摘要：电子设计自动化（EDA）行业是一个成熟的行业，但同时也是一个不断变化的行业。每一次工艺节点和封装技术的进步，都会对现有工具提出新的要求和限制。此外，不断变化的设计问题和范式也改变了设计团队的运作方式以及他们的目标。
本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自semiengineering
没有创新，可能无法充分利用技术进步带来的成果。
电子设计自动化（EDA）行业是一个成熟的行业，但同时也是一个不断变化的行业。每一次工艺节点和封装技术的进步，都会对现有工具提出新的要求和限制。此外，不断变化的设计问题和范式也改变了设计团队的运作方式以及他们的目标。
对于一个规模相对较小的行业来说，EDA需要在研发上投入不成比例的大量资金。在行业早期，很多研发工作是在大学或初创公司中进行的。但在20世纪90年代和21世纪初的艰难时期，新设计项目数量急剧下降，行业逐渐整合为几家大型企业主导。几乎所有初创公司要么倒闭，要么被收购。创新生态系统就此消失。
同样在这一时期，问题的性质也开始发生变化。“EDA在20年前就已经是一个成熟的行业了，那时它已经发展了40年，”Quadric公司首席营销官Steve Roddy说，“现在它在大多数餐厅都能享受老年人折扣了。20年前和现在的区别反映了EDA工具本身的复杂性和相互关联性。20年前，用户至少在复杂数字片上系统（SoC）领域，可以为设计流程的每个主要步骤挑选最优秀的‘点工具’。”
随着半导体行业再次发生变化，如今它需要更多的专业化，这使得新设计项目的数量出现了转机。最复杂的设计所需的电路数量超出了单个芯片的承载能力，这导致制造工艺发生了重大变革。随着问题领域的转移，行业发现自身无法充分应对。这反过来又催生了更多的内部创新，但仍未能完全填补这一空白。
在其他行业，这种情况本可以通过新兴的初创公司来解决。但这些行业的失败成本与半导体行业不同。如果芯片出现问题，财务成本和机会成本可能会非常巨大。“半导体行业之所以保守，是因为将一款新芯片或产品推向市场需要大量的资本支出，”Innergy Systems公司创始人兼首席执行官尼Ninad Huilgol说，“犯错的代价很高。这导致利益相关者在做决策时会非常谨慎，这意味着新工具的销售周期会更长。这就意味着现有产品具有很强的粘性，其他替代解决方案很难被考虑采用。”
这对初创公司和成熟企业来说都是个问题。成熟企业更倾向于专注于更容易部署的渐进式创新。他们会投资于总潜在市场最大、盈利最快的领域。“核心EDA技术受到主要EDA公司大量的研发关注，这使得初创公司很难涉足这些领域，”西门子EDA公司技术解决方案销售副总裁Paul Brownlee说，“传统上，初创公司专注于利基市场和新的开发应用，这些领域与这些核心EDA技术形成互补。”
但这让初创公司面临的问题加倍了。“初创公司不仅要应对技术挑战，还需要说服保守的行业参与者采用新的解决方案，”Rise Design Automation公司联合创始人兼首席执行官Badru Agarwala说，“这可能是一个缓慢而艰巨的过程。”
初创公司独立取得成功的几率很低。“大多数集成电路和系统公司会限制对EDA初创公司的投入和依赖程度，”西门子的布朗利说，“这意味着许多初创公司只有在被大型企业收购后，才有可能实现规模扩张。”
但这并不降低它们的重要性。“如果你审视整个生态系统——学术界、初创公司、中型企业、大型EDA公司以及半导体公司，我们在这个团队中各自扮演着不同的角色，每个角色都至关重要，”Cadence公司战略与新业务部门总监Rob Knoth说，“初创公司尤为关键，因为传统上它们敢于承担不同的风险，而且这种认真态度是团队中其他参与者所不具备的。”
