在被美國政府斷供影響第五年之時，華為“王者歸來”，重回芯片產業(yè)鏈。
位于上海南京路步行街的華為全球最大旗艦店（來源：鈦媒體App編輯拍攝）
7月27日，據(jù)報道，華為最早將于今年與中芯國際等公司合作，共同重啟生產海思麒麟5G手機芯片。此前研究機構Counterpoint Research已發(fā)布報告稱，華為下半年發(fā)布的5G芯片將使用中芯FinFET N+1（7nm）工藝代工生產，性能可媲美臺積電7nm。
另據(jù)IDC 27日發(fā)布的2023年二季度數(shù)據(jù)顯示，中國智能手機出貨量約6570萬臺，上半年出貨量約1.3億臺，同比下降7.4%。其中，該季度OPPO排名第一，華為手機市場份額同比暴漲76.1%，與小米并列第五。
因此，如果華為成功重啟其5G芯片的生產，那將標志著，三年來華為最新自主研發(fā)的5G芯片的誕生，同時有望重回中國手機市場第一寶座，而且還將成為中國推動集成電路和軟件產業(yè)發(fā)展中的一個重要里程碑。
實際上，華為公司輪值董事長徐直軍今年2月表示，其芯片設計EDA（電子設計自動化）工具團隊聯(lián)合國內EDA公司，共同打造了14nm以上工藝所需的EDA工具，基本實現(xiàn)了14nm以上的EDA工具國產化，計劃2023年將完成對其全面驗證。
這意味著，自2018年起麒麟芯片被美國EDA巨頭“卡脖子”后，華為完成了“芯片之母”——國產EDA工具的部分技術突破，打通上游芯片設計的關鍵環(huán)節(jié)。此外，華為攻堅國產EDA技術，還帶動了整個EDA產業(yè)鏈上下游的良性發(fā)展。
“在過去幾年，我們經(jīng)過大量的改進，華為已經(jīng)在這個（EDA）領域里面是業(yè)界第一梯隊，過去頭部只有美國企業(yè)，很孤單，現(xiàn)在他不孤單了，我們陪著他，但是未來我們希望之后把他甩在身后。”華為高管最近表示，華為在芯片設計領域的目標是“超越”。
華為攻堅芯片設計最大挑戰(zhàn)，帶動了國產EDA行業(yè)興起
7月下旬舉行的2023世界半導體大會分論壇上，華為罕見地披露其EDA和半導體技術領域的布局。
目前，華為已經(jīng)從數(shù)字化研發(fā)、數(shù)字化生產和數(shù)字化園區(qū)三個層面來出發(fā)，為半導體行業(yè)打造了一套產品和解決方案，貫穿了整個芯片設計、研發(fā)、生產、制造和運營管理等環(huán)節(jié)，尤其是利用云和算力集群做芯片設計基礎設施的布局。
其中，在芯片設計EDA領域，華為是從2019年開始研發(fā)，核心是利用NAS系統(tǒng)、云服務和HPC智能算力設施，并打造華為MPI（并行計算通訊應用接口），與華大九天等公司合作，以解決EDA、OPC、芯片仿真、器件仿真等芯片設計領域關鍵流程。
實際上，華為自研芯片回歸，與其之前被美國商務部列入“實體名單”、EDA公司斷供等因素有關。
2019年5月，美國商務部BIS將華為列入“實體名單”，全面限制華為采購美國軟件和技術生產的半導體零部件。受此影響，海外EDA三巨頭新思科技（Synopsys）、楷登電子（Cadence）、西門子Siemens EDA（原Mentor）與華為的合作先后終止，三家占據(jù)全球超64%的EDA市場份額。
因此，沒有EDA工具、沒有光刻機、沒有先進芯片制造下，華為無法自行設計并量產麒麟芯片。
華為常務董事、終端BG CEO余承東曾于2020年8月表示，“2019年美國制裁后，華為少發(fā)貨了六千萬臺智能手機。而2020年是第二輪制裁芯片，沒法生產。所以很困難，最近都在缺貨階段，華為的手機沒有芯片供應?！?/p>
實際上，EDA工具是芯片設計中不可或缺的重要組件，也是集成電路設計最上游、壁壘最高的部分，涵蓋了集成電路設計、布線、驗證和仿真等所有流程。利用其可連接成極其復雜的電路圖，從而制造出強大的CPU、GPU芯片。盡管全球EDA市場規(guī)模在100億美元左右，凈利潤率低于15%，但卻能動5700億美元的芯片產業(yè)鏈。
