芯片自研、設(shè)計(jì)先行國(guó)產(chǎn)EDA軟件迎突破

1、EDA 是芯片基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)處于“再追趕”階段EDA 是集成電路領(lǐng)域的上游基礎(chǔ)工具電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）是指利用計(jì)算機(jī)軟件完成大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證等流程的設(shè)計(jì)方式。芯片的制造流程可分為主產(chǎn)業(yè)鏈和支撐產(chǎn)業(yè)鏈：主產(chǎn)業(yè)鏈包括芯片設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)；支撐產(chǎn)業(yè)鏈包括 IP、EDA、裝備和材料等。EDA 軟件集成了數(shù)學(xué)、圖形學(xué)、微電子學(xué)、材料學(xué)及人工智能等多領(lǐng)域技術(shù)，是集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略基礎(chǔ)支柱之一。圖表 1. 集成電路產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)圖資料來源：華大九天招股書，根據(jù) EDA 工具使用階段可以分為集成電路制造類 EDA 工具和集成電路設(shè)計(jì)類 EDA 工具兩個(gè)主要大類。其中制造類 EDA 工具主要用于集成電

2、路制造的工藝平臺(tái)開發(fā)階段及晶圓生產(chǎn)階段，設(shè)計(jì)類 EDA工具主要用于集成電路的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)類 EDA 工具包括數(shù)字集成電路 EDA、模擬集成電路 EDA。集成電路制造類 EDA 工具主要指晶圓廠在工藝平臺(tái)開發(fā)階段和晶圓生產(chǎn)階段使用的，用于支撐其完成半導(dǎo)體器件/制造工藝開發(fā)、器件建模和 PDK、集成電路制造等環(huán)節(jié)的 EDA 工具。制造類 EDA 能夠幫助晶圓廠完成半導(dǎo)體器件和制造工藝的設(shè)計(jì)，優(yōu)化制造流程，提高量產(chǎn)良率。集成電路設(shè)計(jì)類 EDA 工具是集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)在設(shè)計(jì)階段使用的，用于支撐其基于晶圓廠提供的 PDK 或 IP 和標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)進(jìn)行的電路設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行電路仿真及驗(yàn)證，并進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)

3、化，最終通過物理實(shí)現(xiàn)形成設(shè)計(jì)文件的 EDA 工具。該類工具能夠幫助 IC 設(shè)計(jì)企業(yè)提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，保障芯片達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和較高量產(chǎn)良率，并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。圖表 2. 制造類 EDA 工具分類細(xì)分門類市場(chǎng)主要供應(yīng)方支撐的主要階段對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)細(xì)分門類國(guó)際市場(chǎng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)半導(dǎo)體器件/制造工藝設(shè)計(jì)工藝與器件仿真工具（TCAD）新思科技、SILVACO新思科技、SILVACO工藝平臺(tái)開發(fā)階段器件建模器件建模及驗(yàn)證工具 概倫電子、是德科技概倫電子、是德科技工藝設(shè)計(jì)套件工具鏗騰電子、新思科技、 鏗騰電子、新思科技、西PDK 生成及驗(yàn)證環(huán)節(jié)（PDK）西門子 EDA門子 EDA、概倫電子、華大九天光學(xué)鄰近

4、校正工具（OPC）西門子 EDA、阿斯麥（ASML）、新思科技西門子 EDA、阿斯麥（ASML）、新思科技、東方晶源晶圓生產(chǎn)階段集成電路制造環(huán)節(jié)光罩?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)備（MDP西門子 EDA、新思科技西門子 EDA、新思科技可制造性設(shè)計(jì)（DFM西門子 EDA西門子 EDA良率控制工具PDF SolutionsPDF Solutions、廣力微資料來源：概倫電子招股說明書，圖表 3. 設(shè)計(jì)類 EDA 工具分類細(xì)分門類市場(chǎng)主要供應(yīng)方類型對(duì)應(yīng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)細(xì)分門類國(guó)際市場(chǎng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)電路設(shè)計(jì)原理圖輸入工具鏗騰電子、新思科技、SILVACO、Jedat Inc.鏗騰電子、新思科技、華大九天仿真和驗(yàn)證電路仿真與驗(yàn)證工具 鏗騰

5、電子、新思科技、西門子 EDA、概倫電子、SILVACO新思科技、西門子 EDA、概倫電子、華大九天模擬電路物理實(shí)現(xiàn)版圖設(shè)計(jì)工具鏗騰電子、新思科技、SILVACO、Jedat Inc.鏗騰電子、新思科技、華大九天寄生參數(shù)提取工具西門子 EDA、鏗騰電子、新思科技 西門子 EDA、鏗騰電子、新思科技物理驗(yàn)證工具西門子 EDA、鏗騰電子、新思科技 西門子 EDA、鏗騰電子、數(shù)字電路電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)邏輯綜合工具新思科技、鏗騰電子新思科技、鏗騰電子仿真和驗(yàn)證環(huán)節(jié)數(shù)字仿真器時(shí)序分析工具形式驗(yàn)證工具新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA新思科技、

