EDA軟件行業(yè)深度研究：國產(chǎn)EDA的奮起

1、EDA軟件行業(yè)深度研究：國產(chǎn)EDA的奮起 HYPERLINK /SH600837.html 1. 一顆芯片的誕生：什么是EDA數(shù)字電路和模擬電路半導(dǎo)體市場按照產(chǎn)品可以分 為集成電路和OSD（分立器 件、光電器件和傳感器）。 集成電路分為模擬IC和數(shù)字 IC。 模擬信號是幅度和相位連續(xù) 變化的電信號；數(shù)字信號自 變量是離散的、因變量也是 離散的信號。模擬信號分辨 率精確，但容易受到噪聲的 干擾，同時通常伴隨著信號 的衰減。數(shù)字信號分辨率較 低，但其傳播和處理現(xiàn)在已 變得十分簡單。 模擬芯片用來產(chǎn)生、放大和 處理各種模擬信號，而數(shù)字 芯片用來產(chǎn)生、放大和處理 各種數(shù)字信號。芯片：當(dāng)代藝術(shù)品芯片（C

2、hip）是集成電路（IC，IntegratedCircuit）的載體。集成電路采用一定 的工藝，把一個電路中所需的電阻、電容、電感等無源器件以及二極管和三極管 等有源器件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上， 然后封裝在一個管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)。而這一切的實現(xiàn)都 是基于半導(dǎo)體，半導(dǎo)體材料具備獨特的物理特性：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之 間，導(dǎo)電性可受控制。常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅目前是商業(yè) 上最具影響力的，在一片硅片上通過氧化、光刻、擴散、外延等半導(dǎo)體制造工藝， 將電路元件和其連線實現(xiàn)出來，就形成了芯片。EDA工具：為什么要用EDA-芯片設(shè)

3、計是一個巨大且復(fù)雜的工程，包括數(shù)字與模擬電路設(shè)計、物理后端設(shè)計、封 裝設(shè)計、可測性設(shè)計等。在沒有誕生EDA工具前，開發(fā)者只能以人工畫圖的方式進 行電路設(shè)計。以設(shè)計一塊具有4萬個晶體管的集成電路為例， 其共有36個輸入輸出的端口，用來處理16位（也就是16個1、0組成的信號）或者8 位的信號，還需要考慮各種不同組織的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在原始單元級密度方面，7納米節(jié)點的硅密度在每平方毫米0.9-1.02億個晶體管之間，5 納米 節(jié)點的硅密度在每平方毫米1.3-2.3億個晶體管之間。為什么要區(qū)分?jǐn)?shù)字電路和模擬電路所利用的半導(dǎo)體特性不同：模擬芯片利用的是晶體管的放大作用，數(shù)字芯片利用的是 晶體的開關(guān)作用。

4、 所追求的電路設(shè)計目標(biāo)不同：模擬芯片追求卓越的性能；數(shù)字芯片追求更小的面積、 更低的功耗和更快的速度（比如PC越來越薄、待機時間更長、主頻更高不卡頓）。 這就導(dǎo)致電路設(shè)計方法不同：數(shù)字芯片遵循自上而下的設(shè)計流程，標(biāo)準(zhǔn)化程度高；模 擬電路講究理論推導(dǎo)和軟件仿真相結(jié)合，對工程師的水平要求較高，可以自上而下也 可以自下而上。 電路設(shè)計方法和設(shè)計目標(biāo)不同導(dǎo)致EDA軟件的差異：我們認(rèn)為數(shù)字EDA講究“優(yōu) 化”；模擬EDA講究“高精度”，背后都是數(shù)學(xué)求解算法的支撐。數(shù)字電路設(shè)計流程：后端設(shè)計后端設(shè)計是先基于網(wǎng)表，在給定大小的硅片面積內(nèi)，對電路進行布局（FloorPlan） 和繞線(PlaceandRout

