有特色的优势技术，以避免同质化竞争和资源的重复投入。