半導(dǎo)體EDA行業(yè)專題研究：EDA半導(dǎo)體行業(yè)的“七寸”

半導(dǎo)體EDA行業(yè)專題研究：EDA，半導(dǎo)體行業(yè)的“七寸”1.EDA是半導(dǎo)體工業(yè)軟件皇冠上的明珠1.1.EDA提供自動化輔助設(shè)計，是CAD在集成電路領(lǐng)域的分支EDA為集成電路的設(shè)計、生產(chǎn)等提供自動化輔助設(shè)計能力。EDA

（Electronicdesignautomation），即電子設(shè)計自動化，是指以計算機為工具，融合圖形學(xué)、計算數(shù)學(xué)、微電子學(xué)、拓撲邏輯學(xué)、材料學(xué)及人工智能等技術(shù)，自動完成集成電路的設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè)計等一系列流程。逐步擴大的集成電路規(guī)模以及日益復(fù)雜的芯片設(shè)計推動了EDA工具的出現(xiàn)，使EDA成為IC設(shè)計中不可或缺的工具。從CAD到EDA，EDA工具的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：1）計算機輔助設(shè)計（CAD）階段。產(chǎn)業(yè)初期，集成電路集成度較低（幾百到上千個晶體管，設(shè)計復(fù)雜度也較低。設(shè)計人員可以通過手工操作完成電路圖的輸入、布局和布線。20世紀(jì)70年代中期開始，隨著集成電路工藝制程的發(fā)展，集成電路中的晶體管數(shù)量不斷增加，更高的集成度提高了芯片設(shè)計的復(fù)雜程度。此時，可編程邏輯設(shè)計技術(shù)的出現(xiàn)使芯片設(shè)計自動化成為可能，芯片設(shè)計人員開始使用計算機輔助設(shè)計（CAD）進行集成電路版圖編輯、PCB布局布線，相繼出現(xiàn)了許多二維CAD、三維系統(tǒng)分析與設(shè)計（SAD）軟件。2）計算機輔助工程（CAED）階段。20世紀(jì)80年代，集成電路的進一步發(fā)展對芯片設(shè)計提出了更高的要求，芯片設(shè)計復(fù)雜性大大增加，設(shè)計師依靠手工難以完成相關(guān)工作。此時，該領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了使用編程語言進行芯片設(shè)計的思路，設(shè)計師開始通過編程語言設(shè)計、驗證電路，然后利用邏輯綜合工具得到底層物理設(shè)計。利用CAE軟件，設(shè)計師可以對設(shè)計上存在的錯誤做出提前的預(yù)判，可以在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前預(yù)知產(chǎn)品功能和性能。到了80年代后期，EDA工具已經(jīng)可以進行設(shè)計描述、綜合與優(yōu)化和設(shè)計結(jié)果驗證。3）電子設(shè)計自動化（EDA）階段。20世紀(jì)90年代以后，在摩爾定律的大框架下，半導(dǎo)體開始走入大規(guī)模集成電路時代，基于先進工藝節(jié)點的集成電路規(guī)?？蛇_到數(shù)十億個晶體管，芯片集成度越來越高，芯片設(shè)計也日益復(fù)雜。傳統(tǒng)的手工設(shè)計、CAD和CAED軟件難以滿足中大型集成電路設(shè)計中復(fù)雜而專業(yè)性的新需求，以高級語言描述、系統(tǒng)及仿真和綜合技術(shù)為特點的EDA軟件應(yīng)運而生。相較于CAD和CAED，EDA軟件設(shè)計更加精細，保證了芯片設(shè)計各個階段、各個環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性，縮短了設(shè)計周期、降低了設(shè)計成本。21世紀(jì)以來，EDA工具快速發(fā)展，如今已貫穿集成電路設(shè)計、制造、封測的全部環(huán)節(jié)。1.2.EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)的基石EDA杠桿效應(yīng)顯著，是數(shù)千億美元規(guī)模的集成電路行業(yè)的重要支撐。根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)，2020年EDA行業(yè)的全球市場規(guī)模超過100億美元，卻撬動著年產(chǎn)值超過4000億美元的集成電路行業(yè)。相較于制造芯片的設(shè)備、生產(chǎn)線、原材料等動輒數(shù)億美元的花銷，EDA工具在集成電路企業(yè)的采購總額中占比較小。但是，作為貫穿集成電路設(shè)計、制造、封裝、測試等產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)工具，EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)的咽喉，將直接影響產(chǎn)品的性能和量產(chǎn)率。一旦EDA這一產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)出現(xiàn)問題，整個集成電路產(chǎn)業(yè)乃至上層運行的數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)都會受到重大影響。伴隨著芯片制程工藝的提升，EDA對集成電路產(chǎn)業(yè)的影響日益突出。隨著集成電路行業(yè)的快速發(fā)展，芯片持續(xù)向集成化、微小化演進，集成電路設(shè)計和制造的復(fù)雜性日益增加，研發(fā)和制造成本也逐漸攀升。因工藝水平或芯片設(shè)計失誤而導(dǎo)致的制造失敗將給集成電路企業(yè)帶巨大損失。1.3.EDA產(chǎn)品線繁多，應(yīng)用于集成電路各個領(lǐng)域根據(jù)設(shè)計產(chǎn)品的不同，可將EDA工具分為模擬設(shè)計類、數(shù)字設(shè)計類、晶圓制造類、封裝類、系統(tǒng)類等五大類。