卷进“芯片的窄门”，卷赢只是时间问题

刘绪刚

星船知造

有些领域以“年”为单位就足够跑马圈地，但EDA领域无法被迅速催熟。
乍一看，EDA（电子设计自动化）这个领域我们怎么那么菜。国内前三加在一起市值还不到美国一家头部的十分之一。
仔细一看，也确实不太行。大多只能做“点工具”工作，无法像美国同行一样拥有全流程技术。有国内客户就说了，“总不能让我们下游为了国产替代，对接几十家上游企业吧？”
这些说法都没错。但放到更大背景下，我们对这个领域的明天是绝对乐观的。这也是我们写作这篇稿件的原因。
这个小众领域目前不是太卷，而是恰恰还没到最卷的时候。
中国会卷赢这道“芯片的窄门”，一切只是时间问题。

                               
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中国芯的冷僻战场
对大国而言，“造还是买”一直是一道经典多选题。
如同一块块插在不同岔路口的多向指示牌，考验着赶路者的综合判断力。
四十年前，中国如今领先全球的风洞技术就差点在这条岔路口下折戟。风洞（wind tunnel）即风洞实验室，通过人工气流来模拟飞机、汽车周围气流的情况。当时倾向“买”的理由是——“便宜”。
“风洞一响，黄金万两”，是出了名的耗电大户，让当年时不时拉闸限电的中国电力行业雪上加霜。相比之下，通过购买国外软件，用电脑模拟气流情况，其成本远低于自建风洞。连美国波音777相关测试都可以靠3D计算机辅助设计（CAD）完成。

                               
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最后在钱学森的坚持下，中国风洞得以完整保留。钱学森的解题思路是，中国的风洞要保留，中国的计算机和软件技术也要发展。
这一极具远见的坚持为今天带来至少两个收获。一是如果没有自己的风洞技术，我们数个高端产业就发展不起来——我国从导弹、高超音速飞行器，到民用领域的国产大飞机C919、中国汽车，都得益于自己的风洞技术。有些新型设计也还是风洞为主，软件很难模拟，比如乘波体飞行器。

                               
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央视发布的一段短视频，画面右上角标注着“JF-22激波风洞”的字样

二是为我国工业软件存在的卡脖子风险留了一道“后门”。
中国工业最大短板之一就是工业软件。中国工程院院士倪光南就说过——美国密西根大学Roe教授放过一句狠话，大意是，如果美国与欧盟对中国禁售工业软件，“中国飞机汽车制造商就又要回去吹风洞了。”
工业软件四大类别:
●研发设计类软件(CAD/CAM/CAE/EDA/PLM )
●生产制造类软件(PLC/DCS/SCADA/MES)
●经营管理类软件(ERP/SCM)
● 运维服务类软件(MRO)
面向不同领域的工业软件千差万别，无法一概而论。总的来说，我国目前的情况是“经营管理类软件强、设计研发类软件弱”。——卡脖子最严重的是研发设计类软件(CAD/CAM/CAE/EDA/PLM )。
这其中，最落后的又当属研发设计类中面向集成电路设计的EDA。
作为一种利用计算机辅助完成集成电路芯片的设计、制造、封测的大型工业工具，EDA几乎贯穿集成电路产业链的每个环节——遏制住EDA的发展，就等于扼住芯片产业发展的咽喉。
乍一看，中国EDA企业战斗力很弱。
市值上，截止4月7日，Cadence（美国楷登电子）总市值约839亿美元。Synopsy（美国新思科技）总市值约877.81亿美元。
相比之下，我国EDA三剑客，华大九天(301269.SZ)（截止4月3日总市值444.29亿元人民币）、概论电子(688206.SH)（截止4月3日，市值67.37亿元人民币）、广立微(301095.SZ)（截止4月3日，市值112.36亿元人民币）——加在一起不到一家美国头部的十分之一。
市场占比，美国三强Cadence（楷登电子）、Mentor（西门子明导电子，Siemens EDA）、Synopsys（新思科技）占据全球EDA七成以上市场份额。中国在EDA领域的自给率刚过10%。上述三巨头在中国市场占比同样高达七成以上。
再仔细一看，论单打独斗，也确实菜。目前国内EDA企业大多还是“点工具公司”，而美国EDA三巨头拥有全流程技术和全流程解决方案，下图：

