EDA难在何处?

本文来自:启哥有何妙计,作者:陈启

赤道附近的人光着膀子,所以皮草生意想象空间巨大。

我有两个同事,就叫老钱和老吴吧,最近干了一件巨搞笑的事,他们两个就华大九天的股价,争论不休,最后搞了一个对赌:

当华大九天每天中午收盘价涨破103元的时候老吴请老钱吃饭,反之,股价跌破97元就是老钱请老吴吃饭。所以两个人不是说说,是真金白银的对赌,每天请吃饭,包括但不仅限于楼下食堂,沙县,老乡鸡,老娘舅,黄焖鸡米饭,重庆鸡公煲等,单次不超过30元,当日中午行权立刻结算。

OHHHHHHH,这个我熟,这不是美式期权么~,我这人最喜欢别人请我吃饭了,白吃白喝是最香的!

前天他们又因为华大九天到底应该值多少市值,又加码了,如果华大九天的股价涨破150元,就是老吴请老钱吃一年的饭,反之跌破50元,就是老钱请老吴吃一年的饭。

说白了,就是老钱坚定看好,坚信华大九天能起飞,甚至喊出1000亿看2000亿市值的豪言,老吴绝对不看好,认为华大九天属于明显高估了。

我听说后,激动地像苍蝇一样搓了搓手,我能加入战局么?我选芯原股份,谁跟我对赌一年的饭???

两个人异口同声:滚……………………   -_-


01

EDA全村的希望


EDA这个东西,大家都知道,是芯片设计的基础工具。

最早以前的芯片设计的电路图还是用手画的,随着晶体管数量越来越多,现在的芯片里动不动就是集成上百亿个晶体管,显然已经远超人工范围。所以从上世纪70年代开始EDA辅助软件公司开始兴起,到现在EDA工具成为了芯片设计必不可少的工具。

目前EDA三巨头,Cadence、Synopsys和Mentor Graphics,是这个领域的绝对巨头,而且Cadence和Synopsys还是美国公司,Mentor以前也是美国公司,但在2016年的时候被德国西门子以45亿美金收购了,并入西门子原有的数字化工业部门,并改名为Siemen-EDA,但是业内出于习惯还是叫Mentor。

联想到此前,美国在半导体行业对中国蛮横打压,2018年搞中兴,随后搞华为,到去年8月份甚至将部分EDA工具放入禁止出口名单内,全大陆都不允许使用GAA晶体管设计的EDA,迫使中国厂商无法再使用美系EDA工具,所以这种情况下华大九天就成了全村的希望。

当时华大九天上来第一周就被干上1000亿市值,我一时目瞪口呆。

确实你从炒股的逻辑上来讲,华大九天是概念最正宗的EDA概念股,德玛西亚电子和广立微,虽然也挂着EDA的概念,但是和华大九天是专为前道设计而生还是不一样,德玛西亚电子和广立微更多是在部分功能,以及EDA测试和验证环节和华大九天还是有点不一样。

所以确实华大九天稀缺性拉满,情绪估值上来,你挡都挡不住。


02

揭秘芯片设计的流程


从一颗芯片的设计流程而言,至少包含三个阶段,前端设计,功能验证,后端实现。

图片来自网络

一、前端设计:RTL设计,逻辑设计

到现在首先设计人员在确定需求之后,用硬件描述预言HDL(Verilog、VHDL等)来描述。

描述硬件电路,抽象地表示电路的结构和行为,如何组成,完成什么功能?

HDL描述的两种方式:1、结构描述:若干部件用信号线互连形成一个实体;2、行为描述:反映信号的变化、组合和传播行为,特点是信号的延迟和并行性;

HDL的作用是具有与具体硬件电路无关和与EDA工具平台无关的特性,简化了设计;支持从系统级到门和器件级的电路描述,并具有在不同设计层次上的仿真/验证机制;可作为综合工具的输入,支持电路描述由高层向低层的转换;

请注意的是,这基本是按数字电路来,模拟电路不尽相同。

随后就是第二阶段的功能验证,行话也叫前端仿真。

二、功能验证:前端仿真

主要是检验RTL级的HDL设计是否实现了Spec.需要的功能。

仿真:先对设计进行一系列的激励(输入),然后有选择的观察响应(输出)

激励与控制:设置输入端口,输入激励向量;

响应和分析:及时监控输出响应信号变化,判断是否正确、合法;

常用的仿真EDA工具:VCS (Synopsys), Modelsim(Mentor), NC(Cadence)

