文│ 电子科技大学低功耗集成电路与系统研究所 张三锋 周雄 杨世恒 李强

集成电路（Integrated Circuit，简称IC，又称芯片）作为整个网络信息产业的核心，是支撑国家经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。随着我国对网络信息自主安全的重视程度不断加强，政策、资本等各种资源要素愈发关注IC产业，近年来我国集成电路产业得到快速发展，整体实力有了较大提升。

众所周知，IC产业是由设计、制造、封装、测试、应用等多个环节组成的产业链，各环节相互依赖，任何一个环节存在短板都有可能带来整体的安全风险。其中电子设计自动化（EDA）是贯穿于整个集成电路产业链的工业软件系统，它处在产业链最上游、最基础的位置，在以上所提及的集成电路产业链各环节中，EDA均起到重要的战略支撑作用。此外，EDA工具的发展完善，非常需要和产业链上下游进行充分配合、迭代并进，共同打造全面的应用生态环境。因此，在近年来一系列贸易摩擦事件中，EDA工具均被列入禁运名单，对我国的信息安全和集成电路产业安全造成严重负面影响。可以说，大力解决EDA“卡脖子”问题已成为我国IC产业持续发展完善的一项重大任务。

我国EDA行业的发展和现状

当今无论IC设计还是制造都必须依赖高度专业化、自动化的工业软件系统，这就是EDA软件。EDA是高附加值，具备核心科技含量的工业结晶。经过几十年的发展，全球总产值不到百亿美金的EDA，支撑起产值几千亿美元的全球IC产业，并撬动其背后高达几万亿美元的全球电子信息产业。

“冷战”时期，《巴黎统筹委员会》针对当时的社会主义国家实行禁运和贸易限制，EDA软件就在其中，中国则处于被限制出口的国家之列。没有EDA工具，我国集成电路设计产业的发展无从谈起。为了打破封锁，我国学术界一直坚持技术攻关的探索。八十年代起，我国下决心要研发本土的EDA工具，并于1988年集中了全国17家单位、118位专家学者联合攻关，经过多年的努力，1992年终于开发出了我国第一套集成电路计算机辅助设计系统——“熊猫系统”，它的诞生，标志着我国在研制大型EDA系统方面实现了“零”的突破，打破了国际对中国的EDA软件的封锁。1993年，熊猫系统荣获“国家科技进步一等奖”，并应用于国内23个集成电路相关单位，承担了80余种集成电路的设计任务，这一成果使我们与发达国家同类产品差距缩短了10年，使中国成为国际上为数极少的几个可以提供自主知识产权EDA工具的国家之一。可惜的是，随着1994年西方取消对中国禁运，国外EDA软件凭借着更强的技术优势迅速占领我国IC设计市场，在当时“造不如买、买不如租”的指导思想下，国产EDA一度陷入低谷。在沉寂10多年后，随着国家战略的重新重视，鼓励政策相继出台，重大专项关键扶持，国产EDA得以再度起航。发展至今，中国拥有以如华大九天、芯和半导体、广立微为代表的十余家各具特色的EDA企业，国产EDA迈入快速发展的新纪元，在全球EDA产业扮演着越来越重要的角色。据统计，2019年全球EDA市场平均增长率仅为4%左右，而多家国产EDA企业销售额的增长率均达到了30%以上。

在我国EDA企业中，华大九天是国内规模最大、技术实力最强、产品覆盖最广的EDA龙头企业，是国产EDA发展的一面旗帜，公司的主要领导成员曾在“熊猫系统”的研发工作中担任技术骨干，至今已在EDA领域深耕三十余年。根据其官方渠道披露，华大九天目前已经形成模拟全流程IC设计、数字IC设计与优化、平板显示全流程设计和晶圆制造的四大类EDA解决方案，总计20余款工具。这些各具特色的产品已在300多家集成电路企业或科研机构中成功实现商用，其中不乏行业龙头企业。在产品质量方面，华大九天的发展也可圈可点。比如其芯片模拟仿真SPICE工具，不仅完全可以实现模拟仿真类工具的国产替代，其主要性能指标还能达到国外同类产品的3倍左右，支撑了几乎全部国内知名IC设计企业的设计流程。其IC版图综合处理软件平台，在国内首款4G和5G的终端芯片的最终版图处理、验证过程中，发挥了不可替代的关键作用，并大量应用在主流IC制造厂商的指导流程之中。该公司还拥有全球唯一的平板显示设计全流程EDA系统，占据了国内平板显示EDA市场的90%份额。华大九天的发展之路，是国产EDA在夹缝中求生存、寻突破、创特色，以点到面蓬勃发展的真实写照。