                               
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巨大实力差距下，趁着今年Synopsys的两次大并购掀起国内EDA讨论热潮时，《星船知造》和EDA从业者及使用EDA的下游客户聊了聊，吐槽和悲观的点有：
有人说，我也想用国产软件，但光靠情怀，没精力对接十几家国产EDA企业（因为国内大多是点工具公司）。所以市场还是国外的。
有人说，EDA市场就这么大，一说要突破“卡脖子”，这几年涌进来的创业公司也太多了吧，有没有必要那么卷。
也有朋友说，美国EDA三巨头崛起走的都是收购整合路线，哐哐砸钱，（华大九天、广立微、概论电子）也上市好几年了，“上市就是让你有钱去做并购的。怎么到现在也没并购个能打的出来？对面断供怎么办？”
也有人好奇，云计算到底能带来啥？（神州数码、软通动力、鼎捷软件成为阿里云产业伙伴。思尔芯与腾讯云共同打造EDA云服务等）

                               
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上述说法都没错。但放到更大背景上，《星船知造》对国产EDA的明天是绝对乐观的。
我们的乐观基于三点：
首先，EDA是软件，但姓“工”，需要和大量应用科学（工科）结合。目前全球EDA市场都在增长，但增长最快的一定是中国市场——包括我国从国家层面认可的2023年八大创新工业品：
“C919大飞机、国产手机、新能源汽车、国产大型邮轮、神舟飞船、奋斗者号极限深潜、锂电池、光伏产品”
其中很多极大拉动了半导体需求。中国已是全球最大半导体市场。新质生产力时代下，中国EDA的巨大下游市场仍在扩张，一定会形成技术VS市场、本土工业巨头和本土软件企业之间的良好内循环。
下文我们会对此展开——放眼全球，中国EDA的下游市场都足够大。大到足够跑出像美国三巨头这样的头部EDA企业。一切只是时间问题。

第二，在上述过程中，有一个所有人无法忽视的事实：高度全球化的半导体产业正面临复杂变化。简单点说就是，虽然现在国内EDA企业大多是“点工具”，用起来是麻烦点，但好在情绪稳定啊，海外巨头万一哪天又又情绪不稳定了呢。
几次海外软件巨头“情绪不稳”
●2018年，中兴国际被美国Cadence公司断供EDA软件；
●2019年，华为被美国商务部列入“实体清单”。华为被Synopsys、Cadence、mentor断供EDA；
●2022年8月15日，美国商务部对中国实施EDA相关软件的断供禁令正式生效。
●2024年，参考消息援引路透社3月29日报道，美国政府已升级针对中国人工智能（AI）芯片和相关工具出口管制的措施。
第三，结合上述两个事实，我们认为目前国内EDA不是太卷，而是恰恰还没到最卷的时候。
这两年EDA热度看似升高，华大九天等头部企业上市后也进入了公众视野，从我们制图的全流程图看，目前几乎所有点工具都已经有国内企业在做。只是目前看，技术升级、并购都还需要时间。远未到大浪淘沙英雄辈出的时候。

                               
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海外巨头崛起之路：无法复制的整合路线
对于中国EDA产业而言，想要完全复制海外巨头的收并购模式是走不通的。
仅2024年至今，Synopsys（美国新思科技）已宣布两项重大收购，目的是进一步堵死后来者追赶的脚步。
●2024年1月16日，Synopsys宣布收购Ansys（电子产品设计模拟和分析软件领域的领先公司）。
这项价值约350亿美元的交易，将Synopsys在半导体电子设计自动化领域的领先地位与Ansys在广泛模拟和分析领域的专业能力相结合。
●2024年3月20日，Synopsys完成了对Intrinsic ID（提供物理不可克隆功能（PUF）IP的领先供应商）的收购。
Synopsys凭借此次收购，增强了自身的半导体IP组合，同时扩展了其在荷兰埃因霍温的研发团队，建立了PUF技术中心。
Synopsys这两起并购事件反映了EDA领域一个不断加速的趋势：买，不断买。《星船知造》大致梳理了海外EDA行业的崛起历程，完全就是一场并购加速史：