三、后端实现:逻辑综合+时序分析+布局布线+版图验证

后端实现,也就是后端仿真,

逻辑综合

将描述电路的RTL级HDL转换到门级电路网表netlist的过程;根据该电路性能的要求(限制),在一个由制造商提供的包含众多结构、功能、性能均已知的逻辑元件的单元库的支持下,寻找出一个门级逻辑网络结构的最佳实现方案,形成门级电路网表netlist;

此时的EDA包含三个阶段:转换,优化与映射。常用工具Synopsys的Design Compiler。

然后是时序分析,时序分析一般采用静态时序分析STA(Static Timing Analysis),以验证门级逻辑网络结构netlist的时序是否正确,STA工具的基本思想: 在netlist中找到关键路径,而关键路径是netlist中信号传播时延的最长路径,决定了芯片的最高工作频率;

常用的时序验证EDA工具:Synopsys的PrimeTime。

布局布线

将门级电路网表(netlist)实现成版图(layout),这个和后面做掩膜板密切相关。

常用的EDA工具:Encounter(Cadence)、Astro (Synopsys)

版图验证

这里包含DRC和LVC。

DRC(Design Rule Check,设计规则检查):保证版图的可制造性,保证版图满足芯片制造厂的版图设计规则(Design Rule);

LVS(Layout Versus Schematic,电路规则检查 ):证明版图与门级电路网表netlist的一致性;

常用的EDA工具:Mentor的Calibre,Synopsys的Hercules;

后端仿真

后仿真是保证版图是否满足时序的要求,在后仿真之前首先要进行参数提取,提取版图的连线时延信息(RC Extract),后仿真STA等;

常用的参数提取EDA工具:Synopsys的StarRCXT

常用的后仿真STA EDA工具:Synopsys的PrimeTime

在做完逻辑综合+后端仿真,最终得到的是GDSII文件。

大家可以看到上面的各种EDA工具,显然都是三大EDA的,特别是Cadence和Synopsys的基本占据了最关键的部分。

据我所知,国产EDA软件们,仅仅是在后端验证方面有一点点量,前端设计和仿真基本没人用,而且国产EDA水平也不成熟。

华大九天在模拟方面已经占有一定的量,同时有传言,国内某FAB大厂的模拟部分将不在和Cadence续签,转给华大九天,大约是1个亿的订单,我猜老钱就是因为这个消息对华大九天信心满满。

国内真正做前端设计工具,应该是芯华章他们,华大九天在最关键的数字电路设计方面目前并没有什么特点。


03

EDA难在何处


EDA说到底只是一个工具,一个软件,中国这么多软件人才,难道就不能开发一个类似工具的把Cadence给替代掉吗?

到不是说完全不能替代,就目前而言,国产EDA软件提高渗透率至少需要克服以下困难。

以点到面,组合出击

EDA并不是只是一个软件,它是一套软件,上面在各芯片设计流程中已经例举了很多细分功能了,有敲DHL硬件的,有做逻辑仿真的,有做工艺仿真的,有自动布线的,甚至还包括掩膜板的计算,光刻OPC计算等FAB厂的各种工具。

总之,它是从头到尾的全流程工具!

显然国产EDA这方面是有明显短板的,目前包括华大九天在内的还没有一家公司能做到全流程开发,华大九天可以做到大部分模拟流程,但是数字方面不行。思来想去,我只能想到如果对抗三巨头,必须要某应用层面非常有特点,且其他方面无短板,才能慢慢让使用者接受。

Mentor,就是重点突击一个点,他的PCB和部分光刻计算做的特别好,所以活的特别滋润。

换句话说,必须要形成一个组合拳出击,这套软件不仅要有特点,还得不能有明显短板,至少对比Cadence不能有太大短板,否则工程师体验感奇差,一线工程师饭碗要紧,还是你国产替代口号要紧?

理论到现实,工艺能验证

Cadence之类之所以强,是他们不仅仅是个工具,还是一个强大的仿真软件,准确的说EDA是一个巨大的跑数学算法的软件。

芯片设计完就是要流片的,而流片就是掏出大量真金白银,人人都希望一次流片成功,否则就是巨额流片资金打水漂。避免打水漂,所以前期要做充足的仿真验证,且模拟仿真的结果和实际效果尽可能的接近,Synopsys们强就强在,他们跑仿真的结果非常准确,理论上设计的晶体管模型和和实际工艺误差非常小。

一个晶体管模型,包含直流电,交流电,静态,瞬压,噪声,压力,射频,可靠性,发热量,甚至还要考虑纳米尺度下各种问题,寄生效应,短沟道效应,闩锁效应,尾流效应,势垒跃迁,隧穿,弹道运输效应……,晶体管工艺尺寸每缩小一代,就有更多的物理问题出现,

EDA仿真工具就是用数学公式把所有的有可能出现的问题都计算一遍。

同时,在自动布线工具里,以英伟达H100芯片为例,这里面有800亿个晶体管,相当于要计算并画出这800亿个晶体的互联拓扑结构,用计算出最便捷,最优化的路径,你说这个软件算法要多牛逼?

