EDA(電子設計自動化)工具對于IC設計領域而言,由于可以利用計算機軟件工具將復雜的電子產品設計過程自動化,以縮短產品開發時間,并且協助工程師設計電子產品,提高其市場競爭力,故對IC設計公司與半導體而言,可說是必備之設計工具,也因此更視為IC設計產業的背后推手。
雖然EDA工具在IC設計產業的推動而成長,其市場成長在近兩年產值卻是成長緩慢,大多數觀察家則認為,2004年EDA產業成長形勢不很樂觀,在面對這樣的困境下,EDA工具業者也使出渾身解數,包括以并購方式擴張自己、開拓新的市場領域、以及發展新應用工具等等,其目的就是在受局限的環境中卯進全力,開創市場商機。本文除將介紹2004年的EDA市場外,將以國外、***地區EDA業者的角度,來探討EDA市場的機會與挑戰。
高度挑戰的EDA市場
隨著電子產品的生命周期變化快速,公司成立、競爭、與淘汰是IC設計公司的宿命,雖然如此,在IC設計公司的背后,一定要有EDA工具的輔助,以縮短開發及驗證時間,達到IC量產的最終目的。然EDA的流程繁雜,主要分為兩大項,包括前段流程(CAE)與后段流程(CAD)。
在前段流程方面包括設計輸入(Design Entry)、仿真器(Simulator)、分析工具(Analysis)、合成器(Synthesis)、仿真器(Emulator);后段則包括布局(Layout)、繞線(Routing)、實體設計(Physical Design)、驗證(Verification),EDA軟件的需求者為IC制造、設計業之研發及測試驗證人員。
特別是在SoC的整合風潮下,所有的IC組件都將整合于一顆芯片之內,對于數字訊號、模擬訊號、以及混合訊號的處理,其整合的難度更是有加倍效應,而IC設計者要解決這樣的困擾,都將依賴EDA工具的支持。從另外一方面來看,EDA要符合SoC的環境需求,其本身的整合能力也將勢必提升,而如何整合各種功能的EDA、及要整合要何種地步的EDA工具,都將是EDA廠商未來要挑戰的地方。
在EDA工具方面,目前全球提供EDA工具解決方案的公司,主要包括有Cadence(益華計算機)、Synopsys(新思科技)以及Mentor(明導),這三家公司的市場占有率總和超過60%。***地區EDA領導者為思源科技,之后也有陸續投入的業者如華騰科技與華凱科技等,都紛紛摩拳擦掌搶進此市場。
EDA真的后繼乏力?
在全球半導體市場今年仍有15%~20%的成長空間時,身為半導體產業的背后推手EDA工具市場,其市場潛力卻遠不如半導體產業亮麗,甚至還有多數觀察家認為2004年EDA產業成長形勢不很樂觀。而根據EDAC(EDA Consortium)的數據指出,2003年第三季全球EDA產業營收為9.5億美元,與第二季的9.46億美元相較僅成長0.4%。唯有2003年第四季全球EDA市場規模達10億2100萬美元,比上年同一季度增加了13%,并且闖過10億美元大關,這是自從2001年第一季度以來首次比上年同一季度增加10%以上,重振IT泡沫所帶來的不景氣。
展望2004年,雖然半導體產業仍然有強烈的成長能力,不過受制于全球購買EDA工具的預算仍只有小幅度的成長,預期今年全球EDA產業仍只有個位數成長。此外,也由于近年來景氣不佳,許多投入ASIC的案子也因為ASIC的光罩費用及License等問題而逐漸減少設計或停擺,這也會直接影響到EDA市場的營運,種種都是造成2004年EDA產業成長趨緩的因素。
雖然EDA市場的成長受到了限制,但是還是有相當多的產品機會與市場商機存在。在產品的發展上,隨著SoC的設計愈來愈多樣化,困難度也日益增加,甚至超過50%的設計時間是用于IC設計的驗證身上。為了加速設計者更容易達到實現產品的高量率,可制造性設計工具(DFM)也將是EDA產業的明日之星,除此之外,模擬訊號與混合訊號的設計大幅被市場應用,加上FPGA等設計的起飛,都可帶動EDA市場的商機。
在具有潛力市場方面,在亞洲區域市場,中國大陸挾帶著龐大的消費性市場、及剛起步的設計環境,所以將是EDA繼***之后被重視的區域。還有一區域就是印度市場,此市場是全球IC設計的重要之地,尤其近幾年許多國際性大廠投入下,更讓印度的發展腳步迅速成長,甚至有EDA廠商預估,印度在未來的幾年內將會追上***,也因此EDA廠商對于印度市場特別賦予關愛態度。
至于***是全球IC設計產值僅次于美國的地區,投入IC設計領域的業者更超過百余家,對于***IC設計的產業推動,為***政府近年來大力推動的重點項目,在IC設計的產業發展迅速的環境下,對于國內外投入EDA工具的廠商來說,***市場成為布局的重點區域,再加上大陸及印度等新市場地區,都成為EDA工具的市場新商機。