其中系統(tǒng)類又可以細分為PCB、平板顯示設(shè)計工具、系統(tǒng)仿真及原型驗證和CPLD/FPGA設(shè)計工具等。1）模擬設(shè)計類。模擬設(shè)計類EDA工具主要是用于模擬芯片設(shè)計環(huán)節(jié)的工具，包括電路設(shè)計、電路仿真、版圖設(shè)計、物理驗證、寄生參數(shù)提取、射頻設(shè)計解決方案等產(chǎn)品線。模擬電路的設(shè)計從設(shè)計原理圖開始，設(shè)計師需要根據(jù)模擬電路需要實現(xiàn)的功能要求、設(shè)計規(guī)范等設(shè)計合適的電路結(jié)構(gòu)。然后，用電路仿真工具來模擬電路的功能、性能等，并根據(jù)仿真的結(jié)果不斷優(yōu)化電路設(shè)計。完成電路仿真后，設(shè)計師通過版圖設(shè)計工具將每個器件放置到合適位置，并用圖形將各個器件進行正確的連接。之后進行物理驗證以確保版圖與原理圖一致并且符合晶圓制造的要求。完成物理驗證后，設(shè)計師還需對版圖進行寄生參數(shù)提取，并通過后仿真來驗證電路實際工作的各項功能和性能。最后，設(shè)計師需要進行壓降和電流密度等可靠性分析，確保電路工作性能不被影響。2）數(shù)字設(shè)計類。數(shù)字設(shè)計類EDA工具主要是用于數(shù)字芯片設(shè)計環(huán)節(jié)中的工具，包括功能和指標(biāo)定義、架構(gòu)設(shè)計、RTL編輯、功能仿真、邏輯綜合、靜態(tài)時序仿真（STA）、形式驗證等工具。數(shù)字前端設(shè)計流程從架構(gòu)設(shè)計開始，設(shè)計師根據(jù)對芯片功能和性能參數(shù)的要求給出設(shè)計方案和架構(gòu)，劃分芯片的功能模塊。然后，通過硬件語言（HDL，如Verilog）對芯片功能進行描述編碼。之后，利用仿真工具進行邏輯仿真，檢驗設(shè)計代碼的正確性。經(jīng)過仿真驗證后，通過邏輯綜合將設(shè)計代碼映射到電路結(jié)構(gòu)，輸出描述數(shù)字電路結(jié)構(gòu)的電路網(wǎng)表文件，并進行靜態(tài)時序分析和形式驗證，以檢驗電路的功能在設(shè)計轉(zhuǎn)換和優(yōu)化的過程中保持不變。數(shù)字后端設(shè)計流程通過布局布線工具將電路網(wǎng)表中使用到的各種單元和IP在版圖上進行合理擺放、連接，形成布局布線后的電路網(wǎng)表和版圖。之后，設(shè)計師需要對版圖進行寄生參數(shù)提取，分析信號是否完整，并進行物理驗證，確認設(shè)計不存在功能和物理規(guī)則上的問題。最后進行版圖集成，形成最終交付晶圓代工廠生產(chǎn)的版圖。3）晶圓制造類。晶圓制造類EDA工具主要是晶圓廠在工藝平臺開發(fā)和晶圓生產(chǎn)階段應(yīng)用的工具，主要協(xié)助晶圓廠完成半導(dǎo)體器件和制造工藝的設(shè)計，建立半導(dǎo)體器件的模型并通過PDK或建立IP和標(biāo)準(zhǔn)單元庫等方式提供給集成電路設(shè)計企業(yè)。晶圓制造類工具包括晶圓制造類工具包括工藝與器件仿真工具（TCAD）、器件建模工具、工藝設(shè)計套件工具

（PDK）、計算光刻工具、掩膜版校準(zhǔn)工具和良率分析工具等。4）封裝類。封裝類EDA工具主要是用于芯片封裝環(huán)節(jié)的工具，包括封裝設(shè)計、封裝仿真以及信號完整性/電源完整性分析（SI/PI）工具。封裝是指把芯片上的接點用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，并用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的過程。封裝不僅實現(xiàn)了內(nèi)部芯片與外部電路的連接，也起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用。5）系統(tǒng)類。系統(tǒng)類EDA工具又可細分為PCB設(shè)計工具、平板顯示設(shè)計工具、系統(tǒng)仿真工具和CPLD/FPGA等可編程器件上的電子系統(tǒng)設(shè)計工具。其中，PCB設(shè)計工具主要用于擺放元器件并將元器件的線連接起來，包括原理圖編輯、版圖設(shè)計、布局布線、SI/PI仿真、EMC/EMI仿真等工具；平板顯示設(shè)計工具主要是應(yīng)用于面板的研發(fā)、生產(chǎn)和制造的工具；

系統(tǒng)仿真工具是主要面向系統(tǒng)級別的仿真工具。按照主要功能劃分，可分為IC設(shè)計軟件、電子電路設(shè)計與仿真工具、PCB設(shè)計軟件、PLD設(shè)計工具及其他EDA軟件。1）IC設(shè)計軟件。根據(jù)芯片類型不同，可分為數(shù)字IC、模擬IC和混合IC。IC設(shè)計軟件涵蓋了不同類型芯片設(shè)計全流程的各個環(huán)節(jié)，為用戶提供了從電路到版圖、從設(shè)計到驗證的一站式完整解決方案。IC設(shè)計軟件主要包括設(shè)計輸入、設(shè)計仿真、邏輯綜合、靜態(tài)時序分析、布局布線、寄生參數(shù)提取、物理驗證、模擬電路仿真器等工具。市面上的主要產(chǎn)品有Composer、Viewdraw、Verilog—XL、DesignCompile、FPGAExpress、PrimeTime等。2）電子電路設(shè)計與仿真工具。利用電子電路設(shè)計與仿真工具，設(shè)計師可以根據(jù)設(shè)計好的電路圖模擬實際電路的功能、性能等，然后根據(jù)仿真的結(jié)果不斷優(yōu)化電路設(shè)計。市場上主要的電子電路設(shè)計與仿真工具包括SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView、MMICAD等。3）PCB設(shè)計軟件。PCB設(shè)計軟件是用來畫板級電路圖、布局布線以及仿真的工具，主要用于擺放元器件并將元器件的線連接起來。PCB設(shè)計軟件種類很多，包括Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、CadencePSD、ExpeditionPCB、ZukenCadStart等。4）PLD設(shè)計工具。PLD是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD（ComplexPLD）和FPGA

