在半导体领域,EDA被称之为皇冠上的明珠,无论是中下游的IC设计,还是上游的晶圆代工,均离不开EDA,晶圆代工同样需要与EDA深度结合。在上游晶圆代工领域,台积电处于当之无愧的霸主地位,三星尽管一直在制程工艺上追赶,但与台积电的差距依然很大。据最新统计,2022年台积电在全球晶圆代工的市场份额超过了63%。台积电在代工行业长期占据全球主导地位,这在很大程度上归功于其在建立的台积电大联盟生态系统方面的成功。
来源:台积电(已获在线授权)

在台积电的联盟中,有一个最重要的OIP(Open Innovation Platform), 它是台积电开放创新平台,而台积电EDA联盟( TSMC EDA Alliance)在其中起着非常重要的作用。 台积电的EDA联盟汇聚了全球顶级的EDA厂商,包括Synopsys、Cadence、Siemens EDA三大巨头,同时还有涉及其他多个垂直领域的EDA知名厂商,总共有16家之多(据台积电官网截止2022/07/01数据)。
Synopsys/新思科技
Synopsys是一家全球性的半导体设计软件公司,主要提供半导体设计解决方案,包括芯片设计、芯片验证、芯片验证、芯片布局等。
Synopsys 与 Cadence 和 Siemens EDA 一起是全球前 3 的 EDA 供应商,Synopsys 通常被认为是三者中的领导者。它在全球拥有超过 16,000 名员工。其总部位于加利福尼亚州山景城,并在纳斯达克上市。Synopsys在台湾设有分公司和研发中心。它拥有 900 多名员工,是台湾最大的国际公司之一。Synopsys 的研发中心位于新竹国立阳明交通大学 (NYCU) 博爱校区。这进一步提升了NYCU的学术和研发能力,在半导体领域已经独树一帜。
Cadence
Cadence 是全球排名前三的 EDA 供应商,在全球拥有约 9,300 名员工。其总部位于加利福尼亚州圣何塞,并在纳斯达克上市。Cadence 在爱尔兰都柏林设有国际总部,在中国上海设有亚太区总部。Cadence还在台湾新竹科学园区设有分公司,并在台湾台北设有培训中心,拥有约550名员工。
西门子 EDA
西门子EDA的前身是Mentor Graphics,它之前是全球三大 EDA 供应商之一。2016年底被德国西门子集团收购后,继续以“Siemens Mentor”的名义运营。最终于2021年1月更名为西门子EDA。更名后,西门子EDA继续收购其他EDA软件公司以壮大自身。其中包括2020年7月收购美国的Avatar,2021年5月收购Fractal Technologies(也是台积电EDA联盟的成员)。西门子EDA的全球总部位于德克萨斯州普莱诺,在台北和新竹设有分支机构。
Altair Engineering
Altair Engineering是一家总部位于密歇根州的特洛伊的美国软件公司,提供数据分析、电子系统设计、HPC 工具等服务。涵盖了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程(CAE)和数据可视化等领域。Altair Engineering拥有超过3000名员工,在全球超过80个国家和地区拥有分支机构。Altair Engineering的主要客户包括汽车、航空航天、消费品、能源、制药、金融服务和其他行业。
Ansys
Ansys 是一家在纳斯达克上市的美国 IT 技术公司。其总部位于宾夕法尼亚州匹兹堡。Ansys提供各类工程仿真软件,它可以模拟和分析多种复杂类型的物理系统,包括结构、流体、热传导、电磁场、声学和多物理场等。它还可以用于设计优化、流体动力学和多物理场分析。在台湾,其分销商包括 Cybernet 和 TADC 等公司。
Ansys软件在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大,操作简单方便,已成为国际最流行的有限元分析软件,在历年的FEA评比中都名列第一。中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
AnaGlobe
AnaGlobe 成立于2000年,是中国台湾专业的 EDA 供应商。其总部位于台湾新竹。专注于创新自动化IC物理布局设计软件领域,能够提供高效省时的工作流程解决方案。
AnaGlobe 的布局解决方案主要销售给具有联合开发计划/授权软件许可的领先代工厂、OSAT 供应商、高端无晶圆厂芯片制造商。
主要产品有:
Thunder – 一款终极芯片级布局集成、合并、验证和调试工具。
Thunder SiP – 一种 2.5D/3D 扇出和高级封装布局解决方案。
GOLF——通用布局编辑平台中的下一代 PCell 设计环境。
GOLF PCell – 为多样化的应用创建可重复使用的布局,特别是支持测试芯片管理的测试模块生成。
Arteris
