再次斷供。近日，美國(guó)商務(wù)部工業(yè)安全局BIS宣布對(duì)中國(guó)進(jìn)行EDA軟件的斷供。與此同時(shí)提到的技術(shù)有兩種超寬禁帶半導(dǎo)體材料，還有一種燃?xì)廨啓C(jī)的壓力增強(qiáng)燃燒技術(shù)。半導(dǎo)體和發(fā)動(dòng)機(jī)，是美國(guó)看守最嚴(yán)的兩項(xiàng)技術(shù)。

　　美國(guó)的EDA電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件對(duì)中國(guó)企業(yè)的熔斷，已經(jīng)是第三次了。第一次是2018年對(duì)付中興;第二次是2019年斷供華為;而這一次，干脆是對(duì)中國(guó)整個(gè)企業(yè)。

　　這次禁運(yùn)，事關(guān)半導(dǎo)體未來(lái)十年的格局。半導(dǎo)體制程已經(jīng)進(jìn)入3納米后工藝，摩爾定律面臨著失效的局面，而半導(dǎo)體界正在采用一種全新的全柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管GaaFET來(lái)應(yīng)對(duì)更先進(jìn)的制程，以替代之前一直使用的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管FinFET。三星已經(jīng)在其3nm工藝中使用GAA晶體管，而英特爾和臺(tái)積電打算在2024年將GAA用于其2nm工藝。而美國(guó)商務(wù)部此次禁運(yùn)的并非全部EDA軟件，而是針對(duì)能夠設(shè)計(jì)GaaFET結(jié)構(gòu)芯片所必須的EDA軟件模塊。換言之，這是對(duì)高級(jí)制程的高級(jí)模塊的禁售。實(shí)際上歐美一些仿真軟件CAE的很多模塊一直都是禁售的，這是發(fā)達(dá)國(guó)家的常用技法，它們會(huì)采用熔斷戰(zhàn)術(shù)，抽掉身后的梯子，將后發(fā)追趕國(guó)家的技術(shù)鎖定在前幾代的技術(shù)平原上。

　　實(shí)際上，對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體的封堵，美國(guó)政府采用了軟硬兼施兩手棋。美國(guó)已經(jīng)禁止荷蘭阿斯麥ASML向中國(guó)銷售極紫光刻機(jī)EUV機(jī)器，現(xiàn)在正在考慮禁止深紫光刻機(jī)DUV機(jī)器，后者可以加工128層以上的閃存存儲(chǔ)器。而這兩天，美國(guó)最大的幾家半導(dǎo)體設(shè)備制造商，如科磊KLA和泛林LAM，已經(jīng)宣布不再向中國(guó)出售14納米制造的設(shè)備。

　　一場(chǎng)面向未來(lái)的封堵，正在殺氣騰騰而來(lái)。

　　倒金字塔的尖尖角

　　沒(méi)有任何一種工具，能夠像電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)軟件那樣，跟半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展如此緊密地綁定在一起。摩爾定律引領(lǐng)半導(dǎo)體行業(yè)60多年，EDA軟件則是這個(gè)先知定律的最忠實(shí)的伴隨者——它從來(lái)沒(méi)有跟丟過(guò)。如果沒(méi)有它，半導(dǎo)體的飛速發(fā)展，是不可想象的。

　　整個(gè)EDA軟件的全球市場(chǎng)規(guī)模僅約為100億美元，相對(duì)于5000億美元的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，它的產(chǎn)值幾乎不可見(jiàn)。但是，如果沒(méi)有了這塊基石，全球所有的芯片設(shè)計(jì)公司都會(huì)立即停擺，半導(dǎo)體倒金字塔瞬間坍塌。

　　EDA軟件的工作，是在芯片狹小的空間進(jìn)行布局、走線和事前分析，如同在一顆米粒上刻出航空母艦?zāi)Ｐ湍菢?。離開(kāi)專業(yè)的EDA工具，半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造都是不可想象的事情。

　　電路仿真軟件SPICE作為最早的、在今天仍然是最重要的軟件之一，誕生于1971年。雖比摩爾定律的提出時(shí)間晚了6年，但它自誕生之日起就成為摩爾定律最忠誠(chéng)的保駕護(hù)航者。

