EDA行業(yè)乘風(fēng)啟航國(guó)內(nèi)龍頭拾級(jí)而上

1、1、 EDA 為集成電路產(chǎn)業(yè)的上游關(guān)鍵支撐、 EDA 為集成電路產(chǎn)業(yè)的上游基礎(chǔ)工具，“降本增效”作用突出EDA 為集成電路產(chǎn)業(yè)的上游關(guān)鍵支撐。EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）是指利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)完成大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證等流程的軟件工具，具有降低設(shè)計(jì)成本、提高設(shè)計(jì)效率、加速技術(shù)革新等重要作用。隨著集成電路晶體管規(guī)模擴(kuò)大、復(fù)雜程度提升，EDA 已成為推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵支撐。圖1：EDA 為集成電路產(chǎn)業(yè)的上游基礎(chǔ)工具資料來(lái)源：概倫電子招股書(shū)EDA 工具的發(fā)展創(chuàng)新平抑芯片設(shè)計(jì)成本，提高芯片設(shè)計(jì)效率。EDA 工具的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣推動(dòng)芯片

2、設(shè)計(jì)成本保持在合理范圍。據(jù) UCSD 教授Andrew 的推測(cè)， 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 1993-2009 年 EDA 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。同時(shí)，可重復(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)等驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)效率不斷提升，縮短設(shè)計(jì)周期，減少設(shè)計(jì)偏差，提高流片成功率。圖2：EDA 讓芯片設(shè)計(jì)成本降低約 200 倍（2011 年）圖3：EDA 技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)效率不斷提升芯片設(shè)計(jì)成本（億美元）9080706050403020100考慮EDA技術(shù)進(jìn)步不考慮

3、EDA技術(shù)進(jìn)步數(shù)據(jù)來(lái)源：華大九天招股書(shū)、研究所資料來(lái)源：華大九天招股書(shū)、 EDA 軟件迭代助力全球集成電路升級(jí)芯片集成度的不斷提高和可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用給 EDA 提出更高要求，也促進(jìn)了 EDA 設(shè)計(jì)工具的普及和發(fā)展。伴隨集成電路規(guī)模逐步擴(kuò)大和電子系統(tǒng)日趨復(fù)雜，EDA 先后經(jīng)歷 CAD（Computer-Aided Design）、CAE（Computer-Aided Engineering）、 ESDA（Electronic System Design Automatic）、EDA（Electronic Design Automation）四個(gè)發(fā)展階段，芯片設(shè)計(jì)的描述層級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真水平

4、不斷提高。時(shí)間階段主要特征問(wèn)題挑戰(zhàn)表1：EDA 發(fā)展歷程：CAD-CAE-ESDA-現(xiàn)代 EDA1970年代1980年代1990年代2000至今CAD 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAE 計(jì)算機(jī)輔助工程ESDA 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化現(xiàn)代 EDA借助計(jì)算機(jī)完成電路模擬與預(yù)測(cè)、PCB 布局布線、IC版圖繪制等繁雜、機(jī)械的工作，取代人工操作超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)導(dǎo)論提出了通過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)的新思想，硬件描述語(yǔ)言 VHDL 產(chǎn)生，各設(shè)計(jì)工具庫(kù)基本齊全，工具之間的兼容性得到改善隨著硬件語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化和集成電路設(shè)計(jì)方法發(fā)展，呈現(xiàn)出高級(jí)語(yǔ)言描述、系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合技術(shù)的特征在仿真驗(yàn)證和設(shè)計(jì)層面支持標(biāo)準(zhǔn)硬件語(yǔ)言的 EDA

5、軟件功能更加強(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)硬件描述語(yǔ)言趨于更加高效和簡(jiǎn)單功能單一，相互獨(dú)立：（1）不同軟件兼容性差，人工轉(zhuǎn)換復(fù)雜，影響設(shè)計(jì)速度；（2）不能提供系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合，只能在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)后期才能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，此時(shí)修改困難大部分 CAE 工具仍不能適應(yīng)復(fù)雜電子系統(tǒng)的要求。具體化的原件圖形制約著優(yōu)化設(shè)計(jì)在仿真、時(shí)序分析、集成電路自動(dòng)測(cè)試、高速印刷電路板設(shè)計(jì)及操作平臺(tái)的擴(kuò)展等方面仍面臨挑戰(zhàn)應(yīng)用需求分化、驗(yàn)證工作復(fù)雜、IP 復(fù)用價(jià)值沒(méi)有完全發(fā)揮資料來(lái)源：芯華章、研究所圖4：EDA 技術(shù)演變的背后是芯片描述抽象層級(jí)的提高資料來(lái)源：芯華章展望未來(lái)，人工智能技術(shù)將在 EDA 領(lǐng)域扮演