（FieldProgrammableGateArray）。它們的基本設(shè)計方法是借助于EDA軟件，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，最后用編程器或下載電纜，由目標(biāo)器件實現(xiàn)。生產(chǎn)PLD的廠家很多，但最有代表性的PLD廠家為ALTERA、Xilinx和Lattice公司，常用的PLD設(shè)計軟件包括MAX+PLUSII、Vertex—IIPro、ispLSI2000/5000/8000等。2.市場格局高度集中，國內(nèi)廠商潛力巨大2.1.全球EDA市場規(guī)模穩(wěn)健增長先進工藝的技術(shù)迭代和下游領(lǐng)域需求驅(qū)動全球EDA市場規(guī)模穩(wěn)定上升。EDA工具應(yīng)用于集成電路的設(shè)計、制造及封測各個環(huán)節(jié)，其市場需求與集成電路行業(yè)的發(fā)展緊密相關(guān)。近年來，集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代較快，日益復(fù)雜化的設(shè)計及制造要求催生了越來越多的EDA工具需求，推動全球EDA市場發(fā)展。根據(jù)SEMI統(tǒng)計，2020年全球EDA市場規(guī)模為114.67億美元，同比增長11.63%，實現(xiàn)8年CAGR7.28%，呈穩(wěn)定上升趨勢。根據(jù)VerifiedMarketResearch數(shù)據(jù)，全球EDA市場規(guī)模有望于2028年達到215.6億美元，2020-2028年8年復(fù)合增速為8.21%。強強聯(lián)合與持續(xù)開發(fā)是全球EDA發(fā)展的主要思路。面對當(dāng)前摩爾定律的困境和集成電路行業(yè)的發(fā)展特點，全球主流EDA技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)兩種思路：1）與全球領(lǐng)先集成電路企業(yè)合作，推動工藝節(jié)點向前演進和支持不同工藝平臺的創(chuàng)新應(yīng)用；2）持續(xù)挖掘現(xiàn)有工藝節(jié)點的潛能，不斷進行流程創(chuàng)新以縮短產(chǎn)品上市時間，提升產(chǎn)品競爭力。中國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展為國產(chǎn)EDA提供了巨大的發(fā)展空間。近年來，受益于產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)環(huán)境、投資支持、行業(yè)需求、人才回流等各方面利好的影響，中國EDA市場逐漸興起。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2020年中國EDA市場規(guī)模約93.1億元，同比增長27.7%，占全球市場份額的9.4%。隨著中國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，中國的集成電路設(shè)計企業(yè)數(shù)量快速增加，EDA工具作為集成電路設(shè)計的基礎(chǔ)工具，也將受益于高度活躍的下游市場，不斷擴大市場規(guī)模。根據(jù)GIA報告，中國EDA市場2020-2027年均復(fù)合增長率有望達到11.7%，高于全球EDA市場增速。2.2.市場格局高度集中，頭部效應(yīng)顯著EDA行業(yè)全球市場呈現(xiàn)三足鼎立局面。EDA行業(yè)自20世紀(jì)八九十年代的百家爭鳴發(fā)展至今，經(jīng)歷了多輪市場競爭、淘汰和整合，形成了當(dāng)前

新思科技(Synopsys)、鏗騰電子(Cadence)和明導(dǎo)國際(MentorGraphics)三足鼎立的全球EDA市場格局。2020年，Synopsys的全球EDA市場份額為32.14%，占據(jù)行業(yè)第一。同年，Cadence和MentorGraphics的市場份額分別為23．4%和14%，位于第二、第三。前三家EDA公司市占率之和將近70%，行業(yè)高度集中，寡頭壟斷格局明顯。除上述五家EDA公司外，全球范圍內(nèi)的EDA企業(yè)中，優(yōu)先突破關(guān)鍵環(huán)節(jié)核心工具的典型公司還有PDFSolutions、概倫電子、廣立微等；優(yōu)先突破部分設(shè)計應(yīng)用全流程解決方案的典型公司有SILVACO、JedatInc.、華大九天等。2.3.EDA的競爭格局注定寡頭壟斷軟件的從眾特性是造成EDA市場高度集中的原因之一。EDA行業(yè)是技術(shù)、算法高度密集的行業(yè)，其底層思想是數(shù)學(xué)、物理等科學(xué)定理，是能夠被大眾接受的，因此EDA軟件是標(biāo)準(zhǔn)化的。經(jīng)過眾多用戶長期使用的產(chǎn)品化軟件穩(wěn)定且質(zhì)量較高，并持續(xù)進行優(yōu)化和完善，因此產(chǎn)品化軟件的消費者具有從眾特性。考慮到EDA工具對企業(yè)發(fā)展的重要性，集成電路設(shè)計和制造商通常選用市場上流行的EDA工具供應(yīng)商，以避免由于工具質(zhì)量、性能等問題造成的損失。領(lǐng)先的EDA工具提供商與普通提供商間的差距逐漸拉開，形成了寡頭壟斷的局面。