6、鏗騰電子、西門子 EDA新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA物理實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)布局布線工具新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA、國(guó)微集團(tuán)物理驗(yàn)證工具（DRC/LVS）西門子 EDA、新思科技、鏗騰電子西門子 EDA、新思科技、鏗騰電子新思科技資料來源：概倫電子招股說明書、芯片高昂的成本主要由人力與研發(fā)費(fèi)用、流片費(fèi)用、IP 和 EDA 工具授權(quán)費(fèi)等幾部分構(gòu)成。當(dāng)前，在 “摩爾定律”的推動(dòng)下，集成電路設(shè)計(jì)規(guī)模及制造工藝愈發(fā)復(fù)雜，設(shè)計(jì)師必須依靠 EDA 工具完成電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、版圖驗(yàn)證、性能分析等工作，軟件在芯片成本中的占比隨著芯片制程不

7、斷精進(jìn)而提升。圖表 4. 不同制程芯片成本來源：軟件占比逐漸增加資料來源：Semiconductor Engineerning，國(guó)內(nèi) EDA 行業(yè)發(fā)展與國(guó)際仍有一定差距EDA 行業(yè)的發(fā)展和集成電路行業(yè)高度關(guān)聯(lián)：集成電路制程提升拉動(dòng) EDA 技術(shù)迭代升級(jí)，EDA 技術(shù)升級(jí)推動(dòng)集成電路更新?lián)Q代，兩者形成雙向正循環(huán)。全球 EDA 行業(yè)發(fā)展歷經(jīng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（廣義 CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程（廣義 CAE）、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）三個(gè)時(shí)代。21 世紀(jì)后，EDA 技術(shù)快速發(fā)展，軟件效率顯著提升，仿真驗(yàn)證和設(shè)計(jì)兩層面的 EDA 軟件工具功能更加強(qiáng)大，更大規(guī)模的可編程邏輯器件不斷推出，系統(tǒng)級(jí)、行為級(jí)硬件描述

8、語(yǔ)言趨于更加高效和簡(jiǎn)單。圖表 5. 全球 EDA 行業(yè)發(fā)展歷程資料來源：Strategy Analytics，圖表 6. 芯片晶體管數(shù)量-時(shí)間關(guān)系：2020 年達(dá) 500 億/片資料來源：賽迪顧問，國(guó)內(nèi) EDA 行業(yè)先后歷經(jīng)“封鎖、集中突破、國(guó)產(chǎn)遇冷、再啟動(dòng)”四個(gè)階段，當(dāng)前與全球領(lǐng)先 EDA 軟件仍存在差距。（1）19501986 年，西方全面封鎖技術(shù)，國(guó)外 EDA 無(wú)法進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)；（2）19861994 年，國(guó)家組織資源在北京成立研發(fā)中心開發(fā) EDA 軟件，1993 年發(fā)布熊貓 EDA 軟件；（3）1994-2008 年，西方 EDA 禁運(yùn)解除，國(guó)內(nèi)大量購(gòu)入成熟 EDA 軟件，國(guó)產(chǎn) EDA

9、 遇冷；（4）2008 年至今，國(guó)家出臺(tái)政策將 EDA 列入中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中，國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)興起。國(guó)內(nèi)外 EDA 軟件多年累積的技術(shù)差距難以在短時(shí)間內(nèi)抹平，以國(guó)產(chǎn) EDA 龍頭華大九天為例，其模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)僅在電路仿真工具上技術(shù)可達(dá)到全球先進(jìn)水平。圖表 7. 華大九天模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 支持的制程資料來源：華大九天招股書，EDA 降本提效顯著，下游需求是主要驅(qū)動(dòng)因素EDA 工具能夠顯著降低芯片的設(shè)計(jì)成本，推動(dòng)芯片迭代升級(jí)。據(jù) UCSD 教授 Andrew 測(cè)算，2011 年一款消費(fèi)級(jí)應(yīng)用處理器芯片的設(shè)計(jì)成本約 4000 萬(wàn)美元，如果不考慮 19932009 年 ED

10、A 技術(shù)進(jìn)步，相關(guān)設(shè)計(jì)成本可能高達(dá) 77 億美元，EDA 讓設(shè)計(jì)成本降低近 200 倍?？芍貜?fù)使用的平臺(tái)模塊、異構(gòu)并行處理器的應(yīng)用、基于先進(jìn)封裝集成技術(shù)的芯粒技術(shù)等成為驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)效率提升的重要方式，上述方式的應(yīng)用與 EDA 技術(shù)的進(jìn)步相輔相成。圖表 8. EDA 使芯片設(shè)計(jì)成本降低 200 倍（2011 年測(cè)算）資料來源：華大九天招股書，圖表 9. 芯片抽象層級(jí)提升，對(duì) EDA 工具提出更高要求資料來源：芯華章EDA 2.0 白皮書面向未來的新技術(shù)與新生態(tài)，全球芯片市場(chǎng)近年保持平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)增速高于全球。IC 產(chǎn)業(yè)是 EDA 唯一的下游產(chǎn)業(yè)，其繁榮程度顯著影響 EDA 行業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，?jù)