另外還有一個市場,也是EDA相當重視的領域,就是日本區域。根據調查顯示,日本2003年第四季的營業額達到1.58億萬美元,比上年同一季度增加了9%。日本2003年全年的營業額達到7.49億萬美元,比上年大幅增加了28%。因此日本在全球EDA營業額中所占比率超過了20%。
IC Layout注入強心針
目前EDA工具的產品應用范圍,包括Computer-Aided Engineering(CAE)、IC Layout以及PCB三大領域市場,而根據EDA Consortium預估,在2001年至2006年這段期間之內,CAE工具仍會占EDA市場的大宗,不過在排名第二的IC Layout市場有后來居上的態勢,其復合成長率也超越CAE市場,躍居三者之冠,也成為業界非常注意的發展方向。至于PCB工具應用方面,無論是市場占有率或是復合成長率依然位居第三名。
特別是IC Layout市場,由于傳統ASIC先天上的設計方法,是由邏輯與實體布局設計分離方式設計,所以設計者在RTL到GDSII逐步由上往下(Top-down Methodology)的設計流程上,無法準確預測Routing Delay,導致必須多次遞歸執行邏輯合成及自動實體布局與繞線達到時序收斂。因此2001年半導體廠商特別增加IC布局工具投資,以應付0.13微米甚至以下先進工藝技術的需求。
有鑒于IC Layout將慢慢追上CAE趨勢,預計IC Layout市場產值在2001至2004年之間,其成長力道最為強勁,CAGR為20.1%,而市場規模在2001年更首次突破10億美元。由此可見,IC實現設計工具在整體IC Layout市場中占有舉足輕重的地位;根據Dataquest預測,2003年IC Layout營收額將一舉超越CAE的市場規模,達到16.67億美元,而各半導體廠商對于IC Layout工具的投資預計將在今年年中到達尖峰。
混合訊號后市看漲
在電子產品設計環境愈來愈復雜之下,IC設計不是只有數字及模擬的特性而已,特別是對于混合訊號(Mixed Signal)的設計環境,有日益增加的趨勢,有鑒于此,EDA廠商近期積極推出延展性更佳的混合訊號功能驗證平臺,以搶攻EDA市場的未來商機。
為迎接未來混合訊號的發展市場,明導深次微米部門副總裁暨總經理陳志賢表示,該公司將開始供應ADVance MSTM(ADMS)4.0版。ADMS 4.0還提供更強大的工具能力,工程師無論在數字為主(digital-centric)或是模擬為主(analog-centric)的設計流程中,都能驗證設計,確認其功能符合原始規格。
ADMS 4.0也整合Verisity SpecMan Elite,使得新型混合訊號設計所需的復雜驗證策略更容易實行;這項整合讓設計人員可以更早驗證他們的架構或功能分割,并在整個設計流程中,做為測試平臺而不斷重復使用。這些優點讓工程師更早而且更容易的找出及更正基本設計中的各種問題。
此外,在看好混合訊號應用市場的后市,思源也積極參與***行政院主導之硅導計劃推行,致力于EDA前瞻平臺開發計劃之發展,進行開發混合訊號(Mixed-signal)IC設計自動化布局編輯系統」,并獲評該系統開發具有前瞻且關鍵性之技術。思源表示,整體計劃以兩年為期,預計2005年9月底完成,并將于2006年初產品化導入市場行銷。展望未來思源在原有EDA后端產品Laker系列持續暢銷之下,再添加此一新產品,將可使業績持續成長。
思源指出,在SOC設計中混合訊號所占的面積,一般小于整體面積的20%,但是布局所花費的時間卻超過整個工作時程的80%。此產品即針對此關鍵性的問題予以解決,將「混合訊號」布局由人工提升為自動化,預計可縮減布局時程至少3至5倍的時間,大幅降低IC實體布局所耗費的時間,提升產品導入量產與進入市場的速度,并協助高頻或無線通訊產品設計公司解決多年來無法突破之關鍵技術。
合并效益 大者恒大
EDA市場強調的是提供客戶完整的解決方案,無論是前段或后段支持,以及產品應用的能力,都是目前客戶最需要的項目,所以為了提供更佳的解決方案,EDA廠商唯有不斷的增加本身實力、提升競爭優勢,才能擴張市場占有率,而為了達到此目標,最好的方法就是不斷的購并,以補充本身不足的產品部分。
按照目前全球EDA工具的市場排名來看,其前三大廠也是業界熟悉的Cadence、Synopsys、及Mentor所主導的局面來看,短期應沒有業者再撼動這三家廠商的市場地位,分析這三家廠商的發展策略,除早期就已經跨入EDA領域之外,最主要就是尋找可以互補本身產品的EDA公司,以購并等方式來壯大自己,這樣的發展模式,由于前幾年已經動作連連,因此近期的動作可能減緩,但未來仍會持續延續下去。