                               
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之所以选择从上世纪90年代开始梳理，因为EDA企业从一开始的小型初创公司各自攻城略地，到逐步形成了今天的寡头格局，其背后是自上世纪八、九十年代以来，集成电路技术的日新月异——EDA作为这个庞大产业链中基础且关键的一环，始终跟随着整个半导体行业的发展。
从时间线看，就能更清晰看到我们和欧美在EDA领域巨大的发展时间差：

                               
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最开始，CAD（计算机辅助设计）是工业设计的起点，用于辅助制图和建模。
1963年，麻省理工大学开发了第一款真正意义上的CAD软件——“Sketchpad”。
同时期的中国：中国攻关“两弹一星”，靠的是纯手工绘图。“东方红一号”卫星方案图中的椭圆，就是我国工程师用笔戳绳子画出来的。
●CAD（计算机辅助设计）：覆盖从建筑设计到机械设计的广泛领域。
●CAE（计算机辅助工程）：更专注于解决实际工程问题，如电磁仿真分析和流体受力分析，这些问题最终被抽象为数学方程。也可以理解为CAE的核心在于解方程。
●此时EDA主要以in-house EDA的形式存在，仅有少量几家商用“EDA公司”，例如Applicon、Calma、ComputerVision等，且这些公司的重心还是偏向于机械CAD。

                               
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“东方红一号”方案图绘制 图源：中国空间技术研究院

20世纪60、70年代：芯片晶体管密度低，企业入局率低，Applicon、Calma和Computervision三家公司主导当时的CAD/CAM市场。
同时期的中国：70年代起，我国开始研究计算机在工业领域中的应用。
20世纪80、90年代：半导体工艺持续演进，EDA逐渐在CAD和CAE的基础上发展起来，它专注于电子设计领域，将设计师的构想转化为硅片上的现实。
下游应用与种类也相应大幅增加，催生了中小型Fabless芯片设计公司的快速发展。但中小厂商缺乏资源能力开发自己的in-house EDA工具，因此产生了大量对外部商用EDA的需求。
此时的CAD和CAE则覆盖更广泛的工程设计领域。Daisy Systems、Mentor Graphics和Valid Logic三家公司主导当时的CAE市场。
中国情况：回顾这段历史，颇有些唏嘘。“八五”期间（1991年-1995年），我国启动了“CAD应用工程”并在软件自主研发上取得不错成果。但很快国外工业软件长驱直入，刚蹒跚学步的本土工业软件毫无招架之力：
一方面，海外工业软件产品有一定性能优势。另一方面，当时外企先放任盗版软件抢市场，等企业用惯了盗版后，再杀个回马枪。（当时盗版较猛的是CAD和CAE。可以说完全达到了挤占国产软件市场空间的目的）。（当然，使用盗版的行为不鼓励）。
人们反应过来为时已晚——工业软件是需要和应用强结合的，国外软件攻下市场后获得大量企业的生产、研发数据，迭代升级自家产品，也让本就刚出襁褓的中国工业软件进一步丧失竞争力。失去市场的软件是活不下去的。
进入21世纪：全球EDA市场寡头格局进一步清晰，新思科技、楷登电子、西门子EDA收购大量初创公司，包括Forte、Jasper、Springsoft、EVE、Nimbic等。
中国情况：国内巨大下游市场带来的生产数据进一步助推了国外软件优化升级，中国和国外同行的差距进一步拉大。
直到近几年国产EDA开始奋起直追，融资潮起，2020年华为旗下投资公司哈勃科技开始投资国产EDA企业，包括湖北九同方微电子、无锡飞谱电子和上海立芯软件等。国产替代的大背景下，一些老牌国产品牌开始挤进EDA行业的第二梯队。