EDA廠商與芯片設(shè)計和制造企業(yè)間的生態(tài)關(guān)系也是形成當(dāng)今競爭格局的原因之一。在EDA產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈中，EDA廠商分別向芯片設(shè)計公司和制造公司提供設(shè)計類EDA軟件和制造類EDA軟件。芯片設(shè)計企業(yè)從EDA廠商購買EDA工具，向制造企業(yè)提供設(shè)計版圖。芯片制造企業(yè)向EDA廠商輸送PDK，負責(zé)生產(chǎn)芯片并向設(shè)計企業(yè)提供反饋數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，EDA工具的技術(shù)開發(fā)和商業(yè)銷售依托于制造、設(shè)計、EDA行業(yè)三方所形成的生態(tài)圈，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的全力支持。PDK對于EDA工具的研發(fā)是至關(guān)重要的，得不到晶圓廠PDK的EDA公司很難經(jīng)營下去，因此與晶圓廠的良好關(guān)系有利于EDA廠商從競爭者中脫穎而出，這在一定程度上促成了EDA市場高度集中的格局。此外，領(lǐng)先的EDA廠商與領(lǐng)先的集成電路制造和設(shè)計企業(yè)具備長期合作基礎(chǔ)，其EDA工具工藝庫信息完善，能夠隨先進工藝演進不斷迭代。然而，市場尾部EDA廠商難以獲得生產(chǎn)線的最新工藝數(shù)據(jù)參數(shù)，無法在與工藝緊密相關(guān)的工具領(lǐng)域進行技術(shù)布局，束縛了其業(yè)務(wù)的發(fā)展與完善，這進一步拉開了EDA企業(yè)間的差距，形成了高度集中的市場格局。人才儲備壁壘在一定程度上促成了寡頭壟斷的形成。EDA行業(yè)具有技術(shù)面廣、多學(xué)科交叉融合的特點，從事EDA工具開發(fā)需要工程師同時理解數(shù)學(xué)、芯片設(shè)計、半導(dǎo)體器件和工藝，對綜合技能要求很高。培養(yǎng)一名EDA研發(fā)人才，需要經(jīng)過長時間的專業(yè)教育和系統(tǒng)訓(xùn)練。人才集聚與人才培養(yǎng)方面，行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)具備更高的知名度與更加完善的技術(shù)培訓(xùn)體系，對人才的吸引力較強，而普通企業(yè)很難形成人才吸引力與完善的人才培養(yǎng)機制。研發(fā)人才是EDA廠商保持研發(fā)創(chuàng)新以及產(chǎn)品市場競爭力的關(guān)鍵，因此，隨著領(lǐng)先企業(yè)和普通企業(yè)間的人才差距不斷擴大，以及產(chǎn)品競爭力的差距持續(xù)擴大，行業(yè)集中度也將持續(xù)提升。2.4.國家政策支持推動國產(chǎn)EDA發(fā)展國家出臺一系列政策，為國產(chǎn)EDA工具的發(fā)展提供了良好環(huán)境，加速EDA工具國產(chǎn)化替代進程。EDA工具是集成電路產(chǎn)業(yè)的咽喉，對行業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品技術(shù)水平有重要影響。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，設(shè)計規(guī)模、復(fù)雜度、工藝先進性等不斷提升，EDA工具的重要性不斷凸顯。一旦EDA受制于人，整個國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都可能停擺，因此發(fā)展國產(chǎn)EDA迫在眉睫。近年來，國家陸續(xù)出臺了多項政策，從財稅政策、投融資政策、研究開發(fā)政策、進出口政策、人才政策、知識產(chǎn)權(quán)政策、市場應(yīng)用政策、國際合作政策等方面鼓勵國產(chǎn)EDA廠商發(fā)展與創(chuàng)新，助力國產(chǎn)EDA工具軟件技術(shù)水平的提升，加速EDA工具國產(chǎn)化替代進程。國家政策對EDA產(chǎn)業(yè)整體競爭格局有一定影響力。為了支持各地集成電路行業(yè)的發(fā)展，政府在上海、武漢、南京、貴州、合肥、蘇州、北京、廈門、深圳等多個城市先后成立集成電路技術(shù)及產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心（ICC）。ICC由國內(nèi)EDA和設(shè)計領(lǐng)域的骨干企業(yè)作為聯(lián)盟會員共同組成，致力于EDA共性和前沿技術(shù)研究，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持及服務(wù)。服務(wù)中心通過提供公共EDA技術(shù)平臺、IP復(fù)用與SOC開發(fā)平臺、MPW服務(wù)平臺、測試驗證工程技術(shù)中心、教育培訓(xùn)中心以及專業(yè)孵化器等服務(wù)幫助企業(yè)降低創(chuàng)新成本和風(fēng)險，打造集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈，解決集成電路企業(yè)在生產(chǎn)和運營過程中遇到的各種實際問題。其中，政府集中采購EDA工具后開放給中小、初創(chuàng)公司使用解決了這些公司無法負擔(dān)昂貴EDA工具費用的問題，同時，這種集中的、大規(guī)模的采購可能會對EDA行業(yè)的競爭格局產(chǎn)生較大影響?？偟膩碚f，在大國博弈的背景下，國家政策能夠推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展并在一定程度上改變整體競爭格局。3.EDA行業(yè)三巨頭：新思科技、鏗騰電子、明導(dǎo)國際3.1.

