图1EDA软件与IP核在全产业链中所处位置
IP核是指在集成电路设计领域已经过验证、可重复利用、具有某种确定功能、拥有自主知识产权的功能模块。IP核可以被重复应用在包含该电路模块的其他芯片设计的项目中，从而减少设计的工作量，缩短设计周期，提高芯片设计的成功率。这些电路模块的成熟设计凝聚着设计者的智慧，体现了设计者的知识产权。
如今，EDA软件与IP核在整个半导体行业起着基础支撑的作用，是半导体产业的基石。通过EDA软件与IP核的协同配合，能够快速地推出更加符合市场需求的芯片。如图2所示，EDA软件与IP核本身是相对小众的行业，2021年全球的市场规模共132.75亿美元，但它们撬动了万亿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。
EDA产业与IP核产业发展现状
1.1EDA产业
EDA产业的发展大致历经了4个阶段：第一阶段是CAD阶段；第二阶段是计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering,CAE）阶段；第三阶段是EDA系统设计阶段；第四阶段是当代EDA阶段。
正是在这一时期，当今的EDA软件三巨头公司Synopsys、Cadence、MentorGraphics分别在美国成立，并逐步垄断全球EDA软件市场。
在EDA技术出现的早期（20世纪80—90年代），市场上曾涌现出一大批从事EDA技术开发的公司。但经过残酷的市场竞争，其中的大多数已被淘汰出局，EDA行业也从早期的“群雄逐鹿”发展到如今“三分天下”的局面，成为一个高度垄断的行业。如图3所示，2018—2020年，三巨头公司Synopsys、Cadence和SiemensEDA（前身为MentorGraphics）稳居全球EDA行业前3名，占据超过70%的市场份额。
内圈至外圈分别为2018—2020年数据。
三巨头的成功绝非偶然。国际EDA软件三巨头的做法主要体现在以下3方面。
（1）投入高额研发费用。如图4所示，Synopsys和Cadence两巨头的研发费用逐年攀升，Synopsys的研发费用占营业收入的比例常年高于30%，Cadence的研发费用占比更是达到了40%，高额的研发投入保障了EDA软件的技术进步，更是EDA软件巨头持续保持市场竞争力的关键。
（2）频繁进行兼并收购。EDA软件三巨头自成立以来就不断并购在某些细分领域领先的中小型EDA软件公司，扩大业务规模，完善产品体系。通过一系列的成功兼并收购，EDA软件三巨头不断发展壮大，形成了寡头垄断。在过去的30多年间，Synopsys和Cadence分别进行了80次和62次的兼并收购。MentorGraphics在2016年被Siemens收购，在被收购之前也进行了66次并购。
国内EDA产业起步较晚且发展较为曲折，经历了西方全面封锁期、集中突破期、沉寂期、缓慢发展期，以及2018年之后的快速发展期等多个阶段。
20世纪70—80年代，由于当时的巴黎统筹委员会对中国实施禁运管制，中国无法购买到国外的EDA工具，只能开展EDA技术的自主研发与攻关。1988年中国启动了国产EDA软件“熊猫系统”的研发工作，并于20世纪90年代初成功研发了具有自主知识产权的EDA系统——熊猫ICCAD系统，填补了中国在这一领域的空白。
然而在此之后，国外解除了对中国EDA工具的封锁，国外EDA工具大量进入国内市场，使缺少政策和市场支持的国产EDA工具研发和应用发展陷入低谷，这种情形也导致了国内集成电路产业对国外EDA工具的重度依赖。
2008年4月，作为《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》所确定的16个国家科技重大专项之一，国家科技重大专项“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”（简称“核高基”专项）实施方案经国务院常务会议审议并原则通过，EDA作为该专项的重要内容重新获得了鼓励和扶持。2008年以来，国内EDA领域涌现出了华大九天、概伦电子、广立微电子、国微集团、芯和半导体等多家EDA软件公司。至此，中国大陆EDA工具企业开始进入市场的主流视野。