5、e)，再對布線的物理版圖進行功能和時序上的各種驗證 (DesignRuleCheck、LayoutVersusSchematic等)，后端設(shè)計也是一個迭代的流 程，驗證不滿足要求則需要重復(fù)之前的步驟，最終生成用于芯片生產(chǎn)的 GDS(GeometryDataStandard)版圖。在各個布線層之間的電阻變化程度比先 前大了2到3倍。以宏單元的形式出現(xiàn)的布線阻擋區(qū)域的數(shù)量增長了10倍。過孔阻 抗可以達(dá)到線路阻抗的2至3倍。復(fù)雜的時鐘廣泛存在，并且使得整體互連管理更 加不穩(wěn)定。先進的芯片工藝和設(shè)計上的變化也要求在精確時序sign-off與實現(xiàn)過程 之間達(dá)成緊密的結(jié)合。芯片成品率的問題也不再當(dāng)成設(shè)計后

6、續(xù)事項來考慮，必須 在設(shè)計流程中結(jié)合進來。2. EDA三巨頭： Synopsys、Cadence、MentorEDA三巨頭1. 十年十倍股 2. 通過大規(guī)模并購?fù)晟飘a(chǎn)品線：Synopsys歷史多達(dá)100次并購事件， Mentor于2016年被西門子45億美元收購。 3. 大力投入研發(fā)：近十年研發(fā)費用率 Synopsys在35%左右； Cadence在35-40%之間；Mentor在30%左右。 4. 三巨頭均是IC設(shè)計全流程覆蓋，但是側(cè)重點依然有差異： - Synopsys產(chǎn)品最全面，它的優(yōu)勢在于數(shù)字前端、數(shù)字后端和PTsignoff。 模擬前端的XA，數(shù)字前端的VCS，后端的sign-off

7、tool。Synopsys有壟斷 市場90%的TCAD器件仿真和壟斷市場50%的DFM工藝仿真。 - Cadence的強項在于模擬或混合信號的定制化電路和版圖設(shè)計，功能很 強大，PCB相對也較強，但是Signoff的工具偏弱。 - 西門子EDA在后端布局布線較為強勢，在PCB上也很有優(yōu)勢，它的優(yōu)勢 是Calibresignoff和DFT，但西門子EDA在集成度上難以與前兩家抗衡。SynopsysSynopsys是全球領(lǐng)先的EDA解決方案提供商及芯片接口IP供應(yīng)商，同時也是信息 安全和軟件質(zhì)量的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，為全球電子市場提供技術(shù)先進的IC設(shè)計與驗證平臺， 致力于復(fù)雜的片上系統(tǒng)（SoC）的開發(fā)。目前

8、，公司是全球排名第一的芯片自動 化設(shè)計解決方案提供商，全球排名第一的芯片接口IP供應(yīng)商，同時也是信息安全 和軟件質(zhì)量的全球領(lǐng)導(dǎo)者。作為半導(dǎo)體、人工智能、汽車電子及軟件安全等產(chǎn)業(yè) 的核心技術(shù)驅(qū)動者，公司的技術(shù)一直深刻影響著當(dāng)前全球五大新興科技創(chuàng)新應(yīng)用： 智能汽車、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算和信息安全。公司成立于1986年，20世紀(jì)80年代，公司憑借邏輯綜合工具，公司取得了良好的效益。營 業(yè)收入由1987年的13萬美元，到1989年的730萬美元，2年間增長了55倍之多。自20世紀(jì)90 年代開始，公司憑借邏輯綜合工具市場一家獨大的地位開展了大量的并購，1990-1999年間 并購次數(shù)高達(dá)20次，至今

9、并購次數(shù)合計在100次左右。21世紀(jì)初，公司掀起了更大規(guī)模的并 購潮，其中2002年收購的Avanti使Synopsys成為EDA歷史上第一家可以提供頂級前后端完 整IC設(shè)計方案的領(lǐng)先EDA工具供應(yīng)商，公司坐穩(wěn)第二的位臵，并在2008年超越Cadence成 為全球最大的EDA工具廠商。2012年，公司收購當(dāng)時全球第四大EDA工具商Magma，該公 司在復(fù)雜時序約束上有獨到優(yōu)勢。早在1995年，公司就已經(jīng)進入中國市場，并在實現(xiàn)中國本 土化上做出了很多努力。截至2020年5月，公司在中國已經(jīng)有1400多名員工，在9個城市都 設(shè)有分公司，研發(fā)人員已經(jīng)超過1000人。Synopsys：業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)從細(xì)分產(chǎn)