6、更重要的角色。芯片復(fù)雜度的提升以及設(shè)計(jì)效率需求的提高要求人工智能技術(shù)賦能EDA 工具的升級(jí)，輔助降低芯片設(shè)計(jì)門(mén)檻、提升芯片設(shè)計(jì)效率。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局 2017 年推出電子設(shè)備智能設(shè)計(jì)（IDEA）項(xiàng)目，提出AI 賦能 EDA 工具的發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)工具在版圖設(shè)計(jì)中無(wú)人干預(yù)的能力”，即通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法將設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)固化，進(jìn)而形成統(tǒng)一的版圖生成器，以期實(shí)現(xiàn)通過(guò)版圖生成器在 24 小時(shí)之內(nèi)完成 SoC（系統(tǒng)級(jí)芯片）、SiP（系統(tǒng)級(jí)封裝）和印刷電路板（PCB）的版圖設(shè)計(jì)。圖5：人工智能技術(shù)將在 EDA 領(lǐng)域扮演更重要的角色資料來(lái)源：華大九天招股書(shū)2、 大水養(yǎng)大魚(yú)，國(guó)產(chǎn)EDA 龍頭乘風(fēng)

7、而上、 EDA 以 70 億美元產(chǎn)值支撐起全球 4000 億美元的集成電路市場(chǎng)EDA 是集成電路產(chǎn)業(yè)甚至是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的上游關(guān)鍵技術(shù)支撐。據(jù)賽迪智庫(kù)，2020年全球 EDA 市場(chǎng)規(guī)模雖僅超過(guò) 70 億美元，卻支撐起 4000 億美元的集成電路產(chǎn)業(yè)，支撐著數(shù)十萬(wàn)億規(guī)模的數(shù)字經(jīng)濟(jì)。一旦 EDA 出現(xiàn)問(wèn)題，包括集成電路設(shè)計(jì)在內(nèi)的全球集成電路產(chǎn)業(yè)必將受到重大影響，由 EDA 工具、集成電路、電子系統(tǒng)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等構(gòu)成的倒金字塔產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)穩(wěn)定將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。圖6：2020 年 EDA 以 70 億美元產(chǎn)值支撐起 4000 億美元的集成電路市場(chǎng)資料來(lái)源：華大九天招股書(shū)集成電路市場(chǎng)規(guī)模平穩(wěn)較快增長(zhǎng)。2014-20

8、20 年，全球集成電路市場(chǎng)保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，從 2773 提升至 3612 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 4.50%；中國(guó)集成電路市場(chǎng)增長(zhǎng)領(lǐng)跑全球，規(guī)模從 3015 提升至 8848 億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 19.65%。圖7：2020 年全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模約 3600 億美元圖8：2014 年來(lái)中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模保持快速增長(zhǎng)400035003000全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模（億美元）100009000800070006000中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模（億元）2500200020142015201620172018201920205000400030002014201520162017201820192020

9、數(shù)據(jù)來(lái)源：WSTS、研究所數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)、研究所集成電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)規(guī)模占比提升，重要性不斷凸顯。專業(yè)分工模式已逐步成為集成電路市場(chǎng)主流，集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域成為重要環(huán)節(jié)。2014-2020 年，全球集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模從 881 增至 1279 億美元，CAGR 為 6.41%，占集成電路市場(chǎng)比重從 31.77%提升至 35.41%；中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)發(fā)展尤為迅速，規(guī)模從 1052 增至 3778億元，CAGR 高達(dá) 23.76%，占集成電路市場(chǎng)比重 34.88%升至 42.7%，自 2016 年起中國(guó)集成電路芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)規(guī)模超過(guò)封測(cè)環(huán)節(jié)，成為三大環(huán)節(jié)中占比最高的子行業(yè)。圖9：全球集

10、成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)需求旺盛（億美元）圖10：中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)需求旺盛（億元）1400120010008006004002000全球集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模（左軸，億美元）設(shè)計(jì)占集成電路市場(chǎng)比重（右軸，%）2014 2015 2016 2017 2018 2019 202036%34%32%30%28%26%40003500300025002000150010005000中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模（左軸，億元）設(shè)計(jì)占集成電路市場(chǎng)比重（右軸，%）201420152016201720182019202045%42%39%36%33%數(shù)據(jù)來(lái)源：WSTS、研究所數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)、研究所受益于集成電