　　在2001年的時(shí)候，半導(dǎo)體技術(shù)沿著摩爾定律發(fā)展的最大威脅，來(lái)自設(shè)計(jì)費(fèi)用的飆升。EDA軟件的發(fā)展，成功地平復(fù)了設(shè)計(jì)成本的可能暴漲。實(shí)際上，它一直是在扮演“成本殺手”的角色。根據(jù)美國(guó)加州大學(xué)Kahng教授的計(jì)算分析，在2011年一塊系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)的設(shè)計(jì)費(fèi)大約是4000萬(wàn)美元。如果沒(méi)有EDA技術(shù)的進(jìn)步，這筆費(fèi)用從2001年到2011年這10年就會(huì)上升至77億美元?？梢?jiàn)，EDA軟件把設(shè)計(jì)費(fèi)用整整降低了大約200倍。

　　EDA技術(shù)第一個(gè)將關(guān)于計(jì)算建模、計(jì)算思維、計(jì)算探索的概念和技術(shù)，成功應(yīng)用于電子電路設(shè)計(jì)工程領(lǐng)域。它改變了電子工程師設(shè)計(jì)和制造集成電路的方式。今天要設(shè)計(jì)任何一個(gè)電路，都可以從可執(zhí)行編程語(yǔ)言規(guī)定的高度抽象的計(jì)算模型開(kāi)始。然后，電路設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)一系列綜合、轉(zhuǎn)換和優(yōu)化，再進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)字模擬和原型設(shè)計(jì)，接著是正式和半正式的驗(yàn)證，最后通過(guò)先進(jìn)的光刻和化學(xué)工藝制造出來(lái)。各環(huán)節(jié)高度專業(yè)化，界面清晰，分工明確。

　　此外，EDA技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程跨領(lǐng)域合作的成果。計(jì)算機(jī)科學(xué)家和EDA工程師與電氣工程師合作，獲得了不同層次的電路模型;他們與物理學(xué)家和化學(xué)家合作，推出了制造模型;他們與理論計(jì)算機(jī)科學(xué)家合作，進(jìn)行各種復(fù)雜性分析;他們與應(yīng)用數(shù)學(xué)和優(yōu)化專家合作，開(kāi)發(fā)出伸縮性很好的模擬和綜合算法;他們與應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＜液献鳎_(kāi)發(fā)出知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)庫(kù)。

　　正因?yàn)槿绱耍珽DA軟件成為半導(dǎo)體行業(yè)的驕子。電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域遇到的問(wèn)題，比如說(shuō)成本壓力、復(fù)雜性挑戰(zhàn)、多樣性挑戰(zhàn)，有很多是需要通過(guò)EDA技術(shù)來(lái)解決。與此同時(shí)，EDA技術(shù)也在擴(kuò)展其自身的應(yīng)用領(lǐng)域，跳出電子電路的窠臼，解決諸多新興領(lǐng)域的設(shè)計(jì)自動(dòng)化問(wèn)題。當(dāng)硬件行業(yè)越來(lái)越多的討論“后摩爾時(shí)代”的時(shí)候，EDA軟件責(zé)無(wú)旁貸地挑起了重?fù)?dān)，不僅要延續(xù)“摩爾定律”，而且要實(shí)現(xiàn)“超越摩爾”的雄心。

　　摩爾定律成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的鐵律，使得行業(yè)預(yù)測(cè)變得簡(jiǎn)單、直白且管用，也使得整個(gè)領(lǐng)域的上下游，都不得不以同樣的速度演化。這正是EDA軟件面臨的狀況。它需要為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷提供設(shè)計(jì)下一代芯片的方法和工具。EDA軟件不斷被時(shí)間追趕，永遠(yuǎn)在賽道上飛馳。

　　奇怪的歸屬

　　最早的EDA軟件，其實(shí)是屬于機(jī)械CAD軟件供應(yīng)商之下。在上個(gè)世紀(jì)五六十年代的明星CAD軟件，如Applicon、CALMA和CV等，同時(shí)也會(huì)有EDA軟件。電子行業(yè)，并沒(méi)有呈現(xiàn)跟機(jī)械行業(yè)，有什么格外不同的地方。設(shè)計(jì)軟件，也都是在一起。

　　當(dāng)然，在那個(gè)時(shí)候，CAD軟件也并不是獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)在到處都是“軟件定義硬件”，盡管也是過(guò)溢之詞，也呈現(xiàn)了軟件揚(yáng)眉吐氣的一面。但在當(dāng)時(shí)，軟件都處于從屬地位，都需要依附在硬件廠商的門(mén)下。當(dāng)時(shí)算力明顯不足，存儲(chǔ)空間也是奇缺，硬件比黃金還貴，軟件自然也是難成氣候。

