在集成电路产业超过半个世纪的发展历程中，电子设计自动化软件（EDA）应运而生并随着技术进步和产业分工不断演化和发展，成为今天贯穿集成电路全流程的基础支撑工具。尽管表现出极端重要性，但电子设计自动化软件的总体市场规模较小。从当前市场结构来看，美国企业处于先发优势和寡头垄断地位，我国在这一领域发展相对滞后且在美国打压背景下发展严重受限，这也成为我国集成电路产业被“卡脖子”的关键领域。在后发者突破先发者主导优势获取发展机会的过程中，电子设计自动化软件领域要尤其重视产业生态的参与和重构，通过在创新生态、产品生态、产业生态和国际竞争生态中实施多层生态战略，逐步构筑起后发企业的生态位优势，驱动电子设计自动化软件的高质量发展。基于赶超和发展的目标，未来在支持电子设计自动化软件发展过程中，应当在顶层设计、系统设计、产权保护等方面发挥国家力量，同时补足在人才和基础创新中的短板，主动融入全球产业生态。

　　国家社会科学基金重大项目“智能制造关键核心技术国产替代战略与政策研究”（21&ZD132）；国家社会科学基金重大项目“数字经济推动新兴产业创新的制度逻辑与系统构建研究”（22&ZD099）；国家社会科学基金重点项目“中国关键核心技术突破路径研究”（20AGL002）；中国社会科学院登峰战略企业管理优势学科建设项目。

　　集成电路电子设计自动化软件（electronic design automation，EDA）是利用计算机辅助完成集成电路生产全过程的工业工具。狭义上的电子设计自动化软件指的是应用在集成电路设计环节，包括用于设计、布线、验证、仿真的辅助工具；广义上的电子设计自动化软件指的是支持集成电路从设计到制造和封装测试全流程的软件及相关服务。电子设计自动化软件是集成电路产业“软实力”的重要内容，也是信息软件业的重要构成。相对于可观测的材料、设备及制造和封测过程，电子设计自动化软件往往隐藏在集成电路的生产过程中，但却是贯穿和支撑集成电路全产业链的关键信息和技术集成，也被称之为“芯片之母”。纵观全球电子设计自动化软件的发展历程，从聚焦设计环节的软件支持，到提供涵盖设计‐制造‐封装测试的全流程一体化服务，体现了信息化与工业化的有效融合。从其背后的知识基础来看，电子设计自动化软件的直接表现形式为计算机工具，但背后融合了图形学、计算数学、微电子学、拓扑逻辑学、材料学及人工智能等多元技术，是集成电路的运算、功耗、制程等总体目标具象化为设计图案、制造流程、封装工艺等基本工具的过程内容。

　　集成电路电子设计自动化软件当前的全球竞争格局从根本上源于其发展和演化的历史逻辑，在集成电路精细化发展和产业大分工的背景下，美国企业不断强化在这一领域的控制力，并使之成为影响和控制全球集成电路产业的“利器”。从2019年5月美国商务部全面限制华为采购用于生产半导体的软件、技术和零部件，到2022年8月13日美国商务部全面限制用于设计全栅场效应晶体管（gate‐all‐around field‐effect transistor，GAAFET）软件对华出口，美国不断加紧了对我国集成电路电子设计自动化软件的出口和技术限制，并在其国家战略体系、政策体系中不断强化对华技术、人才、产品的全方位限制，并将其作为围堵和孤立我国在数字经济时代赶超发展的重要“一环”。

　　立足于领先企业主导的竞争生态优势、“产品‐用户”技术路线锁定的用户生态、国家干预下的排他性生态等现实困难，需要从生态视角来审视我国作为后发者突破的战略选择，尤其是通过构建创新生态、产品生态、产业生态和国际竞争生态的多层生态战略具有重要的现实价值。本文在分析集成电路电子设计自动化软件发展历史逻辑和理论逻辑的基础上，分析我国在集成电路电子设计自动化软件的全球竞争地位，并在此基础上结合国产替代和后发赶超的总体目标和现实困难，提出我国集成电路电子设计自动化软件发展的多层生态战略和相关政策建议，以期为我国集成电路产业安全、高质量发展夯实基础。

