巨頭之間強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，EDA行業(yè)出現(xiàn)新變革

新思科技宣布，將以350億美元收購Ansys。據(jù)新思科技所說，在收購?fù)瓿珊螅滤伎萍既蝾I(lǐng)先的芯片電子設(shè)計(jì)自動化（EDA）將與Ansys廣泛的仿真分析產(chǎn)品組合強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，打造一個(gè)從芯片到系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，Synopsys在全球EDA市場中占比達(dá)32.14%，遠(yuǎn)超過第二、三名Cadence的23.4%和Siemens EDA的14%。在馬太效應(yīng)的加持下，Synopsys的市場主導(dǎo)地位暫時(shí)很難被動搖。

而Ansys在仿真軟件領(lǐng)域擁有42%的可觀市場份額，同樣穩(wěn)坐CAE領(lǐng)域頭把交椅。即使在EDA領(lǐng)域，Ansys也已成功躋身行業(yè)第四的位置。

盡管軟件行業(yè)中的并購案例司空見慣，但兩大行業(yè)巨頭間的吞并消息，還是引得了業(yè)內(nèi)無數(shù)目光。

此次收購成功，不僅將創(chuàng)造一個(gè)全新的設(shè)計(jì)軟件巨頭，也成為了2024年半導(dǎo)體行業(yè)首批重大并購交易之一。

那么，Synopsys為什么選擇收購Ansys呢？有哪些動機(jī)和原因？


多物理場仿真需求

我們首先采訪到的是國內(nèi)仿真EDA領(lǐng)域的頭部企業(yè)芯和半導(dǎo)體，該公司市場副總裁倉巍表示：“本次收購的驅(qū)動力在于，Synopsys需要Ansys的多物理場仿真和分析工具，來滿足SysMoore世代對EDA的要求。”

當(dāng)前，隨著芯片系統(tǒng)化趨勢加劇，芯片設(shè)計(jì)的尺寸越來越小，加上芯粒Chiplet等3D IC技術(shù)的興起，對多物理場的仿真計(jì)算已經(jīng)是避不開的事情，這就需要廣泛的物理仿真分析工具，以應(yīng)對多物理場帶來的爆發(fā)性復(fù)雜性。

相比與昂貴的設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，前置的仿真驗(yàn)證會變得尤其重要。這正是三大EDA企業(yè)都在向機(jī)械傳熱仿真靠攏的原因。

Ansys在多物理場仿真方面擁有多年積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，其Redhawk-SC和Totem功能，以及專門用于解決3D IC設(shè)計(jì)的熱完整性和高速完整性挑戰(zhàn)的全新功能，如RedHawk-SC Electrothermal等，能夠支持3D IC電源完整性方面的進(jìn)步。

在過去幾年里，Ansys憑借其先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)解決方案，以及開放可擴(kuò)展的多物理場平臺的價(jià)值，獲得了臺積電、三星和GlobalFoundries等頭部晶圓代工廠官方認(rèn)證。以臺積電為例，Ansys成功通過臺積電高速CoWoS和InFO 2.5D與3D封裝技術(shù)的早期認(rèn)證，還與臺積電持續(xù)合作，實(shí)現(xiàn)了面向3D IC設(shè)計(jì)的層級熱分析解決方案。

在近期合作中，Ansys Redhawk-SC和Totem通過了臺積電最新N3E和N4P工藝技術(shù)的簽核認(rèn)證。還有先進(jìn)工藝、多裸片先進(jìn)封裝和高速設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的合作。

此外，為了應(yīng)對技術(shù)復(fù)雜性，包括Synopsys在內(nèi)的諸多EDA廠商也已經(jīng)在與Ansys合作，從Synopsys發(fā)布的消息可以看到，Ansys行業(yè)領(lǐng)先的電源完整性、熱和可靠性簽核工具已與Synopsys的Fusion Compiler平臺、3DIC Compiler平臺和PrimeTime簽核平臺集成，為客戶提供用于芯片、封裝和系統(tǒng)級效應(yīng)的黃金標(biāo)準(zhǔn)簽核精度。這一切都在Synopsys的設(shè)計(jì)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。

