EDA三大廠停止與華為合作 流片渠道脆弱晶片有休克風險

日前，當被問及華為和美國Synopsys、Cadence、Mentor三家EDA公司（提供晶片設計的工具）的合作時，華為輪值董事長徐直軍坦言，大家都很清楚，這些公司都不能和我們合作了，但天下也不是只有他們。

他還講到，在歷史上，即使沒有工具，也可以生產出晶片，當然對我們有挑戰，效率不會那麼高了，也不會那麼輕鬆了。

英特爾70年代就生產CPU了，這些公司都還沒有成立。

媒體還報導，徐志軍還表示，華為獲得了ARM公司V8永久授權，對晶片設計沒有影響。

鐵流認為，徐直軍的表示充滿了樂觀主義精神，也有很強的安慰客戶和大眾，堅定公司內外信心的考量，EDA工具和ARM V8指令集授權的問題都不像他說的那麼簡單。

什麼是EDA工具

EDA工具是電子設計自動化（Electronic Design Automation）的簡稱，是從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助製造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發展而來的。

利用EDA工具，工程師將晶片的電路設計、性能分析、設計出IC版圖的整個過程交由計算機自動處理完成。

由於上世紀六十七年代，集成電路的複雜程度相對偏低，這使得工程師可以依靠手工完成集成電路的設計、布線等工作。

但隨著集成電路越來越複雜，完全依賴手工越來越不切實際，工程師們只好開始嘗試將設計過程自動化，在1980年卡弗爾.米德和琳.康維發表的論文《超大規模集成電路系統導論》提出了通過程式語言來進行晶片設計的新思想,加上集成電路邏輯仿真、功能驗證的工具的日益成熟，使得工程師們可以設計出集成度更高且更加複雜的晶片。

1986年，硬體描述語言Verilog問世，Verilog語言是現在最流行的高級抽象設計語言。

1987年，VHDL在美國國防部的資助下問世。

這些硬體描述語言的問世助推了集成電路設計水平的提升。

隨後，根據這些語言規範產生的各種仿真系統迅速被推出，這使得設計人員可對設計的晶片進行直接仿真。

隨著技術的進步，設計項目可以在構建實際硬體電路之前進行仿真，晶片布線布局對人工設計的要求和出錯率也不斷降低。

時至今日，儘管所用的語言和工具仍然不斷在發展，但是通過程式語言來設計、驗證電路預期行為，利用工具軟體綜合得到低抽象級物理設計的這種途徑，仍然是數字集成電路設計的基礎。

一位從事CPU設計的工程師表示，「在沒有EDA工具之前，搞電路要靠人手工，對於大規模集成電路有上億電晶體的設計用手工簡直是不可為的......可以說有了EDA工具，才有了超大規模集成電路設計的可能」。

三大廠壟斷EDA工具

中國半導體行業協會IC設計分會理事長、清華大學微電子所所長魏少軍曾表示，「我們要改變以往那種使用先進工藝就代表是先進水平的錯誤認識，Intel用0.13微米工藝能作出2GHz而我們要用45nm才能實現，這就是差距...... 快速提升我們自己的IC基礎設計能力迫在眉睫，這是改變目前中國IC設計業嚴重依賴EDA工具和製造工藝才能實現晶片性能提升的根本途徑，而依賴並濫用IP則導致了中國SoC設計的同質化」。

清華大學微電子所所長魏少軍提到的「依賴並濫用IP則導致了中國SoC設計的同質化」指的是國內眾多IC設計公司大多依賴於ARM的IP授權開發SOC，由於都是購買ARM的Cortex A53、A72、A73等產品，同質化是必然的。

「中國IC設計業嚴重依賴EDA工具和製造工藝才能實現晶片性能提升的根本途徑」指的是很多中國國產SOC/CPU性能的提升嚴重依賴於購買更好的EDA工具和採用更好的製造工藝。