作為全球最大的電子元件產銷市場，海外EDA三巨頭的產品在中國占了85%以上的市場份額（實際超90%），國產EDA軟件產銷占比僅不足10%。因此，海外三巨頭成為國內所有“造芯者”不可逾越的重要環(huán)節(jié)之一。（詳見鈦媒體App前文：《國產EDA，到底能不能打破海外三巨頭壟斷？》）
在外部挑戰(zhàn)之下，華為于2019年前后入局芯片EDA行業(yè)。盡管華為入局晚，但其希望扮演一種“領導角色”，即打破半導體行業(yè)小而散、低水平重復的局面，“攢局”形成華為相關的產業(yè)鏈生態(tài)體系。
今年7月，華為全球采購認證部華東區(qū)域總經(jīng)理朱克楚表示，半導體已經(jīng)成為地區(qū)戰(zhàn)略核心，而當前國產芯片EDA行業(yè)本土化率較低，還存在著被“卡脖子”風險，華為將采取多種措施，加快推動國內半導體產業(yè)多元化發(fā)展，打造國產EDA和IP核，補齊國產EDA和IP核領域短板，形成全鏈條國產化集群優(yōu)勢，不僅全力推動核心技術自立自強，還需要對不同技術體系進行戰(zhàn)略性平衡，以降低地緣政治對國內半導體產業(yè)鏈供應的影響。
那么，華為在EDA領域究竟有哪些技術特點與突破？
華為半導體電子行業(yè)解決方案架構師艾小平提到，其在芯片設計領域建立“1+8”戰(zhàn)略，1是華為云和整個業(yè)務體系，而8是八個方向去著力解決部分問題，其他則依靠國內產業(yè)生態(tài)力量來共同完成。以下是他披露的八個核心方向與能力：
1、基于鯤鵬全棧優(yōu)化，ALPS工具性能倍增，實現(xiàn)并行計算設計平臺。
2、ROCE和超低時延互聯(lián)技術，引入獨特的算法產品，攻克以太網(wǎng)丟包難題，將傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡算力翻番（提升2倍）。根據(jù)華為公布的信息，智能無損ROCE網(wǎng)絡讓高性能計算更高效，整體效率提升30%。
3、實現(xiàn)高性能NAS，EDA場景研發(fā)，專注于海量小文件領域實現(xiàn)技術突破，其中，例如實現(xiàn)CPU智能分區(qū)，提升CPU處理效率低時延。另外，華為與華大九天合作，實現(xiàn)高速高精度井行電路仿真器 ALPS 10X加速實測驗證，而且多個國內EDA工具軟件可運行于華為計算存儲、網(wǎng)絡等平臺，以適配不同場景需求。
4、華為建立了其多瑙集群管理調度系統(tǒng)，目前已經(jīng)支持芯片設計全場景。百萬核調度、400萬個/小時、90%的資源利用率。
5、華為專門為半導體領域建立云平臺，適配安全環(huán)境、高性能HPC混合云等場景中。
6、華為還推出鯤鵬開發(fā)套件DevKit，無代碼遷移，最低損耗10%，而且華為希望實現(xiàn)開發(fā)工具服務化，一鍵開通云開發(fā)服務，隨時隨地體驗鯤鵬軟、硬件能力。
7、華為建立HyperMPl和鯤鵬加速庫，對軟件基礎庫進行深度性能優(yōu)化，構建常用軟件庫在鯤鵬平臺的性能競爭力。
8、廣泛的ISV與社區(qū)合作，眾智開源、聯(lián)合創(chuàng)新、商業(yè)使能變現(xiàn)、人才培養(yǎng)等。
具體到案例中，鈦媒體App獲悉，華為利用其NAS存儲能力，幫助一家半導體制造企業(yè)構建新一代EDA仿真平臺，性能上遠超客戶預期，測試場景實現(xiàn)領先500%，升級時間縮短到10分鐘，業(yè)務0中斷；而且，華為還幫助了另一家存儲芯片工廠穩(wěn)定供電，提供華為數(shù)字能源電力模塊，使得客戶供電損耗降低60%、智能在線效率高達97.8%。
一位芯片EDA領域行業(yè)人士王琳（化名）向鈦媒體App分析稱，“像華為這樣具備豐富系統(tǒng)經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的頭部公司，有實力在推動國產替代的發(fā)展中扮演重要角色。華為擁有先進的技術創(chuàng)新力，可以從推動產業(yè)進步的戰(zhàn)略眼光出發(fā)，推動國產EDA產品應用于真實芯片研發(fā)流程中。”
實際上，在華為事件、以及國家重點支持集成電路產業(yè)發(fā)展等因素影響下，帶動了國產EDA行業(yè)發(fā)展。最近幾年，芯華章科技、華大九天、概倫電子、合見工軟等一批國內芯片EDA公司興起。