11、 Statista 數(shù)據(jù)，2016-2020 年五年間全球 IC 市場(chǎng)規(guī)模由 2767億美元增長(zhǎng)至 3612 億美元，CAGR 為 6.89%，并預(yù)測(cè) 2022 年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 5108 億美元。根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2016-2020 年國(guó)內(nèi)IC市場(chǎng)規(guī)模由4335 億元增長(zhǎng)至8848 億元，CAGR 為19.52%。全球 IC 市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大是驅(qū)動(dòng) EDA 行業(yè)發(fā)展的主要因素，而國(guó)內(nèi) IC 市場(chǎng)規(guī)模增速持續(xù)高于全球市場(chǎng)，有利于國(guó)內(nèi) EDA 企業(yè)以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)一步發(fā)展。圖表 10. 2016-2022E 全球 IC 市場(chǎng)規(guī)模圖表 11. 2016-2020 中國(guó)集成電路市場(chǎng)空

12、間資料來源：Statista，資料來源：中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)，EDA 存在高技術(shù)壁壘，領(lǐng)先企業(yè)有寬護(hù)城河半導(dǎo)體工藝和器件仿真軟件是 EDA 的核心技術(shù)EDA 技術(shù)具有四個(gè)顯著特點(diǎn)：涉及學(xué)科廣泛、技術(shù)無(wú)法跨越式發(fā)展、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、設(shè)計(jì)與制造工藝緊密結(jié)合。EDA 是算法密集型的大型工業(yè)軟件系統(tǒng)，其開發(fā)過程需要計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理、電子電路、工藝等多種學(xué)科和專業(yè)高端人才；每一次系統(tǒng)性、革命性的 EDA 升級(jí)換代都是 EDA 企業(yè)和集成電路應(yīng)用企業(yè)上下游合作，在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的新型算法，長(zhǎng)期的技術(shù)積累是各 EDA 企業(yè)的堅(jiān)固護(hù)城河，其他競(jìng)爭(zhēng)者難以實(shí)現(xiàn)彎道超車；EDA 工具在應(yīng)用中需要對(duì)數(shù)千種情境進(jìn)行

13、快速設(shè)計(jì)探索，以在性能、功耗、面積、成本等芯片物理指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間取得平衡；EDA 工具要盡可能準(zhǔn)確地在軟件中重現(xiàn)和擬合現(xiàn)實(shí)中的物理和工藝問題，保證芯片設(shè)計(jì)仿真結(jié)果和流片結(jié)果一致，制程越高越明顯。TCAD（Technology Computer Aided Design）全稱是半導(dǎo)體工藝和器件仿真軟件，在器件設(shè)計(jì)和工藝開發(fā)環(huán)節(jié)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是 EDA 軟件的核心底層。TCAD 可對(duì)不同工藝進(jìn)行仿真以替代高成本的工藝試驗(yàn)，也可對(duì)不同器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化以獲得理想的特性，或?qū)﹄娐沸阅芗半娙毕葸M(jìn)行模擬。據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖（ITRS），TCAD 可以通過減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)和縮短研發(fā)時(shí)間，將

14、集成電路生產(chǎn)成本降低 40%。據(jù)與非網(wǎng)報(bào)道，目前全球 TCAD 仿真工具主要被兩家美國(guó)公司新思科技和思發(fā)科技（Silvaco）壟斷，兩者市場(chǎng)份額總和超過 90%。圖表 12. 集成電路 TCAD 工作流程資料來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，EDA 技術(shù)壁壘明顯高于應(yīng)用類軟件EDA 是高壁壘行業(yè)，對(duì)企業(yè)的技術(shù)積累、人才儲(chǔ)備、生態(tài)構(gòu)筑及資金支持四方面有極高的要求。技術(shù)壁壘：IC 設(shè)計(jì)流程復(fù)雜、環(huán)節(jié)眾多，涉及幾十種不同技術(shù)，單一的 EDA 公司難以全領(lǐng)域覆蓋，當(dāng)前全球的 EDA 三巨頭是通過自研及大量并購(gòu)?fù)惼髽I(yè)最終形成厚實(shí)的技術(shù)壁壘。人才壁壘：EDA 行業(yè)是多學(xué)科交互碰撞的產(chǎn)物，從業(yè)人員需具有綜合性的技術(shù)背

15、景，據(jù)中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書（2019-2020 年版）統(tǒng)計(jì)，培養(yǎng)一名 EDA 研發(fā)人才，從高校到從業(yè)的全過程需要 10 年左右時(shí)間。EDA 行業(yè)的新進(jìn)入者難以在短期內(nèi)抹平人才差距從而成就競(jìng)爭(zhēng)力。圖表 13. 截至 2021 年三巨頭并購(gòu)次數(shù)圖表 14. 2018-2020 我國(guó) EDA 從業(yè)人數(shù)資料來源：南山工業(yè)書院，資料來源：賽迪智庫(kù)，生態(tài)壁壘：EDA 是芯片制造的最上游產(chǎn)業(yè)，EDA 的技術(shù)開發(fā)和銷售依托于制造（Foundry）、設(shè)計(jì)（Fabless）、EDA 三方形成的生態(tài)圈，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的全力支持。當(dāng)前業(yè)界領(lǐng)先的 EDA 企業(yè)已構(gòu)建出成熟且穩(wěn)定的生態(tài)圈，致使該行業(yè)具有非常高的進(jìn)