對於依賴更好的製造工藝和嚴重依賴國外IP，因不屬於本文範圍不做討論，重點說下中國在EDA工具上完全依賴國外產品。

EDA軟體方面早已形成了三巨頭——Synopsys、Cadence、Mentor。

Synopsys是EDA三巨頭之首。

國內從事EDA軟體開發的華大九天和這三家現在不是一個數量級的。

誠然，華大九天也想在某些點工具上做些突破，但就整體技術實力而言差距很大。

目前，國內根本沒有深亞微米的EDA成體系的設計平台。

正是因為國內從事EDA工具開發的公司在Synopsys、Cadence、Mentor面前實力過於懸殊，國內IC設計公司幾乎100%採用國外EDA工具。

而且在一段時間裡，看不到縮小和Synopsys、Cadence、Mentor技術差距的可能性。

EDA停止授權風險和影響

徐志軍表示：「在歷史上，即使沒有工具，也可以生產出晶片，當然對我們有挑戰，效率不會那麼高了，也不會那麼輕鬆了。

英特爾70年代就生產CPU了，這些公司都還沒有成立」。

誠然，英特爾在70年代可以不依賴Synopsys、Cadence、Mentor的工具設計和製造晶片，但問題是，英特爾在70年代設計和製造的是性能異常差的晶片，性能差到什麼程度呢？

想必大家對童年時代的386、486、586學習機還有印象吧，在1980年，英特爾推出了80186處理器。

考量到摩爾定律的客觀存在，在70年代，英特爾依靠人工只能完成性能不及186處理器幾分之一乃至幾十分之一的處理器。

（找不到186配圖，拿486的圖湊合吧）

這種處理器性能堪稱古董中的古董，華為如果學習70年代的英特爾模式，基本就只能做這種處理器的。

華為這種產品基本除了留下幾片進博物館之外，其他的晶片基本可以直接進廢品收購站。

還必須指出的是，華為只做Fabless，做SoC設計，關鍵IP購買自ARM，代工依賴台積電，不可能像英特爾那樣一條龍打通。

因而要融入西方國家制定的標準流程，因而EDA工具是必不可缺的。

正如那位從事CPU設計的工程師表示，「在沒有EDA工具之前，搞電路要靠人手工，對於大規模集成電路有上億電晶體的設計用手工簡直是不可為的......可以說有了EDA工具，才有了超大規模集成電路設計的可能」。

那麼，國內有沒有EDA廠商呢，還真有，比如華大九天，但差距和三大廠太大，只有點工具，根本頂不上去。

徐志軍的表態很顯然是為了安慰市場情緒說瞎話。

不過，EDA工具並非致命的卡脖子關口，其實也有應對手段，那就是用XX版的。

只不過用XX版的EDA工具可能會影響企業名聲，以及無法升級製造工藝了。

考慮到摩爾定律已經放緩，無法使用更好工藝的負面影響就被降低了。

台積電才是關鍵命門

在採訪中，仿佛EDA是命門，誠然，如果不考慮XX版的因素，確實挺麻煩，但真的不要臉起來，依靠XX版還是可以過日子的。

其實，華為真正的命門不在EDA，而在台積電。

以華為的ARM晶片來說。

徐直軍表示擁有ARM V8永久授權。

就IP授權來說，如果禁令嚴格執行，新的CPU核與GPU核，ARM肯定是不能賣的。

就指令集授權的問題，有很多種解讀，由於懂CPU的不懂法律，懂法律的不懂CPU，一直沒有定論。

鐵流聽到兩種觀點，一種如徐直軍所言。

另一種是法律界朋友的說法，誠然，這僅是一家之言，僅供參考。

這位朋友表示，商業行為不能違背國家法律，違背主權國家法律的商業合同自始無效。

而智慧財產權，標準認證這些都在美國出口管制法律的範疇內，而ARM指令集授權恰恰就是標準認證。

台積電在代工ARM晶片時有一個環節，就是需要ARM確認，因為這涉及到分帳——即便是指令集授權，依然要向arm支付「ARM稅」，這也是蘋果公司在A7處理器之後走上了獨立設計的道路，依然要向ARM支付「ARM稅」，而且「ARM稅」的金額隨著蘋果手機和平板的熱銷水漲船高。