此外，国内其他EDA厂商也在各种点工具方向有较大提高，形成了“百家争鸣、百花齐放”的良好局面。例如，芯和半导体是国产EDA的另一股强劲势力，它可为集成电路设计公司和系统厂商提供差异化的EDA产品和芯片小型化解决方案，包括高速数字设计、“芯片+系统封装”的联合分析，和射频模拟混合信号设计等，至2019年底，该公司总员工数已突破百人。广立微经过数年的潜心耕耘，拥有一套包括软、硬件的成品率提升和电性测试系统解决方案，一方面能够帮助集成电路制造企业快速实现先进工艺的研发和量产，以及成熟工艺的质量和成品率监控；另一方面能够帮助设计公司实现产品快速导入，同时提高成品率以缩短产品上市时间。总的来说，这些国产工具也在市场上发展、优化了较长时期，并在国内标杆IC企业内经历了数轮打磨，在具体应用点上均已可实现或接近实现国产化工具替代。

应该看到，虽然这几年我国国产EDA获得了长足进步，但与发展成熟、技术领先的美国EDA行业相比，依然有不小差距，具体表现在：

一、产业生态：国产EDA对先进工艺的支撑不足，除少数点工具外，大多数国产EDA目前仅能覆盖到28nm工艺，而目前国际上已商用的最先进工艺已达5nm。这是产业链支撑存在障碍，需要扭转被动局面。

二、产品应用：国产EDA面临的应用环境较为恶劣。一方面大部分设计公司长期使用国外软件，已经形成使用习惯，不愿意切换；另一方面国内对知识产权保护意识较为淡薄，很多IC企业和从业者使用盗版进口EDA，从而导致国产EDA减少了实际应用中迭代改进的机会。

三、资金和人才：据统计，过去十年，中国国产EDA企业研发投入总额仅相当于某国际龙头EDA企业一个季度的研发费用，国产EDA开发者总人数不足1500人，也不及某国际龙头EDA企业的总人数的十分之一。

总结与展望

当前，在国际局势波谲云诡、加剧动荡、中美贸易摩擦、战略脱钩的态势愈演愈烈的大背景下，快速行动起来、保障我国网络信息自主安全刻不容缓。曾经作为IC产业幕后英雄的EDA软件正逐步走向台前，引发了集成电路产业乃至全社会的极大关注和积极投入。我们看到，虽然由于一些历史原因，国产EDA相比美国EDA整体仍有一定差距，但随着政策、资本、人才等各种资源要素的迅速投入，国产EDA正在迅速发展壮大，各环节都出现了一批能够替代进口软件的国产方案。希望主管机构能够给与政策牵引和支持，推进国产EDA在市场端的应用。

恰在本文刊发前，美国商务部宣布新计划，通过修改出口管制规定，试图联合全球供应链厂商向华为展开新一轮“绞杀”，以使华为的各种芯片相关设计和生产工作全部受控于美国管制。这一举可谓“釜底抽薪”，势必迫使EDA国产替代步伐再度加快，以抵抗此类“技术霸权”带来的消极影响，让本土领先企业在技术自信、市场公平、合作共赢的生态下获得更快发展。

展望未来，随着全球IC产业进入“后摩尔时代”，传统的IC设计方法的发展陷入平缓期，而恰逢我国加快“新基建”的重要时期，5G、人工智能、大数据、新能源汽车等新兴产业对IC设计方法提出了全新的技术要求，这给国产EDA追赶提供了绝佳机遇。因此，我们需要大力发展国产EDA， 彻底解决我国网信产业的这一安全隐患。

（本文刊登于《中国信息安全》杂志2020年第5期）

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