　　电子设计自动化软件是提高集成电路生产效率的重要工具，也正是集成电路的发展提高了设计软件的算力，进而为集成电路发展提供了良好的支撑，软件和硬件表现出相互促进的演进态势。尽管并未像集成电路遵循摩尔定律一样的快速迭代，但是，随着集成电路从大规模集成电路（large scale integration circuit，LSI）向超大规模集成电路（very large scale integration circuit，VLSI）再到极大规模集成电路（ultra‐large scale integration circuit，ULSI）的发展，电子设计自动化软件也表现出典型的模式跃迁。

　　1958年，仙童公司的罗伯特·诺伊斯和德州仪器公司的杰克·基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开启了利用平面化思路设计电子线路的时代，实现了晶体管、二极管、电容、电阻等多种电子元件和分立器件整合的集成电路发展。集成电路的发明本质上就是利用平面化思路重新设计电子线路，设计自始至终都是驱动集成电路行业效率提升进而实现摩尔定律发展的重要工具（刘建丽，2023）。在集成电路产业发展早期，由于集成在电路板上的晶体管数量较少、单个晶体管物理尺寸较大，芯片设计的重要性未能凸显出来。设计往往是由德州仪器、摩托罗拉、国际商用机器公司等大型一体化企业内部的部门完成，手工设计、制造和封装是主流，设计的电子化程度不高，可称之为企业内的手工设计阶段。

　　制造企业往往依靠手工在坐标纸上描绘出晶体管图形（版图），之后输入图形发生器，再用“刻红膜”的方式制做掩膜版，其核心目标是制造出电路制造的图案掩膜版。但是，这一阶段所积累的电路技术、布线规律等，为电子设计自动化软件的发展提供了底层的知识积累，例如，1963年仙童公司提出的互补金属氧化物半导体（CMOS）电路技术构成了逻辑电路的基础；1963年仙童公司设计了第一颗集成运算放大器电路μA702是模拟电路的技术实现；1967年贝尔实验室发明的非挥发存储器成为可擦除可编程只读存储器（erasable programmable read‐only memory，EPROM）、电子式可擦除可编程只读存储器（electrically‐erasable programmable read‐only Memory，EEPROM）和非易失性存储器（Flash）的基础；1968年国际商用机器公司发明的动态随机存取存储器（dynamic random‐access memory，DRAM）成为内存的标准形态；1979年通用电气公司提出的绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）构想为后来高频、高压电力电子的应用奠定了基础；1980年东芝公司发明的NOR Flash（“或非”逻辑门电路闪存）及1987年发明的NAND Flash（“或与”逻辑门电路闪存）成为非易失性固态存储广为应用的基础。

　　随着单位面积晶体管数量的快速增加、整合的电子元件不断增多，集成电路产业进入大规模集成电路（LSI）阶段。此时，依靠手工的电路图输入、布局和布线难度较大，集成电路制造企业对电子自动化设计软件有了新需求，而集成电路本身的性能提升使得其才具有支撑软件开发的能力，此时电子化的设计自动化软件才开始出现。此外，随着可编程逻辑技术（programmable logic device，PLD）的发明和应用，开发人员尝试将整个设计工程自动化，通过计算机辅助设计（computer aided design，CAD）实现交互图形编辑，电子设计软件不再仅仅满足于完成光刻掩模版的出图，还包括晶体管的版图设计、布局布线、设计规则检查、门级电路模拟和验证等，这也是电子设计自动化软件的早期发展阶段。

