EDA，再度爆红

EDA 正在从一个稳定但具有战略意义的行业转变为一个热门的投资市场，其推动因素包括强劲的盈利和增长、新市场和现有市场对前沿和日益定制化设计的需求，以及人工智能等先进技术在一系列领域的推出。开发具有更高每瓦性能的新架构所需的工具。

一系列事件的结合导致了主要EDA参与者有史以来最好的一年，不仅因为他们去年在销售额、利润或股价方面的表现如何，而且还因为他们未来的表现如何。SEMI 电子系统设计 (ESD) 联盟最近报告称，2023 年，EDA第三季度行业收入增长 25.2%，达到 47.024 亿美元，高于 2022 年第三季度的 37.563 亿美元。第四季度移动平均值最近四个季度较前四个季度上涨13.8%。几乎所有细分领域和地区都出现了显著增长，并从年初的疲软状态中迅速反弹。

即使是对于大型 EDA 厂商来说，这种软性也受到了限制。小公司对经济衰退的感受更为强烈。Real Intent 总裁兼首席执行官 Prakash Narain 表示：“2023 年初，我们经历了经济调整。” “事情放缓了，但对初创公司的影响比对一些大公司的影响更大。然后它就起来了。现在我们看到系统公司正在发生更多的活动。这实际上非常令人兴奋，因为他们需要定制芯片。这意味着需要进行更多的设计工作，这对于 EDA 行业来说是个好消息。

总体而言，这是美好的一年，因为今年下半年的上涨抵消了下跌的影响。”

这种转变是由几个因素驱动的。去年才开始的 ChatGPT 的大规模增长需要显著增加可用的总计算能力，以及多样化的引擎来满足这一需求。CPU 正在被异构计算所取代，我们看到云正在成为 CPU、GPU、AI 处理器、定制加速器、FPGA 等的混合体。许多新处理器是由初创公司或超大规模企业开发的，这对于提高不同类别计算的效率至关重要。

许多定制处理器的增长超出了光罩限制，迫使芯片制造商使用某种类型的先进封装来分解不同的功能，例如 2.5D、3D-IC 和带柱的密集扇出。这需要更先进的 EDA 工具，包括一些新工具，以及利用其他领域的技术。有些甚至解决了以前芯片设计中从未见过的问题。多物理场这个术语现在随处可见。

第三个驱动因素涉及加速 EDA 和系统空间之间的协同作用。西门子是第一个利用这一机会的公司，其他公司也纷纷效仿。

是德科技新市场管理总监 Chris Mueth 表示：“Synopsys 希望开始在系统层面进行思考，他们希望将其他学科引入竞争中。” “复杂性呈指数级增长，但劳动力却没有。这就留下了一个缺口。那么，当您无法扩展员工队伍时，如何处理复杂性呈指数级增长的问题呢？您必须自动化工作流程。你没有选择。你必须拆掉围墙，让所有东西连接起来并协同工作。而且它也不会是一个供应商。由于多种不同的原因，单个供应商不可能处理所有这些不同的事情。这是一个互操作性的游戏，涉及整个生态系统。”

RISC-V的快速采用和接受。随着生态系统的发展和成熟，越来越多的公司正在冒险开发自己的定制处理器，他们迫切需要工具。这些类型的工具过去就存在，但随着 Arm 成为 CPU IP 市场的主导供应商而减少。虽然可扩展处理器开发工具继续存在于 Cadence (Tensilica) 和 Synopsys (ARC) 中，但它们的范围相当有限。现在正在扩展。

RISC-V International 首席执行官卡莉斯塔·雷德蒙德 (Calista Redmond) 表示：“自 2023 年初以来，RISC-V Exchange 已增长了 40% 以上，我们预计将在 2024 年看到许多新的创新 RISC-V 产品投放市场。” “社区的重大技术进步给我留下了深刻的印象，他们批准了 16 项规范，还有更多规范正在制定中。我们还看到了各个领域的重大 RISC-V 公告。例如，Meta 表示，该公司正在将 RISC-V 用于视频转码器、推理加速器和训练芯片。此外，高通还强调，它已售出 10 亿台配备 RISC-V 微控制器的设备，并将基于 RISC-V 的可穿戴设备解决方案推向市场，该解决方案适用于 Wear OS by Google。”

