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EDA电子设计自动化介绍 |大色谜学习笔记

EDA电子设计自动化介绍 |大色谜学习笔记 DA SEMI
2025-07-15
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导读:Automation,电子设计自动化),国产EDA公司有三家在A股上市,除了华大九天、概伦电子,还有广立微电子。

本期核心要点

1)EDA(电子设计自动化)是芯片设计、制造与封测各环节的核心工具,被誉为“芯片之母”。

2)我国半导体产业在半导体材料与设备、EDA及IP等领域仍存在短板。其中,IP为可复用的预设功能模块(如CPU、GPU、NPU等),能显著降低芯片开发难度。目前我国大部分芯片基于国外IP架构,全球前十IP厂商中仅芯原股份一家来自内地,市场占比2.0%。

3)EDA是指利用计算机辅助完成集成电路从设计、验证到制造的全流程技术,贯穿芯片设计全周期,涵盖电路设计、仿真、验证和物理实现等关键环节,是推动半导体技术进步的基础支撑。

4)全球EDA市场由美国三巨头Synopsys、Cadence和Siemens EDA主导,合计占据近80%份额,在中国市场占有率高达70%-80%。国内A股上市的EDA企业有华大九天、概伦电子和广立微电子,另有超过80家未上市EDA公司。

电子设计自动化(EDA)技术发展历史

EDA技术的发展与集成电路演进紧密相关,主要经历三个阶段:

1)CAD阶段(1970–1980年):随着中小规模集成电路出现,手工绘图已无法满足精度需求,设计师开始使用计算机进行印刷电路板(PCB)布局布线,第一代EDA工具以二维图形CAD为主,用于原理图绘制与PCB设计。

2)CAE阶段(1980–1990年):集成电路复杂度上升,第二代EDA技术——计算机辅助工程(CAE)兴起,集成多个CAD工具,支持电路功能与结构设计,并延伸至芯片级设计,推动可编程逻辑器件发展。

3)EDA阶段(1990年至今):芯片复杂性持续提升,EDA向自动化与智能化发展,采用高级硬件描述语言(如Verilog、VHDL),实现系统级建模、仿真与综合,形成覆盖系统级到物理实现的完整软件体系。

EDA的核心功能

电路设计:通过硬件描述语言完成系统级至物理级的设计,包括逻辑设计、模块划分等功能定义。

验证仿真:利用功能仿真、时序仿真和形式验证等方式,确保电路行为符合预期,保障设计正确性与可靠性。

布局布线:自动确定元件位置与互连路径,优化性能、功耗与面积指标。

时序分析:检查信号传输延迟是否满足时序收敛要求,避免时序违规。

功耗优化:通过设计调整与工艺选择降低芯片运行功耗,提升能效表现。

EDA的主要分类

按设计层级:分为行为级、系统级、RTL级、门级和晶体管级,层级越低仿真精度越高,但计算速度越慢。

按芯片类型:主要分为模拟IC与数字IC两类设计工具。

按设计流程:可分为前道设计(前端逻辑设计)与后道设计(后端物理实现)。

按功能用途:包括电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计平台、PLD/FPGA设计工具等。

EDA的产业链地位

市场价值:尽管EDA市场规模较小,但其支撑作用极为关键,直接关联超1万亿美元的半导体制造产业。

杠杆效应:EDA作为底层工具链,虽营收有限,却对整个芯片产业链具有高倍数放大效应。

全球市场格局:呈现“三足鼎立”局面,Synopsys、Cadence与Siemens EDA三大厂商合计市占率接近80%,其他企业多聚焦特定领域或点工具解决方案。

近年来,新思科技、楷登电子与西门子EDA通过持续并购巩固领先地位,构成行业公认的“EDA三巨头”。在中国市场,三者合计占据70%-80%份额。

数据显示,新思科技2024年在中国市场收入达10亿美元,占其全球总收入的16%;楷登电子同期中国区收入为5.5亿美元,占比12%。

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