发表于：2025/12/17 16:24:00
#0楼
本文根据《芯片设计基石——EDA产业全景与未来展望》整理
作者：华大九天 组编
刘伟平 吕霖 王宗源 编著
EDA位于集成电路产业链最上游，被誉为半导体行业的“七寸”或“芯片之母”，它几乎沉淀了整个半导体产业中关键知识与技术，是芯片设计的“基石”。如图1所示，EDA本身是相对小众的行业，2024年全球的市场规模共117.93亿美元(数据来源：SEMI&ESDA Electronic Design Market Data Q4 2024 Report)，但它们撬动了千亿美元规模的半导体产业，并进一步支撑起了百万亿美元规模的信息产业与信息服务业。
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图1.EDA软件是半导体产业的基石
（来源：国际半导体产业协会）
EDA是连接设计师与芯片制造的桥梁，通过自动化设计流程将设计师的创意转化为触手可及的芯片产品。在芯片设计的整个过程中，EDA工具都发挥着至关重要的作用。没有EDA技术的支持，现代芯片设计将无法进行，更无法实现高性能、低功耗、高可靠性的设计要求，如图2所示。
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图2.EDA在芯片产业链中的位置
1.提升芯片设计效率与质量，降低成本
面对芯片设计日益增长的集成度和复杂性，EDA技术凭借其强大的自动化能力，极大地加速了从创意构思到产品实现的全过程，显著缩短了设计周期。更重要的是，通过集成的仿真验证平台和先进的优化算法，EDA技术确保了设计成果的高品质与可靠性，为芯片产品的市场竞争力提供了坚实的保障。此外，EDA技术有效降低了芯片设计成本，为芯片产业规模化发展提供了有力支持。在激烈的市场竞争中，成本控制是企业生存与发展的关键。EDA技术通过提供高效、智能的设计解决方案，使得设计师能够在更短的时间内完成更多的设计迭代，有效降低了人力投入和时间成本。同时，EDA技术还能够精准地优化设计方案，减少设计冗余和材料浪费，从而在生产制造阶段进一步压缩成本，助力企业获得更高的经济效益和更广阔的发展空间。
如图3所示，AMD Instinct MI300被称为迄今为止最复杂的芯片，采用将2.5D硅中介层、3D混合键合集于一身的3.5D封装，集成八个5nm 工艺的XCD模块，内置304个CU计算单元，又可分为1216个矩阵核心，同时还有4个6nm工艺的IOD模块和 256MB高速缓存，以及8颗共192GB HBM3高带宽内存，8路并行，堪称艺术品。如此复杂的芯片，不仅在设计上需要考虑多个芯片之间如何实现高效地协同工作，而且在制造上也要确保高密度的电源网络和更严格的电迁移控制。面临如此复杂的结构设计与可靠性验证，只有依赖现代 EDA 工具才能解决!
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图3.AMD Instinct MI300拥有1460亿个晶体管
AMD Instinct MI300超过了英特尔1000亿晶体管的PonteVecchio和英伟达800亿晶体管的H100。其无论在晶体管数量，还是在架构设计、封装技术、内存配置、性能表现和应用场景等多个方面都展现了极高的复杂性，是目前最复杂的芯片之一。
2.推动技术创新与产业升级
EDA赋能先进工艺演进：随着芯片制造工艺的精进不息，EDA工具持续迭代升级，以无缝适配并推进更尖端工艺节点的实现。这一动态演进不仅彰显了EDA技术的前瞻性与适应性，更为芯片产业向更高集成度、更低功耗及更高性能目标的冲刺提供了不可或缺的技术支撑与动力源泉。
加速新技术融合创新步伐：EDA工具作为技术创新的前沿阵地，积极融合人工智能、机器学习等前沿技术，为芯片设计提供更多的优化方法和创新思路。这些新技术的深度融合，推动了芯片产业的技术创新与产业升级，助力行业迈向更加智能化、高效化的发展新阶段。