16、入壁壘。資金壁壘：EDA 行業(yè)相比于其他科技類行業(yè)有較高的研發(fā)投入需求，其資金壁壘主要體現(xiàn)在內(nèi)部持續(xù)技術(shù)開發(fā)和吸引人才需要大額資金投入，對(duì)企業(yè)資金實(shí)力有較高的要求。以新思科技和鏗騰電子為例，研發(fā)費(fèi)用多年來保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，研發(fā)費(fèi)用占比長(zhǎng)期維持在 35%-45%。圖表 15. EDA 產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈圖表 16. 新思科技與鏗騰電子研發(fā)費(fèi)用（億美元）資料來源：資料來源：公司年報(bào)，人工智能及云技術(shù)的應(yīng)用是 EDA 未來發(fā)展趨勢(shì)過去幾十年，摩爾定律下半導(dǎo)體制程不斷提高，后摩爾時(shí)代技術(shù)演進(jìn)驅(qū)動(dòng) EDA 技術(shù)應(yīng)用延伸拓展。后摩爾時(shí)代的集成電路技術(shù)演進(jìn)方向主要包括延續(xù)摩爾定律（More Moore）：以縮小數(shù)字集成

17、電路的尺寸為目的，對(duì) EDA 工具的設(shè)計(jì)效率有高要求；擴(kuò)展摩爾定律（Morethan Moore）：依靠電路設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)算法優(yōu)化提升芯片性能，要求 EDA 有更復(fù)雜的設(shè)計(jì)功能；超越摩爾定律（Beyond Moore）：運(yùn)用新工藝、材料、器件制造芯片，要求 EDA 在仿真及驗(yàn)證環(huán)節(jié)有創(chuàng)新。總體來說，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(dòng) EDA 技術(shù)的進(jìn)步和其應(yīng)用的延伸拓展。圖表 17. 后摩爾時(shí)代集成電路技術(shù)演進(jìn)路徑資料來源：華大九天招股書，近年來芯片復(fù)雜度持續(xù)提升使得設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)規(guī)模不斷增加，其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)算能力需求有躍遷式提升，人工智能賦能 EDA 技術(shù)勢(shì)在必行

18、。具備AI 特性的EDA 工具可以大幅提高設(shè)計(jì)效率，縮短芯片設(shè)計(jì)周期，廠商借助 AI 算法可實(shí)現(xiàn) EDA 數(shù)據(jù)訓(xùn)練以提升產(chǎn)品質(zhì)量。例如，鏗騰電子于 21 年 7 月推出基于機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的設(shè)計(jì)工具Cerebrus，與人工方法相比，將工程生產(chǎn)力提高多達(dá) 10 倍，同時(shí)最多可將功耗、性能和面積結(jié)果改善 20%，該產(chǎn)品已被瑞薩電子和三星使用。圖表 18. Cerebrus 效率提升顯著資料來源：愛集微，云技術(shù)在 EDA 領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，EDA 企業(yè)及 EDA 技術(shù)發(fā)展顯著受益。云技術(shù)可以有效避免芯片設(shè)計(jì)企業(yè)因流程管理、計(jì)算資源不足帶來的研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。EDA 使用過程中對(duì)計(jì)算資源的需求較大，如不能合

19、理分配將影響開發(fā)效率。EDA 上云后計(jì)算資源的獲取和分配更加靈活，同時(shí)也能有效降低企在服務(wù)器配臵及維護(hù)方面的費(fèi)用。此外，云技術(shù)使芯片設(shè)計(jì)工作擺脫物理環(huán)境制約，在提供辦公便利性的同時(shí)也能夠降低數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)。圖表 19. Microsoft Azure（微軟基于云計(jì)算的操作系統(tǒng)）合作伙伴資料來源：Microsoft，國(guó)產(chǎn)替代加速鋪滿百億空間，蛋糕或?qū)⒈活^部企業(yè)瓜分EDA 產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強(qiáng)者優(yōu)勢(shì)不斷鞏固EDA 產(chǎn)業(yè)鏈包括上游基礎(chǔ)軟硬件開發(fā)商、中游 EDA 軟件開發(fā)商及下游集成電路產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為基礎(chǔ)軟件開發(fā)商和硬件設(shè)備供應(yīng)商，基礎(chǔ)軟件市場(chǎng)處于寡頭壟斷競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額多由外資企業(yè)主導(dǎo)，

20、相比于硬件市場(chǎng)，EDA 企業(yè)對(duì)此的議價(jià)能力較弱。圖表 20. EDA 產(chǎn)業(yè)鏈及重點(diǎn)企業(yè)資料來源：公司官網(wǎng)，中游競(jìng)爭(zhēng)格局清晰，跨領(lǐng)域并購(gòu)是 EDA 軟件開發(fā)商實(shí)現(xiàn)全品類產(chǎn)品線的主要途徑。仿真是 EDA 工具的核心功能，而仿真的精確度提升基于大量的芯片測(cè)試數(shù)據(jù)，頭部企業(yè)可以較低的成本從芯片公司獲取測(cè)試數(shù)據(jù)，從而不斷鞏固優(yōu)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)飛輪效應(yīng)，因此當(dāng)前 EDA 軟件的競(jìng)爭(zhēng)格局清晰，外資三巨頭新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA 占據(jù)主要的市場(chǎng)份額。由于 EDA 工具種類多、分工細(xì)、跨領(lǐng)域間技術(shù)壁壘高，回溯頭部企業(yè)的發(fā)展歷程，三巨頭均是通過在某一方面做大做強(qiáng)后并購(gòu)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手最終實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)品線。圖表 21. ED