Arteris 成立于2004年,是片上网络 IP (NoC)和 IP 部署服务供应商,总部位于硅谷的坎贝尔,在纳斯达克上市,在南京设有分公司。致力于为汽车、物联网和消费电子行业提供高性能、可扩展的芯片设计解决方案,能够使产品性能更高,功耗更低,上市时间更快,为系统和半导体公司提供成熟的灵活性和更好的经济性。
按公司自身说法是:Arteris IP = The leaders in SoC System IP。
Arteris收购了Magillem和Semifore之后,使其成为SoC集成和硬件/软件接口(HSI)开发领域的领导者。
华大九天(Empyrean)
华大九天是中国近年来快速崛起的专业EDA供应商,成立于2009年,总部位于北京。
华大九天主要产品包括模拟电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、平板显示电路设计全流程EDA工具系统和晶圆制造EDA工具等EDA软件产品,并围绕相关领域提供包含晶圆制造工程服务在内的各类技术开发服务。
华大九天于2022年7月29日在深交所创业板上市,截止2023年3月2日,据笔者Challey查询其市值达到522亿人民币,比上市首日收盘的407亿上涨约28.3%。
Legend Design Technology
Legend Design Technology 以前是一家位于加利福尼亚州圣克拉拉的 EDA 软件公司。由毕业于台湾大学(NTU)电机工程学位的魏游邦博士创立,在台湾设有分公司。公司于2017年5月被华大九天收购,所有员工转入华大九天。由于当时两家公司都没有公开上市,并没有过多官宣,因此市场上的信息不多。
魏游邦博士是台大电机系学士,美国伊利诺大学香槟分校电机工程硕士,美国伊利诺大学香槟分校电机博士。
iROC Tech
iROC Technologies 是一家来自法国的私营软件公司。它于 2000 年从法国国家科学研究中心(法语为 CNRS)分离出来。其总部位于法国东南部的格勒诺布尔。它提供可靠性风险评估软件和IP服务, 其产品包括机器人技术、自动驾驶、自动化解决方案、机器视觉、大数据分析等,涉及汽车、航天、医疗、网络、计算等领域。
iROC 曾与西门子合作,将欧洲航空的SoC 成功流片。
当欧洲太空总署(ESA) 及其供应商准备设计新的IC时,他们找到iROC Technologies 等伙伴,以协助ESA测试内建于电子系统内的所有IC 技术。
iROC参与了设计流程、技术流程、晶圆代工厂,和系统整合商的每个阶段,在Standard cell library、memories、IP、SoC以及整体系统上管理特定的故障原因,并解决有关管理假错和故障的疑问,在三个月内将欧洲航空的SoC 成功tapeout,打造了新的RTL-GDSII 数位设计流程,设计工作量比先前的流程更少,工期比预期更快。
是德科技(Keysight Technologies)
是德科技是检测领域的领先企业,是电子测量软件和硬件产品的开发商,,提供设计、仿真与测试解决方案,包括 PaveWave 系列 EDA 产品。是德科技于 2014 年从 Agilent Technologies (安捷伦)中分离出来,后者本身于 1999 年从 HP 中分离出来。
是德科技总部位于加利福尼亚州圣罗莎,在纽约证券交易所公开上市。公司在中国大陆有北京等多个分支机构,在台湾地区设有三个分公司,分别位于台北、中坜、高雄。
Lorentz Solution
Lorentz Solution 成立于 2003 年,是最早成立和开发用于电磁 IC 设计和验证的 EDA 软件平台的公司之一,提供企业级的 EM 设计平台。随着工艺节点的发展,Lorentz 不断增强其 EM 设计平台以与其他主要 EDA 工具(例如 Virtuoso®、Spectre/HSPICE 仿真器和 Calibre®/Synopsys™/Cadence® 提取器)无缝融合。PeakView™ 与从传统工艺节点到当今部署的最先进工艺节点的 PDK 兼容。
通过使用 Peakview™ 设计平台,主要专注于为成本敏感和高性能应用设计和制造产品的半导体公司(例如蜂窝电话、用于下一代无线通信标准的无线收发器组件、片上毫米波和太赫兹应用)从设计优化、一致性和改进的信号完整性中受益匪浅。
Lorentz Solution由美籍华人赵劲松(Jinsong Zhao)创立。其总部位于加利福尼亚州圣克拉拉,在台湾新竹设有分公司。
赵劲松获得加州大学圣克鲁兹分校计算机工程博士学位,以及中国北京清华大学电子工程硕士和电子工程学士学位。他拥有加州大学伯克利分校哈斯商学院的工商管理硕士学位。他曾在贝尔实验室任职,并在 Cadence™ Design Systems 担任高级技术人员。赵劲松在射频建模和模块设计领域拥有四项美国专利。
MunED
MunEDA成立于 2001 年,总部位于德国慕尼黑,目前仍为私营企业。提供的 EDA 技术用于分析和优化模拟、混合信号和数字设计的产量和性能。
