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中国eda软件公司中三巨头(三大eda软件公司)

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1、EDA为集成电路产业的上游关键支撑 ?

1.1、EDA为集成电路产业的上游基础工具,“降本增效”作用突出

EDA为集成电路产业的上游关键支撑。EDA是指利用计算机平台完成大规模集成电路设计、仿真、验证等流程的软件工具,具有降低设计成本、提高设计效率、加速技术革新等重要作用。

随着集成电路晶体管规模扩大、复杂程度提升,EDA已成为推动集成电路产业发展关键支撑。

EDA工具的发展创新平抑芯片设计成本,提高芯片设计效率。

EDA工具的技术进步和应用推广推动芯片设计成本保持在合理范围。

据UCSD教授 Andrew 的推测,2011年一款消费级应用处理器芯片的设计成本约4000万美元,如果不考虑1993- 2009年EDA技术进步,相关设计成本可能高达77亿美元,EDA让设计成本降低近200倍。

同时,可重复使用的平台模块、异构并行处理器的应用、基于先进封装集成技术的芯粒技术等驱动设计效率不断提升,缩短设计周期,减少设计偏差,提高流片成功率。

1.2、EDA软件迭代助力全球集成电路升级

芯片集成度的不断提高和可编程逻辑器件的广泛应用给 EDA 提出更高要求,也促进了 EDA 设计工具的普及和发展。

伴随集成电路规模逐步扩大和电子系统日趋复杂,EDA先后经历CAD、CAE、ESDA、EDA四个发展阶段,芯片设计的描述层级和系统级仿真水平不断提高。

展望未来,人工智能技术将在 EDA 领域扮演更重要的角色。

芯片复杂度的提升以及设计效率需求的提高要求人工智能技术赋能EDA工具的升级,辅助降低芯片设计门槛、提升芯片设计效率。

美国国防部高级研究计划局2017年推出电子设备智能设计项目,提出 AI 赋能 EDA 工具的发展目标是实现“设计工具在版图设计中无人干预的能力”,即通过人工智能和机器学习的方法将设计经验固化,进而形成统一的版图生成器,以期实现通过版图生成器在 24 小时之内完成SoC、SiP和印刷电路板的版图设计。

2、大水养大鱼,国产EDA龙头乘风而上?

2.1、EDA以70亿美元产值支撑起全球4000亿美元的集成电路市场

EDA 是集成电路产业甚至是数字经济的上游关键技术支撑。

据赛迪智库,2020年全球EDA市场规模虽仅超过70亿美元,却支撑起4000亿美元的集成电路产业,支撑着数十万亿规模的数字经济。

一旦EDA出现问题,包括集成电路设计在内的全球集成电路产业必将受到重大影响,由EDA 工具、集成电路、电子系统、数字经济等构成的倒金字塔产业链结构稳定将面临严峻挑战。

集成电路市场规模平稳较快增长。

2014-2020年,全球集成电路市场保持平稳增长,从2773提升至3612亿美元,年均复合增长率达4.50%;中国集成电路市场增长领跑全球,规模从3015提升至8848亿元,年均复合增长率达19.65%。

集成电路设计环节规模占比提升,重要性不断凸显。

专业分工模式已逐步成为集成电路市场主流,集成电路设计领域成为重要环节。

2014-2020年,全球集成电路设计市场规模从881增至1279亿美元,CAGR为6.41%,占集成电路市场比重从31.77%提升至35.41%;

中国集成电路设计市场发展尤为迅速,规模从1052增至3778亿元,CAGR高达23.76%,占集成电路市场比重34.88%升至42.7%,自2016年起中国集成电路芯片设计环节规模超过封测环节,成为三大环节中占比最高的子行业。

受益于集成电路行业景气和EDA地位提升,EDA行业销售额保持较快增长。

在集成电路产业稳定向好、设计环节较快增长的发展态势下;叠加EDA软件重要性凸显,占集成电路规模比重提升;EDA 工具销售额保持稳定上涨趋势。

2020年EDA行业全球销售额实现72.3亿美元,同比增长10.7%;中国销售额66.2亿元,同比增长19.9%。

中国集成电路产业崛起带动亚太地区成为全球EDA第一大市场。

北美作为EDA 技术最为发达的地区,历史上长期是EDA最大市场。中国大陆地区集成电路设计业的快速发展带动了亚太地区EDA工具销售额的增长,根据赛迪智库数据统计,2020年亚太地区实现 EDA 销售额30.4亿美元,占全球比重约42.05%,首次成为全球第一大市场。