作為Synopsys最大競爭對手的Cadence，也通過收購Sigrity、AWR及Integrand Software補(bǔ)齊了從芯片到系統(tǒng)的電磁場仿真分析的短板，成立了獨(dú)立的multi-physics system analysis部門，又通過收購NUMECA、Pointwise和Future Facilities具備了CFD仿真的能力，為后摩爾時(shí)代的系統(tǒng)分析做好了準(zhǔn)備。

也正如聯(lián)訊動力咨詢公司總經(jīng)理林雪萍所言，多年以前，微觀尺寸的EDA軟件和宏觀尺寸的CAE一度分路揚(yáng)鑣。而現(xiàn)在，在摩爾定律走向盡頭的時(shí)候，二者看來又要融合在一起。

可見，以Ansys為代表的仿真軟件廠商在加速3D IC系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面發(fā)揮著重要作用，在EDA等多個(gè)不同學(xué)科提供必要的專業(yè)能力，從而在幾乎所有工程領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建涵蓋眾多物理場的高效工作流程。

基于此，收購Ansys將進(jìn)一步加強(qiáng)Synopsys在仿真工具上的競爭力，更好的應(yīng)對系統(tǒng)級芯片趨勢下多物理場仿真的需求。


EDA行業(yè)的發(fā)展趨勢

1、后摩爾時(shí)代技術(shù)從單芯片的集成規(guī)模、功能集成、工藝、材料等方面的演進(jìn)驅(qū)動著EDA技術(shù)的進(jìn)步和其應(yīng)用的延伸拓展。

在后摩爾時(shí)代，由“摩爾定律”驅(qū)動的芯片集成度和復(fù)雜度持續(xù)提升將為EDA工具發(fā)展帶來新需求。在設(shè)計(jì)方法學(xué)層面，EDA工具的發(fā)展方向主要包括系統(tǒng)級或行為級的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法、跨層級芯片協(xié)同驗(yàn)證方法、面向設(shè)計(jì)制造與封測相融合的設(shè)計(jì)方法和芯片敏捷設(shè)計(jì)方法等四個(gè)方面。

其中，系統(tǒng)級或行為級的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法可以讓設(shè)計(jì)師在完成芯片行為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上自動完成后續(xù)的芯片硬件的具體實(shí)現(xiàn)，同時(shí)支持同步開展應(yīng)用軟件的開發(fā)，以達(dá)到設(shè)計(jì)效率提升的目的。跨層級芯片協(xié)同驗(yàn)證方法則強(qiáng)調(diào)驗(yàn)證工作實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)與封裝、印制電路板甚至整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)相組合的跨層級協(xié)同驗(yàn)證，以確保設(shè)計(jì)的正確性。面向設(shè)計(jì)制造與封測相融合的設(shè)計(jì)方法則追求在芯片設(shè)計(jì)的各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)與制造工藝的融合，以期提升芯片最終生產(chǎn)良率。芯片敏捷設(shè)計(jì)方法則通過算法和軟件需求定義芯片架構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)和快速迭代。此外，在后摩爾時(shí)代，芯粒（Chiplet）技術(shù)已成為重要的發(fā)展方向。芯粒技術(shù)將不同工藝節(jié)點(diǎn)和不同材質(zhì)的芯片通過先進(jìn)的集成技術(shù)（如3D集成技術(shù)）封裝集成在一起，形成一個(gè)系統(tǒng)芯片，實(shí)現(xiàn)了一種新形式的IP復(fù)用。這一過程需要EDA工具提供全面支持，促進(jìn)EDA技術(shù)應(yīng)用的延伸拓展。


2、人工智能技術(shù)將在EDA領(lǐng)域扮演更重要的角色。

近年來，伴隨芯片設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增加、系統(tǒng)運(yùn)算能力的階躍式上升，人工智能技術(shù)在EDA領(lǐng)域的應(yīng)用出現(xiàn)了新的發(fā)展契機(jī)。另一方面，芯片復(fù)雜度的提升以及設(shè)計(jì)效率需求的提高同樣要求人工智能技術(shù)賦能EDA工具的升級，輔助降低芯片設(shè)計(jì)門檻、提升芯片設(shè)計(jì)效率。2017年美國國防部高級研究計(jì)劃局（DARPA）推出的“電子復(fù)興計(jì)劃（ERI）”中的電子設(shè)備智能設(shè)計(jì)（IDEA）項(xiàng)目，描繪出新的AI技術(shù)賦能EDA工具發(fā)展目標(biāo)與方向。其中，提出的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)工具在版圖設(shè)計(jì)中無人干預(yù)的能力”，即通過人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法將設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)固化，進(jìn)而形成統(tǒng)一的版圖生成器，以期實(shí)現(xiàn)通過版圖生成器在24小時(shí)之內(nèi)完成SoC（系統(tǒng)級芯片）、SiP（系統(tǒng)級封裝）和印刷電路板（PCB）的版圖設(shè)計(jì)。