　　這些開(kāi)創(chuàng)了CAD軟件時(shí)代的早期公司現(xiàn)在基本上都不存在了。導(dǎo)致這些軟件消亡的原因，是當(dāng)年軟件發(fā)展的一個(gè)通?。很浖际歉ぷ髡竞陀布o密綁定在一起。定制化現(xiàn)象太嚴(yán)重，機(jī)器移植也太復(fù)雜。小型機(jī)和PC機(jī)的崛起宣告了它們的死亡：這是僵化和捆綁付出的時(shí)代代價(jià)。

　　可以說(shuō)，EDA軟件在最早的時(shí)候是機(jī)械CAD軟件的附屬品，那是一個(gè)機(jī)械的時(shí)代。但EDA軟件和CAD軟件這兩者，看似同宗同源，卻差別甚大。一個(gè)服務(wù)于電子半導(dǎo)體行業(yè)，跟著摩爾定律走;一個(gè)服務(wù)于機(jī)械、航空、汽車(chē)、輪船等制造行業(yè)，跟著物理定律走。兩者有著本質(zhì)上的不同。

　　這導(dǎo)致二者后來(lái)，各自分道揚(yáng)鑣，到了今天幾乎是完全不同的行業(yè)。

　　軟件前傳

　　半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)公司與設(shè)計(jì)驗(yàn)證工程師最離不開(kāi)的軟件，當(dāng)屬電路仿真軟件SPICE。它在仿真模擬電路、混合信號(hào)電路等許多場(chǎng)合縱橫馳騁。其實(shí)，它才是最正宗的EDA軟件鼻祖。作為最早的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，SPICE在今天仍然位列最重要的軟件之一。

　　美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校電機(jī)工程與計(jì)算機(jī)系的唐納德·佩德森教授，造就了三個(gè)傳奇。第一個(gè)傳奇是他在20世紀(jì)五六十年代就設(shè)法在加州大學(xué)伯克利分校里建設(shè)了半導(dǎo)體制造廠。MiniFab是第一個(gè)設(shè)立在大學(xué)里的“微電子制造廠”。這讓小規(guī)模的工藝實(shí)驗(yàn)成為可能，極大地促進(jìn)了該校電子工程學(xué)科的發(fā)展。第二個(gè)傳奇是他對(duì)于電路仿真程序SPICE的巨大貢獻(xiàn)。在他的支持下，來(lái)自電機(jī)系與機(jī)械系幾乎對(duì)電子一竅不通的大學(xué)生們，憑借著高超的數(shù)學(xué)理論和數(shù)值分析基礎(chǔ)，生硬地通過(guò)稀疏矩陣算法實(shí)現(xiàn)了方程組的求解，完成了電路仿真程序。可以毫不夸張地說(shuō)，SPICE完全出自數(shù)學(xué)理論的功底。又見(jiàn)數(shù)學(xué)的榮耀，它是工業(yè)軟件的根基。

　　第三個(gè)傳奇是，佩德森教授也是開(kāi)源運(yùn)動(dòng)的發(fā)起人。他允許SPICE四處擴(kuò)散，幾乎可以免費(fèi)使用。唯一的回報(bào)要求，就是開(kāi)發(fā)者要把增加的代碼發(fā)回來(lái)。這比1991年大名鼎鼎的開(kāi)源操作系統(tǒng)LINUX內(nèi)核開(kāi)源，整整早了20年。

　　可以說(shuō)，佩德森教授不僅僅是SPICE之父，也是軟件代碼開(kāi)源運(yùn)動(dòng)的鼻祖級(jí)人物。實(shí)際上，伯克利分校的有限元仿真軟件也獨(dú)步天下，而且代碼也是開(kāi)源的。20世紀(jì)八九十年代，以北京大學(xué)為代表，從加州大學(xué)伯克利分校帶回有限元仿真軟件的火種。其中，SAP84有限元仿真軟件在國(guó)內(nèi)四處傳播，名噪一時(shí)。這是一個(gè)知識(shí)向全世界開(kāi)放的黃金時(shí)代。