我们认为,中国集成电路设计产业的崛起,激发对EDA的旺盛需求,大水养大鱼,为国产EDA厂商提供广阔发展空间。

2.2、中国厂商受益集成电路行业高景气、EDA占比提升及国产化机遇

2.2.1、半导体行业开启新一轮上行周期,EDA软件下游需求高景气

驱动 1:半导体行业开启新一轮上行周期。

全球半导体行业步入新一轮创新周期,带动芯片设计和EDA软件需求。继个人电脑、智能手机后,全球半导体行业开启第三轮上行周期,其最主要的变革力量源自于5G通信、物联网、汽车电子等。

据 IBS,全球半导体市场有望从2020的4677增至2030的10527亿美元,CAGR为9.17%。

细分来看,无线通信为最大市场,其中智能手机是关键;包括电视、视听设备和虚拟家庭助理在内的消费类应用,为智能家居物联网提供新机遇;智能网联、自动驾驶为汽车电子市场带来可观增量。

中国在全球半导体市场规模中占比超过50%,并呈持续扩大趋势。

据 IBS,2019年中国半导体市场规模约2121亿美元,占全球52.93%。

得益于中国在5G、自动驾驶、人工智能和智慧物联网等领域的先发布局,IBS预计未来十年中国半导体行业将保持10.26%的CAGR领跑全球,2030年规模将达6212亿美元,占比将达 59.01%。

驱动 2:芯片设计对半导体行业的重要性凸显。

全球芯片设计项目稳步增长,EDA 软件市场需求持续释放。

据 IBS 统计,全球规划中的芯片设计项目有望从2018年的9299持续增至2027年的10416个,涵盖250nm以上到5nm以下的各个工艺节点,其中28nm以上的成熟工艺占据设计项目的主要份额。

我们认为,国内 EDA 厂商在成熟工艺领域已具备较强竞争力,下游需求高景气利好业绩持续释放,有望实现弯道超车。

中国芯片设计公司崛起,本土设计项目数量大幅提升利好国内厂商。

受益于本土产业链完善、政策支持力度加大及人才回流等因素,中国芯片设计公司数量快速增加,从2011年的534增长至2020年的2218家,CAGR为17.14%。中国大陆芯片设计公司的不断崛起,带动本土设计项目占全球比重提升。

据 IBS,2018-2027年,中国公司规划中的设计项目数有望从1797增至3232项,占全球比重从19.32%提升至31.03%。

2.2.2、EDA 占集成电路产业比重提升空间大,EDA 软件需求蓄势待发

驱动 1:横向对标全球,中国EDA占集成电路市场比重仍有提升空间。

据中国半导体行业协会,中国 EDA 占集成电路行业总体规模的比例略有上升,从2018年的 0.69%提升至2020年的0.75%,但仍低于全球平均水平2%。

EDA 是集成电路行业的关键技术支撑,我们认为,伴随中国芯片设计行业深入发展、芯片设计对EDA软件工具需求持续释放,中国EDA占集成电路市场比重仍有较大提升空间。

驱动 2:展望未来,后摩尔时代集成电路技术演进驱动芯片级集成度提升。

后摩尔时代的集成电路技术演进方向包括延续摩尔定律、扩展摩尔定律以及超越摩尔定律三类,发展目标涵盖生产工艺特征尺寸的进一步微缩、芯片功能多样化发展以及 器件功能的融合和产品的多样化。

芯片集成度和复杂度持续提升将为 EDA 工具发展带来新需求。

后摩尔时代芯片集成规模、功能集成、工艺、材料等方面的技术演进不断驱动EDA 技术进步和应用延伸。

在设计方法学层面,EDA工具的发展方向主要来自系统级或行为级的软硬件协同设计、跨层级芯片协同验证、面向设计制造与封测相融合的设计和芯片敏捷设计等四个方面的需求。在材料和集成方面,芯粒技术已成为重要的发展方向,促进EDA技术应用的延伸拓展。