                               
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纵观EDA发展历程，并购的优势是显而易见的，因为它同时满足了市场竞争和技术创新的双重需求。
集成电路工艺节点不断微缩，技术研发投入急剧增加，单靠内部研发难以快速满足市场需求的变化。此时并购不仅能整合不同公司的专业技术能力，降低研发成本，还能加速技术创新成果的商品化。加固壁垒、补足应用版图。
那么问题来了——对于中国EDA产业而言，完全复制海外巨头的收并购发展模式为什么只是理论可行？

                               
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鸿沟：时代变了
中国EDA一定能摸索出一条超越之路，但可以确定的是：它不会是三十年前巨头们走过的那一条。
2016年10月26日，英国对冲基金Argonaut Capital在官网上对着德国政府就是一顿狂喷，大意是：
你们德国政府搞什么阴谋论？！你们这种阴谋论完全站不住脚。如果你们这种逻辑成立，那以后中国人要并购德国钢铁企业是不是也不行？因为钢铁可以用来造坦克。
德国芯片企业爱思强（Aixtron）马上和自己的英国大股东Argonaut Capital统一战线，但没敢喷自家政府，而是对准时任美国总统：
奥巴马你再阻挠我们被中国企业收购，我们实在活不下去了，只能裁员了。
英德一通输出后，换来了美国更明确的指令——奥马巴发布总统令：阻止中国企业宏芯基金对德国爱思强的收购。
这场中德之间的芯片企业跨国收购案（钱也付了，德国政府也一度批准了）就这样被美国直接叫停。
很明显，复杂多变的局势下，针对中国的技术封锁及潜在并购限制是存在的，通过收并购海外企业获得有价值的技术这条路已经布满荆棘。

                               
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那么，通过并购国内企业，做大做强是否可行呢？近几年我们也有芯华章并购瞬曜电子、华大九天收购芯達科技的例子。
走这条路线的企业，光有钱不够，还要有足够的“消化”能力。
EDA公司的发展模式主要有两种：
Synopsys模式：优先重点突破关键环节核心EDA工具，在这些工具获得国际市场的认可后，进一步推出具有国际市场竞争力的关键流程解决方案。
Cadence模式：优先构建一个全流程的解决方案，然后逐步提升该解决方案中各个关键环节的核心EDA工具的市场竞争力。
走这两种不同发展路径的中国EDA企业：前者有概伦电子和广立微——概伦电子覆盖的具体环节有制造环节工艺平台开发阶段的器件模型建模验证工具、设计环节模拟电路EDA中的电路仿真与验证工具；广立微则实现在集成电路成品率提升领域的全流程覆盖，并从制造端向设计端延伸；
后者典型是华大九天。华大九天实现了相对完整的模拟集成电路全流程解决方案。

                               
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但我国EDA企业目前与国际领先水平差距明显，具体看。
技术积累：国产EDA多集中在点工具的研发与应用上，而Cadence、Synopsys及Mentor Graphics等国际巨头，几乎覆盖了集成电路产业链的所有重要环节。
尤其是在尖端制程方面，国产EDA工具尚未达到支撑7纳米乃至更先进制程的设计需求。
应用场景：EDA工具分为数字设计类、模拟设计类、晶圆制造类、封装类、系统类五大类。国内EDA工具多应用于中低端芯片设计及验证，而国外厂商则广泛服务于各类高端数字芯片、模拟/混合信号芯片及系统级芯片的设计流程。
EDA从成熟度上，又大致分为：功能成熟期（EDA工具能够支持集成电路的设计和制造过程，使其达到实际应用的标准）、提升期（EDA不仅支持日常操作，还能帮助客户提高产品良率，并对设计和制造流程进行优化，提升用户体验）、构筑壁垒期（EDA通过多工具协同优化，形成技术和生态壁垒）。
一般认为，目前我国EDA企业大多处于“功能成熟期”与“提升期”之间。相比之下，国际上的EDA巨头们已经构筑起壁垒，也因此拥有更大市场份额。
产业链协同：技术成果较分散。作为后发者，我们还面临两大问题：
一是全球头部EDA企业已经与顶级Fabless（无晶圆厂半导体公司）和Foundry（晶圆代工厂）建立了稳固的合作关系，形成了一个高度绑定的生态联盟。这种深度捆绑的合作模式使得新进入者难以打破既有格局。
二是全流程EDA工具间的协作紧密度极高，单一工具的突破并不能完全满足市场需求。新兴的国产EDA企业在追求全面自主可控的同时，还需克服技术整合和生态建设的巨大挑战。
因此，全流程EDA工具覆盖十分重要，任何一个环节的缺失都会阻碍我国集成电路产业的前行脚步。目前业内认为现阶段我国EDA不妨走“特色化整合”路线，包括但不限于——
捆绑模式：不同EDA企业协同合作，通过捆绑各自擅长的点工具，形成一套完整的设计解决方案。
定制开发模式：大型EDA企业基于自身的技术优势和市场地位，与小型或初创EDA公司建立定制开发伙伴关系。
孵化模式：大型EDA企业利用自身积累的经验和资源优势，对具备技术潜力的初创EDA企业进行培育和扶持。
我国EDA暂时落后的原因是多样的。好在生态体系中新的变量已经出现。