　　沒(méi)有商業(yè)利益的熏陶，知識(shí)都是慷慨的。當(dāng)然了，軟件也就根本不值錢(qián)。硬件，足夠了。

　　當(dāng)時(shí)的半導(dǎo)體巨頭如惠普、泰克和德州儀器等公司，紛紛建立了自己的CAD部門(mén)，將SPICE程序進(jìn)行改編，為自己部門(mén)所用。整整十多年，產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界進(jìn)行了大規(guī)模地知識(shí)吞吐和交換，SPICE多個(gè)版本不斷迭代演化，其功能發(fā)展迅速。1993年，加州大學(xué)伯克利分校最后一次更新SPICE版本，SPICE達(dá)到了巔峰，它的求解算法已經(jīng)爐火純青。這種大規(guī)模的商業(yè)+學(xué)術(shù)的無(wú)私合作，是制造業(yè)發(fā)展史上十分罕見(jiàn)的一幕。之后，SPICE逐漸出現(xiàn)商業(yè)化版本，但深深燙烙于這款EDA軟件身上的工業(yè)印記卻永遠(yuǎn)無(wú)法磨滅。

　　這種奇特的學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)的哺育與反哺現(xiàn)象，也間接地打造了美國(guó)EDA軟件在全球的霸主地位。在全球軟件領(lǐng)域，無(wú)論是哪種類別的軟件，在美國(guó)之外基本上都有旗鼓相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)對(duì)手，唯獨(dú)EDA軟件主要是美國(guó)最強(qiáng)(西門(mén)子收購(gòu)了美國(guó)的第三大EDA軟件Mentor，但也還是在美國(guó))。聽(tīng)上去，這也像是一個(gè)悖論：加州大學(xué)伯克利分校廣為開(kāi)放傳播軟件源代碼，反而造就了最成功的軟件霸主。

　　第二代EDA軟件

　　SPICE只能解決小部分的問(wèn)題，更多的EDA軟件功能，需要更加商業(yè)化的接班人來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　在20世紀(jì)70年代，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件開(kāi)始出現(xiàn)第二代旗幟。當(dāng)時(shí)最有名氣的三駕馬車(chē)中，Daisy Systems公司和Valid Logic公司出售自有的硬件和軟件系統(tǒng)，工作站也是自己開(kāi)發(fā)的;Mentor公司則開(kāi)發(fā)專用軟件，捆綁在阿波羅(Apollo)工作站上。

　　這三家基本上都是把軟硬件放在一起，看上去似乎與第一代EDA軟件的差別不大。然而，時(shí)代不同了，全新的賽道出現(xiàn)了：那就是專用集成電路(ASIC， Application Specific IC)。

　　當(dāng)時(shí)半導(dǎo)體的世界，都是集成一體化的世界，前后都做。類似于“大陸漂移說(shuō)”中所提到的，地球的五大洲是一體的。集成電路(IC)的設(shè)計(jì)隊(duì)伍，都在強(qiáng)大的半導(dǎo)體公司，從頭做到尾。集成電路設(shè)計(jì)是一門(mén)高門(mén)檻的技術(shù)活，它是由龐大的半導(dǎo)體制造商的設(shè)計(jì)部門(mén)自己完成的，如IBM、通用電氣的內(nèi)部設(shè)計(jì)部門(mén)?？梢韵胂螅瑥?fù)雜的邏輯和物理設(shè)計(jì)、庫(kù)和過(guò)程開(kāi)發(fā)、封裝，都由一個(gè)團(tuán)隊(duì)完成。這是一個(gè)封閉的金字塔，一般人難以走進(jìn)。

　　然而，ASIC的發(fā)展，徹底改變了這種封閉的局面。集成電路的設(shè)計(jì)不再是那些大型半導(dǎo)體廠商的專利。ASIC仍是集成電路，但設(shè)計(jì)者的理念已經(jīng)完全不同。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的軟件商創(chuàng)造了一些半定制和定制方法，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們不需要了解通用IC的物理版圖、加工工藝，就可以利用編程語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　ASIC的體量更大、需求更容易滿足，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者也遠(yuǎn)比那些內(nèi)部設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)更加開(kāi)放，EDA軟件因此得到了迅速擴(kuò)張。這大幅增加了EDA軟件從業(yè)人員的數(shù)量。這些很多來(lái)自華裔的從業(yè)人員，逐漸構(gòu)成了一種強(qiáng)大的軟件土壤。獨(dú)立的EDA軟件廠商，開(kāi)始出現(xiàn)，可以單獨(dú)為半導(dǎo)體廠商服務(wù)。

　　然而，第二代EDA軟件的缺陷跟第一代EDA軟件，一樣明顯，那就是過(guò)于依賴硬件。軟件和硬件緊密地綁定在一起，硬件收入占比最大。這是一個(gè)時(shí)代的印記，軟件依然是附屬品。