2.2.3、中国集成电路产业崛起,国内厂商深度受益国产化机遇

国家政策持续加码发展集成电路产业,EDA 国产化进程加速。近年来,*及各地方*陆续出台了大批鼓励性、支持性政策法规,为集成电路产业的升级和发展营造了良好的政策和制度环境。

在政策加持下,国内集成电路产业国产化进程明显提速,EDA 国产化率从2018年的6.24%提升至2020年的11.48%。

需求侧,中国集成电路产业崛起,有望带动 EDA 国产化率提高。

21世纪以来,全球半导体产业开始从韩国、中国*向中国大陆的第三次产业转移。

中国大陆的半导体产业经历长期的低端组装和制造承接、技术引进和消化吸收、高端人才培育,已逐步完成原始积累,在国家意志及政策驱动下,全产业链迎来高速发展。

供给侧,国内厂商历经多年积淀,逐渐具备国产替代的技术实力。

早在上世纪90年代初国内就成功研发了中国首款具有自主知识产权的EDA工具“熊猫 ICCAD 系统”。新世纪以来,在政策鼓励下国内EDA行业开始突围。

本土厂商不断涌现,2020年增至28家;从业人员数量大幅增加,2020年达2000 人,占比45.45%;技术取得明显突破,在模拟电路设计、平板显示电路设计、晶圆 制造以及特定细分领域的点工具方面逐渐具备国产替代实力。

3、国内厂商产品和客户布局向上突破,看好国产替代机遇 ?

3.1、格局:国际三巨头合计占80%份额,国内玩家加速追超

国际三大巨头占据第一梯队,国内玩家发展迅速。

EDA从产品技术和收入体量上可分为三个梯队。

新思科技、楷登电子和西门子EDA稳居第一梯队,拥有全领域、全流程的产品且总体优势明显,EDA领域年收入体量超过10亿美元。

华大九天已跃居第二梯队,拥有部分领域的全流程工具产品且在局部领域具有优势,年收入在5000万至4亿美元之间。

国内其他玩家尚处在第三梯队,产品以点工具为主,年收入小于3000万美元,在市场驱动与资本加持的助推下,未来有望进入行业第二梯队。

全球市场:寡头垄断,CR3合计约80%,CR5合计约85%。

据赛迪智库,2020年,新思科技、楷登电子与西门子 EDA作为目前仅有的拥有设计全流程 EDA 工具解决方案的企业,集中了全球超77%的 EDA 工具市场。

其他企业缺少布局设计全流程工具技术的综合实力,在各自擅长的领域开发面向特定流程或个别环节的工具瓜分剩余市场份额,Ansys 凭借热分析、压电分析等优势点工具,Keysight EEsof 凭借电磁仿真、射频综合等优势点工具,获得市场第四、第五的位置。

国内市场:三巨头优势明显,国内厂商持续实现市场突破。

据赛迪智库,由于单一市场大客户周期性订单影响,前三大供应商的市场份额波动较大,但整体看均具有明显市场优势,CR3合计约75%;国内玩家市场份额不断提升,华大九天2020年国内市场销售额首次超过 Ansys 跃升为国内第四大 EDA 工具企业,概伦电子市占率持续提升,2020年达到 1.44%。