目前，国内EDA工具市场仍由国际三巨头占据绝对主导地位。如图5所示，2020年国内EDA工具市场销售额约80%由国际三巨头占据。国内EDA工具供应商目前所占市场份额较小。
1.2IP核产业
随着摩尔定律的不断演进，半导体芯片的设计和制造越来越复杂、成本也越来越高，以致一家半导体公司往往无法负担从上游到下游的高额研发与制造费用。因此，半导体产业于20世纪80年代末期逐渐走向专业分工的模式，即部分公司专门做芯片设计，设计完成后再交由其他公司做晶圆代工和封装测试。该阶段的里程碑事件是1987年中国台湾积体电路制造股份有限公司（简称台积电）的成立。
近年来，全球IP核年销售总额逐年攀升。如表1所示，2020年已超过46亿美元，其中ARM、Synopsys、Cadence排名前3，这3家欧美企业的全球市场占有率达66%。中国大陆的IP核供应商有50家左右，但普遍弱、小、散。当然，国内也有规模较大的企业，如总部在上海的芯原微电子（VeriSiliconHoldings），市场占有率已跻身全球前10，但与欧美“三巨头”相比还有很大差距。
表1全球IP核排名前10供应商
1.3国内外对比分析
1.3.1EDA产业
2020年，国产EDA工具的营业收入占全球EDA工具市场份额不足2%（图6），在全球的影响力十分有限。
从产品、技术、业务模式、人才以及生态等方面来对比分析国内外EDA产业现状。
（1）国外EDA产品矩阵更齐全，国内多为点工具。从EDA产品矩阵的完整度来看，EDA产品链有40余个细分工具节点，国内厂商尚未实现EDA全流程、全细分节点的覆盖。例如，国产EDA产品龙头企业华大九天，目前也仅能够实现模拟芯片设计和平板显示设计全流程覆盖。即使联合国内全部EDA产品厂商，国产EDA产品目前尚不能为产业提供全套EDA工具产品服务。当然，国产EDA工具产品也有自己的特色，已有若干工具产品在核心技术上并不逊色于国外的产品，甚至已经达到国际领先水平。
（2）国外EDA产品可支持最先进的工艺节点，国内产品对先进工艺的支持十分有限。从EDA产品对先进工艺制程的支持能力来看，国际三巨头的产品能支持的最先进工艺已经达到3nm，而国内仅有部分EDA产品支持较先进的7nm工艺制程，极个别的工具可以支持5nm工艺制程。
（5）与国外相比，国内EDA专业人才严重匮乏。EDA是多领域交叉的产业，对人才的要求较高，需要EDA工程师具有宽厚的知识体系。根据赛迪智库的数据，2020年中国EDA行业从业人员数量约为4400人，且多数任职于国外EDA产品公司在中国设立的分支机构，本土EDA企业总人数约为2000人。相比而言，仅Synopsys公司截至2021年底全球员工数量就超过了1.5万人。除了人才数量不足外，国内还缺乏有经验的高端EDA人才，这进一步制约了国内EDA产业的发展。
1.3.2IP核产业
从产品种类、人员规模、行业生态、专利保护和成果转化等角度来对比分析国内外的产业现状。
（2）国内从业人员规模较小。中国大陆从事IP核开发和设计服务的总人数为3000~4000人，而ARM一家公司在全球就有6000多名员工。
（5）国内IP核科研项目转化能力差，大量成果被闲置。
EDA产业与IP核产业发展趋势
2.1未来EDA产业的主要发展趋势
集成电路领域在新技术、新工艺、新材料、新器件、新应用等方面的发展对EDA工具提出了新的要求。未来EDA产业的主要发展趋势可以归结为以下4个主要方向。
（4）新设计生态催生EDA云平台。对于芯片设计行业，EDA云平台的应用不但可以较大幅度地降低设计成本，还可以让客户以较低成本获得更强的算力。同时，EDA云平台也更有利于实现EDA工具在教育领域的应用。为此，主流EDA产品公司均对EDA云平台建设给予了大力支持。云化EDA主要有5方面优势：①云端服务器可以提供很强的算力，是复杂芯片设计的底层保障；②芯片设计企业可根据企业需求灵活使用计算资源，而无须在芯片设计前购置大量的软硬件设施；③大幅减少芯片设计企业的软硬件日常维护开销；④云端服务器的访问不受地理环境约束，芯片设计企业的设计师们可以随时随地对云端软件进行访问；⑤方便高校等教育机构进行人才培养。
2.2IP核产业发展新趋势
随着集成电路产业进入后摩尔时代，设计和制造企业开始更加重视产品的多样化发展，而不再一味追求特征尺寸的缩小，使得IP核产业的发展也出现了新的趋势。