RISC-V 的一些问题仍然存在，但即使这些问题也有利于 EDA。Arteris解决方案和业务开发副总裁 Frank Schirrmeister 表示：“对于验证，人们已经有了一些认识。” “创新自由伴随着巨大的验证责任，RISC-V 生态系统需要进一步成熟才能支持增长。除了验证之外，用户在 RISC-V 峰会上指出，IOMMU、调试和跟踪、中断控制器、电源管理和 SoC 范围的一致性等方面需要生态系统工作来支持 RISC-V 的持续增长。”

2023 年末，Synopsys 悄然收购了 Imperas，后者是 RISC-V 参考模型和不断增长的针对 RISC-V 的验证工具套件的领先提供商。此外，Synopsys 还宣布推出 ARC-V，该公司将其多年的 ARC 可扩展处理器经验应用于 RISC-V 架构。

虽然开源硬件越来越受到关注，但开源 EDA 却没有。

“好的 EDA 需要很多钱，” Axiomise创始人兼首席执行官 Ashish Darbari 说。“EDA 的采用者是使用这些工具的公司，因为他们关心质量和上市时间。他们希望第一次就把事情做好。这些公司，尤其是世界上的老牌芯片公司，并没有向新的开源、稍微便宜的 EDA 形式开放。不幸的是，开源 EDA 尚未在 RISC-V 领域发挥作用。造成这种情况的最大原因是 RISC-V 芯片供应商以及所有构建芯片的公司都没有投资开源 EDA。”

EDA 的箭袋里藏着一支新箭——人工智能。EDA 公司在过去十年中一直有选择地采用人工智能，但其用途正在扩大。

正如 ChatGPT 等工具所证明的那样，EDA 中使用的人工智能类型可能不如生成式人工智能那么有吸引力。尽管如此，强化学习已被证明擅长取代人类目前执行的一些重复性较高的任务，特别是当涉及许多因素之间的复杂关系时。

人工智能取代设计师的可能性较小。IC Manage 首席执行官 Dean Drako 表示：“人工智能是经过训练的。” “如果你训练你的人工智能，它就会从已经做过的事情中学习。如果我用 1000 种加法器设计来训练 AI，它就会知道加法器是什么。然后我可以要求它设计一个具有一组定义的特征的加法器。但我不会让人工智能提出小芯片的想法，因为以前从未这样做过。我们在 EDA 领域和设计领域所做的最重要的部分就是提出新事物。每次我们制造新芯片时，我们都在发明比上一个更好的东西。我们做的不是同一件事。人工智能将非常擅长完成重复性任务。”

工程是创造性和方法性的结合。“创意部分相对较小，”Real Intent 的 Narain 说道。“然后是有条不紊的部分，您输入代码，创建该功能并测试它。这需要大量的工程时间。人们正在努力提高工程师的生产力。通过使更多的有条理的事情自动化，你可以给他们更多的时间来考虑其他方面。”

它也可以提供一些实际收益。Ansys总监 Rich Goldman 表示：“过去一年，四大巨头都推出了人工智能增强功能。” “像 Synopsys 这样从事逻辑综合已有 40 年历史的公司，由于人工智能突然提供了更好的结果。类似的事情能够带来如此大的改变，真是太神奇了。”

这些收益大部分来自于强化学习的利用。“但现在生成式人工智能正在释放全新的能力水平，”西门子 EDA IC 部门营销总监 Neil Hand 说道。“这一轨迹令人印象深刻，不仅体现在技术方面，还体现在用户的感知方面。如果你回到几年前，人们并不真正关心某件事是如何完成的，只要它完成了就可以了。如果你谈论机器学习，人们会有点怀疑，并且并不完全信任它。现在这已经完全消失了。人们信任人工智能和机器学习。人们想知道你在做什么。他们想要深入屏幕并了解正在使用哪些技术。”

未来还有更多的可能性。“作为 EDA 工具设计师，我面临的挑战之一是人机界面，”Narain 说。“我们计算了大量需要呈现给用户的信息。人工智能可以使过程的一部分自动化，根据我们人类看不到的模式自动调整参数，即在未知事物中发现模式的能力。这可能是一个漫长的过程。”