10、品和服務(wù)來看，公司業(yè)務(wù)可分為半導(dǎo)體和系統(tǒng)設(shè)計和軟件完整性兩部 分。軟件完整性業(yè)務(wù)為客戶提供開發(fā)全生命周期的解決方案，將安全性、質(zhì)量和 合規(guī)性測試貫穿軟件開發(fā)的整個流程中，對安全漏洞和缺陷進行及時的檢測和修 復(fù)。EDA工具對比相對于另外兩家EDA巨頭,SynopsysEDA產(chǎn)品最全面，它的優(yōu)勢在于數(shù)字前端、數(shù)字后端和 PTsignoff。模擬前端的XA，數(shù)字前端的VCS，后端的sign-offtool，還有口碑極好的PT、 DC和ICC功能都很強大。Synopsys有壟斷市場90%的TCAD器件仿真和壟斷市場50%的 DFM工藝仿真,這是其在EDA產(chǎn)業(yè)競爭中的一把利器。 Cadence的強項在于

11、模擬或混合信號的定制化電路和版圖設(shè)計，功能很強大，PCB相對也較 強，但是Signoff的工具偏弱。 西門子EDA也是在后端布局布線這塊比較強，在PCB上也很有優(yōu)勢，它的優(yōu)勢是 Calibresignoff和DFT，但西門子EDA在集成度上難以與前兩家抗衡。Synopsys：優(yōu)勢產(chǎn)品SynopsysVCS是當(dāng)前業(yè)內(nèi)最高性能的仿真解決方案。VCS可提供業(yè)內(nèi)最高性能的 仿真引擎、約束條件解算器引擎。VCS仿真引擎能夠原生地充分利用當(dāng)前的多核 和眾核X86處理器，配備最先進的細(xì)粒度并行(FGP)技術(shù)，通過在運行時間配臵更 多芯核，讓用戶能夠輕易地加快頻繁調(diào)用的長周期測試。 此外，全面的VCS解決方案

12、支持原生測試平臺(NTB)、廣泛的SystemVerilog、驗 證規(guī)劃、覆蓋率分析和收斂，并與業(yè)內(nèi)實際的調(diào)試平臺標(biāo)準(zhǔn)Verdi原生整合。VCS 經(jīng)過獨創(chuàng)設(shè)計，滿足設(shè)計人員和驗證工程師的需求，幫助他們應(yīng)對當(dāng)前SoC的挑 戰(zhàn)和復(fù)雜性。3. 華大九天： 立于國產(chǎn)EDA軟件之巔，助力中國芯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：模擬、平板顯示全覆蓋公司成立于2009年，為國內(nèi)領(lǐng)先的EDA工具軟件開發(fā)服務(wù)商，主要產(chǎn)品包括模擬 電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計EDA工具、平板顯示電路設(shè)計全流 程EDA工具系統(tǒng)和晶圓制造EDA工具等EDA工具軟件，并圍繞相關(guān)領(lǐng)域提供技術(shù) 開發(fā)服務(wù)（測試芯片設(shè)計、半導(dǎo)體器件測試分析、器件模型提

13、取等），是我國唯 一能夠提供模擬電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)的本土EDA企業(yè)。目前，公司已構(gòu) 建出以上述四大板塊為核心的平臺化系統(tǒng)，布局全生態(tài)體系，從而實現(xiàn)全平臺生 態(tài)替換。發(fā)展歷程自成立以來，公司一直聚焦于EDA工具的研發(fā)工作。2011年，公司發(fā)布第一代模 擬電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)；2014年公司發(fā)布平板顯示電路設(shè)計全流程EDA 工具系統(tǒng)；2018年公司推出晶圓制造工程服務(wù)業(yè)務(wù)并發(fā)布異構(gòu)仿真系統(tǒng)；2020年 公司發(fā)布新一代模擬電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)和工藝模型提取工具，是目前 國內(nèi)規(guī)模最大、產(chǎn)品線最完整、綜合技術(shù)實力最強的EDA工具提供商。以技術(shù)為核心：高研發(fā)投入公司擁有覆蓋模擬電