　　只有當(dāng)硬件隨著摩爾定律的路徑，越跑越快，成本越來(lái)越低，算力變得并不稀缺，新的軟件模式出現(xiàn)了。

　　軟件崛起：決定性的一步

　　第三代EDA軟件與第二代EDA軟件的區(qū)別，在于商業(yè)模式，而不在于出現(xiàn)的時(shí)間：它們其實(shí)幾乎是在同一時(shí)間形成的?？梢哉f(shuō)，這兩代之間并不存在一個(gè)進(jìn)化關(guān)系，而是基于對(duì)未來(lái)判斷的兩條路徑的選擇。第三代EDA軟件主要以Cadence公司和Synopsys公司的產(chǎn)品為代表，它們一直頑強(qiáng)地活到了今天，并成為霸主地位。

　　Cadence公司是在1982年成立的，僅僅比第二代三駕馬車(chē)之一的Mentor公司的成立晚一年。來(lái)自加州大學(xué)伯克利分校的尖子生和貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，在Cadence開(kāi)創(chuàng)了一種全新的商業(yè)模式，那就是“只賣(mài)軟件”(Software Only)。這是一種從未有過(guò)的軟件業(yè)務(wù)模式。此前所有軟件，都是捆綁在硬件設(shè)備上搭配銷售。那是一個(gè)硬件為王的時(shí)代。硬件的存儲(chǔ)、計(jì)算、顯示都是極其昂貴的稀缺資源，軟件不過(guò)是珍貴花瓶上有顏色的花紋而已——盡管這些花紋讓硬件顯得更加物有所值。

　　現(xiàn)在看起來(lái)，第二代EDA軟件獨(dú)立公司中存在時(shí)間最長(zhǎng)的Mentor，在2016年被西門(mén)子公司45億美元收購(gòu)是有前兆的。1990年的時(shí)候，Mentor公司依然對(duì)“只賣(mài)軟件”模式表現(xiàn)出了不屑一顧。時(shí)任公司董事長(zhǎng)說(shuō)，從未見(jiàn)過(guò)單獨(dú)軟件銷售能夠存活。歷史上“軟件是硬件的附屬”的印象，很難被打破。雖然它后來(lái)通過(guò)并購(gòu)，積極調(diào)整戰(zhàn)略，也保持了EDA軟件公司三強(qiáng)之一的地位。但與第三代EDA軟件兩大巨頭的差距仍越來(lái)越大，最后成了西門(mén)子的盤(pán)中餐，喪失了獨(dú)立地位。或許，這就是第二代EDA軟件公司Mentor的宿命，早在它三十五年前出生之時(shí)就已經(jīng)注定。這一時(shí)刻，信息技術(shù)革命正在悄然走向軟件為主導(dǎo)的方向。EDA軟件的第二代與第三代的差別，正是軟件走向獨(dú)立的時(shí)代所投射下來(lái)的影子。

　　Cadence公司引入投資的獨(dú)特模式，同樣引人注目。這又是軟件得以生存的關(guān)鍵一步：軟件是用出來(lái)的。Cadence把入股機(jī)會(huì)留給了下游廠商，類似通用電氣、愛(ài)立信、IBM等半導(dǎo)體生產(chǎn)商，這些下游用戶各自投入了100萬(wàn)美元。這是一種高明的融資術(shù)。Cadence公司聰明地讓下游半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造商，與自己捆綁在一起。沒(méi)有半導(dǎo)體廠商提供工藝、提供反饋，EDA軟件的長(zhǎng)大是不可能的。這次投資的分布，也明顯地表明了EDA軟件的工業(yè)屬性而非IT屬性?！肮I(yè)反哺勝于投資”是研發(fā)工具軟件的一個(gè)重要特點(diǎn)，這不是靠錢(qián)能砸出來(lái)的，它需要的是工業(yè)用戶的經(jīng)驗(yàn)。

　　Cadence公司還開(kāi)創(chuàng)了合伙人制度，宣示了這個(gè)領(lǐng)域?qū)︻I(lǐng)軍人物知識(shí)價(jià)值的高度認(rèn)可。Cadence公司的創(chuàng)建，本質(zhì)上是基礎(chǔ)科學(xué)的勝利，也是一個(gè)基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)熱情相互對(duì)接的勝利。加州大學(xué)伯克利分校的尖子生和貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家一起，成就了一個(gè)非凡的產(chǎn)業(yè)：規(guī)模雖小，但威力超群。

　　四年之后成立的Synopsys公司，延續(xù)了Cadence公司所有的創(chuàng)新機(jī)制。實(shí)際上，這種合伙人制度已經(jīng)成為半導(dǎo)體行業(yè)的一種慣例。