这影响到了每一个参与者。“EDA初创公司成功案例越少，潜在创业者的参与度就越低，创新也就越少，”Innergy公司的惠尔戈尔说，“大型EDA公司也会受到影响，因为它们不得不更多地依赖内部开发的解决方案。这也会影响它们的估值，因为华尔街寻求的是由新的创新解决方案推动的更快的收入增长。”
如今，正在发生一些变化。首先，行业的关注点从芯片转向了系统。系统市场从来没有一个封闭的工具市场。其次，更多专业化的设计可能会导致工具市场变得更加碎片化，这让初创公司相对于大型EDA公司具有一定优势，因为大型EDA公司在投资之前需要看到更大的市场机会。
大学研究曾是EDA创新的沃土，但如今其对行业的影响力也在下降。Rise公司的阿加瓦拉表示：“这种转变部分是由于资金减少，以及将学术研究转化为可行商业产品的复杂性增加、所需时间变长。学术研究与初创企业之间联系的减弱，可能加剧了当前的创新差距。此外，我们看到从学术界走出的新人才群体正涌入软件领域，该领域借助开源进行创新，拥有更大的潜在市场，收购目标的估值也非常高。”
从大学研究迈向初创企业需要资金支持。Quadric公司的罗迪称：“鉴于EDA行业总体规模虽在稳步增长，但总营收仍仅为几十亿美元，而要打入EDA行业，前期所需的技术投资却越来越大。有多少风险投资家愿意为一位创业者提供数亿美元的启动资金，却只为在不到100亿美元的市场中分得一小杯羹呢？另外，退出途径只有卖给行业内三大巨头之一。相比之下，有无数的软件即服务（SaaS）和人工智能公司也在争取同样的风投资金，描绘着迅速发展至营收超十亿美元的美好蓝图，而其所处市场规模高达千亿美元甚至更多。在2024年创办一家EDA公司，着实是一座难以攀登的大山。”
Innergy公司的惠尔戈尔对此表示认同：“即便在过去几年听闻半导体行业再度兴起，直至今日，投资者对EDA领域的投资仍十分谨慎。他们给出的理由是，EDA市场规模小、销售周期长，而且不够吸引人。因此，在EDA领域筹集资金十分困难，这意味着初创企业很难起步。虽然任何行业都需要市场验证，但在EDA行业，获得客户认可尤为重要。”
从大学衍生出的初创企业还面临另一个巨大障碍。Rise公司联合创始人艾伦·克林克表示：“在销售和市场营销方面，行业资深人士与企业领导者交流了数十年。我们了解问题所在，知道哪些人面临这些问题，清楚解决方案，也知晓行业的变化。如果你没有现成的人脉网络，那将举步维艰。即便你有好想法，要将其应用到大企业中也极其困难，几乎是不可能的事。”
不过，半导体设计领域正在发生的诸多变化，也带来了一些新机遇。Ansys公司产品营销总监马克·斯温宁表示：“随着3D - IC技术的发展，市场已经发生转变。行业正朝着系统领域迈进，引发了诸多变革并催生了新的能力。3D - IC开拓了许多传统EDA领域之外的新领域，比如麦克斯韦方程组求解器。它曾经仅用于天线和雷达设计，如今却被用于芯片分析，还应用于中介层和3D - IC，对大型中介层结构进行电磁分析。这为大学开启了新的研究领域。”
或许还可以为大学提供创新框架。阿加瓦拉说：“我们通过高级综合和开放中间表示（IR）培育协作生态系统。这使得来自不同领域（包括学术界、初创企业和成熟公司）的用户和合作伙伴能够在现实场景中试验并验证他们的想法。他们可以探索添加设计特性、开发新的特定领域语言，甚至从自己的工具生成IR，以充分实现硬件实现的优势。这种方法使他们能够专注于自身特定的专业领域，同时加速创新进程。”
即便如此，这或许能催生更多初创企业，但也只能解决部分问题。它们仍需找到发展途径，壮大到具备可观价值的规模。西门子公司的布朗利称：“三大EDA公司的规模无疑让初创企业难以获得足够的收入，从大局来看意义不大。初创企业应专注于相邻领域和明显的空白领域，而非试图打造更好的捕鼠器（注：喻指重复造轮子）。大型EDA公司在创新方面仍会做‘自主研发还是收购’的决策，而收购决策往往涉及那些在既定EDA公司核心竞争力领域之外已被验证的初创企业。”