華登國際合伙人王林今年7月引述的一份數(shù)據(jù)顯示，在2020年-2021年間，國內EDA公司數(shù)量從20多家增長到50多家。而2010年至今，EDA公司融資超過70次，不計IPO擬募資金額，融資金額超過100億元。
2021年12月28日，“國內EDA第一股”概倫電子（688206.SH）成功在科創(chuàng)板掛牌上市。去年，另一家國內EDA龍頭公司“華大九天”（301269.SZ）也在深交所掛牌，其EDA工具也部分支持5nm工藝。
7月27日，華大九天發(fā)布的2023年半年報，今年1-6月，公司實現(xiàn)營業(yè)收入4.05億元，同比增加51.92%，其中一季度同比增長64.71%；歸母凈利潤約8381萬元，同比增加107.3%；基本每股收益0.1544元，同比增加65.84%。此外，2022財年，華大九天歸母凈利潤1.86億元，同比增長33.17%。
整體來看，國內EDA行業(yè)增長迅速。據(jù)鈦媒體App估算，目前國內EDA公司總數(shù)量約為100家。
美企巨頭壟斷挑戰(zhàn)大，國產EDA突圍道阻且長
雖然華為進入了芯片EDA領域，并實現(xiàn)了一定的技術突破，但整個國產EDA行業(yè)仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。
7月25日，芯片EDA三巨頭之一的楷登電子（Cadence，NASDAQ：CDNS）發(fā)布的2023年第二季度財報顯示，營收為9.77億美元，比2022年同期8.58億美元增長13.8%；凈利潤為2.21億美元，同比增長18.8%；營業(yè)利潤率達31%。而2022財年，包括EDA和IP業(yè)務在內，楷登電子在中國區(qū)的收入為5.21億美元，同比增長38%，總收入占比達15%，增加了1.43億美元。
無獨有偶，2022財年，新思科技中國區(qū)的收入增長41%左右，但同期華大九天營收同比增長37.76%，凈利潤同比增長33.17%；概倫電子去年全年營收2.79億元，同比增長43.68%，扣非后凈利潤僅同比增長38.34%。
整體來看，隨著算力需求擴張，芯片需求變多，從而使半導體EDA市場總規(guī)模變大。但是，國內EDA公司利潤和收入?yún)s沒有更高速的增長，新思科技、楷登電子兩家美國公司仍在中國實現(xiàn)收入增長。
多位半導體行業(yè)人士對鈦媒體App表示，從下游芯片設計客戶反饋來看，目前企業(yè)對于EDA的需求基本是兩手抓：一面大量購買新思科技、楷登電子的工具產品，一面開始購買或測試國產EDA軟件。
換句話說，短期內國內EDA產品難以“完全替代”海外EDA工具，這與國內多為點工具等因素有關。同時，芯片設計公司則增加EDA工具的資本支出，直接導致國內外EDA公司在中國的營收、利潤均出現(xiàn)了增長，并沒有完全的“國產替代”。
這就不難解釋，行業(yè)競爭加劇下，國內外EDA公司形成了“非常神奇”的業(yè)績增長形態(tài)。
作為國產EDA驗證領域龍頭，芯華章科技首席市場戰(zhàn)略官謝仲輝對鈦媒體App表示，“國產替代”確實提供了很大的發(fā)展機遇，但不是芯片設計公司一定能取得成功的保障，下游企業(yè)并非直接看是否“國產”，而更重要的是產品價值、是否滿足差異化需求等。
“因為下游的用戶在選擇上游合作的EDA公司時，看重的不僅僅是‘國產’還是‘非國產’的區(qū)別，也更看重能否真正幫助他們解決遇到的創(chuàng)新難題，因此國產EDA公司還是要把重心放在打磨“技術”和“產品”上，放在如何解決用戶痛點上。
同時，國產EDA仍是后來者，要想實現(xiàn)后來居上，必須要提供差異化的創(chuàng)新價值，為用戶提供更強的更換合作商的‘動機’。國際EDA巨頭有時間積累的先發(fā)優(yōu)勢，因此國產EDA其實面對的挑戰(zhàn)比巨頭公司成立時面臨的還要大。僅僅要做到‘人有我有’，還不能足夠說服用戶選擇它，必須要不斷增加研發(fā)投入，取得新的技術和產品突破、提供響應更快更專業(yè)的技術支持，亦或者是合作模式的創(chuàng)新，給用戶選擇國產EDA提供更強的動力。
