摘要：传统上，半导体芯片设计成本高昂，且由少数几家主流电子设计自动化（EDA）供应商掌控，分别为铿腾电子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和西门子EDA（Siemens EDA），他们凭借受保密协议（NDA）和限制性许可保护的专有工具占据主导地位。此外
（本文编译自SemiWiki）
传统上，半导体芯片设计成本高昂，且由少数几家主流电子设计自动化（EDA）供应商掌控，分别为铿腾电子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和西门子EDA（Siemens EDA），他们凭借受保密协议（NDA）和限制性许可保护的专有工具占据主导地位。此外，芯片制造还需要昂贵且通常受出口管制的设备。这种寡头垄断格局为小型企业、研究人员和学生设置了极高的行业准入门槛。
如今，一股日益壮大的行业趋势正朝着免费开源EDA工具和开源工艺设计套件（PDK）方向转变。这类工具和套件能显著降低成本、扩大使用范围，并推动创新发展。
开源EDA工具的应用场景灵活多样：既可部分用于仿真环节，也可覆盖从概念设计到可交付制造版图的完整设计流程。尽管大多数先进工艺节点仍需依赖专有PDK，但针对老旧工艺节点（如SkyWater 130纳米、IHP 130纳米、格芯180纳米、ICSprout 55纳米）的开源PDK，已能支持无需签署保密协议的专用集成电路（ASIC）生产。
优势与机遇
开源EDA工具的核心优势及带来的机遇主要体现在以下四方面：
降低成本：专有EDA工具的许可费用通常为每工作站每月1万美元以上，而开源EDA工具能大幅削减准入成本，使小批量、细分领域的ASIC设计具备盈利可行性。
推动创新：开源框架支持用户对工具进行修改、集成基于人工智能（AI）的设计辅助功能，并实现快速迭代。这些功能在封闭的专有系统中往往难以实现。
提升安全性：开源设计与工具支持审计、数学验证，并可按照Caliptra等标准构建，能降低隐藏硬件木马或后门的风险；同时，经社区验证的透明加密模块可进一步增强信任度。
教育与人才培养：学生可免费安装并探索开源EDA工具，无需受限于许可权限，这将扩大未来半导体设计领域的人才储备规模。
开源EDA工具的应用场景已覆盖教育、科研和工业界，具体实例如下：
商业领域应用：谷歌（Google）、英伟达（Nvidia）和恩智浦（NXP）在生产流程中采用了Verilator（高速开源仿真工具）和DREAMPlace（时序优化工具）等开源工具；SPHERICAL公司利用开源工具设计卫星用抗辐射芯片；Swissbit公司则集成了开源且可验证正确性的加密模块。
教育普及层面：“微型流片”（Tiny Tapeout）和“一人一芯片”（One Student One Chip）等项目，让数千名学生仅需约300美元，就能借助开源PDK制作出可正常工作的ASIC，大幅降低了芯片设计的教育门槛。
新兴产品研发：汽车电子控制单元（ECU）、高速串行链路和游戏主机等产品，正通过开放式设计流程进行原型开发。
面临的挑战
尽管市场前景广阔，开源EDA工具仍面临诸多显著挑战：
性能差距：在支持先进工艺节点、模拟/混合信号设计或毫米波设计方面，开源工具的性能可能落后于商业软件。
PDK获取限制：头部晶圆厂（如台积电N3工艺）大概率不会开放其PDK，这使得开源EDA的应用范围局限于老旧工艺和中端工艺节点。
商业风险顾虑：对于高价值ASIC产品，企业可能更倾向于选择成熟的专有设计流程，以最大程度减少因设计失误导致的高额重新流片成本。
协作与碎片化矛盾：目前全球范围内存在多个开源EDA项目（如美国的OpenROAD、中国的iEDA、法国的Coriolis），这些项目可能出现重复开发或竞争关系，而非整合资源、协同推进。
战略选择建议
对投资者：在内部开展开源工具的试用；加入成本分摊联盟（如CHIPS Alliance、Linux基金会）；探索“开放式+专有”组件结合的混合设计流程。
对政府：资助开源PDK的开发；保障制造资源的可及性；支持跨国界的国际合作（即便存在地缘政治差异），以构建技术主权。
值得注意的是，以安全为驱动的创新是开源EDA领域的核心主题。开源性支持对硬件组件进行形式化验证、开发可验证安全的随机数生成器，以及设计抗侧信道攻击的方案。这些技术可部署于“可信”晶圆厂甚至开放式晶圆厂，形成从芯片设计到系统集成的全链路可验证价值链。
未来展望
开源EDA的未来发展可能呈现以下四种路径：
聚焦教育领域：继续作为主要的教育工具，为学习场景生产小型ASIC。
成为商业竞争者：发展为能与EDA“三巨头”（铿腾、新思、西门子EDA）抗衡的商业力量，尤其在中端工艺节点领域。
融入混合流程：作为专有工具的补充，与专有工具结合形成混合设计流程。
推动透明化制造：催生具备透明化、标准化特征，且公开共享工艺数据的晶圆厂。
结语
尽管存在诸多障碍，但正如加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的Andrew Kahng所言，开源EDA的发展趋势 “不可阻挡且不可逆转”。随着越来越多企业和政府追求高性价比创新、安全保障，以及摆脱对专有工具的依赖，免费开源EDA工具必将在全球半导体产业发展中扮演更重要的角色。
来源：王树一一点号