11、路行業(yè)景氣和 EDA 地位提升，EDA 行業(yè)銷(xiāo)售額保持較快增長(zhǎng)。在集成電路產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定向好、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)較快增長(zhǎng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)下；疊加 EDA 軟件重要性凸顯，占集成電路規(guī)模比重提升；EDA 工具銷(xiāo)售額保持穩(wěn)定上漲趨勢(shì)。2020 年 EDA行業(yè)全球銷(xiāo)售額實(shí)現(xiàn) 72.3 億美元，同比增長(zhǎng) 10.7%；中國(guó)銷(xiāo)售額 66.2 億元，同比增長(zhǎng) 19.9%。圖11：2020 年全球 EDA 市場(chǎng)規(guī)模約 72 億美元圖12：2020 年中國(guó) EDA 市場(chǎng)規(guī)模約 66 億元全球EDA市場(chǎng)規(guī)模（億美元）74EDA占集成電路市場(chǎng)比重（右軸，%）7270686664622.1%702.0%651.9%601.8%551.7%

12、501.6%45中國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)模（億元）EDA占集成電路市場(chǎng)比重（右軸，%）0.76%0.74%0.72%0.70%602018201920201.5%402018201920200.68%數(shù)據(jù)來(lái)源：WSTS、華大九天招股書(shū)、研究所數(shù)據(jù)來(lái)源：CSIA、華大九天招股書(shū)、研究所中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)崛起帶動(dòng)亞太地區(qū)成為全球EDA 第一大市場(chǎng)。北美作為 EDA技術(shù)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，歷史上長(zhǎng)期是 EDA 最大市場(chǎng)。中國(guó)大陸地區(qū)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了亞太地區(qū) EDA 工具銷(xiāo)售額的增長(zhǎng)，根據(jù)賽迪智庫(kù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年亞太地區(qū)實(shí)現(xiàn) EDA 銷(xiāo)售額 30.4 億美元，占全球比重約 42.05%，首次成為全

13、球第一大市場(chǎng)。我們認(rèn)為，中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的崛起，激發(fā)對(duì)EDA 的旺盛需求，大水養(yǎng)大魚(yú)，為國(guó)產(chǎn)EDA 廠商提供廣闊發(fā)展空間。圖13：中國(guó)帶動(dòng)亞太 EDA 銷(xiāo)售額領(lǐng)跑全球（億美元）圖14：亞太地區(qū)成為 EDA 工具的最大市場(chǎng)（%）歐洲亞太北美80706050403020100201820192020100%80%60%40%20%0%歐洲亞太北美201820192020數(shù)據(jù)來(lái)源：WSTS、華大九天招股書(shū)、研究所數(shù)據(jù)來(lái)源：WSTS、華大九天招股書(shū)、研究所、 中國(guó)廠商受益集成電路行業(yè)高景氣、EDA 占比提升及國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇、 半導(dǎo)體行業(yè)開(kāi)啟新一輪上行周期，EDA 軟件下游需求高景氣驅(qū)動(dòng) 1：半導(dǎo)體行業(yè)

14、開(kāi)啟新一輪上行周期。全球半導(dǎo)體行業(yè)步入新一輪創(chuàng)新周期，帶動(dòng)芯片設(shè)計(jì)和 EDA 軟件需求。繼個(gè)人電腦、智能手機(jī)后，全球半導(dǎo)體行業(yè)開(kāi)啟第三輪上行周期，其最主要的變革力量源自于 5G 通信、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子等。據(jù) IBS，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)有望從 2020 的 4677 增至 2030 的 10527 億美元，CAGR 為 9.17。細(xì)分來(lái)看，無(wú)線通信為最大市場(chǎng)，其中智能手機(jī)是關(guān)鍵；包括電視、視聽(tīng)設(shè)備和虛擬家庭助理在內(nèi)的消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用，為智能家居物聯(lián)網(wǎng)提供新機(jī)遇；智能網(wǎng)聯(lián)、自動(dòng)駕駛為汽車(chē)電子市場(chǎng)帶來(lái)可觀增量。中國(guó)在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模中占比超過(guò) 50%，并呈持續(xù)擴(kuò)大趨勢(shì)。據(jù) IBS，2019年中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)

15、模約 2121 億美元，占全球 52.93。得益于中國(guó)在 5G、自動(dòng)駕駛、人工智能和智慧物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的先發(fā)布局，IBS 預(yù)計(jì)未來(lái)十年中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)將保持 10.26%的CAGR 領(lǐng)跑全球，2030 年規(guī)模將達(dá) 6212 億美元，占比將達(dá) 59.01。圖15：下游需求驅(qū)動(dòng)全球半導(dǎo)體市場(chǎng)高增長(zhǎng)（十億美元） 圖16：中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)占全球比重超 50%預(yù)計(jì)持續(xù)擴(kuò)大資料來(lái)源：芯原股份招股書(shū)、IBS資料來(lái)源：芯原股份招股書(shū)、IBS驅(qū)動(dòng) 2：芯片設(shè)計(jì)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的重要性凸顯。全球芯片設(shè)計(jì)項(xiàng)目穩(wěn)步增長(zhǎng)，EDA 軟件市場(chǎng)需求持續(xù)釋放。據(jù) IBS 統(tǒng)計(jì)，全球規(guī)劃中的芯片設(shè)計(jì)項(xiàng)目有望從 2018 年的 9299 持