新思科技（Synopsys）：全球領(lǐng)先的EDA和IP供應(yīng)商新思科技是全球EDA龍頭。新思科技成立于1986年，總部位于美國加州山景城。自成立以來，公司通過多次收并購獲取新的技術(shù)，逐步完善自身產(chǎn)品線，實現(xiàn)了IC設(shè)計全流程覆蓋。1990年，公司收購Zycad公司的VHDL仿真業(yè)務(wù),并推出了測試綜合產(chǎn)品。2002年，公司收購Avanti，一舉補齊了數(shù)字集成電路EDA全流程所需要的團隊和技術(shù)，成為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。2008年，新思科技超越鏗騰電子，成為全球最大的EDA廠商。目前，公司是全球排名第一的EDA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。Synopsys的產(chǎn)品優(yōu)勢在于數(shù)字前端、數(shù)字后端和驗證測試。國際領(lǐng)先EDA企業(yè)中，Synopsys產(chǎn)品線最全，實現(xiàn)EDA業(yè)務(wù)設(shè)計到制造全流程覆蓋。1）設(shè)計環(huán)節(jié)。公司芯片設(shè)計領(lǐng)域包括CustomerDesignPlatform和FusionDesignPlatform兩個設(shè)計平臺，以及3DIC設(shè)計、物理實現(xiàn)、物理驗證、RTL設(shè)計與綜合、Signoff、FPGA設(shè)計等產(chǎn)品。2）驗證環(huán)節(jié)。在芯片驗證領(lǐng)域，公司使用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的VCS仿真、Verdi調(diào)試、SpyGlass靜態(tài)驗證、VCFormal和經(jīng)過硅驗證的IP驗證整個SoC，幫助用戶更早更快地找到SoC缺陷，更早啟動軟件，并驗證整個系統(tǒng)。公司針對驗證環(huán)節(jié)的產(chǎn)品包括仿真、靜態(tài)與形式驗證、調(diào)試與覆蓋、虛擬原型、硬件仿真、FPGA驗證等。3）制造環(huán)節(jié)。針對芯片制造環(huán)節(jié)，公司提供硅工程工具，幫助用戶更早實現(xiàn)工藝開發(fā)、先進光刻技術(shù)以及良率管理。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，公司的硅工程工具經(jīng)過低至5nm及以下成熟和新興工藝節(jié)點的生產(chǎn)驗證，在速度、面積、功耗、可測性和良率之間實現(xiàn)理想權(quán)衡。公司硅工程工具包括光罩合成、TACD、光罩數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、良率管理等。除了上述產(chǎn)品外，公司業(yè)務(wù)還涵蓋半導(dǎo)體IP以及軟件完整性。4）半導(dǎo)體IP。公司半導(dǎo)體IP業(yè)務(wù)提供芯片架構(gòu)、子系統(tǒng)、信號/電源完整性、硬化、原型設(shè)計套件和硅晶初啟支持，幫助用戶將獨特的構(gòu)想推向市場。此外，公司對基礎(chǔ)架構(gòu)、IP核開發(fā)與質(zhì)量的全面投資和綜合的全球技術(shù)支持相結(jié)合，將加快用戶產(chǎn)品投入批量生產(chǎn)。公司半導(dǎo)體IP業(yè)務(wù)相關(guān)產(chǎn)品包括接口IP、處理器解決方案、安全性IP、存儲器和邏輯庫、模擬IP等。5）軟件完整性。公司軟件完整性業(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)。公司相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)包括靜態(tài)分析（SAST）、軟件組成分析（SCA）、交互式應(yīng)用安全測試（IAST）、滲透測試等。營收與凈利穩(wěn)步增長。近年來，公司的經(jīng)營業(yè)績規(guī)模持續(xù)擴大，截至2021年營業(yè)收入達到42.04億美元，同比增長14.08%，凈利潤達7.56億美元，同比增長14%。公司2010-2021年營業(yè)收入的CAGR為10.65%，同時期凈利潤的CAGR為11.12%，同步穩(wěn)健增長。3.2.

鏗騰電子（Cadence）：電子系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域的關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)者昔日霸主，如今穩(wěn)坐全球第二。鏗騰電子由SDASystems和ECAD兩家公司于1988年兼并而成，總部位于美國加州圣何塞。2008年以前，Cadence是全球最大的EDA廠商，而后被Synopsys超過，位居全球第二。該公司是世界領(lǐng)先的EDA與IP供應(yīng)商，其智能設(shè)計解決方案覆蓋IC設(shè)計全流程，包括定制IC和射頻、數(shù)字設(shè)計和簽核、集成電路封裝、PCB設(shè)計、系統(tǒng)級設(shè)計、SIP設(shè)計等。公司的優(yōu)勢在于模擬和混合信號的定制化電路和版圖設(shè)計類工具。1）定制IC/模擬/RF設(shè)計。從塊級和混合信號仿真到布線和庫表征，公司通過自動化許多常規(guī)任務(wù)提高用戶設(shè)計效率，幫助用戶節(jié)省時間并最大限度地減少錯誤。公司相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品包括電路設(shè)計、電路仿真、版圖設(shè)計、布局驗證、庫表征、射頻/微波設(shè)計工具等。