過度的分散投資，在點工具上進行并購，會比較難形成細分領域的核心競爭力。下游芯片設計公司要增加對國產EDA的信心，以更高的開放度，擺脫原來的路徑依賴，提出自己的差異化需求。只有下游的用戶積極提出自己未被巨頭公司滿足和重視的差異化需求，國產EDA公司以這些需求為切入口，證明自己的穩(wěn)定性、可靠性和創(chuàng)新性?！敝x仲輝對鈦媒體App表示。
謝仲輝認為，全球EDA行業(yè)高速增長背后仍反映出中國芯片設計及EDA市場的發(fā)展?jié)摿Υ螅辽賹aEDA公司的崛起是利好，也證明大家的發(fā)展不是“非此即彼”，可以在平等互利的原則下實現(xiàn)共同發(fā)展。而且，作為芯片底層工具，大家對EDA的投入越來越重視、越來越多，所有企業(yè)離不開先進EDA工具的支持，這對于國產EDA公司來說是新的機遇。
目前在整個數(shù)字芯片技術中，大概需要超過100個大大小小的EDA和 IP 核工具，芯片設計企業(yè)基本無法繞開EDA工具。例如，最近OPPO宣布將旗下芯片業(yè)務哲庫科技（ZEKU）關停，據(jù)估算，此前OPPO公司“造芯”花掉的100多億元中，至少20%-40%的資金是用于購買EDA和 IP核工具。
云岫資本合伙人兼CTO趙占祥此前對鈦媒體App表示，未來國內EDA市場需要發(fā)力高端數(shù)字大芯片（CPU、GPU等）的EDA工具和部分關鍵性技術、創(chuàng)新性的EDA軟件工具。“目前看國內企業(yè)EDA規(guī)模較小，但是未來有機會壯大?！?/p>
一位投資人向鈦媒體App直言，國產EDA行業(yè)發(fā)展需要時間，需要政企、產業(yè)、科研以及大量資金支持，需要產業(yè)鏈整合、自研IP知識產權等布局。
“我們的目的不僅僅是國產替代，而是要真正參與全球化的競爭?！敝x仲輝指出，在產業(yè)發(fā)展路徑的選擇上，由于EDA技術門檻高，核心的技術買不到，同時國內缺乏核心的專家人才，因此更需要首先專注在細分EDA領域（如數(shù)字前端、后端等）的投入和人才引進及本土專家的培養(yǎng)，才能率先在細分領域實現(xiàn)突破，向國際領先水平看齊，滿足國產芯片設計公司需求，形成比較競爭優(yōu)勢。
不過，王林提到，雖然中國對于半導體行業(yè)人才需求強烈，多但低效。2022年，美國半導體從業(yè)人數(shù)達37萬，人均貢獻銷售額超過60萬美元，而中國23萬芯片設計人才，人均貢獻只有人民幣約249萬元（約合36萬美元）。這體現(xiàn)中美優(yōu)秀芯片人才差距較大。
今年6月，芯華章發(fā)布中國首臺超百億門大容量硬件仿真系統(tǒng)樺敏HuaEmu E1，在產品指標和技術先進性上可以媲美新思科技和楷登電子的相關技術產品，可滿足150億門以上芯片應用系統(tǒng)的驗證容量。謝仲輝對鈦媒體App表示，成立三年來，如今芯華章500多名員工中的80%是高端研發(fā)人才，全部專注的投入在數(shù)字前端驗證領域，使芯華章建立了完整的數(shù)字驗證全流程工具平臺，完成數(shù)字驗證階段的突破，給用戶提供針對數(shù)字驗證階段的方案，更好地解決用戶痛點、為用戶創(chuàng)造更大的價值。
公開數(shù)據(jù)顯示，在研發(fā)投入方面，2021年，全球EDA產業(yè)的研發(fā)投入為46億美元，而中國的研發(fā)投入僅為2.7億美元，占比僅為6%。
“研發(fā)投入高、競爭激烈這些關鍵詞，不僅是放在EDA身上，幾乎現(xiàn)在中國所有高科技產業(yè)向上攀爬的過程中，都會面臨這些挑戰(zhàn)。這是中國要想實現(xiàn)產業(yè)升級所必須面對的問題，也是我們正在突破的難題。特別是產業(yè)發(fā)展和崛起的初期，更加需要從政策引導、到產業(yè)合作乃至資本支持等多放個方面協(xié)同努力。”謝仲輝對鈦媒體App表示。
謝仲輝強調，只有建立完善的國產EDA生態(tài)，才能更好地推動中國半導體與集成電路產業(yè)的升級。（本文首發(fā)鈦媒體App，作者｜林志佳）