14、路設(shè) 計、數(shù)字電路設(shè)計、平板 顯示電路設(shè)計和晶圓制造 等多領(lǐng)域EDA產(chǎn)品的研發(fā) 團隊，截至2020年12月31 日，公司研發(fā)和技術(shù)人員 總數(shù)322人，占總員工比例 達(dá)到67.51%。為保持自身 的競爭力，公司保持了持 續(xù)高比例的研發(fā)投入。公 司2018年度、2019年度、 2020年度研發(fā)費用分別為 0.75、1.35、1.83億元，占 營業(yè)收入的比例分別為 49.81%、52.50%、 44.22%。以技術(shù)為核心：優(yōu)秀的管理層公司已組成以創(chuàng)始人劉偉平為主體的核心技術(shù)團隊，目前成員共計5人。核心團隊 成員均具備碩士及以上學(xué)歷，擁有深厚且與公司業(yè)務(wù)匹配的資歷背景，對公司主 要產(chǎn)品的研發(fā)具有重要、

15、突出的貢獻，目前在公司研發(fā)部門擔(dān)任重要職務(wù)。收入結(jié)構(gòu)近三年收入占比均在 80%以上。2020年，公司EDA軟件銷售收入為3.45億元，同比增長60.47%。技術(shù) 開發(fā)服務(wù)在近三年中保持著較快的增速，2020年公司技術(shù)開發(fā)實現(xiàn)收入0.61億 元，同比增長56.41%。營收快速增長2018-2020年，公司 取得營業(yè)收入1.51億 元、2.57億元和4.15 億元，2019和2020 年增速分別達(dá)到 70.59%和61.26%； 歸母凈利潤分別為 0.49億元、0.57億 元、1.04億元，2019 年和2020年增速分別 達(dá)到17.80%和 81.18%。營業(yè)收入 及利潤均保持較高增 速。 HY

16、PERLINK /SH688206.html 4. 概倫電子： 以器件建模和電路仿真驗證切入全流程 EDA1.簡況 HYPERLINK /SH688206.html 概倫電子成立于2010年，公司的主營業(yè)務(wù)為向客戶提供被全球領(lǐng)先集成 電路設(shè)計和制造企業(yè)長期廣泛驗證和使用的EDA產(chǎn)品及解決方案，主要 產(chǎn)品及服務(wù)包括制造類EDA工具、設(shè)計類EDA工具、半導(dǎo)體器件特性測 試儀器和半導(dǎo)體工程服務(wù)等。公司的主要客戶包括臺積電、三星電子、 SK海力士、美光科技、聯(lián)電、中芯國際等全球領(lǐng)先的集成電路企業(yè)。2.股權(quán)結(jié)構(gòu)公司經(jīng)歷了多次增資和股權(quán)轉(zhuǎn)讓， LIUZHIHONG（劉志宏）持有公司17.94%的股份，且與

17、共青城峰倫為一 致行動人，合計控制公司24.14%股份，為公司的實際控制人。共青城明 倫、共青城偉倫、共青城經(jīng)倫、共青城毅倫、共青城智倫、井岡山興倫的 執(zhí)行事務(wù)合伙人為梅曉東先生，為公司高級管理人員。金秋投資、靜遠(yuǎn)投 資、睿橙投資、國興同贏的執(zhí)行事務(wù)合伙人以及嘉橙投資執(zhí)行事務(wù)合伙人 的間接控股股東為陳曉飛先生，為公司董事。3.主營業(yè)務(wù)概覽公司在EDA行業(yè)的整體 戰(zhàn)略是圍繞DTCO（設(shè)計 -工藝協(xié)同優(yōu)化）方法學(xué), 在器件建模和電路仿真 驗證兩大集成電路制造 和設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行 重點突破，其技術(shù)可有 效支撐7nm/5nm/3nm等 先進工藝節(jié)點下的大規(guī) 模復(fù)雜集成電路的設(shè)計 和制造，幫助晶圓廠在 工藝開發(fā)階段評估優(yōu)化 工藝平臺的可靠性和良 率等特性，建立精確的 器件模型、PDK和標(biāo)準(zhǔn) 單元庫，并通過快速精 準(zhǔn)的電路仿真幫助集成 電路設(shè)計企業(yè)有效預(yù)測 芯片的性能和良率，優(yōu) 化電路設(shè)計。4.財務(wù)：營收規(guī)