EDA 长期以来一直没有被视为一个充满活力、值得投资的行业。“半导体和 EDA 再次变得很酷，”西门子的 Hand 说道。“这可能是我多年来一直不那么引人注目的最大惊喜之一。尽管我们每天都在改变世界，但我们却没有被看到。去年，我们有半导体人员在白宫，我们有 EDA 人员与总统交谈。我们突然变得可见了。”

这已经反映在估值中。“很高兴看到公开市场最终承认 EDA 所做的贡献，”Narain 说。“EDA 长期以来一直被低估。我必须感谢大公司的管理层，他们在实现这一目标方面发挥了重要作用。”

是不是好事太多了？“我对 EDA 公司的市值感到惊讶，”IC Manage 的 Drako 说道。“他们的水平高得离谱。这真是令人难以置信。也许有些合理或迟到。EDA 业务为我们生活中的一切提供支持，但 EDA 行业确实是一潭死水，没有赚到很多钱，也没有得到很多尊重。我们花了 50 年的时间，但 EDA 世界早就应该得到尊重和金钱。”

高估值往往会使收购更有可能，我们当然已经看到该领域的活动有所增加。如果最近宣布的 Synopsys 和 Ansys 合并完成，这将是很长一段时间以来最大的企业交易。

但是地平线上至少有一片云。使 EDA 更加引人注目的力量也与可能产生长期影响的地缘政治姿态有关。“我列出了不同国家的大约 15 个国家计划，用于资助半导体和 EDA，”Hand 说。“《CHIPS 法案》只是一个例子。作为回报，这也带来了阻力，因为中国是最大的市场之一。您如何应对出口限制？你如何引导这些，以便仍然让他们能够做他们被允许做的事情，但这样做的方式我们不违反任何限制？”

有大量晶圆厂正在建设中。“CHIPS 法案正在加速半导体代工厂建设计划，这可能对半导体周期产生重大影响，”Ansys 的 Goldman 表示。“建立一个新的晶圆厂需要一段时间。你会在亚利桑那州看到台积电和英特尔的代工厂，以及俄亥俄州和纽约中部，以及我们以前从未见过的地方。在 EDA 中，我们看到幕后在资金去向方面付出了很多努力，但资金尚未释放。我认为我们将在明年看到这种影响。”

如果这些晶圆厂要在经济上可行，那么所有额外的晶圆厂产能都需要以某种方式得到填补。Ansys 产品营销总监 Marc Swinnen 表示：“通过《CHIPS 法案》，他们正在寻求芯片设计的民主化以及对工具、库和 IP 的访问，以便更多的团队能够进行先进的芯片设计。” “他们还希望通过大学的研究在 EDA 方面取得进展，他们需要 EDA 供应商组成一个联盟，让他们在同一个可用性桶中相互竞争，有点不舒服。有很多开拓性工作需要完成。他们想要从设计方面得到什么，以及我们如何实现这一目标，现在正在研究中。”

对于每一个动作，都会有一个相等且相反的反应。“即将发生的事情是一个意想不到的后果，”德拉科说。“大多数 EDA 工具都是由美国公司制造的。这些工具是如此先进，包含如此多的知识，以至于没有人试图尝试重新创建它们。但鉴于中美之间的贸易挑战，中国将投入大量精力开发 EDA 工具。我们基本上是在 EDA 工具领域创建一个竞争对手，或者创建第二个来源，或者创建另一个参与者。”

正如我们在传统 EDA 中看到的那样，当一家公司领先得足够远时，只要他们继续投资，就很难甚至不可能赶上他们。“有时，当您从头开始构建时，您可以做出更好的解决方案，因为您可以在开始时使用更好的技术，”Drako 补充道。“但其他时候，当发生很多事情时，很难从头开始并构建更好、更快的解决方案，因为经验教训中的大量知识和努力都变成了一堆代码。需要很长时间才能赶上。”

无论从哪个角度来看，对于 EDA 来说，今年都是伟大的一年。新技术和新机遇确保了未来几年的美好时光。如果出现新的竞争对手，行业将如何应对？那一章还没有写。