以三星为例，自2021年第三季度以来，三星电子一直通过与包括ANSYS、Cadence、SiemensEDA和Synopsys在内的三星先进晶圆代工生态系统(Samsung Advanced Foundry Ecosystem，SAFE)合作伙伴的紧密协作，提供成熟/可靠的设计基础设施，包括Ansys多物理场仿真平台，Cadence Cerebrus AI的技术驱动，Synopsys数字设计、模拟设计和IP核产品，以及Siemens EDA行业领先的3nm EDA工具等，使其能够在2022年6月便实现量产基于3nm(纳米)全环绕栅极(Gate-All-Around，Field-Effect Tran-sistor，简称GAAFET)制程工艺节点的芯片。
3.促进产业链协同发展
连接设计与制造：EDA工具是连接芯片设计与制造的重要纽带。通过EDA工具，设计人员可以更好地理解制造工艺的约束和要求，从而设计出更符合实际生产需求的芯片产品。这有助于促进设计与制造的协同发展，还极大地提升了整个产业链的运行效率与市场竞争力，为行业带来了更加广阔的发展前景与持续的创新动力。
促进产业分工与合作：EDA工具的普及和深入应用，极大地推动了芯片产业的精细分工与高效合作。在过去，EDA工具促进了芯片设计和制造分离，设计公司得以将重心聚集于创新性的设计工作，复杂的制造工艺问题则交由专业的晶圆制造厂解决。这种分工与专业化的趋势，有效地提高了整个产业链的运作效率。
但随着技术的发展，特别是DTCO(Design Technology CoOptimization 设计—工艺协同优化)和STCO(System Technology Coptimization，系统工艺协同优化)等技术的发展，EDA正在重构芯片产业的协作模式。传统模式下，芯片设计需要独立考虑制造工艺的物理限制，导致设计迭代周期长、试错成本高。现代EDA技术通过建立设计与制造的数字化桥梁，使设计阶段就能模拟纳米级工艺效应，晶圆厂也能提前介入设计规则优化。这种深度协同不仅维持了设计创新与制造专业化的分工优势，更通过实时数据反馈形成了“设计—工艺—器件”的闭环优化，将产业链效率提升到新高度。
总而言之，EDA技术作为芯片产业的重要支撑力量，正以其独特的优势推动着整个产业的快速发展。作为芯片设计、制造、封装测试等各个环节之间的纽带，EDA工具成为芯片产业链中不可或缺的一部分和重要基础。它不仅促进了产业链上下游企业之间的紧密合作与协同发展，还确保了整个芯片产业体系的流畅运作与高效产出。在未来，随着技术的日新月异与应用领域的日益宽广，EDA技术将继续发挥其在芯片产业中的核心作用，为人类社会科技进步与经济发展的宏伟蓝图添上浓墨重彩的一笔。
全球EDA市场主要由三大巨头垄断：Synopsys、Cadence和Sie-mens EDA。根据TrendForce统计，2024年这三家公司占据了全球74%的市场份额，如图4所示，在中国市场更是垄断了超过八成的软件销量。这些公司成立时间较早，技术积累深厚，拥有完整的EDA工具链，建立了非常高的技术壁垒。
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图4.2024年全球EDA市场份额
中国在芯片设计和制造方面已经取得了一定的进展，但在EDA工具方面仍存在较大的技术差距。国产EDA工具在国内市场的占有率不足20%，大多数芯片设计企业仍然依赖进口的EDA软件。技术自主可控不仅可以减少对外部技术的依赖，还可以在关键时刻确保供应链的安全。
面对高性能计算、人工智能、物联网等新兴应用对芯片性能、功耗和可靠性的严苛要求，EDA技术不断突破极限，通过高级算法和模型预测，助力设计师实现前所未有的设计目标。正是有了EDA技术的强有力支持，现代芯片设计才能够不断迈向更高性能、更低功耗和更强的可靠性，整个半导体行业才能向更高层次迈进。
在当今科技日新月异的时代，EDA技术已成为芯片产业飞跃的核心引擎，不仅彻底革新了芯片设计的传统范式，更凭借其卓越优势，为半导体行业的蓬勃发展奠定了坚实的基础。发展国产EDA工具，不仅是为了应对当前的“卡脖子”问题，更是为了确保中国在未来的科技竞争中立于不败之地。