Synopsys首席运营官Sassine Ghazi曾表示:“在硅方面,Synopsys拥有DTCO等解决方案,能够通过和晶圆厂的密切协作,帮助客户去做制程流程的建模、模拟、验证,这对于已经迈向高级技术制程的客户企业来说,是一个重要的推动力量。

话就很明显了,老子和FAB厂合作这么多年,有巨丰富的经验,谁能和我比?

确实Synopsys的很多TCAD工具,正在被SMIC,TSMC,GF,INTEL等公司大量且长期使用,一边不断的积累经验,一边不断的更新版本。

EDA甚至周周都有更新。

习惯成自然,强大的生态圈

做过芯片设计的工程师都知道,Cadence们的EDA软件里,包含了大量工具包,特别是内嵌了各种IP,Synopsys这部分IP业务甚至占到总收入的17%,所以这两家是全世界排第二和第三的IP供应商,第一当然是ARM了。

EDA内嵌各种好用的IP,这对于开发人员而言是一个巨友好的体验,谁不想快点,早点把活干完呢?靠肝下去,工程师的头发又要少不少了。

EDA+IP的生态圈一旦建立,就像坚不可摧的城墙一样,惯性的力量太强了。

此事,我特意问过某IP公司大佬,EDA公司会不会不支持你家的IP,毕竟他们家EDA和IP都有,且IP业务和你存在一定竞争关系,虽然大佬表示自己家IP并非没有机会,只要比Synopsys提供的IP好,设计人员该用还得用。

但是据我所知,你想要在别人的EDA上用你的IP,基本上你得把底层代码发人家,基本和裸奔没啥区别。

想想还是有点慌的。

此外由于Cadence们,针对包括全世界的高校,都推出了巨便宜的套餐,从工程师们的大学时代就开始培养使用习惯,久而久之,很多人就只会用这一种EDA软件,你突然说要换国产EDA,他都没用过,你让他怎么用???

万一一个不爽,工程师们集体喊跳槽?你说换个EDA软件难还是招一个靠谱的工程师难?

这点上我建议华大九天们为首的国产EDA公司们,强势介入高校,想要做大做强,必须从娃娃抓起,应该用近乎免费的方式给他们用,实在不能免费,就让国家cover一部分成本,为培养未来工程师的使用习惯打下坚实的基础。

以上几点是我自己的认知总结,欢迎大佬们拍砖。


04

信仰就要猛干?


老钱和老吴两个人就昨天华大九天现在500多亿市值到底是不是高估,争论了足足一个多小时,今天中午我也加入战团,加入老吴阵营,因为我也觉得500亿有点贵,你说200亿,那赌一把就赌一把,500亿难道已经不是预期打满了吗?还能怎么玩?

但是老钱坚决不服,认为我们都是不懂的华大九天,特意指出你们都没认识到它巨大的β弹性。

我:??????你怎么不说你啤酒肚弹性更大呢。

好家伙,我不敢说我是全中国最专业的半导体分析师吧,我要是去卖方,电子组前三必然有我一个位置吧,同意的评论区打1,不同意的打2。

老钱居然说我对半导体没有信仰!

我:老子拿了一年半以上的芯原股份,现在还亏40%,你跟我说我对半导体没信仰???

老钱:切,你芯原能有什么弹性?能有华大九天弹性大?

这是老钱对华大九天走势的看法,他觉得短期内有震荡波动,未来肯定是重回千亿市值。

于是我说有没有可能,未来华大九天走的是当年沪硅的剧本?

上市到现在沪硅走势图

而且从节奏上也很像,沪硅当时上市的时候,赶上半导体国产替代潮,而沪硅作为绝对的行业龙头,多方看好,典型的情绪驱动,因此三个月内直接从9.5的开盘价最高干到69元,足足涨了7倍多,市值也站上1500亿。

这1500亿市值,把我都看傻了,于是在市值最高的那天,我发出了灵魂拷问:

1500亿市值的沪硅不仅可以买下环球晶+科锐,还能倒找400亿,凭什么?