EDA軟件市場競爭格局？

從全球市場競爭格局來看，EDA行業(yè)呈現(xiàn)明顯的寡頭趨勢。全球EDA市場被Synopsys(新思科技)、Cadence(楷登電子)和西門子EDA主導(dǎo)，三家廠商的市場份額估計(jì)超過70%。從產(chǎn)品和服務(wù)情況看，新思科技、楷登電子競爭力比較強(qiáng)，能夠覆蓋電子設(shè)計(jì)全部流程；西門子EDA在PCB(印刷電路板)設(shè)計(jì)工具領(lǐng)域的優(yōu)勢明顯。相比2019年，全球三巨頭市場份額有進(jìn)一步上升的趨勢；從全球EDA市場份額占比74.2%擴(kuò)大到2020年的74.8%，新思科技和楷登電子市場份額占比都有所增長，只有西門子EDA市場占比相對減少。

從國內(nèi)來看，EDA市場目前仍由國外成熟廠商占據(jù)主要市場份額。根據(jù)華大九天招股書援引賽迪智庫數(shù)據(jù)，國際三大EDA巨頭新思科技、楷登電子和西門子EDA在國內(nèi)市場占據(jù)明顯的頭部優(yōu)勢，2020年合計(jì)占領(lǐng)約80%的市場份額。國產(chǎn)EDA軟件占比尚處起步階段。

華大九天占國內(nèi)2020年EDA市場約6%份額，緊隨國際三巨頭之后，成為國內(nèi)市場第四大EDA工具企業(yè)。根據(jù)華大九天招股書援引賽迪智庫數(shù)據(jù)，公司在國內(nèi)EDA市場份額穩(wěn)居本土EDA企業(yè)首位，份額占比保持在50%以上。

并購的趨勢和影響

縱觀2023年，EDA企業(yè)的并購之風(fēng)愈演愈烈，大家普遍希望通過收購來提升芯片設(shè)計(jì)自動化經(jīng)驗(yàn)，以應(yīng)對先進(jìn)工藝帶來的布局、布線、測試等重大設(shè)計(jì)工藝挑戰(zhàn)。

不光是三巨頭，那些二三線的EDA廠商也開始了買買買，如Keysight收購Cliosoft，ANSYS 收購Diakopto等，之前大多數(shù)并購集中于橫向領(lǐng)域，而隨著近年人工智能與新能源汽車的興起，規(guī)模較大的企業(yè)也把目光放到了這些熱門技術(shù)和應(yīng)用上來，通過涉足其他領(lǐng)域來讓自己與時(shí)俱進(jìn)，保證自身的競爭力。

除此之外，系統(tǒng)公司還在參與芯片設(shè)計(jì)，整個(gè)行業(yè)正在從 "設(shè)計(jì)到銷售 "模式向 "設(shè)計(jì)到使用 "模式轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和芯片設(shè)計(jì)可能正在融合。目前的趨勢表明，在未來，從上至電子系統(tǒng)，下至硅工藝，我們可以實(shí)現(xiàn)更廣泛的共同優(yōu)化。這就是新工業(yè)時(shí)代所謂的數(shù)字孿生概念，這種全棧式優(yōu)化可能會要求 EDA 公司不僅僅局限于芯片設(shè)計(jì)，還要擴(kuò)展到整個(gè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

正如三星那樣，在一個(gè)屋頂下能集成客戶所需的東西，提供一整個(gè)配套服務(wù)，從這一角度來看，新思想要并購Ansys就更加容易理解了，二者聯(lián)姻后誕生的不止是一個(gè)EDA產(chǎn)業(yè)的巨無霸，還可能成為主導(dǎo)EDA產(chǎn)業(yè)未來的新趨勢。