　　早期電路板的物理設(shè)計(jì)人員干的是一門(mén)精密的工匠活，需要?jiǎng)邮痔幚砻恳粋€(gè)晶體管，絕對(duì)屬于高強(qiáng)度的勞動(dòng)密集型，并且需要頭腦靈活。隨著晶體管集成度的提高，其復(fù)雜程度已經(jīng)大幅超越了工程師的邏輯極限。這個(gè)時(shí)候，單元庫(kù)出現(xiàn)了，它包含了預(yù)先設(shè)計(jì)好的各種特性的邏輯門(mén)。就像現(xiàn)在的數(shù)據(jù)模板調(diào)用一樣，設(shè)計(jì)人員能花更少的時(shí)間和精力設(shè)計(jì)出更大規(guī)模的電路。單元庫(kù)擁有很多優(yōu)勢(shì)，使得電路設(shè)計(jì)工作很容易從一家晶圓工廠移植到另外一家。最重要的是，半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)思路轉(zhuǎn)向了抽象化，即在一個(gè)更高的層次上進(jìn)行設(shè)計(jì)，而把那些底層的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)都?xì)w并到單元庫(kù)和CAE軟件工具中。

　　Synopsys公司的團(tuán)隊(duì)在這個(gè)時(shí)候登場(chǎng)了，團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自通用電氣的微電子中心。所有工業(yè)軟件的發(fā)展，都非常依賴創(chuàng)始人的出身和氣質(zhì)。一個(gè)工業(yè)軟件的DNA基因，完全是個(gè)人英雄主義的投射，基本都是來(lái)自工程師。通用電氣的工業(yè)背景，給Synopsys公司帶來(lái)了扎實(shí)的根基。事實(shí)上，1986年創(chuàng)辦的Synopsys公司，主要就是利用了在通用電氣興起的綜合技術(shù)。以前的芯片設(shè)計(jì)都是工程師從底層的電路板設(shè)計(jì)開(kāi)始。有了抽象化的技術(shù)之后，設(shè)計(jì)師可以直接采用高級(jí)語(yǔ)言“設(shè)計(jì)電路板”，然后通過(guò)邏輯綜合工具把抽象的設(shè)計(jì)，自動(dòng)轉(zhuǎn)化成機(jī)器語(yǔ)言，形成由各種邏輯門(mén)組成的電路組合。

　　Synopsys公司能在起步的時(shí)候就引領(lǐng)了行業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，很大原因在于它推進(jìn)了抽象化的發(fā)展，使得整個(gè)行業(yè)的設(shè)計(jì)前進(jìn)了一大步。抽象化成為產(chǎn)業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，也進(jìn)一步擴(kuò)展了芯片設(shè)計(jì)群體。就像系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具擴(kuò)展了專用集成電路設(shè)計(jì)師群體那樣，抽象語(yǔ)言使得大量的工程師能夠參與進(jìn)來(lái)，形成了一個(gè)蔚為壯觀的工程師社群。

　　此外，知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)的發(fā)展，再次推進(jìn)了EDA軟件的發(fā)展。這是硅基系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的一個(gè)里程碑。英國(guó)ARM公司的登場(chǎng)，帶來(lái)一個(gè)全新的商業(yè)模式：將各種設(shè)計(jì)庫(kù)虛擬化，然后授權(quán)給其他企業(yè)使用。這意味著，作為處理器的交付物，不再是具體的物理產(chǎn)品，而是以一種數(shù)字化存在的IP模塊形式而存在。ARM公司的這種思想對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)生了重大的影響。物理實(shí)體變成了軟件定義，處理器就是IP模塊。Synopsys公司很快就注意到了這種模式的價(jià)值，它迅速進(jìn)入這塊陣地，使得IP模塊收入成為其整個(gè)收入的重要一塊，當(dāng)前它的近1/3的產(chǎn)值來(lái)自于此，而且這塊業(yè)務(wù)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。

　　IP模塊的高速發(fā)展，極大地?cái)U(kuò)展了EDA軟件的靈活性。這是一個(gè)極簡(jiǎn)主義和知識(shí)復(fù)用的勝利。

　　再無(wú)后者，三分天下

　　EDA軟件有著極其龐雜的分類。根據(jù)美國(guó)專門(mén)從事EDA咨詢的公司GSEDA(2018年已經(jīng)出售給另外一家咨詢公司)統(tǒng)計(jì)，EDA軟件一共涉及90多種不同的技術(shù)。在這個(gè)領(lǐng)域，密密麻麻地分布著420家公司。而按照美國(guó)《半導(dǎo)體工程》雜志的列舉清單，EDA軟件領(lǐng)域一共有900多家小公司。

　　這么多小公司是如何存活的?