                               
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当下变量与内循环
每个工业软件巨头背后，都站着一个高端制造巨头。
比如法国达索背后是法兰西全球领先的航空业。SolidWorks背后是美国波音。形成了工业巨头与软件巨头的“内循环”。
我国EDA产业再次站到历史性的变革阶段，迎来了下游需求最为旺盛的时代。
我国5G通信、新能源汽车等产业的迅猛发展下，对芯片设计的需求急剧增加，为EDA企业提供了辽阔市场。
EDA行业下游主要包括集成电路设计、制造、封测企业
●芯片设计企业，芯片设计厂商是EDA软件的主要需求方，如英特尔、三星、华为海思、紫光集团等。
●晶圆制造企业，芯片设计厂商将芯片设计图纸交给晶圆代工厂进行制造，如台积电、中芯国际、三星等
●封测企业，EDA厂商提供封装设计EDA工具,封装设计正变得越来越复杂：美国安靠、联合科技、nepes等
●EDA不仅支撑着700亿美元的半导体制造产业,还间接支撑多个巨型产业

                               
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这些下游市场中，中国在新能源汽车、5G通信等多个领域的成绩有目共睹。
中国汽车：中汽协数据显示，2023年，我国新能源汽车产销量分别达958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和37.9%。头部企业中，截至2023年12月底，比亚迪新能源乘用车共计出口超29.8万辆。目前比亚迪新能源乘用车已进入日本、英国、德国、澳大利亚、巴西等国家，足迹遍布全球59个国家和地区。
5G通信：2023年,5G直接带动经济总产出达1.86万亿元。5G行业应用已融入国民经济97个大类中的67个。中国引领全球5G应用创新，在工业、采矿、电力、港口、医疗等行业实现规模复制，水利、建筑、纺织、海洋、低空等领域正加速推动5G应用探索。更多阅读：《从5G向6G迈进：芯片背后的持久战》。
机器人：我国机器人产业规模快速增长，稳居全球第一大工业机器人市场。珠三角地区的机器人产业以广州、深圳、东莞和佛山为核心，形成了辐射周边城市的产业集群。中国机器人产业在未来几年的发展潜力很大，尤其在智能制造、服务机器人、特种机器人行业等领域。更多阅读：《人形机器人，一场事先张扬的反常识》
中国工业数个领域的迅速发展，能为EDA带来什么？我们仅以目前全球EDA巨头美国Synopsys的市场变化举例，它是如何因中国工业崛起获益的。
《星船知造》在Statista等平台看到，在过去五年中，Synopsys 在中国的收入年均增速惊人。

                               
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中国已是Synopsys的第二大市场：2023 年，Synopsys 从美国获得近 28 亿美元的收入。同年为公司贡献收入的其他地区包括欧洲（5.96 亿美元）、中国（8.86 亿美元）。Synopsys 在全球各个市场都占有重要地位，其净销售额分布如下：美国（47.7%）、中国（15.2%）、韩国（10.9%）、欧洲（10.2%）和其他地区（16%）。见下图：