　　然而，受当时集成电路行业一体化发展模式的限制，电子设计自动化软件以大型一体化芯片制造公司内部开发为主，其以企业内电子设计自动化软件（in‐house EDA）的形式存在，市场上仅有少数商用的电子设计自动化软件公司，如Applicon、Calma、Computer Vision等，且这些公司的重心还是偏向于机械类的电子辅助设计软件开发。

　　发展到超大规模集成电路（VLSI）阶段，集成电路的规模和产品复杂度呈现数量级的攀升，用预先设计好并经过验证的模块来构建复杂的电路系统成为集成电路设计方法学的重要思路，并自此促生了IP核（intellectual property core，后文简称IP核）从设计中的分离并成为相对独立的业务类型。在此过程中，随着晶圆代工厂模式（fabless）的涌现，以及集成电路应用的逐步渗透和需求的扩张，大量专注于集成电路设计的公司开始涌现。但是，由于大量中小企业缺乏开发自用电子设计自动化软件工具的资源和能力，因此产生了大量的外部商用需求。自1980年卡弗尔·米德和琳·康维发表的《超大规模集成电路系统导论》第一次提出用语言编程的方式设计芯片后，硬件描述语言（very‐high‐speed integrated circuit hardware description language，VHDL）就成为电子设计自动化软件的主流语言。此后，电子设计自动化软件企业迅猛发展，其功能也不断丰富和延伸，电子设计自动化软件工具功能开始包括自动布局布线、定时分析、逻辑模拟、仿真故障等。新思科技（Synopsys）、铿腾电子（Cadence）和明导公司（Mentor Graphics）均成立于这一阶段，并立足于自身的技术和产品优势实现在专业领域的领先地位。例如，新思科技创立之初即推出的逻辑综合工具Design Compiler把芯片设计思路抽象化，将底层细节都归并到库和计算机辅助工程工具中，芯片设计工程师可以使用硬件描述语言编写代码来实现芯片功能，功能验证后再通过逻辑综合工具将硬件描述语言转换成逻辑电路图，最后进入制造环节。这极大地提升了集成电路设计的效率，引发了芯片设计行业的流程变革。至此，数字逻辑设计（前端）和数字实现（后端）开始分化并进一步推动芯片设计的专业化，新思科技也据此奠定了其在半导体逻辑设计工具的市场优势。

　　为满足电路的电流通断、信号放大和功率控制等功能，分别衍生出逻辑电路、模拟电路和分立器件等不同的集成电路产品，它们在基本特性和功能方面的差异，使得对电子设计自动化软件和IP核的需求也表现出较大的差异，在这一领域也涌现出诸如安世（Ansys）、是德科技（Keysight）等在模拟电路设计软件和IP核具有优势的企业。这些企业利用其在特殊应用领域的专业化优势，成为集成电路设计软件和IP核的综合性供应商。这一阶段，在国际繁荣的电子设计自动化软件发展进程中，西方国家妄图将中国排除出全球化体系，电子设计自动化软件等高科技产品和软件被禁止向我国出口。在巴黎统筹委员会禁运的压力下，我国于1986年成功研制出首个自有的集成电路计算机辅助设计工具“熊猫ICCAD系统”，并于1993年全面问世，成为我国电子设计自动化软件发展的里程碑式事件。

　　进入极大规模集成电路（ULSI）时代，集成电路上的晶体管物理尺寸已接近人类认知微观世界的极限。与此同时，集成电路产业分工进入了加速阶段，以系统级软件保障分工后设计、制造、封测企业的有效协同变得尤为重要。从集成电路产业发展的趋势来看，出于控制成本及加快产品研发和市场化进程的目标，不断创新集成电路生产的工艺、强化流程的标准化便成为自然选择。工艺标准化不仅表现为制造、封装的大规模工业化，也表现为设计环节对大量通用IP核模块的组合及电子设计自动化软件的大量普及；流程的标准化更多地体现在从一体化企业分化为更为专业化的产业链细分企业，电路设计与晶圆制造分离，IP核开发与电路设计分离，电子设计自动化软件服务与电路设计分。