（2）芯粒（Chiplet）集成设计方法给IP核行业带来新想象力。芯粒是指具有特定功能且带有标准互连接口的裸芯片。芯粒的集成方式是一种平衡计算性能与成本，提高设计灵活度，且提升IP核模块经济性和复用性的新技术，被视为后摩尔时代支撑半导体产业持续发展的重要基础之一。2022年3月，台积电、英特尔、微软等10家芯片厂商成立了通用芯粒高速互连（UniversalChipletInterconnectExpress,UCIe）联盟，共同推广UCIe技术标准。芯粒技术对半导体IP核的质量、芯片设计能力都有一定的要求，所以具有芯片设计能力的IP核企业也将成为芯粒的重要供应商之一。芯粒的发展演进为IP核供应商拓展了商业灵活性和发展空间。
EDA产业与IP核产业发展建议
3.1中国EDA产业的发展建议
结合中国EDA产业的发展历史和当今产业现状，提出发展国产EDA软件产业的启示与政策建议如下。
（2）支持产业链上下游各环节协同与合作，打造国产EDA软件产业生态圈。首先，EDA产业的发展离不开产业链上下游的支持，可以从政策、资金等方面鼓励产、学、研、用之间的联动，以应用为抓手，实现协同发展，形成国产EDA软件产业生态圈，如鼓励国内企业优先使用国产EDA软件，推动芯片制造产线与国内EDA软件企业积极互动等。其次，由于国内EDA软件企业整体力量薄弱，需要国内EDA软件企业之间紧密合作形成合力。必要时，可以从政策方面（或资本层面）引导或鼓励国内EDA软件企业之间的整合，打造可与国外EDA软件大厂抗衡的中国EDA软件巨头企业。
（4）加强人才引进与培养。人才引进是解决EDA高端人才问题的重要手段，但在当前复杂的国际形势下，人才引进需要一些专门的政策和手段。人才培养则是解决EDA人才长期问题的根本途径，应鼓励高校和企业联合开展EDA人才培养，建立完善的产教融合人才培养方案和体系，以市场需求为导向开展校企联动，培养产业急需的实践型、工程型、复合型人才。在注重人才引进与培养的同时，还应尽量避免企业“有了人却留不住人”的局面，一方面要用政策为人才解决后顾之忧，另一方面更要在激励机制方面下功夫。
（5）加大资金投入，尤其是研发投入。EDA属于投资周期长、见效慢的产业，在发展初期很难得到商业化资金的青睐，国家层面的支持对核心关键技术的积累和突破十分重要。可以由政府资金引导，鼓励社会资金跟进，并给予资金退出的政策环境，吸引更多的资金支持国产EDA软件产业的发展。
3.2中国IP核产业的发展建议
提升中国IP核产业的基本策略可以从以下几点考虑：坚定不移地走自主创新之路，优先布局市场价值高、技术与生态壁垒高且涉及国家安全的核心IP核（如处理器IP核）；依托精英团队，重点突破国内有一定基础、未来潜力巨大的关键IP核（如高速接口IP核）；以常规IP核为抓手、成熟工艺为基础，大力建设公共IP核平台，支持产业健康发。具体建议如下。
（4）强化知识产权保护。简化IP核侵权的直接和间接经济损失的认定办法，从直接和间接经济损失补偿转向相对严厉的IP核侵权的惩罚性条款，并在司法解释和实践方面逐步趋于严厉，打击盗版侵权行为。
（5）打造并运维国家级IP库。充分利用国内高校及科研院所的优质资源，并吸收来自产业界开发的IP核，建立国家级IP库，同时建立第三方评估和验证机构，标准化推广应用。
结束语
国内EDA产业与IP核产业经过发展起伏期，已经逐渐进入正轨。在政策和资本的双重激励及当前国产化产业环境的促进下，半导体全产业链有望协同发展，共同支持和打造全流程的国产化EDA工具以及完全自主的IP核。
目前，众多厂商如雨后春笋般兴起，国内产业生态逐渐完善，国内EDA产业与IP核产业已经迎来黄金发展期，市场一片欣欣向荣。但是作为基础性产业，应该清醒地认识到，企业的发展要符合产业的客观规律，只有坚持不懈地做好产品，做好服务，才能在竞争中占有一席之地。EDA软件与IP核之所以被卡脖子，不是一朝一夕造成的结果，浮躁的心态与环境不仅不能解决问题，反而会对产业发展造成伤害。
放眼当下，国际格局和产业体系正在进行深度调整，世界正处于百年未有之大变局，而中国集成电路产业也迎来了巨大的历史机遇。道阻且长，行则将至，行而不辍，未来可期，以此共勉。