　　工具軟件的發(fā)展史，是一部深海鯊魚(yú)吃小魚(yú)的并購(gòu)史。機(jī)械類CAD軟件如此，仿真CAE軟件如此，半導(dǎo)體的EDA軟件更是如此。這是一個(gè)非常奇怪的市場(chǎng)，小魚(yú)的存在，似乎就是用來(lái)喂養(yǎng)大魚(yú)的。在美國(guó)工業(yè)軟件的池子里，前赴后繼，小魚(yú)、小蝦永遠(yuǎn)都層出不窮。

　　這是國(guó)外工業(yè)軟件發(fā)展給中國(guó)工業(yè)軟件界教授的最陌生的一課。并購(gòu)這種場(chǎng)景在中國(guó)工業(yè)軟件市場(chǎng)上并不常見(jiàn)。在Cadence公司數(shù)不清的并購(gòu)中，1989年收購(gòu)Verilog軟件是其最為重要的一次并購(gòu)。Verilog作為一種模擬器，是用來(lái)描述芯片并對(duì)其進(jìn)行模擬和驗(yàn)證的工具，它成功地解決了復(fù)雜度帶來(lái)的芯片性驗(yàn)證困難。EDA技術(shù)一下子同時(shí)實(shí)現(xiàn)了軟件模擬和硬件仿真。這也意味著設(shè)計(jì)與仿真，可由同一家公司的不同套軟件來(lái)完成，二者密不可分。這個(gè)趨勢(shì)比機(jī)械領(lǐng)域的CAD技術(shù)和CAE技術(shù)的融合，整整要早三十多年。直到最近幾年，在非電子制造的領(lǐng)域，CAD技術(shù)和CAE技術(shù)的融合才成為明顯的技術(shù)主流。這也再次說(shuō)明，EDA軟件的發(fā)展，其實(shí)是完全獨(dú)立于機(jī)械CAD軟件發(fā)展的。

　　2001年前后，正是Cadence公司與其離職的前員工所成立的公司精疲力竭地打官司的時(shí)期。就在這個(gè)時(shí)候，坐山觀虎斗的Synopsys公司，出其不意地收購(gòu)了這家與Cadence公司打官司的公司，獲得了面向工具開(kāi)發(fā)者的前端工具。這大幅豐富了Synopsys公司的產(chǎn)品線。

　　說(shuō)清這些EDA公司或軟件并購(gòu)的歷史，需要一篇冗長(zhǎng)的文字。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在美國(guó)EDA公司的并購(gòu)歷史中，僅僅由排名前三的巨頭企業(yè)直接參與的并購(gòu)，就達(dá)到了驚人的200次，每家企業(yè)的并購(gòu)數(shù)量平均達(dá)到70次。如果考慮許多被并購(gòu)公司在此之前也是在大魚(yú)吃小魚(yú)，那么前三巨頭每家所涉的總并購(gòu)次數(shù)估計(jì)在300次左右。

　　EDA軟件公司的并購(gòu)歷史，是連續(xù)發(fā)生的。這一點(diǎn)，與機(jī)械CAD/CAE軟件公司的并購(gòu)史有些不一樣。后者主要集中在最近十多年;而EDA軟件則從1990年開(kāi)始，每十年所發(fā)生的并購(gòu)都十分均勻。這說(shuō)明，EDA軟件產(chǎn)業(yè)，早已成為一個(gè)非常成熟的產(chǎn)業(yè)，從來(lái)就沒(méi)出現(xiàn)黑馬挑戰(zhàn)者。唯一令人吃驚的大事件，應(yīng)該算是Mentor公司在2016年成為西門(mén)子公司的獵物被吞并。

　　有意思的是，如果細(xì)看過(guò)去，許多小公司的存活期只有短短幾年，并購(gòu)金額經(jīng)常是幾百萬(wàn)美元。EDA軟件行業(yè)的并購(gòu)頻率可能是很多其他行業(yè)無(wú)法企及的，這也反映了工業(yè)軟件有著極其特殊的產(chǎn)業(yè)規(guī)律。