综上所述，发展中国EDA产业具有极高的紧迫性和重要性。通过技术创新、人才培养、产业生态建设和政策支持，中国EDA产业有望在未来几年内取得显著进展，逐步实现自主可控，为芯片产业的健康发展提供有力支撑。这不仅是中国半导体行业的迫切需求也是国家科技战略的重要组成部分。
作者：华大九天 组编
刘伟平 吕霖 王宗源 编著
EDA是芯片之母
EDA位于集成电路产业链最上游，被誉为半导体行业的“七寸”或“芯片之母”，它几乎沉淀了整个半导体产业中关键知识与技术，是芯片设计的“基石”。如图1所示，EDA本身是相对小众的行业，2024年全球的市场规模共117.93亿美元(数据来源：SEMI&ESDA Electronic Design Market Data Q4 2024 Report)，但它们撬动了千亿美元规模的半导体产业，并进一步支撑起了百万亿美元规模的信息产业与信息服务业。
（来源：国际半导体产业协会）
EDA是连接设计师与芯片制造的桥梁，通过自动化设计流程将设计师的创意转化为触手可及的芯片产品。在芯片设计的整个过程中，EDA工具都发挥着至关重要的作用。没有EDA技术的支持，现代芯片设计将无法进行，更无法实现高性能、低功耗、高可靠性的设计要求，如图2所示。
1.提升芯片设计效率与质量，降低成本
面对芯片设计日益增长的集成度和复杂性，EDA技术凭借其强大的自动化能力，极大地加速了从创意构思到产品实现的全过程，显著缩短了设计周期。更重要的是，通过集成的仿真验证平台和先进的优化算法，EDA技术确保了设计成果的高品质与可靠性，为芯片产品的市场竞争力提供了坚实的保障。此外，EDA技术有效降低了芯片设计成本，为芯片产业规模化发展提供了有力支持。在激烈的市场竞争中，成本控制是企业生存与发展的关键。EDA技术通过提供高效、智能的设计解决方案，使得设计师能够在更短的时间内完成更多的设计迭代，有效降低了人力投入和时间成本。同时，EDA技术还能够精准地优化设计方案，减少设计冗余和材料浪费，从而在生产制造阶段进一步压缩成本，助力企业获得更高的经济效益和更广阔的发展空间。
如图3所示，AMD Instinct MI300被称为迄今为止最复杂的芯片，采用将2.5D硅中介层、3D混合键合集于一身的3.5D封装，集成八个5nm 工艺的XCD模块，内置304个CU计算单元，又可分为1216个矩阵核心，同时还有4个6nm工艺的IOD模块和 256MB高速缓存，以及8颗共192GB HBM3高带宽内存，8路并行，堪称艺术品。如此复杂的芯片，不仅在设计上需要考虑多个芯片之间如何实现高效地协同工作，而且在制造上也要确保高密度的电源网络和更严格的电迁移控制。面临如此复杂的结构设计与可靠性验证，只有依赖现代 EDA 工具才能解决!
AMD Instinct MI300超过了英特尔1000亿晶体管的PonteVecchio和英伟达800亿晶体管的H100。其无论在晶体管数量，还是在架构设计、封装技术、内存配置、性能表现和应用场景等多个方面都展现了极高的复杂性，是目前最复杂的芯片之一。
2.推动技术创新与产业升级
EDA赋能先进工艺演进：随着芯片制造工艺的精进不息，EDA工具持续迭代升级，以无缝适配并推进更尖端工艺节点的实现。这一动态演进不仅彰显了EDA技术的前瞻性与适应性，更为芯片产业向更高集成度、更低功耗及更高性能目标的冲刺提供了不可或缺的技术支撑与动力源泉。
加速新技术融合创新步伐：EDA工具作为技术创新的前沿阵地，积极融合人工智能、机器学习等前沿技术，为芯片设计提供更多的优化方法和创新思路。这些新技术的深度融合，推动了芯片产业的技术创新与产业升级，助力行业迈向更加智能化、高效化的发展新阶段。