從這三大家EDA廠商來看,近三年的購并動作頻繁,各家也針對本身不足之處而特地強化(見表),例如Synopsys在2003年3月購并Numerical公司,以提升該公司光罩技術;對于工藝技術的提升上,Cadence在2002年6月購并Simplex Solutions以加強0.13微米設計技術;而Mentor為了強化仿真加速能力,也在2002年3月購并Ikos;不過最重大影響市場占有率的案子,就是2002年6月Synopsys購并后段布局大廠Avant!,除了與本身產品線完成互補性之外,在2003年的營收上也一舉超越Cadence,成為市場占有率領先的EDA工具公司。
專攻Synthesis的美商穎想科技(Incentia),未來EDA公司將發展成兩種型態:一種是猶如百貨公司的大型EDA公司,產品雖包羅萬象,但不一定適用于每家公司;另一種則是小而美的精品店,擁有一些能符合標準接口,又具有特色的產品,例如Incentia的timing tool速度比一般產品快上幾倍。當精致型EDA公司能提供價格較低又具特色的產品,客戶則愿意選用,因此仍有其發展空間。
從這三家廠商近幾年來的購并動作來看,目前在產品的提供上似乎已經底定,這三家廠商的主管也表態目前應該不會再大舉購并動作,但這不表示未來不會有購并的事情發生。明導國際亞太區總裁楊正義表示,雖然該公司在EDA的前后段領域著墨較少,但以目前EDA前段標準化成熟度來看,就算是特別并購一家公司,然后推出前段產品也并非有利狀況。
在競爭激烈的的EDA市場環境中,只能說大者恒大提供一系列解決方案的業者占居優勢。反觀,小廠或后繼者在面對大廠的夾擊下,在產品提供及未來的發展策略上,將是攸關勝敗的關鍵因素。
近三年EDA大廠購并計劃及主要技術提升
本土EDA力爭上游
雖然亞太地區是目前全球EDA市場中成長最高的區域,加上***本身擁有強大的IC設計能力與經營團隊,不過對于本土EDA的提供上,依然不足以與外商相抗衡,最主要的因素除跨入的時間較晚外,則是提供的解決方案,沒有外商來的完整。目前***EDA的解決方案提供上,仍是以思源為領導者,該公司從早期前段除錯工具起步,目前也已經有提供后段布局的工具市場。而成立于美國的穎想科技(Incentia),也已經在***市場設立分公司,正式進軍***及亞太區市場領域,可望帶動***EDA業者的腳步,為本土EDA注入一股強心針。
思源科技表示,該公司的后段Layout新兵「Laker T1」日前宣布獲日本ASPLA公司認證采用,由于ASPLA公司為日本NEC與Toshiba二大半導體龍頭大廠領軍,協同另9家半導體大廠合資組成的新公司,全力投入SoC相關技術發展并將工藝技術移轉給聯盟成員。此次成功打入世界級半導體大廠,對思源積極擴展「Laker T1」全球潛在龐大商機,預期將是繼Debussy、Laker,另一營運成長動力來源。
華騰為專精于IC測試和錯誤仿真程序提供解決方案及相關技術咨詢服務的廠商。華騰表示,在過去的幾年中,SOC半導體測試成本一直持續的增加,而現在已成為主要生產芯片所需之成本項目。在不久的將來,平均SOC設計的大小,預期會增加到超過5佰萬個邏輯閘。所以產品像華騰科技的虛擬掃瞄器,必需降低應用測試的時間和測試數據的體積。
華騰指出,該公司的虛擬掃瞄器,可以由芯片外的幾個特定接腳,虛擬的進入SOC 里數目龐大的短小掃瞄煉。在芯片內,華騰的專利電路設計是被使來傳送每一個外部掃瞄輸入煉到使用者所挑選之幾個內部特定掃瞄煉,并把它們壓縮至原始的外部掃瞄煉中。
此外,華凱也專精技術在模擬、混合信號及SoC設計的仿真分析驗證工具上。目前該公司經營的主力產品為應用在模擬、混合信號及名為AdiT的SoC設計模擬分析驗證工具。
結 論
綜合以上觀點,EDA市場雖然在研究機構發表中不盡理想,不過對于今年整體景氣及半導體產業復蘇之際,其市場產值仍有相當大的機會后來居上,因此,現階段最重要的策略,就是廠商如何規劃未來的產品發展、及市場布局,諸如以購并方式加強產品齊全度,以擴張本身競爭優勢,或是尋求下波市場突起的應用,等等都是攸關未來勝敗的關鍵因素。
***EDA產業的發展程度不似半導體其它行業如此蓬勃,因此,不管是在公司員工人數、營收及產品線等規模上都顯得較為小型,而且產品多集中在前端主流技術的互補技術上。由此可知,***的EDA廠商皆是循著先集中優勢兵力針對某一環節研發EDA工具,確保在短中期保有生存的空間;至于長期發展就得靠它們站穩腳步后,能否有效率性的經營以及進一步擴展產品線,來創造另一高峰。
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