　　靠著強(qiáng)力的知識(shí)吞吐，工業(yè)軟件以其“百河納川”的匯聚方式，形成了深不可測(cè)的知識(shí)鴻溝——追趕者很容易被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面。正是這些疊羅漢式的并購(gòu)，促進(jìn)了無(wú)數(shù)電子工程師的思想碰撞和專業(yè)技術(shù)的沉淀，最終將人類的智慧匯聚成高聳入云的工程學(xué)尖塔——尖塔之外，很難有取巧速升的建筑。

　　三十年前的第三代EDA軟件的主要玩家，基本確立了江湖的秩序，以至于后來(lái)再無(wú)挑戰(zhàn)者。自那以后，所有的初創(chuàng)公司都再也沒(méi)有了資本加持的發(fā)展空間，2002年以后的二十年，沒(méi)有一家企業(yè)能夠上市。所有EDA軟件新創(chuàng)公司的唯一命運(yùn)，就是被三家頭部企業(yè)吞并收購(gòu)。三代江湖，五十年歷史，造就了EDA軟件三分天下的分治格局。

　　小記：絆倒中國(guó)?

　　現(xiàn)在這種壟斷局面，給中國(guó)半導(dǎo)體的快速發(fā)展籠罩了巨大的陰影。與國(guó)外再無(wú)上市公司不同，這兩年資本恰好給了中國(guó)軟件巨大的追捧。國(guó)內(nèi)EDA軟件今年上市公司有兩家：概倫電子和華大九天。一個(gè)代表了海歸創(chuàng)業(yè)，華裔是全球EDA人才池里最為重要的力量;一個(gè)代表了本土堅(jiān)持，前身源自院所起步的華大九天，見(jiàn)證了中國(guó)整個(gè)EDA軟件歷史：從萌芽到興起，到寂靜再到重回資本舞臺(tái)中心。而在這之外，還有一批EDA軟件，正在企業(yè)家的雄心和資本的激情之下，踴躍而上。然而，這些EDA軟件各自體量都很小，即使是萬(wàn)般寵愛(ài)于一身的龍頭華大九天，也只有5.8億元人民幣收入。而Synopsys在2021年收入為260億元人民幣左右，利潤(rùn)達(dá)到50多億元人民幣。

　　這些EDA軟件，恐怕還無(wú)法全面挑戰(zhàn)國(guó)外三大EDA廠家的高端地盤(pán)。

　　這三大芯片設(shè)計(jì)軟件公司，一直將中國(guó)視為重要客戶。根據(jù)美國(guó)證券交易委員會(huì)的季度財(cái)報(bào)來(lái)看，在2022年第二財(cái)季中，Cadence有13%的收入來(lái)自中國(guó)大陸，Synopsys則達(dá)到了17%，中國(guó)市場(chǎng)是它們的必爭(zhēng)之地。但這些用于先進(jìn)制程的GaaFET的設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)該并不多。

　　這意味著，此次EDA軟件的功能模塊斷供的限制，對(duì)這些廠家的收入干擾很小，但對(duì)中國(guó)雄心勃勃的半導(dǎo)體計(jì)劃，卻是影響巨大，一條技術(shù)迭代升級(jí)的鴻溝就豎在眼前。

　　應(yīng)對(duì)中國(guó)的舉起，美國(guó)的行動(dòng)似乎正在變得更加具有進(jìn)攻性和系統(tǒng)性。美國(guó)戰(zhàn)略與國(guó)際研究中心CSIS認(rèn)為，美國(guó)政府找到了保住技術(shù)霸權(quán)的最好方法，那就是跑得更快。但采用的方法則是兩頭下注，既要跑得更快(如8.10通過(guò)的2800億美元的《芯片與科學(xué)法案》)，同時(shí)要不斷扔出障礙物(8.13日發(fā)布的管制公告)絆倒中國(guó)。美國(guó)現(xiàn)在要將中國(guó)半導(dǎo)體的技術(shù)，攔截在14納米的圍墻之外。

　　中國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展，需要摸著美國(guó)的石頭過(guò)河，現(xiàn)在美國(guó)把石頭都拿走了。如果中國(guó)不盡量解決設(shè)計(jì)軟件工具的問(wèn)題，還有體量更大得多的光刻設(shè)備等問(wèn)題，那面向未來(lái)的半導(dǎo)體真的就會(huì)輸在起跑線上。

　　對(duì)于中國(guó)而言，任何一家EDA軟件的單打獨(dú)斗，恐怕很難迎頭趕上。系統(tǒng)性、生態(tài)性的布局，結(jié)束當(dāng)前零散的諸侯割據(jù)人人爭(zhēng)上市的局面，恐怕到了關(guān)鍵時(shí)刻。