由於涉及到ARM標準認證，違反美國出口管制法律。

在違反主權國家法律的情況下，還要看該國有沒有管轄權。

就美國長臂管轄來說，條件是使用美國技術高於25%美國就有管轄權。

此前台積電也表示使用美國技術低於25%。

但問題在於25%這個比例是如何計算的，由於台積電的設備大量來自ASML、應用材料，科林、科壘，採購設備的時候都是簽了協議的。

一些工藝和技術也需要西方授權或合作開發，一旦美國進一步施壓，「嚴格」美國技術的比例，台積電很可能像制裁中興那次那樣頂不住壓力，拒絕接單。

一旦發生這種情況，華為的ARM晶片將全面休克。

鐵流認為，川普是在打王八拳，雖然各種「梭哈」看起來氣勢洶洶，但根本打不到要害。

因而鐵流一直認為川普其實是以中興和華為作為「人質」，要求中國拿真金白銀來換。

此前兩國領導G20碰面後，川普宣布鬆綁華為，中國宣布開放金融、鐵路和礦產，鐵流覺得有點像交易。

只不過川普胃口大，經常話說了又不算，繼續漫天要價。

另外，此前台積電一直給華為代工，一方面可能是中興事件後大陸吸取教訓統戰的成果，也有可能是台積電為了商業利益裝瞎賺錢。

其實，不少體制內單位不少晶片就是通過某種方式，在台積電流片的。

按照西方一貫的做法，是不能給這些用在特殊裝備的晶片提供代工服務的，但結果卻是，台積電裝瞎賺錢，還養活了不少處於灰色地帶的中間人。

但這種形態不是常態，一旦川普認清局勢，對台積電施加高壓，以台灣當局「崇美媚日」的本性，華為的流片渠道不容樂觀。

也許有人說，台積電不接單，不是還有中芯國際麼。

先不提中芯國際在技術上和台積電有不小差距。

上次制裁中興時候，台積電不接單，中興找了大陸兩家數一數二的晶圓廠，結果這兩家廠商也不敢接單，原因就在於採購國外設備的時候簽了各種限制性協議。

不過，這也不能全怪境內晶圓廠「缺鈣」，再往上推一步，問題還是出在國產半導體設備不如歐美。

應用材料、ASML、東京電子、科林、科壘等美歐日廠商占據統治地位，國內設備廠商雖然在局部有亮點，但總體上步履維艱。

EDA和流片渠道需要大陸廠商攜手共進

EDA工具和國外差距大，一方面固然有國外起步早的先發優勢。

另一方面，也需要整個產業鏈攜手共進。

使用XX版EDA工具只是權宜之計。

國內單位應對正視問題，齊心協力一起把國產EDA工具一點一點做強。

開發出性能優越的EDA工具，一方面要有良好的算法，這對數學要求很高。

而由於數學這類純理論不賺錢，很多數學人才紛紛改行去來錢快的行業。

另一方面需要和工藝相結合。

雖然在算法方面有可能取得一定的技術突破，但EDA設計的後端工具要和工藝相結合，但國內自主工藝很少有深亞微米的工藝。

目前境內晶圓廠最先進的工藝線都是引進的，還簽署一定限制條款。

正如國家要發展必然離不開完善的基礎建設，這是發展的基礎，EDA工具的研發進步就需要國內自主研發的製造工藝做基礎，由於沒有自主研發的先進位造工藝，所以和工藝結合的那部分就根本不可能取得技術突破。

那如果有了自主研發的先進工藝，就能夠開發出良好的EDA工具了麼？事情沒這麼簡單。

即便有了自主研發的先進工藝，撇開工藝結合，光在算法技術上和國外三巨頭的差距也很遠。

而且算法和工藝相結合很難，需要非常高深的數學理論，這是目前國內很難做到的。

另外，技術發展也離不開商業因素，願意採購華大九天產品的公司相對偏少，而EDA工具的成熟，離不開IC設計公司的大規模應用。

在國外三巨頭占有統治地位的情況下，會導致國產EDA陷入惡性循環——產品有差距導致客戶少，客戶少加劇產品差距。

就國產EDA工具而言，短期還看不到趕超西方的可能性。

因此，國產EDA工具的成長和發展，必須依賴IC設計、IC製造單位或公司的鼎立協助，只有大家協同形成合力，才有希望追趕國外EDA三大廠。

這個過程會比較慢，可能很多年才能實現。

流片渠道也是類似，當下境內晶圓廠的先進工藝是引進的，設備大多從外商購買，這使其遭遇政治風險時，沒準又會「缺鈣」。

要解決這個問題，也需要國內半導體設備廠商、設計廠商和製造廠商共同努力，在一些對性能要求不高的晶片上，以犧牲晶片性能為代價，換取國產化含金量，建設紅色產業鏈，實現獨立自主，自立根生。