                               
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来源：Synopsys

目前中国工业崛起的红利是Synopsys吃到了，但随着更多本土工业巨头的崛起，如华为海思、中芯国际等，都迫切需要更为紧密、安全的产业链协同，催生了对国产EDA的强烈需求。
我们相信，这个市场足够大，大到足够跑出像美国三巨头这样的头部EDA企业。
这一过程中，中国EDA企业的竞争力已经在不断增强 ：
● 华为携手国内EDA企业和科研团队，在2023年实现了14纳米及以上工艺节点EDA具的国产化替。
● 概伦电子在制造环节工艺平台开发阶段的器件模型建模验证工具以及设计环节模拟电路EDA中的电路仿真与验证工具领域取得突破。
● 广立微在集成电路成品率提升领域实现了全流程覆盖。
● 华大九天从特定设计应用领域着手，逐步构建全流程解决方案，进而提升各环节核心EDA工具在全球市场的竞争力。
最后我们看一下，当中国云计算企业培养起来后，能为EDA带来什么机遇。
根据IDC《中国公有云服务市场(2023上半年)跟踪》报告，IaaS市场上，阿里云、华为云、中国电信、腾讯云和AWS为市场排名前五，市场份额总和为72.4%。2023年上半年，PaaS市场阿里云、腾讯云、AWS、华为云和中国电信为市场排名前五，市场份额总和66.9%

                               
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云计算打破了传统本地化硬件设施对EDA工具使用的束缚。

和国际EDA巨头比，中国EDA目前主要问题是产品验证迭代慢、自给率低。解决的方法之一是打通企、学、研，整个产业链协同发展，形成生态。这一过程中，通过云服务，企业不用投入巨额资金购买和维护高性能服务器集群，也能访问基于云端的EDA工具。
阿里云、腾讯云等大型云计算服务商正与国产EDA企业合作，将芯片设计流程迁移到云端，通过按需付费的方式，降低中小企业在芯片设计初期和迭代过程中的成本投入：
● 2022年，华大九天等国内EDA企业与主流云计算平台达成战略合作，通过云化EDA解决方案，设计工程师可以在云端执行复杂的逻辑综合、物理设计、仿真验证等工作，大幅度提高了设计效率和生产力。
● 云也为中小型设计团队、初创企业提供了一个快速响应市场需求的创新平台。
● 基于云计算的EDA服务还能实时更新软件版本，确保用户始终使用最新的工具集，进一步缩短了芯片设计周期。这对于讲究时间和成本控制的芯片设计行业来说，也是一种技术创新。

                               
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尾声
24年前，中芯国际在上海张江打下第一根桩。中国移动通信刚刚坐上牌桌。最大的电信运营商、手机制造商、芯片制造商、设备制造商都在美欧。华为还在“冲出广东”。
之后的数年里，韩国三星已熟谙越亏越投的“反周期大法”时，我们还会争论：到底应不应该在芯片领域砸钱。
有朋友说“国内EDA太卷了”、“三剑客都上市了，怎么还卷不出能打的”。可是，真的很卷了么？又真的很久了么？
我国的芯片投资热潮始于2019年，至今5年。那一年，华为被超级大国的一纸禁令列入实体清单。5年时间，柏树长高五十公分、月亮偏离地球19厘米。5年并不算很久。
有些领域以“年”为单位就足够跑马圈地，但EDA领域无法被迅速催熟。但也别忘了，它背靠的是一片多年构建起的生态——现代软件是一场生态系统间的对决。中国的生态优势在于产业链、协作体系的完整、巨大的内需市场和工程师红利加持。我国集成电路人才需求和供给规模都在扩大。集成电路人才市场中投递简历数和应届生求职比例在逐年提升。
芯片领域的耐得住寂寞不是喊喊口号，现阶段主动被动的出局，忽冷忽热的投资潮和关注度都是卷的初级阶段。它最后的果实也不可能被投机者摘下。
我们会卷赢这道“芯片的窄门”，一切只是时间问题。