以三星为例，自2021年第三季度以来，三星电子一直通过与包括ANSYS、Cadence、SiemensEDA和Synopsys在内的三星先进晶圆代工生态系统(Samsung Advanced Foundry Ecosystem，SAFE)合作伙伴的紧密协作，提供成熟/可靠的设计基础设施，包括Ansys多物理场仿真平台，Cadence Cerebrus AI的技术驱动，Synopsys数字设计、模拟设计和IP核产品，以及Siemens EDA行业领先的3nm EDA工具等，使其能够在2022年6月便实现量产基于3nm(纳米)全环绕栅极(Gate-All-Around，Field-Effect Tran-sistor，简称GAAFET)制程工艺节点的芯片。
3.促进产业链协同发展
连接设计与制造：EDA工具是连接芯片设计与制造的重要纽带。通过EDA工具，设计人员可以更好地理解制造工艺的约束和要求，从而设计出更符合实际生产需求的芯片产品。这有助于促进设计与制造的协同发展，还极大地提升了整个产业链的运行效率与市场竞争力，为行业带来了更加广阔的发展前景与持续的创新动力。
促进产业分工与合作：EDA工具的普及和深入应用，极大地推动了芯片产业的精细分工与高效合作。在过去，EDA工具促进了芯片设计和制造分离，设计公司得以将重心聚集于创新性的设计工作，复杂的制造工艺问题则交由专业的晶圆制造厂解决。这种分工与专业化的趋势，有效地提高了整个产业链的运作效率。
但随着技术的发展，特别是DTCO(Design Technology CoOptimization 设计—工艺协同优化)和STCO(System Technology Coptimization，系统工艺协同优化)等技术的发展，EDA正在重构芯片产业的协作模式。传统模式下，芯片设计需要独立考虑制造工艺的物理限制，导致设计迭代周期长、试错成本高。现代EDA技术通过建立设计与制造的数字化桥梁，使设计阶段就能模拟纳米级工艺效应，晶圆厂也能提前介入设计规则优化。这种深度协同不仅维持了设计创新与制造专业化的分工优势，更通过实时数据反馈形成了“设计—工艺—器件”的闭环优化，将产业链效率提升到新高度。
总而言之，EDA技术作为芯片产业的重要支撑力量，正以其独特的优势推动着整个产业的快速发展。作为芯片设计、制造、封装测试等各个环节之间的纽带，EDA工具成为芯片产业链中不可或缺的一部分和重要基础。它不仅促进了产业链上下游企业之间的紧密合作与协同发展，还确保了整个芯片产业体系的流畅运作与高效产出。在未来，随着技术的日新月异与应用领域的日益宽广，EDA技术将继续发挥其在芯片产业中的核心作用，为人类社会科技进步与经济发展的宏伟蓝图添上浓墨重彩的一笔。
加速国产EDA发展的战略紧迫性
全球EDA市场主要由三大巨头垄断：Synopsys、Cadence和Sie-mens EDA。根据TrendForce统计，2024年这三家公司占据了全球74%的市场份额，如图4所示，在中国市场更是垄断了超过八成的软件销量。这些公司成立时间较早，技术积累深厚，拥有完整的EDA工具链，建立了非常高的技术壁垒。
中国在芯片设计和制造方面已经取得了一定的进展，但在EDA工具方面仍存在较大的技术差距。国产EDA工具在国内市场的占有率不足20%，大多数芯片设计企业仍然依赖进口的EDA软件。技术自主可控不仅可以减少对外部技术的依赖，还可以在关键时刻确保供应链的安全。
面对高性能计算、人工智能、物联网等新兴应用对芯片性能、功耗和可靠性的严苛要求，EDA技术不断突破极限，通过高级算法和模型预测，助力设计师实现前所未有的设计目标。正是有了EDA技术的强有力支持，现代芯片设计才能够不断迈向更高性能、更低功耗和更强的可靠性，整个半导体行业才能向更高层次迈进。
在当今科技日新月异的时代，EDA技术已成为芯片产业飞跃的核心引擎，不仅彻底革新了芯片设计的传统范式，更凭借其卓越优势，为半导体行业的蓬勃发展奠定了坚实的基础。发展国产EDA工具，不仅是为了应对当前的“卡脖子”问题，更是为了确保中国在未来的科技竞争中立于不败之地。
综上所述，发展中国EDA产业具有极高的紧迫性和重要性。通过技术创新、人才培养、产业生态建设和政策支持，中国EDA产业有望在未来几年内取得显著进展，逐步实现自主可控，为芯片产业的健康发展提供有力支撑。这不仅是中国半导体行业的迫切需求也是国家科技战略的重要组成部分。