隨著AI對設計和制造的滲透和影響，生活中智能產品也開始變得稀松平常。產品端發生的巨大變化和快速迭代，其影響傳導到產業鏈上游帶來的則是沖擊，因此整個半導體產業鏈上各廠家的職能都在發生一定程度的交雜與變化。
在此前鎂客網采訪華進半導體市場與產業化部／戰略部部長周鳴昊談到這一話題時，他就曾直言表示明顯感受到了變動，“整個產業鏈確實是發生了一些變化，最明顯的是，大家分工很清楚的版塊開始出現了業務交叉，以我們中下游來看，前道、中道、后道和組裝之間實際上都有交叉。這樣的變化之下，有沖擊，也有機會?！?/p>
中下游如此，上游亦然。筆者留意到，作為輔助IC設計的工具提供商，EDA公司幾乎活躍在各大前沿技術、工藝探討和創新論壇上。
從幕后走向臺前，EDA的積極活躍著實惹人關注。尤其是在國內EDA產業相對處于“空白”之下，這樣一個轉變是不是暗示著更多機遇也成為半導體從業者應當考慮的問題。
EDA，芯片設計的工具
發展近六十載，從一開始的IC設計輔助工具到后來囊括設計、性能測試、特性分析、虛擬仿真等諸多功能，在加速芯片設計的同時，EDA產業也從一開始的不起眼逐漸發展壯大。
ESD Alliance MSS發布的最新統計數據顯示，2018年Q3全球EDA產業收入同期增長了6．7％，達到了24．4億美元，延續了此前的連續增長之勢。對此，業內人給出分析稱，之后整個市場空間還將繼續增長。
盡管迅速增長，因只是IC設計的“配角”，EDA市場一直以來只是半導體產業中一個“無足輕重”的細分領域，現如今它為何值得關注？
首先，我們來看下何為EDA。
EDA（Electronic design automation），中文譯為電子設計自動化，指的是利用計算機輔助設計（CAD）等軟件來完成超大規模集成電路（VLSI）芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計（包括布局、布線、版圖、設計規則檢查等）等流程的設計方式。
在十分有限的芯片上進行布局和走線是一門很復雜的學問，并且好的布局和布線可以節省面積、提升信號完整性和穩定性的同時還提高芯片可靠性，所以一般專業的芯片公司都要使用EDA軟件來輔助設計。
但是EDA并不是在半導體產業一開始出現就存在的。
在六十年前，半導體產業剛剛萌生，當時的集成電路遠不及現在復雜，因此IC設計人員只需徒手就可以完成集成電路的設計、布線等工作。后來隨著晶體管數量的暴增，物理空間、時序收斂、邏輯區域等因素都需要被融合考慮，“手工”設計和制作的低效和耗時嚴重增加了設計成本，EDA工具順應這樣一個需求而生。
EDA首次亮相是在上世紀60年代，當時它能夠實現對電路板上的少量模塊進行自動擺放。到了70年代，EDA工具開始應用在了工業界，很多半導體公司也開始研發自己專用的EDA工具，并逐步形成了現在的設計風格。在80到90年代間，獨立的軟件供應商開始設計具備更加普遍用途的軟件工具，也因此EDA逐步發展為IC產業鏈上游中細分的一個獨立產業。
當時，順應整個硅谷半導體產業的興起，美國硅谷出現了一大批EDA廠商，在不斷的競爭之后，21世紀初整個市場形成了Synopsys、Mentor和Cadence三大巨頭瓜分的格局。
相較于國際，國內EDA產業的發展主要伴隨著我國半導體產業的發展與興起，此前零散的EDA軟件研發團隊也因此逐步凝聚成一股強力，國產EDA的代表廠商華大九天就是在2009年正式成立。
不難發現，無論是國內還是國外，EDA無一例外都是在半導體產業高速發展的帶動下應運而生的，因此某種程度上EDA行業的發展史就像一面鏡子，它能夠折射出半導體產業的技術迭代速度和創新程度。換言之，EDA產業發展越好，整個半導體行業越“動蕩”。
工欲善其事，必先利其器
在國內，EDA為公眾所熟知很大程度上源于中美關系緊張形勢下，Cadence曾拒絕給中興提供EDA工具而以此鉗制中興的事件。對于學習過工程專業的人來說，不會不知道Protel、CAD等自動輔助設計軟件及它們的重要性。
工欲善其事，必先利其器。
設計芯片是一件耗時又耗力的事情。早在2014年，就有報道指出當時英偉達曾為設計一款芯片花費了8000名員工一年的時間，這樣的成本是一般公司所無法承受的。
而EDA的出現恰好就是為了解決類似這樣，因復雜的設計需求帶來的芯片設計成本提升的問題，它通過幫助芯片設計人員用更簡單的方法去從事設計工作，以縮短研發周期，降低設計成本。
沒有EDA軟件，設計者需要經過若干次實物實驗才能做出一個合格設計；而有了它，設計者可通過計算機“試錯”，這極大降低了重復試錯的成本，因而讓公司能夠用盡可能低的成本設計出合格的產品。
利用EDA工具，電子設計工程師們可以通過計算機完成大量繁瑣的設計工作，即將電子產品的電路設計、性能分析、布線、仿真到出IC版圖的整個過程都在計算機上自動處理完成。