21、A 企業(yè)飛輪效應(yīng)資料來源：下游芯片設(shè)計(jì)廠商是 EDA 軟件的主要需求方。EDA 軟件是芯片設(shè)計(jì)過程中最核心的工具，幾乎覆蓋芯片設(shè)計(jì)的所有環(huán)節(jié)，相比于晶圓制造以及封裝測(cè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)的進(jìn)口替代進(jìn)度滯后。目前 EDA 軟件受制于人是制約國(guó)產(chǎn)芯片行業(yè)發(fā)展的核心因素，據(jù)賽迪智庫(kù)數(shù)據(jù)，2020 年國(guó)內(nèi) EDA 市場(chǎng)約 85%由前五大外資企業(yè)產(chǎn)品占據(jù)。百億規(guī)模 EDA 行業(yè)撬動(dòng)全球超千億美元的下游產(chǎn)業(yè)EDA 是集成電路、信息及數(shù)字產(chǎn)業(yè)的基石和支點(diǎn)。據(jù)賽迪顧問數(shù)據(jù)，2020 年 EDA 行業(yè)的全球市場(chǎng)規(guī)模為 70 億美元，卻作為支點(diǎn)撬動(dòng)超千億美元的下游集成電路產(chǎn)業(yè)，EDA 行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展及技術(shù)突破是下游

22、產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步拓展和升級(jí)的必要條件。據(jù) ESD Alliance 數(shù)據(jù)，EDA 規(guī)模約占集成電路規(guī)模的 2.53%左右。受益于消費(fèi)回暖、新能源汽車普及以及技術(shù)突破，ESD 認(rèn)為集成電路市場(chǎng)在 2021、2022 年會(huì)有大幅增長(zhǎng)，預(yù)計(jì) 2022 年 EDA 市場(chǎng)會(huì)達(dá)到 150 億美元左右，20202022 年的 CAGR 為 13.2%。圖表 22. 2020 年全球 EDA 產(chǎn)業(yè)層級(jí)及規(guī)模圖表 23. 2017-2022E 全球集成電路規(guī)模及 EDA 規(guī)模占比資料來源：賽迪顧問，資料來源：ESD Alliance，海外巨頭占據(jù)全球 EDA 市場(chǎng)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。全球 EDA 市場(chǎng)主要由新思科技、鏗騰電子

23、及西門子 EDA 壟斷，三家公司均具有優(yōu)勢(shì)突出的完整產(chǎn)品線，如新思科技在邏輯綜合工具及時(shí)序分析工具上具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，西門子 EDA 在各類布線工具上優(yōu)勢(shì)顯著。而二線廠商如 PDF Solution、華大九天則在特定領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先，如 PDF Solution 專精提升晶圓制造良率、華大九天在模擬芯片全流程、數(shù)字芯片設(shè)計(jì)優(yōu)化等方面獨(dú)樹一臶，但距離一線廠商仍有一定差距。圖表 24. 全球 EDA 廠商圖譜：海外巨頭占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)資料來源：賽迪智庫(kù)，國(guó)內(nèi) EDA 企業(yè)受益于下游市場(chǎng)景氣，國(guó)產(chǎn)替代下有望實(shí)現(xiàn)突破國(guó)內(nèi) EDA 產(chǎn)業(yè)增速超過全球市場(chǎng)，EDA 滲透率提升空間大。根據(jù)賽迪咨詢數(shù)據(jù)，2020 年中國(guó)

24、EDA 市場(chǎng)規(guī)模為 66.2 億元，2018-2020 年 CAGR 為 21.4%。根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，20142020 年中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模從 3,015 億元提升至 8,848 億元，CAGR 達(dá) 19.6%，無(wú)論是 EDA 行業(yè)還是下游集成電路產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)增速均超過全球平均水平。對(duì)標(biāo)全球市場(chǎng)的 EDA 滲透率，EDA/IC 市場(chǎng)規(guī)模為 3%左右，而國(guó)內(nèi)僅為 0.7%，仍有較大提升空間。疊加國(guó)產(chǎn)替代效應(yīng)，EDA 行業(yè)規(guī)模未來 3 年有望保持超 20%的年均增速。圖表 25. 2018-2020 中國(guó) EDA 市場(chǎng)規(guī)模及同比增速圖表 26. 2018-2020 全球及中國(guó) ED