MunEDA的主要产品是WiCkeD,是一个全面而强大的 EDA 软件工具套件,用于模拟和混合信号电路的交互式、手动、半自动和全自动迁移、分析、验证、尺寸调整、设计中心化和良率优化。
MunEDA 的产品和解决方案使客户能够减少电路的设计时间,并最大限度地提高稳健性和产量。其解决方案被通信、计算机、存储器、汽车和消费电子领域的领先半导体公司用于工业用途。
台湾国立中央大学 (NCU) 电机工程系的 EDA 实验室使用 MunEDA 的软件包进行教学和研究。中国大陆的经销商是是华大九天,在台湾地区的经销商有新竹的Grand Technology。
ProPlus Design Solutions
ProPlus Design Solutions成立于2006年,是一家位于加利福尼亚州圣何塞的私营 EDA 软件公司,是1/f噪声测量系统核心厂商之一。ProPlus是SPICE 建模解决方案的全球领导者,也是独特的按良率设计 (DFY) 产品的领先技术提供商,这些产品集成了关键的 DFY组件——高级器件建模软件、并行 SPICE 电路仿真器和硬件验证的变化分析工具。
成立于2010年的国内知名EDA厂商概伦电子的创始人刘志宏博士也曾是ProPlus的联合创始人,后来概伦电子成为ProPlus的经销商。在前者上市招股说明书中曾提到,“通过ProPlus 所实现的经销收入分别为4,140.74 万元、4,207.06 万元、2,528.97 万元,占发行人营业收入比例分别为79.71%、64.24%、18.40%,其中2018 年和2019年占比较高。随着发行人不断完善自身销售体系,通过ProPlus 所实现的经销收入占比持续下降。2020 年关联销售占比已降至18.40%,预计2021 年将在此基础上继续明显下降。ProPlus 目前已不再新签合同或订单,除维护存量合同或订单外不存在其他实质性经营活动,以上关销售将在ProPlus 存量合同或订单授权期结束后停止,未来不再发生。”
ProPlus在台湾新竹拥有分公司。公司的高管都是在中国出生的美籍华人。
Silicon Frontline
Silicon Frontline 是一家位于美国加利福尼亚州圣何塞的私营 EDA 软件公司。它专门为制造芯片、测试芯片提供相关的模拟EDA软件,主要优势在于半导体静电放电(ESD)的预防技术。
这家公司虽然很少宣传,但实力很强。
三星3nm工艺开始试产的良率很低,不到20%,于2022年11月与Silicon Frontline合作后,据说良率获得了不错的提升。
Silicon Frontline是目前业界唯一可以提供全芯片瞬态HBM、CDM ESD分析解决方案的公司,全球前25家半导体公司的12家,都在使用Silicon Frontline的产品和技术。
随着芯片越做越小,CDM(带电测试仪模型)设计就变得越来越难,Silicon Frontline的全芯片ESD解决方案就变得非常重要,它能够提前进行风险检测,通过软件模拟,识别芯片ESD保护电路中的薄弱点,进而帮助半导体企业优化芯片设计,预防静电对半导体的破坏。
据Silicon Frontline官方介绍,它是全球唯一提供电气布局验证解决方案的厂商,可解决当今电子设计中最关键但最难解决的性能和可靠性挑战。
台湾Kaviaz公司是它的经销商。
Silvaco
Silvaco 成立于1984年,总部位于加利福尼亚州圣克拉拉,拥有包括IDM、Foundry、Fabless、集成电路材料业者、液晶面板厂、太阳能电池厂、ASIC业者、大学、研究中心等在内的庞大的国内外客户群。供应已经证明的产品用于TCAD工艺和器件仿真,Spice参数提取,电路仿真、全定制IC设计/验证等。
它的客户主要分布在显示器、汽车 OEM以及顶级内存、5G 和 IoT(物联网)领域。
虽然它没有公开上市,但它已经发展成为一家大型私营公司。Silvaco 在台湾新竹设有研发中心子公司,拥有约 200 名员工。
结语
EDA对于 IC 设计至关重要。如果说IC设计、晶圆制造、封装测试分别是半导体产业的上游、中游和下游,那么EDA产业就是上游的上游。
不同的晶圆厂都有自己独有的制程技术。EDA 软件必须在一定程度上能够优化每个晶圆厂流程的步骤。这包括 EDA 供应商和晶圆厂的 IP 应用。
台积电作为全球晶圆代工的龙头,自然与全球各个半导体领域的顶尖和关键EDA厂商有着密切的合作,关键是台积电与他们建立了强大的联盟,相互支持与协作。
尽管中国本土化EDA厂商近几年也得到了飞速的发展,在国际上也有了更多的合作和发展(譬如台积电16大EDA联盟之一的华大九天),但国际EDA厂商在各个行业和领域的先进技术仍然值得我们学习,更需要努力追赶。
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