我们认为,在政策加持和企业技术进步浪潮下,国内厂商将深度受益国产化进程。

3.2、壁垒:国内厂商持续加码人才、资金投入,产品布局和客户拓展显著进步

人才、资金是维持领先优势的基础,技术与客户双轮驱动。

EDA 行业具备较高的资金、人才门槛:行业具有技术迭代快、投入周期长的特点,需要高强度、长周期的研发投入;由于专业人才培养周期长、综合技术要求高,人才高度稀缺。

具备完善先进工具库是获得优质客户的前提,进入优质客户生态圈进一步助力厂商随先进工艺演进不断迭代技术,形成加速发展的飞轮效应。

国内厂商持续加码人才、资金投入,与国际巨头差距缩小。

国内厂商2018年来投入力度不断加强,代表厂商华大九天研发投入占收入比重在 45%以上,超过国际巨头;华大九天、概伦电子研发投入增速在40%以上,远超两家巨头。

资金投入力度加大吸引人才流入,据华大九天招股书,2018-2020年本土企业EDA从业人员从500增至2000人,与国际巨头差距不断缩小。

三大 EDA 供应商提供全套的芯片设计 EDA 解决方案。

其中,Synopsys 的逻辑综合工具 DC(design compiler)和时序分析工具 PT(Prime Time)具有绝对优势,在数字前端、数字后端具有全流程方案;Cadence的强项在于模拟和混合信号的模拟仿真和版图设计;Mentor(2016年被西门子收购)工具虽没有前两家全面,但在物理验证领域优势较为突出,在印制电路板方面也有一定特色。

华大九天在模拟电路领域实现全流程工具覆盖,加速弥补数字和定制设计领域差距。

华大九天在模拟电路设计、平板显示电路设计领域实现了全流程工具的覆盖;在数字电路设计和晶圆制造领域的部分工具也具有独特的技术优势。

公司计划募集 25.51 亿元,用于升级电路仿真和数字优化、完善模拟电路设计全流程产品和技术、丰富全定制设计领域和数字电路领域的产品种类。我们认为,资本助力有望进一步缩小公司与国际先进水平差距。

其他本土 EDA 企业在部分细分领域也具有一定特色。

概伦电子在高端半导体器件建模、大规模高精度集成电路仿真和优化、低频噪声测试和一体化半导体参数测试等部分“点工具”达到国际一流水准。

广立微较早进入芯片成品率与良率分析 EDA 工具领域,产品覆盖从测试图形生成、到芯片测试、数据提取与分析的多个封测阶段的 EDA 工具。

国内 EDA 厂商逐渐获得优质客户订单。

华大九天等国内厂商开始与国内外主要集成电路设计企业、晶圆制造企业、平板厂商建立了良好的业务合作关系,并通过持续的技术优化和产品迭代稳定与深化客户合作。

与优质客户资源的深度绑定进一步助力公司理解芯片设计与制造工艺,能够随先进工艺演进不断迭代,巩固技术优势。

3.3、受益标的

华大九天:

成立于2009年,前身是成立于1986年的华大集成电路设计集团的EDA部门,是国产EDA公司中收入体量最大、从业人数最多、产品线最齐全、历史最悠久的本土公司。

公司初始团队曾参与中国第一款具有自主知识产权的全流程 EDA 系统——“熊猫 ICCAD 系统”的研发工作。历经多年沉淀,华大九天已经在模拟和定制集成电路领域形成了相对完整的 EDA 工具链,虽然其整体性与国际主流技术还有差距,但是某些单点工具和平板显示器领域的解决方案已具有国际竞争力。

概伦电子:

成立于2010年,是国内领先的大规模高精度集成电路仿真、高端半导体器件建模、半导体参数测试解决方案厂商。

公司能够提供高端半导体器件建模、大规模高精度集成电路仿真和优化、低频噪声测试和一体化半导体参数测试解决方案,客户群体覆盖绝大多数国际知名的集成电路设计与制造公司。

概伦电子致力于提升先进半导体工艺下高端芯片设计工具的效能,属于在国产EDA公司中少数在“点工具”上达到国际一流水准的公司。

广立微:

成立于2003年,是集成电路EDA工具软件与晶圆级电性测试设备供 应商,专注于芯片成品率提升和电性测试快速监控技术。

是大陆较早期进入芯片成品率与良率分析EDA工具领域的国产EDA公司,经过近20年的技术积累与产品开发,目前能够提供基于芯片测试所需要的软硬件产品和系统,为业界提供芯片测试解决方案,并且为测试数据提供分析和定位服务,对于提升芯片的成品率,降低芯片成本,提供芯片的市场竞争力,广立微目前的产品可以覆盖从测试图形生成、到芯片测试、数据提取与分析的多个封测阶段的 EDA 工具。

4、风险提示 ?

公司技术研发不及预期风险、下游需求不及预期风险、国产替代不及预期风险

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作者、分析师:开源证券 陈宝健 应瑛

报告原名:《计算机行业深度报告:EDA行业乘风启航,国内龙头拾级而上》

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