25、A 滲透率（EDA/IC）資料來源：賽迪顧問，資料來源：ESD Alliance，中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)，外資在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占主導(dǎo)地位，華大九天為國(guó)產(chǎn)領(lǐng)頭羊。由于我國(guó) EDA 行業(yè)的發(fā)展較為曲折，致使當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要份額由外資占據(jù)。據(jù)賽迪顧問數(shù)據(jù)，2020 年外資企業(yè)占據(jù)我國(guó) EDA 市場(chǎng) 70%以上的份額，而國(guó)內(nèi)僅有華大九天份額較高，以 5.9%的份額排在第四位。此外，2020 年海外 EDA 企業(yè)數(shù)量為 600+，國(guó)內(nèi)僅 22 家，國(guó)內(nèi)企業(yè)沿循外資 EDA 巨頭通過兼并重組做大的發(fā)展路徑較為困難。圖表 27. 2020 年中國(guó) EDA 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局圖表 28. 我國(guó)本土 EDA 企業(yè)數(shù)量，2001-2

26、020資料來源：賽迪顧問，資料來源：電子工程專輯，圖表 29. 國(guó)產(chǎn) EDA 企業(yè)簡(jiǎn)況主要公司成立時(shí)間簡(jiǎn)介收入（2020）華大九天2009 年產(chǎn)品線齊全，且是唯一能夠提供模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 本土企業(yè)4.15 億元概倫電子2010 年大規(guī)模高精度集成電路仿真、高端半導(dǎo)體器件建模、半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)1.38 億元廣立微電子2003 年專注芯片成品率提升和電性測(cè)試快速監(jiān)控技術(shù)，在良率優(yōu)化軟件和1.24 億元測(cè)試機(jī)有明顯優(yōu)勢(shì)思爾芯2002 年專注于集成電路EDA 領(lǐng)域。業(yè)務(wù)聚焦于數(shù)字芯片的前端驗(yàn)證1.33 億元芯華章2020 年專注數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)與驗(yàn)證領(lǐng)域-試解決方案資料來源：公司官網(wǎng)，頂層政

27、策為國(guó)內(nèi) EDA 行業(yè)指明方向，國(guó)際局勢(shì)是其發(fā)展的催化劑。EDA 作為芯片設(shè)計(jì)和制造的支柱之一，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)芯片自主的重要保障，長(zhǎng)期以來多次被納入頂層政策指引范圍內(nèi)。由于國(guó)外巨頭已在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)搶占先機(jī)，大量本土芯片企業(yè)以往均使用海外三巨頭的產(chǎn)品，如華為海思、中興等企業(yè)長(zhǎng)期使用新思科技、鏗騰電子的產(chǎn)品。但近年來由于貿(mào)易爭(zhēng)端及地緣政治因素致使國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)顯著，國(guó)內(nèi) EDA 行業(yè)在此背景下迎來更大的發(fā)展空間。圖表 30. 推動(dòng) EDA 行業(yè)發(fā)展的國(guó)家政策及規(guī)劃國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）2006國(guó)務(wù)院將國(guó)產(chǎn) EDA 列為十六個(gè)重大專項(xiàng)之一國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要2014

28、國(guó)務(wù)院著力發(fā)展集成電路設(shè)計(jì)業(yè)“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2016國(guó)務(wù)院大力發(fā)展基礎(chǔ)軟件和高端信息技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄2019發(fā)改委將 EDA 列入鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高2020國(guó)務(wù)院出臺(tái) 40 余項(xiàng)政策推動(dòng)我國(guó)集成電路產(chǎn)質(zhì)量發(fā)展的若干政策業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)的國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程政策名稱頒布時(shí)間發(fā)布單位 相關(guān)內(nèi)容“十四五”規(guī)劃和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要 2021國(guó)務(wù)院瞄準(zhǔn)集成電路等行業(yè)，實(shí)施有前瞻性戰(zhàn)略性的國(guó)家重大科技項(xiàng)目資料來源：國(guó)務(wù)院，發(fā)改委，海內(nèi)外主要 EDA 企業(yè)盤點(diǎn)：三強(qiáng)鼎立新思科技（Synopsys）：EDA 工具和服務(wù)領(lǐng)域龍頭新思科技 1986 年創(chuàng)辦

29、于美國(guó)，成立后不斷通過并購(gòu)擴(kuò)張業(yè)務(wù)版圖，在 2002 年收購(gòu) Avanti 后成為第一家可以提供全流程 IC 設(shè)計(jì)方案 EDA 工具的供應(yīng)商，并于 2008 年超越鏗騰電子成為全球最大的 EDA廠商。新思科技的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品線為芯片設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和半導(dǎo)體 IP，2020 年實(shí)現(xiàn) 36.5 億美元營(yíng)收。圖表 31. 新思科技主要產(chǎn)品圖表 32. 新思科技收入結(jié)構(gòu)：EDA 占比逐漸上升資料來源：公司官網(wǎng)，資料來源：公司年報(bào)，海量的研發(fā)投入和持續(xù)的企業(yè)并購(gòu)是新思科技保持優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。新思科技研發(fā)投入常年保持在收入的 35%左右（國(guó)內(nèi)科創(chuàng)板上市公司 2021H1 研發(fā)投入平均占比 17%）。同時(shí)，大量并購(gòu)使得公司

