失去它華為就癱瘓!帶你認識美國的制裁王牌:EDA 產業

【為什麼我們要挑選這篇文章】美國加強封殺華為,除了晶圓代工之外,「EDA」也是美國手中握有的王牌。EDA 是電子設計自動化,是半導體製造業中最上游的產業,雖然產值不高,但如果停擺,下游的設計、製造、封裝皆無法運作。由於美國 EDA 廠持有關鍵技術,若暫停與華為合作,華為最糟可能跟中興一樣,連產品都無法銷售。(責任編輯:郭家宏)

美國商務部針對華為再祭出兩招,一是利用設計端的 EDA(電子設計自動化),另一是製造端的晶圓代工,兩招重擊之下,連華為輪值董事長郭平也表示華為業務必定受到影響。

不過,外界並不那麼樂觀認為只是受到影響,一旦美國全數否決 EDA 與晶圓代工兩產業跟華為的合作,華為恐從一線大廠變成二線,最差情況則可能跟過去遭到制裁的中興一樣,連產品都無法銷售。

EDA 產值不大,但沒有它半導體產業就會停擺

IC 設計可說是半導體產業上游產業,而 EDA 產業則是 IC 設計的最上游產業,EDA 軟體涵蓋 IC 設計、佈線、驗證和模擬等全方位工具,同時也是積體電路設計必需,且最重要的軟體。

EDA 是廣義 CAD(電腦輔助設計)的一種,利用 EDA 工具,使 IC 設計人員可以從概念、演算法、協定等開始設計電子系統,並從電路設計、性能分析到設計出 IC 佈局或 PCB 佈局的整個過程。

EDA 在半導體領域中產值小,但極為重要,數據顯示,2018 年 EDA 的市場規模只有 97.15 億美元(約新台幣 2914.5 億新台幣),2014 年到 2018 年年複合增長率只有不到 7%,相對於幾千億美金的半導體產業產值而言貢獻度極低。但如果缺少這個產業,全球的 IC 設計公司都將停擺。

2014 年~2018 年全球 EDA 市場規模(單位:百萬美元)。資料來源:ESD Alliance

EDA 產業三巨頭,透過合併、研發、美國政府支持來站穩市場

全球 EDA 主要由三家美企 Synopsys、Cadence 及 Mentor Graphics(2016 年被西門子併購)把持,三家合計在全球市占逾 60%。在中國市場則集中度更高,市占高達 95% 以上。

2014 年~2018 年 EDA 三大廠全球市占率。資料來源:ESD Alliance

而 EDA 企業提供給 IC 設計公司一般都是全套軟體設計工具,因此 EDA 整合程度高的公司其產品將更有優勢。而這美企三巨頭基本都能提供全套的晶片設計 EAD 解決方案。

Synopsys 是這三大廠中最全面 EDA 企業,它的優勢在於數位前端、數位後端和 PT Sign-off。Synopsys 有壟斷 90% 的 TCAD 組件模擬及 50% 的 DFM 工藝模擬,這是該公司在 EDA 產業競爭中的一把利器。

排名第二的 Cadence 強項在於類比或混合訊號的定制化電路佈局設計,同時 PCB 相關領域也較強,只是 Sign-off 的工具偏弱。

第三的 Mentor Graphic 則在後端佈局佈線這領域較強,同時在 PCB 領域上具有優勢,強項在於 Calibre Sign-off 和 DFT,但 Mentor Graphic 在整合度上難以與前兩家抗衡。

由於 EDA 三巨頭幾乎在所有電子細項領域都有產品涉及,而 EDA 因為專利層層保護使得進入門檻極高,再加對下游客戶而言成本彈性大,導致依賴性高,要瓜分這三家大廠的餅短期並不容易。

而這三巨頭能在全球站穩腳步有三大要素:一、不斷的合併小廠;二、高研發支出;三、美國政府在背後支持。

以華為而言,三大廠的 EDA 工具華為均有採用,應用在華為各個不同電子產品領域。

EDA 產業發展方向:雲端計算 + EDA、AI + EDA

隨著 IC 設計複雜度的提升,新工藝的發展,EDA 產業有非常大的發展空間,目前 EDA 產業兩大發展方向:雲端計算 + EDA、AI + EDA,而 Cadence 暫時保持領先地位。

雲計算 + EDA 產生三大優勢,一為快速部局提高工程效率縮短專案完成時間;二是透過靈活的解決方案和大規模可擴展的雲工具實現無縫接軌;三是經過驗證的解決方案具備高度安全性,被許多客戶信賴和使用。

至於 AI + EDA 則是提高 EDA 軟體的自主程度,提升 IC 設計效率,縮短晶片研發週期。

中國 EDA 缺人才,也沒有華為需要的技術

中國 EDA 軟體工具從 20 世紀的 80 年代中後期開始,至今培育出較具規模的 EDA 企業有華大九天、芯禾科技、廣立微電子、博達微科技、概倫電子、藍海微科技、奧卡思微電等七家。

但整體而言,中國廠在特定電子領域有不錯的發展,但若提到整體的整合方案則是十分匱乏。華大九天是全球唯一的能夠提供全流程 FPD 設計解決方案的供應商,也取得大部分面板廠的使用。不過華大九天的強項並不是華為所需,因此對華為助益有限。

至於中國自製 EDA 首要不足點就是在數位電路領域。SoC 設計主流程的 EDA 工具中,來自 Synopsys 與 Cadence 佔據絕大部分,特別是時序和功耗檢查及定制設計兩程序,完全由上述兩大廠壟斷,這是華為極需的工具。

第二中國發展 EDA 的困難處則是人才不足,中國境內約有 1500 人的 EDA 軟體發展工程師,但在中資 EDA 企業和研究單位工作的只有約 300 人,絕大部份工程師在美企三大廠工作。

若將視野擴大至全球,Synopsys 就有 7000 多名的研發人員,當中有 5000 多從事 EDA 的研發,已是中國境內逾兩倍,差距極為懸殊。

最後則是產業扶植困難,因為 EDA 市場被三大廠壟斷,中國自製 EDA 生存環境小,即使能夠研發出全套的 EDA 工具,在短期內也難以與三大廠的產品抗衡。

(本文經合作夥伴 鉅亨網 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈〈分析〉 一文解析:斬向華為的屠龍刀「EDA」產業 〉。首圖來源:Pixabay CC Licensed

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