随后的两年半,到现在基本就是一路跌,现在维持在500亿左右的合理市值,和1500亿相比,削了的一大半。

同样当时也是因为贸易摩擦,禁EDA软件下的情绪催动,华大九天也是来的极其迅猛,上市开盘69元,一周后连续拉升直接站上145元,千亿市值。

显然哪怕华大九天再好,也禁不起千亿市值的拷问,在随后至今的半年时间内跌去一半市值,现在还剩500亿出头。

你这千亿市值经历过就经历过了,难道你还想再来一遍?

老钱不服,他说反问我,现在是不是半导体底部?是不是周期和股价都是底部?

我说是,基本算底部,确实很多大公司的市值也基本调整到位了,PE也就30-40倍,甚至有更便宜的,基本面不敢确定是底,但是估值基本到底了,基本没啥β估值在里面,只剩α。

他又说,既然现在底部都值500亿,那么如果周期回暖,是不是重回1000亿?

我:??????

滚!有没有可能,现在华大九天500亿市值都已经预期打满了,未来几年内,是消化估值的,如果满足预期,就股价就不动,如果低于预期那就是杀估值?从500亿往下杀?

A股就这样,一旦不如预期,都不用等到你财务暴雷,提前半年就开始往下杀,再看看当年汇顶,千亿市值,现在只剩零头。

老钱又反驳我说,你到底看不看新闻?现在闹成这样,你觉得还有可能回到过去吗?你觉得难道华大九天的渗透率不存在大爆发的可能性吗?你天天瞎鸡儿吹你的裕太微300亿,你也不是在喊裕太微网络芯片的渗透率上升,存在巨大的预期差,现在还是带U亏钱的,我觉得裕太微也是高估的,你还天天喊芯原股份千亿呢,牛能上天都是你吹的吧。

牛在天上飞,真不是我吹!(图片来自网络)

我:老子又不是瞎吹,我有依据的好哇,裕太微背后站的是世界级的电信巨头华为,华为这根大腿抱紧就行了,你自己说华为网络芯片有多大的量?美系博通,马威尔的芯片以后买不到了,难道华为电信设备的业务喝西北风吗?华为不支持裕太微支持谁?基本盘预期打满就有250亿市值,再加车规上量就当锦上添花加50亿的情绪估值,300亿,哪里高估了?

再说了,芯原的IP业务模型比你华大九天卖EDA好多了,一个IP能复用,华大九天卖EDA,都是一年一租,体量和卖IP没法比!而且费用化后芯原利润率能干到90%,收入就是利润,戴老板用20年时间来证明这条路是通的,而且今年就能摘U,所以这段时间走的特别稳。

所以我坚信300亿的芯原股份是低估的,根本不算贵,阿狗阿猫的公司市值都比它高,凭什么,芯原股份现在从底部上来才20%,还有更大的空间弹性好吧,而且你的华大九天渗透率突然提高逻辑根本不对!EDA根本就不存在大爆发可能,你又不是IC设计公司突然出爆款。

以我的理解,EDA这种软件工具领域行业整体是缓慢增长性,增速也就在10%出头,全球应该是1000多亿元的市场空间,中国大概是10%的市场,大概是100亿出头。

你华大九天不可能出海去卷三巨头的吧,所以华大能做的就是国内这100多亿的市场,这个市场里,算国产替代给你搞到15%的市场份额,也就15亿元,就算华大九天一家全吃了,也就15亿收入,15亿收入大家都看到瓶颈区了,怎么给500亿市值???现在500亿已经是最乐观的情况,透支未来三年的利好预期了好吧。

再说了,三巨头又没说完全要禁,普通公司照样用三巨头的EDA,用的好好为什么要换?前面说过了,换EDA阻力太大了,有没有15%的份额真不好说。

老钱不服气,又说:半导体行业全面脱钩是确定的,15%的份额你给太少了,不应该是80%吗?如果80亿收入给1000亿估值难道不可能吗?过去年几年多少当年30-50亿收入公司给千亿市值,你的最爱士兰微,21年全年也就70亿收入,但是21年7月份时候不照样千亿市值?这么大的市场空间你狗眼瞎了看不到吗?

这个硬脱钩的预期还真不好反驳,以前我也不信,现在真他不好说。

我憋了半天,最后说了这么一段话:

你讲故事的水平可以瑞幸咖啡的老板陆正耀有的一比了,当年瑞幸咖啡讲得故事跟你思路差不多,全世界大部分人都他妈喝咖啡的多,但是中国人喝茶的多,所以咖啡在中国渗透率不高,如果中国人都喝咖啡,渗透率提上来,那就是一个巨大的市场,你这逻辑和瑞幸当年出120多亿美金,1000多亿的市值一毛一样!

老吴,凑上来说了句更经典的话:

赤道附近的人光着膀子,所以皮草生意想象空间巨大。

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