30、商譽(yù)占資產(chǎn)比在 50%左右，2020 年降為 42%。圖表 33. 2018-2020 新思科技研發(fā)投入圖表 34. 2018-2020 新思科技商譽(yù)占比資料來源：公司年報(bào)，資料來源：公司年報(bào)，鏗騰電子（Cadence）：穩(wěn)坐全球第二，中國(guó)市場(chǎng)份額第一1988 年由 SDA 與 ECAD 兩家公司合并而成，多次并購(gòu)后于 1992 年占據(jù) EDA 龍頭并在同年進(jìn)入中國(guó)大陸市場(chǎng)，2008 年?duì)I收規(guī)模被新思科技超越，目前穩(wěn)居第二。2020 年?duì)I業(yè)收入 26.8 億美元，其中 EDA 軟件業(yè)務(wù)營(yíng)收占比 86%，IP 授權(quán)業(yè)務(wù)占比 14%，研發(fā)費(fèi)用占收入比在 40%左右，商譽(yù)占資產(chǎn)比 20%。相比其他巨

31、頭，Cadence 更加重視中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)區(qū)營(yíng)收占比為 15%（新思科技 11%），市場(chǎng)份額為 32%排名第一。圖表 35. 鏗騰電子主要產(chǎn)品及客戶資料來源：公司官網(wǎng)，鏗騰電子發(fā)展路徑與新思科技類似，均是通過投入大量研發(fā)資源以及高頻并購(gòu)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品線擴(kuò)充及技術(shù)領(lǐng)先。公司的產(chǎn)品目前已實(shí)現(xiàn) IC 設(shè)計(jì)的全流程覆蓋，強(qiáng)項(xiàng)在于模擬和混合信號(hào)的模擬仿真和版圖設(shè)計(jì)。圖表 36. 鏗騰電子并購(gòu)歷程資料來源：公司官網(wǎng)，其他：專精細(xì)分領(lǐng)域，鑄成堅(jiān)固護(hù)城河西門子 EDA（Mentor Graphics）是 EDA 早期巨頭，成立于 1980 年代并且市占率一度超過 30%。1990年代產(chǎn)品研發(fā)失敗致使市占率持續(xù)下滑直

32、至 2016 年被西門子收購(gòu)成為其 EDA 部門，兩強(qiáng)合并后實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)：Mentor Graphics 獲得海量研發(fā)資金支持，西門子則將業(yè)務(wù)拓展至工業(yè)軟件領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)完整的數(shù)字生態(tài)圈。目前西門子 EDA 可提供完整的軟件和硬件設(shè)計(jì) EDA 解決方案，產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)在于優(yōu)化芯片測(cè)試成本和物理驗(yàn)證環(huán)節(jié)。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，公司 2020 年全球市占率（14.0%）僅次于新思科技（32.1%）及鏗騰電子（23.4%）。圖表 37. 西門子數(shù)字生態(tài)資料來源：公司官網(wǎng)，PDF Solutions：專注制造環(huán)節(jié) EDA。1991 年成立于美國(guó)，致力于為 IC 設(shè)計(jì)公司驗(yàn)證及改善設(shè)計(jì)，通過為晶圓代工廠定位工藝問

33、題提升晶圓制造效率及良率。公司的軟件產(chǎn)品及解決方案能減少晶圓制造環(huán)節(jié) 80%的數(shù)據(jù)處理時(shí)間并增加 50%的產(chǎn)品良率，當(dāng)前全球前六大代工廠、前 20 家半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司有 18 家使用該司產(chǎn)品及解決方案。公司 2020 年收入 0.86 億美元，同比+3%，收入增長(zhǎng)雖乏力但市面上缺乏有競(jìng)爭(zhēng)力的替代產(chǎn)品致使其客戶粘性強(qiáng)，護(hù)城河堅(jiān)固。圖表 38. PDF Solutions 產(chǎn)品主要覆蓋生產(chǎn)環(huán)節(jié)資料來源：公司官網(wǎng)，國(guó)內(nèi)主要 EDA 企業(yè)盤點(diǎn)：新軍突起華大九天：國(guó)內(nèi)唯一 IC 設(shè)計(jì)全流程 EDA 企業(yè)華大九天是目前目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、產(chǎn)品線最豐富的 EDA 企業(yè)。公司成立于 2009 年，是國(guó)內(nèi)最早從事

34、EDA 開發(fā)的公司，核心成員均參與 90 年代發(fā)布的國(guó)產(chǎn)“熊貓 EDA”研發(fā)工作。中國(guó)電子集團(tuán)（央企）為最大股東，合計(jì)控股 40%，華大九天實(shí)控人為國(guó)務(wù)院。圖表 39. 華大九天發(fā)展歷程資料來源：公司官網(wǎng)，華大九天是目前本土 EDA 企業(yè)中的領(lǐng)軍，其 EDA 產(chǎn)品覆蓋模擬電路、數(shù)字電路、平板顯示電路設(shè)計(jì)全流程以及晶圓制造環(huán)節(jié)，并圍繞相關(guān)領(lǐng)域提供技術(shù)開發(fā)服務(wù)。以收入規(guī)模來看，華大九天當(dāng)前穩(wěn)坐國(guó)內(nèi) EDA 企業(yè)第一，收入占比超過 50%。圖表 40. 華大九天主要產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力圖表 41. 國(guó)內(nèi) EDA 企業(yè)收入對(duì)比資料來源：華大九天招股書、WSTS，資料來源：華大九天招股書，華大九天盈利能力穩(wěn)定，營(yíng)