2）數(shù)字設(shè)計和Signoff。芯片設(shè)計的復(fù)雜程度隨著設(shè)計規(guī)模的增大而增大，使得功率、性能和面積(PPA)目標(biāo)更具挑戰(zhàn)性。隨著工期不斷縮短，設(shè)計任務(wù)變得更加艱巨。Cadence數(shù)字化全流程通過結(jié)合核心功能和關(guān)鍵技術(shù)，提高設(shè)計效率，助力客戶提前完成PPA目標(biāo)。公司相關(guān)業(yè)務(wù)包括Innovus實施系統(tǒng)、3D-IC平臺、Cerebrus等。3）IC封裝設(shè)計與分析。公司為單芯片和多芯片高級封裝和模塊提供世界一流的跨領(lǐng)域設(shè)計規(guī)劃、優(yōu)化和布局平臺，其封裝產(chǎn)品提供自動化和精確性，有利于加快設(shè)計過程，提高高級封裝和跨域互操作性的準(zhǔn)確性。公司IC封裝設(shè)計相關(guān)產(chǎn)品包括集成電路封裝設(shè)計、跨平臺協(xié)同設(shè)計與分析、多芯片（芯粒）設(shè)計、IC封裝的SI/PI分析、用于IC封裝的SI/PI分析點工具等。表12：CadenceIC封裝設(shè)計與分析相關(guān)的主要產(chǎn)品包4）PCB設(shè)計。公司使用仿真驅(qū)動的解決方案，簡化從概念到制造的復(fù)雜設(shè)計，以提供設(shè)計周期更短、更可預(yù)測的PCB設(shè)計解決方案。此外，公司產(chǎn)品及方案允許協(xié)同設(shè)計，用戶可在單一設(shè)計或復(fù)雜的多板PCB系統(tǒng)上跨墻、跨設(shè)計域進行協(xié)作。公司PCB設(shè)計產(chǎn)品包括前端原理圖捕獲、后端板布局和布線、庫與設(shè)計數(shù)據(jù)流程管理、模擬/混合信號仿真、SI/PI分析、SI/PI分析點工具等。凈利潤增速強于營收增速。2021年，鏗騰電子實現(xiàn)營業(yè)收入29.88億美元，同比增長11.38%，實現(xiàn)凈利潤6.96億美元，較2020年增長17.83%。公司2010-2021年營業(yè)收入和凈利潤的CAGR分別為11.13%和16.76%，相較于營業(yè)收入增長，凈利潤增速較快。3.3.明導(dǎo)國際（MentorGraphics）：全流程EDA工具提供商Mentor是全球EDA頭部廠商，僅次于Synopys和Cadence。MentorGraphics成立于1981年，是EDA三巨頭中最早成立的公司。自成立后，Mentor通過一步步收購多家在細分領(lǐng)域技術(shù)上數(shù)一數(shù)二的中小型EDA公司，助力自身成為全球EDA領(lǐng)導(dǎo)廠商之一。公司主要為客戶提供完整的軟件/硬件設(shè)計解決方案，具體包括SoC、IC、FPGA、PCB、SI設(shè)計工具和服務(wù)，幫助客戶以短時間和低成本在市場上推出功能強大的電子產(chǎn)品。該公司于2016年被德國西門子收購，成為Siemens的EDA部門，不再單獨披露相關(guān)財務(wù)數(shù)據(jù)。公司EDA產(chǎn)品線完善，覆蓋了模擬IC設(shè)計、數(shù)字IC設(shè)計、封裝、制造、系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了EDA全流程覆蓋。公司產(chǎn)品在物理驗證、晶圓制造和封裝領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。3.4.EDA巨頭的發(fā)展是一部并購史收購兼并是EDA企業(yè)發(fā)展的重要手段。持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新和收購兼并是EDA企業(yè)完善自身產(chǎn)品線、提高市場競爭力和市場份額的主要途徑。首先，EDA工具屬于工業(yè)軟件中的設(shè)計研發(fā)類軟件，這類軟件的研發(fā)有著難度大、周期長、成本高等特性。EDA廠商需要持續(xù)的進行高額的研發(fā)投入，以支持研發(fā)人員軟件開發(fā)和創(chuàng)新工作，且研發(fā)周期和成果具有極大的不確定性，意味著EDA廠商可能耗費大量人力、物力和時間后仍無法在產(chǎn)品上取得進展。相較于自主研發(fā)，收購兼并是一個更直接且高效的發(fā)展途徑。此外，EDA行業(yè)下游半導(dǎo)體受摩爾定律影響，技術(shù)更新迭代較快，客戶對EDA工具的要求也持續(xù)提高。EDA廠商需要不斷滿足客戶的需求以維持或提高市場份額，研發(fā)落后或失敗則可能導(dǎo)致企業(yè)失去市場競爭力，對企業(yè)發(fā)展有較大不利影響。因此，收購兼并成為EDA企業(yè)發(fā)展的主要手段。4.國內(nèi)主要玩家：華大九天、概倫電子、廣立微4.1.華大九天：國產(chǎn)EDA龍頭華大九天是目前國內(nèi)規(guī)模最大、產(chǎn)品線最完整、綜合技術(shù)實力最強的EDA企業(yè)。公司成立于2009年，公司主要從事用于集成電路設(shè)計與制造的EDA工具軟件開發(fā)、銷售及相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)。其團隊部分成員出身中國科學(xué)院，根正苗紅，部分成員曾參與設(shè)計中國第一款具有自主知識產(chǎn)權(quán)的EDA工具-“熊貓ICCAD系統(tǒng)”，具有顯著的歷史積累優(yōu)勢。公司主要產(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軟件產(chǎn)品，覆蓋了模擬、數(shù)字和工藝開發(fā)（制造）等流程。