作者 | 馬超
責編 | 伍杏玲
出品 | CSDN（ID:CSDNnews）
近日，著名的工業軟件公司Mathwork已經停止了哈爾濱工業大學、哈爾濱工程大學等在實體清單上的公司提供技術以及客戶支持服務，這也就意味着兩校的師生要和工科神器Matlab說再見了。更糟糕的是，未來兩校在論文中不可以出現任何使用 MATLAB 生成的圖表。
這些封鎖，可能對於我國IT產業來說可能是一件好事，這提醒了我們不應該過分依賴非開源產品，所有核心模塊需要有一個開源替代的方案，那些沒有開源替代方案的部分比如Matlab的用於仿真的Sitimulink模塊乃至整個工業軟件領域，我們就要高度重視，以尋求突破。
初識工業軟件
工業軟件指專用於或主要用於工業領域，提高工業企業研發、製造、管理水平和工業裝備性能的軟件。工業軟件從應用環節可分爲研發設計類、生產調度和過程控制類、業務管理類三大領域，包括我們一會兒要重點提到的電子設計軟件 EDA以及業內使用非常多的計算機輔助設計（CAD）、輔助分析（CAE）實際是工業軟研發設計類軟件的一種。
根據國家統計局數據，2018年中國製造業增加值佔世界製造業份額佔比達到28%以上，但我國企業使用的工業軟件，幾乎全部來自於SAP、西門子等國外廠商。
從當前的公開資料來看，截至2018年底，全球工業軟件市場規模達到3893億美元，同年我國工業軟件的市場規模僅爲1603億元。我國工業軟件市場規模僅僅是全球工業軟件市場規模的十五分之一，考慮到未來我國正處在高速數字化、雲計算轉型的過程中，未來對於工業軟件的需求必定還會持續擴大。在所有的工業軟件中，我國目前最缺的就是EDA軟件。
EDA是芯片行業的關鍵一環
國產CPU和異構AI芯片是我國發展人工智能和雲計算等“新基建”的核心技術。據不完全統計，2019 年全球芯片市場規模已經突破千億美元，隨着數據中心和雲服務的加速推進，未來我國對於芯片的需求還會大幅度增長，國產替代空間廣闊。不過我國的芯片行業能否進入良性循環，還得要看我國能否在EDA領域取得關鍵性進展。
EDA是計算機輔助設計CAD的細分領域，利用EDA工具，芯片設計人員可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統，完成電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程。數據顯示，2018年全球EDA市場規模還沒突破100億美元，EDA相對於幾千億美元的芯片產業來說從產值上看根本不值一提，但如果缺少了EDA，整個芯片產業都得停擺。
在EDA工具出現之前，芯片設計人員只能依靠手繪圖紙的方式來完成集成電路的設計、佈線等工作，但是後來隨着摩爾定律的提出，芯片內部的複雜度越來越高，因此業界開始尋求構建一款計算機軟件來幫助設計人員完成設計，不過真正劃時代的突破到1986年纔到來。
當時在美國國防部的資助下，硬件描述語言VHDL的概念被提出，VHDL語言是識別、讀取不同類型硬件的標準描述，目前VHDL在行業內應用非常廣泛，筆者在前文百行代碼解讀阿里 AloT 芯片平臺無劍 100！，介紹了開源芯片無劍100是基於VHDL描述的。如果把VHDL比作Java，那麼EDA則相當於Eclipse，而芯片則相當於Java編寫的軟件項目，如RocketMQ等，就像C語言大大加速了軟件產業的發展一樣，VHDL的出現也大大加速了芯片產業的發展。
隨着半導體產業的規模日益擴大，EDA 扮演角色越來越重要。不光是芯片設計廠商使用，代工製造商也需要EDA生成的模型，同時芯片模擬與仿真也離不開EDA，可以說EDA是打通芯片由設計到製造整個產業，任督二脈的關鍵一環。
國產EDA產業當自強
EDA市場前三位的Synopsys、Cadence和被西門子約佔全球市場份額的60%，產業集中度並不是太高，不過在中國市場，卻完全是另一一番景象，我國EDA的市場份額95%由上述三家瓜分，剩餘的5%還有部分被Ansys等其它外國公司佔據，真正給我國華大九天、芯願景、芯禾科技等國產EDA公司留下的空間非常少。據估計2018年我國EDA的市場規模僅爲尚未突破百億元。
EDA行業入門門檻高，成本彈性大，對性能依賴性強，我國EDA公司若想突圍，就必須持續投入進行技術研發。不過在研發方面我們和EDA行業的巨頭差距很大，近些來來EDA三巨頭們在研發上的投入都在持續增長，尤其是Cadence公司在研發方面的投入最爲大手筆，近兩年研發支出佔總營收的比例甚至超過40%。
從國外上，美國在去年推出了一項爲期5年、總值15億美元的電子復興計劃——ERI，來支持芯片技術的開發，美國國會也增加了對ERI的投入，每年額外注資1.5億美元。從這我們看到國外EDA企業每年的研發投入達到幾十億人民幣，而國內EDA產業總的規模不到百億，確實存在一些差距。
國內EDA產業起步並不算太晚，國產首套EDA熊貓系統於1986年開始研發，1993年問世。不過之後的國內EDA產業發展就變得曲折，甚至前一段時間的爆款文《我國工業軟件失去的30年》，將國產工業軟件的落後歸結於國家扶植力度的不足，筆者雖然不認爲哪個產業能靠國家補貼獲得成功，不過我們也應該看到與開源替代的IT領域中，比如操作系統方面，我國還是有不少能如RTThread、Tencent OS等一些能夠拿出手的作品，甚至在CPU指令集方面，阿里平頭哥也取得了不小的突破，不但推出了基於開源指令集RISC-V的玄鐵系列芯片，並且圍繞着IoT打造出一片屬於玄鐵910的生態體系。
在EDA這種沒有任何開源替代品的領域中，目前來看國家層面加大政策傾斜與資源扶持力度可能唯一行之有效的道路了。EDA軟件工具涵蓋了IC設計、佈線、驗證和仿真等所有方面。EDA是集成電路設計必需、也是最重要的軟件工具，EDA產業是IC設計最上游、最高端的產業。而且最爲關鍵的一點是，我國EDA廠商還沒有爲旗下產品建立完整的生態鏈，沒有形成完整意義上的閉環，這也註定了國產EDA之路還任重道遠。
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