35、收結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，研發(fā)實(shí)力強(qiáng)勁投入產(chǎn)出比高。2018-2020 年公司營(yíng)收增速為 60%-70%，凈利率維持在 20%-30%，增長(zhǎng)強(qiáng)勁且盈利穩(wěn)定，同時(shí)軟件銷售收入占比由 2018 年的 93%降低至 2021H1 的 80%，經(jīng)營(yíng)集中風(fēng)險(xiǎn)逐漸降低。公司近三年研發(fā)費(fèi)用率為 45%-50%，超過海外巨頭平均水平，不斷推出諸如新一代模擬電路仿真工具Empyrean ALPS 等具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的各類產(chǎn)品。圖表 42. 2018-2020 華大九天主要財(cái)務(wù)指標(biāo)圖表 43. 2018（內(nèi)）-2021H1（外）收入結(jié)構(gòu)變化資料來源：華大九天招股書，資料來源：華大九天招股書，概倫電子：國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的器件建模和電

36、路仿真驗(yàn)證 EDA 供應(yīng)商概倫電子創(chuàng)立于 2010 年，創(chuàng)始人劉志宏原為鏗騰電子負(fù)責(zé)電路仿真及驗(yàn)證的全球副總裁，公司成立后長(zhǎng)期專注于期間建模和電路仿真領(lǐng)域，是國(guó)內(nèi) EDA 企業(yè)中少數(shù)在某一環(huán)節(jié)（仿真）上達(dá)到國(guó)際一流水準(zhǔn)的公司，具備較高的技術(shù)壁壘。公司共有四條產(chǎn)品線：制造類 EDA/設(shè)計(jì)類 EDA/半導(dǎo)體器件測(cè)試技術(shù)產(chǎn)品/半導(dǎo)體工程服務(wù)，公司于 2019 年并購(gòu)博達(dá)微（持股 80%）后形成從數(shù)據(jù)收集到仿真流程的閉環(huán)。圖表 44. 概倫電子發(fā)展里程碑圖表 45. 概倫電子主要產(chǎn)品及服務(wù)資料來源：公司官網(wǎng)，資料來源：概倫電子招股書，直銷模式下營(yíng)收快速增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)集中風(fēng)險(xiǎn)降低。近年公司的銷售

37、模式由代銷轉(zhuǎn)為直銷，直銷比例由 20%提升至 88%，雖然銷售費(fèi)用率有所上升，但是長(zhǎng)期來看將有利于公司增強(qiáng)對(duì)于銷售戰(zhàn)略、產(chǎn)品定價(jià)的掌控力度，銷售效率提升的同時(shí)避免渠道商利潤(rùn)分成，有助于提升公司凈利率。直銷模式下，公司的營(yíng)業(yè)收入由 2018 年的 0.51 億元提升至 2021E 的 1.9 億元，CAGR 為 55%。公司的營(yíng)收結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分散，EDA 產(chǎn)品收入占比由 2018 年的 85%降至 2021H1 的 67%，并購(gòu)博達(dá)微后半導(dǎo)體測(cè)試產(chǎn)品的收入增幅巨大，與概倫電子的原有業(yè)務(wù)形成良好的協(xié)同效應(yīng)。資料來源：概倫電子招股書、萬(wàn)得，資料來源：概倫電子招股書，廣立微電子：專注芯片良率提升及電性測(cè)

38、試監(jiān)控技術(shù)公司成立于 2003 年，專注于芯片成品率提升和電性測(cè)試快速監(jiān)控技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的集成電路 EDA 軟件與晶圓級(jí)電性測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商。廣利微電子避開競(jìng)爭(zhēng)激烈的設(shè)計(jì)類 EDA 市場(chǎng)，從制造類 EDA切入成為國(guó)內(nèi)該細(xì)分領(lǐng)域的龍頭，其產(chǎn)品與 PDF Solutions 直接競(jìng)爭(zhēng)，目前已經(jīng)獲得華虹集團(tuán)、長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)、三星電子等海內(nèi)外客戶的認(rèn)可，實(shí)現(xiàn)該領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替代。圖表 48. 廣立微電子主要產(chǎn)品資料來源：公司官網(wǎng)，公司業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)快，營(yíng)收及凈利率持續(xù)提升。公司營(yíng)收由 2018 年的 0.3 億元增加至 2020 年的 1.2 億元，CAGR+90%，與 PDF Solutions 的收入差距從 2018 年的 19 倍縮小至 2020 年的 4.6 倍，凈利率也由-32%提升至 40%。和 PDF Solutions 相比，廣立微電子的毛利率高于 PDF，研發(fā)費(fèi)用率基本持平，近兩年穩(wěn)定在 30%-40%。在我國(guó)大力發(fā)展芯片制造自主的當(dāng)下，廣立微電子有望憑借效能顯著的產(chǎn)品特性迅速占據(jù)國(guó)內(nèi)晶圓制造企業(yè)的市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)。資料來源：廣立微電子招股書，資料來源：廣立微電子招股書、PDF Solution 年報(bào)，中外廠商核心競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)比及差距由于我國(guó) EDA 行業(yè)發(fā)展過