經過數十年的發展，整個EDA產業基本形成了穩定的技術市場，它也代表了整個電子設計技術的最新發展方向。綜合考慮工藝、制造和系統設計，EDA所要做的事情幾乎囊括了IC設計工作中涉及到的前端設計、IP復用、系統和功能描述、邏輯設計和仿真等各個關鍵環節，以達到最大程度優化芯片的設計方式，成為了IC設計人員的最佳利器。
深度學習開啟EDA 4．0時代
上文提到，英偉達為設計一款芯片耗費了8000名員工一年的時間。不過彼時EDA產業已經發展到相對成熟的地步，為何還會出現如此大動干戈的情況？其中緣由在于深度學習。
對于整個科技行業來說，深度學習的全面爆發有著影響深遠的意義，它給軟件系統、硬件產品端和半導體等領域都帶來了沖擊，EDA產業也不例外。在人工智能的影響和摩爾定律逐步失效的情況下，芯片架構設計和定制化要求成為當下IC設計的主旋律，這讓傳統EDA工具也露出了自身的局限性。
2015年，應DAPRA要求，為迎合AI帶來的定制化需求去改進EDA，加州大學伯克利分校6名研究生嘗試采用了全新的EDA語言和技術來驗證該校RISC－V中心的BOOM－2項目。結果有些出乎意料，他們僅花了6個月就完成了含有25M個晶體管的設計。與此相比，受深度學習影響之累，英偉達的出手確實太“闊綽”了些。也因此，傳統EDA工具的局限性顯露無疑。
在深度學習、云計算等技術的影響下，半導體產業在自動駕駛汽車、智能汽車、物聯網等新興領域的驅動下迎來了新一輪發展高潮，IC設計的各個環節與設計方法都在發生改變，芯片設計的復雜度大大提升，數字系統的設計周期和設計成本壓力激增。且現在隨著電子行業的長尾效應，沿著尾部走得越遠，設計成本占總成本的比例就越大。
對于Fabless公司來說，設計占據的比重越來越大，使用EDA工具會有諸多好處，比如縮短上市時間、降低產品設計和開發成本，同時可以促進設計可靠、高速、高密度的集成電路。
對于EDA廠商來說，受自身局限性和降低成本需求強烈的“雙面夾攻”，變革確實不得不為。但落實到細節上，他們不僅要解決因此暴露出的歷史遺留的諸如數據共享、工具接口等管理問題，還要完成定制化要求帶來的硬件語言和系統框架結構上的革新。這不可謂不是一道難題。
為了應對變化，2017年Mentor公司正式對外宣布全面調整戰略，稱要率先帶動EDA 4．0，并打造將多種高級驗證技術無縫連接形成一個綜合性的服務平臺，從而大大提高ASIC和現如今大火的SoC功能驗證的生產效率。與此同時，Synopsys、Cadence也不落后，一邊在接觸科技巨頭一邊也在AI領域動作頻頻。
有意思的是，在壓力的驅使下，EDA廠商不僅將AI融入到了EDA生態建設中，以解決設計復用、檔案反復、零件瑣碎、自動化不足等工具問題，在這之外，他們還關心起了FinFETs、3D－IC等新工藝，參與新架構的設計，同時關心5G、自動駕駛、云計算等前沿技術。在創新技術的關注度和參與度上，EDA廠商堪比前沿科技巨頭。
對此，Cadence產品管理總監Dave Pursley曾公開給出解釋，“目前處于前沿的公司是對EDA工具影響最大的公司，因我們希望通過接觸他們來訓練我們的工具，然后讓行業的其他人使用這些工具，同時改善這一流程。”
不會做解決方案的EDA廠商不是好的AI公司
但僅僅抓住大客戶是抓不住整個市場的，Pursley也意識到了這個問題，“雖然我們關注的是大客戶，但打造出的工具并不具有通用性，也有很多客戶在尋求成本更低、生產率更高的解決方案。他們承擔不起投入大量人力的代價，需要找到更好的辦法?！?/p>
傳統意義上，許多芯片設計都是采用標準元件來搭建的，EDA廠商只需要提供軟件工具即可。但是隨著更多的復雜技術逐漸滲透到物聯網等設備中，人們對計算能力的需求正在增加，而這顯然超出了傳統芯片設計架構和標準器件搭建所能提供的，且功耗增加、安全性降低、可靠性降低等問題也是與日俱增，因此，自定義設計的需求日益增長。需求各異，定制化解決方案自然成為當下“最好的辦法”。
作為國內EDA廠商的領頭者，華大九天的起點和重點就是做好定制化服務，即針對不同芯片的設計需求提供全流程整體解決方案等服務?？梢姡龊媒鉀Q方案成為EDA廠商不得不學的必備本領。
由EDA廠商來做解決方案的原因也顯而易見，相較于芯片流片的成本，在EDA虛擬平臺上的花費自然會少許多。而如歷史上任何技術的商用發展歷程，成本全面降低是廣泛應用的首要前提。
追著創新走，這是EDA廠商的使命。相較于過去，當下EDA廠商在芯片設計過程中的作用顯然舉足輕重，而素有行業技術風向標之稱的DAPRA深諳此理。2018年7月，它宣布投入15億美元協助半導體產業長期發展，其中就包括研究和優化測試、虛擬仿真等EDA軟件算法和系統。
從曾經只需解決邏輯電路功能到如今面向產業鏈，EDA廠商甚至承擔了對Foundry的良率和成品率的解決方案。
現在，用AI技術來面向產業鏈需求去做好用的解決方案已經成為EDA廠商的共識，但如何基于工藝變化和技術需求研制先進的支持系統、打造IP產品及全套設計解決方案成為EDA廠商的巨大挑戰。