1）模擬電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)。公司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)，該EDA工具系統(tǒng)包括原理圖編輯工具（AetherSE）、版圖編輯工具（AetherLE）、電路仿真工具（ALPS）、物理驗證工具（Argus）、寄生參數(shù)提取工具（RCExplorer）和可靠性分析工具（Polas）等，為用戶提供了從電路到版圖、從設(shè)計到驗證的一站式完整解決方案。2）數(shù)字電路設(shè)計EDA工具。公司的數(shù)字電路設(shè)計EDA工具為數(shù)字電路設(shè)計的部分環(huán)節(jié)提供了特色解決方案，具體包括單元庫特征化提取工具（Liberal）、單元庫/IP質(zhì)量驗證工具（Qualib）、時鐘質(zhì)量檢視與分析工具（

ClockExplorer）、高精度時序仿真分析工具（XTime）、時序功耗優(yōu)化工具（XTop）以及版圖集成與分析工具（Skipper）等。3）平板顯示電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)。公司是全球唯一提供全流程FPD設(shè)計解決方案的供應(yīng)商。平板顯示電路設(shè)計與模擬電路的設(shè)計理念、設(shè)計過程和設(shè)計原則有一定的相似性。公司在已有模擬電路設(shè)計工具的基礎(chǔ)上，結(jié)合平板顯示電路設(shè)計的特點，開發(fā)了全球領(lǐng)先的平板顯示電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含器件模型提取工具

（EsimFPDModel）、原理圖編輯工具（AetherFPDSE）、版圖編輯工具

（AetherFPDLE）、電路仿真工具（ALPSFPD）、物理驗證工具（ArgusFPD）、寄生參數(shù)提取工具（RCExplorerFPD）和可靠性分析工具

（ArtemisFPD）等，為用戶提供了一套從原理圖到版圖，從設(shè)計到驗證的一站式解決方案，使平板顯示電路設(shè)計流程高效平滑，保證了設(shè)計質(zhì)量，提升了設(shè)計效率。4）晶圓制造EDA工具。公司針對晶圓制造廠的工藝開發(fā)和IP設(shè)計需求，提供了相關(guān)的晶圓制造EDA工具，包括器件模型提取工具（XModel）、存儲器編譯器開發(fā)工具（

SMCB）、單元庫特征化提取工具（Liberal）、單元庫/IP質(zhì)量驗證工具（Qualib）、版圖集成與分析工具（Skipper）以及模擬電路設(shè)計全流程EDA工具等，為晶圓制造廠提供了重要的技術(shù)支撐。營業(yè)收入與凈利潤持續(xù)大幅增長。2019年度、2020年度和2021年度，公司實現(xiàn)營業(yè)收入2.57億元、4.15億元和5.79億元，2019-2021年均復(fù)合增長率為50.07%，增長迅猛。同時期公司凈利潤分別為0.57億元、1.04億元和1.39億元，實現(xiàn)56.12%的CAGR。公司營收和凈利的快速增長受益于國內(nèi)EDA行業(yè)的持續(xù)增長和公司市場份額的不斷提升。EDA軟件銷售和技術(shù)開發(fā)服務(wù)是公司收入的主要來源。報告期各期EDA軟件銷售收入分別為2.15億元、3.45億元和4.86億元，技術(shù)開發(fā)服務(wù)收入分別為0.39億元、0.61億元和0.82億元。其他業(yè)務(wù)收入主要為代理軟件銷售和配套硬件銷售，占比較小。重視產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品升級工作，對主營產(chǎn)品有較為持續(xù)的研發(fā)投入。2019至2021年間，公司研發(fā)費用占同期營業(yè)收入的比例分別為52.50%、44.22%、52.57%，研發(fā)費用率較高。持續(xù)的產(chǎn)品研發(fā)投入將不斷推動產(chǎn)品創(chuàng)新和優(yōu)化升級，有利于公司在滿足原有客戶需求的基礎(chǔ)上，不斷拓展新客戶，成為公司營業(yè)收入、盈利能力可持續(xù)性的重要保障。4.2.

概倫電子：國產(chǎn)器件建模和電路仿真EDA領(lǐng)先供應(yīng)商概倫電子是一家具備國際市場競爭力的EDA企業(yè)。公司成立于2010年，一直專注于EDA工具的自主設(shè)計和研發(fā)，目前器件建模和電路仿真工具已達到國際領(lǐng)先水平，是國內(nèi)為數(shù)不多的擁有國際競爭力的國產(chǎn)EDA企業(yè)。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，覆蓋了模擬、封裝/PCB和工藝開發(fā)（制造）等領(lǐng)域，尚未實現(xiàn)全流程覆蓋。1）制造類EDA工具。公司的制造類EDA工具主要為器件建模及驗證EDA工具，用于快速準(zhǔn)確地建立半導(dǎo)體器件模型，是集成電路制造領(lǐng)域的核心關(guān)鍵工具之一。公司器件建模及驗證EDA工具主要包括先進器件建模平臺（BSIMProPlus）、跨平臺器件建模軟件（MeQLab）、集成電路工藝與設(shè)計驗證評估平臺（ME-Pro）、先進PDK驗證軟件（PQLab）等。該類EDA工具能夠用于建立晶體管、電阻、電容、電感等半導(dǎo)體器件的基帶和射頻模型，能夠支持業(yè)界絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)模型和宏模型、Verilog-A等定制化模型。公司器件建模及驗證EDA工具主要功能包括器件模型的自動建模和優(yōu)化、模型質(zhì)量檢測和驗證、不同工藝平臺模型的評估比較等，能夠滿足目前各種先進和成熟工藝節(jié)點的半導(dǎo)體器件建模需求。