尽管如此，变化也带来了机遇。阿加瓦拉表示：“你需要解决大型企业尚未解决的问题，或者拥有它们所没有的独特技术。你还必须能够将其提供给那些已有既定流程的客户，你的技术既要能融入其中，又要有所改进。理想情况下，所解决的问题应该是推动半导体行业增长所必需的。”
这必然意味着要找出薄弱环节。Verific Design Automation公司首席运营官Michiel Ligthart说：“初创企业只有做出与现有解决方案不同或更好的东西才有意义。它们需要具备颠覆性。近年来，国际贸易关系成为一个推动因素，在过去五年里，我们看到中国的EDA初创企业数量突然增加。竞争也会激发创新。”
创新发生的领域与过去有所不同。Cadence公司的诺思表示：“人工智能革命正在重新注入我们曾经失去的一些魔力，为新的初创企业创造条件。我看到在我们的一些大型合作伙伴那里，这种情况正在发生，他们真正在推动人工智能在半导体领域的应用边界。一些商业公司正在引入研究人员，带来更多类似初创企业的想法。这并不意味着不再需要初创企业。初创企业仍然是工程师们进行锻造的重要熔炉。仅仅将他们纳入EDA公司或半导体公司内部，无法复制这种效果，但这确实有助于解决相关问题。”
初创企业往往更加灵活。阿加瓦拉说：“初创企业可以极其敏捷，能够更快地开发和整合新技术，创造新的架构。这种敏捷、快速解决复杂挑战的能力是独一无二的，通常需要初创企业这样的环境。”
然而，期望或许需要重新调整。Ansys公司的斯温宁说：“对于数字设计，大家对做事方式的看法一致，但对于模拟设计，有大量不同的事情需要去做。范围如此广泛，一家公司不可能面面俱到。整个生态系统中有很多类似夫妻店的小公司，它们开发用于分析史密斯圆图之类的小工具。一两个开发人员就能完成开发，然后卖给所有射频工程师，就能做成一门不错的小生意。我想Cadence不会对进入这个小市场感兴趣，但他们可以通过（Cadence的）SKILL语言为客户提供服务，利用SKILL可以获取这些工具并将它们集成到软件中。这表明在EDA领域，这样的系统能够而且确实存在，这得益于SKILL语言。”
接口让很多事情成为可能。诺思说：“接口对于创新很重要，但接口会拖慢速度。接口存在损耗。会有精度损失、速度损失等各种问题，但它们仍然至关重要。但我们不应期望回到过去。我们应该立足当下，展望未来，以过去为指引。”
我们依靠大学实现创新。阿加瓦拉说：“我们需要重新激发大学在合作与发展方面的努力，以应对我们目前面临的新人才严重短缺问题。行业必须探索新的方式来促进创新，让大学和初创企业都参与进来。在大型EDA公司、初创企业和学术界之间建立合作关系，可以重新点燃创新引擎。通过培育协作生态系统，而非孤立的专有生态系统，初创企业可以获得克服进入壁垒所需的资源和专业知识，而成熟企业则可以接触到新技术。”
半导体行业也依赖初创企业提供人才。诺思说：“一个充满活力的初创企业生态系统对于培养能够改变世界的优秀人才至关重要。我很幸运能与一些真正鼓舞人心、才华横溢的人共事，如果没有初创企业的经历，他们不会成为现在这样的人才。这对整个行业的健康发展极其重要，不仅仅是EDA领域，还包括半导体和系统设计的广泛领域。没有一个充满活力的初创企业生态系统，我们就无法拥有走向世界的高素质人才。培育这个生态系统非常重要。这并不意味着初创企业生态系统必须像90年代那样，到处都是做布局布线的小初创企业。不一定要那样，但必须是某种新的充满活力的初创企业生态系统形式。我们的目标应该是确保有足够多的初创企业从事有趣的工作，培养出有趣的人才，生产出有助于我们解决新问题的有用产品。”
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来源：半导体产业纵横