2）設(shè)計類EDA工具。公司的設(shè)計類EDA工具主要為電路仿真及驗證EDA工具，用于大規(guī)模集成電路的電路仿真和驗證，優(yōu)化電路的性能和良率，是整個集成電路設(shè)計流程從前端設(shè)計到后端驗證的核心EDA工具。公司的電路仿真及驗證EDA工具能夠適用于模擬電路、數(shù)字電路、存儲器電路及混合信號電路等集成電路，實現(xiàn)晶體管級電路仿真和驗證、芯片良率和可靠性分析、電路優(yōu)化等功能。公司產(chǎn)品分為高精度中小規(guī)模SPICE仿真器（NanoSpice）、較高精度大規(guī)模GigaSPICE仿真器（NanoSpiceGiga）、中高精度超大規(guī)模FastSPICE仿真器（NanoSpicePro）等類型，能夠滿足用戶在不同精度、速度、容量上的電路仿真、驗證、優(yōu)化等需求。3）半導(dǎo)體器件特性測試儀器。公司的半導(dǎo)體器件特性測試儀器是測量半導(dǎo)體器件各類特性的工具，為制造類EDA工具提供高效精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。公司半導(dǎo)體器件特性測試儀器主要為半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)（FS-Pro）和低頻噪聲測試系統(tǒng)（9812DX），該類工具能夠支持多種類型的半導(dǎo)體器件，具備精度高、測量速度快和可多任務(wù)并行處理等特點，能夠滿足晶圓廠和集成電路設(shè)計企業(yè)對測試數(shù)據(jù)多維度和高精度的要求。4）半導(dǎo)體工程服務(wù)。公司半導(dǎo)體工程服務(wù)主要是利用自有的EDA工具和測試設(shè)備，基于自身在建模建庫領(lǐng)域多年積累的經(jīng)驗和能力，為客戶提供專業(yè)的器件建模和半導(dǎo)體器件特性測試服務(wù)，幫助客戶更加快速、有效地使用公司產(chǎn)品，增加客戶粘性。工程服務(wù)中心和測試實驗室是公司半導(dǎo)體工程服務(wù)的主要平臺，其服務(wù)內(nèi)容主要包括測試結(jié)構(gòu)設(shè)計、半導(dǎo)體器件測試、器件模型建模和驗證、PDK生成和驗證等。公司營業(yè)收入高速增長，凈利扭虧為盈。2019年以來，公司營業(yè)收入持續(xù)增加，2020年營收高達1.37億元，同比增長109.94%。2021年營業(yè)收入為1.94億元，較2021年同比增加了41.01%，實現(xiàn)72.06%的CAGR。公司收入增長與行業(yè)景氣度高度相關(guān)，集成電路行業(yè)景氣度不斷走高推動對公司產(chǎn)品的需求。此外，國家政策對行業(yè)的大力扶持使得公司業(yè)務(wù)快速增長。2019-2021年公司凈利潤分別為-8.77億元、0.28億元和0.28億元，2019年虧損是由于公司計提較多股權(quán)支付費用導(dǎo)致，凈利潤于2020年扭虧為盈。公司主營業(yè)務(wù)收入大部分來自EDA工具授權(quán)。2019至2021年間，集成電路制造類EDA工具營業(yè)收入分別為0.37億元、0.59億元、0.77億元，集成電路設(shè)計類EDA工具營收分別為0.19億元、0.36億元、0.62億元，EDA工具授權(quán)業(yè)務(wù)收入占比總營收超過65%。半導(dǎo)體期間特性測試儀營收分別為0.06億元、0.24億元、0.46億元，半導(dǎo)體工程服務(wù)收入分別為0.03億元、0.18億元、0.06億元。公司重視核心技術(shù)的開發(fā)，每年投入大量資金用于研發(fā)。2019-2021年，公司研發(fā)費用率分別為361.94%、38.91%、40.99%，始終保持高研發(fā)投入，保障公司不斷開發(fā)領(lǐng)先核心技術(shù)。4.3.廣立微：成品率提升及電性分析工具的領(lǐng)先供應(yīng)商廣立微是國內(nèi)領(lǐng)先的EDA軟件與晶圓級電性測試設(shè)備供應(yīng)商。公司成立于2003年，是一家專為半導(dǎo)體業(yè)界提供芯片良率提升和電性測試方案的領(lǐng)先供應(yīng)商。公司提供EDA軟件、電路IP、WAT電性測試設(shè)備以及與芯片成品率提升技術(shù)相結(jié)合的整套解決方案，在集成電路設(shè)計到量產(chǎn)的整個產(chǎn)品周期內(nèi)實現(xiàn)芯片性能、成品率、穩(wěn)定性的提升。公司業(yè)務(wù)主要覆蓋測試芯片設(shè)計、電學(xué)性能測試、測試數(shù)據(jù)分析三大環(huán)節(jié)。在測試芯片設(shè)計環(huán)節(jié)，公司的主要產(chǎn)品為SmtCell、TCMagic、ATCompiler、DenseArray等，其中，SmtCell可實現(xiàn)測試結(jié)構(gòu)快速版圖設(shè)計，TCMagic、ATCompiler、DenseArray可實現(xiàn)測試結(jié)構(gòu)擺放布局及自動繞線，客戶可以利用公司的軟件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計、布局繞線，以及與公司定制的電路IP集成在一個統(tǒng)一的軟件工具環(huán)境中，快速完成自動設(shè)計流程。此外，公司的產(chǎn)品診斷芯片設(shè)計軟件ICSpider將通過對產(chǎn)品芯片中基本器件、關(guān)鍵路徑等的系統(tǒng)分析和直連檢測，來幫助客戶更直觀、高效、有針對性地提升產(chǎn)品成品率和性能指標(biāo)。電學(xué)性能測試環(huán)節(jié)，晶圓代工廠可以利用