16、續(xù)增至 2027 年的 10416 個(gè)，涵蓋 250nm 以上到 5nm 以下的各個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)，其中 28nm 以上的成熟工藝占據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的主要份額。我們認(rèn)為，國(guó)內(nèi)EDA 廠商在成熟工藝領(lǐng)域已具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，下游需求高景氣利好業(yè)績(jī)持續(xù)釋放，有望實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)。圖17：全球芯片設(shè)計(jì)項(xiàng)目持續(xù)增長(zhǎng)，28nm 以上的成熟工藝占主要份額（個(gè)）資料來(lái)源：芯原股份招股書(shū)、IBS中國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司崛起，本土設(shè)計(jì)項(xiàng)目數(shù)量大幅提升利好國(guó)內(nèi)廠商。受益于本土產(chǎn)業(yè)鏈完善、政策支持力度加大及人才回流等因素，中國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司數(shù)量快速增加，從 2011 年的 534 增長(zhǎng)至 2020 年的 2218 家，CAGR 為 17.14%

17、。中國(guó)大陸芯片設(shè)計(jì)公司的不斷崛起，帶動(dòng)本土設(shè)計(jì)項(xiàng)目占全球比重提升。據(jù) IBS，2018-2027 年，中國(guó)公司規(guī)劃中的設(shè)計(jì)項(xiàng)目數(shù)有望從 1797 增至 3232 項(xiàng)，占全球比重從 19.32%提升至 31.03%。圖18：2015 年來(lái)中國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量顯著增加圖19：中國(guó)公司規(guī)劃的設(shè)計(jì)項(xiàng)目數(shù)量增加，占比提升25002000150010005000芯片設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量（家）2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020數(shù)據(jù)來(lái)源：芯原股份招股書(shū)、研究所資料來(lái)源：芯原股份招股書(shū)、IBS、 EDA 占集成電路產(chǎn)業(yè)比重提升空間大，EDA 軟件需求蓄勢(shì)待

18、發(fā)驅(qū)動(dòng) 1：橫向?qū)?biāo)全球，中國(guó) EDA 占集成電路市場(chǎng)比重仍有提升空間。據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)，中國(guó) EDA 占集成電路行業(yè)總體規(guī)模的比例略有上升，從 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 是集成電路行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)支撐，我們認(rèn)為，伴隨中國(guó)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)深入發(fā)展、芯片設(shè)計(jì)對(duì) EDA軟件工具需求持續(xù)釋放，中國(guó)EDA 占集成電路市場(chǎng)比重仍有較大提升空間。圖20：中國(guó) EDA 占集成電路市場(chǎng)比重仍有提升空間（%）2.5%全球中國(guó)2.0%1.5%1.0%0.5%0.0%201820192020數(shù)據(jù)來(lái)源：WSTS、中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)、研究所驅(qū)動(dòng) 2：

19、展望未來(lái)，后摩爾時(shí)代集成電路技術(shù)演進(jìn)驅(qū)動(dòng)芯片級(jí)集成度提升。后摩爾時(shí)代的集成電路技術(shù)演進(jìn)方向包括延續(xù)摩爾定律、擴(kuò)展摩爾定律以及超越摩爾定律三類(lèi)，發(fā)展目標(biāo)涵蓋生產(chǎn)工藝特征尺寸的進(jìn)一步微縮、芯片功能多樣化發(fā)展以及器件功能的融合和產(chǎn)品的多樣化。圖21：后摩爾時(shí)代集成電路技術(shù)演進(jìn)驅(qū)動(dòng) EDA 行業(yè)技術(shù)變革資料來(lái)源：賽迪智庫(kù)芯片集成度和復(fù)雜度持續(xù)提升將為 EDA 工具發(fā)展帶來(lái)新需求。后摩爾時(shí)代芯片集成規(guī)模、功能集成、工藝、材料等方面的技術(shù)演進(jìn)不斷驅(qū)動(dòng) EDA 技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用延伸。在設(shè)計(jì)方法學(xué)層面，EDA 工具的發(fā)展方向主要來(lái)自系統(tǒng)級(jí)或行為級(jí)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、跨層級(jí)芯片協(xié)同驗(yàn)證、面向設(shè)計(jì)制造與封測(cè)相融合的設(shè)

20、計(jì)和芯片敏捷設(shè)計(jì)等四個(gè)方面的需求。在材料和集成方面，芯粒（Chiplet）技術(shù)已成為重要的發(fā)展方時(shí)間階段問(wèn)題挑戰(zhàn)向，促進(jìn)EDA 技術(shù)應(yīng)用的延伸拓展。表2：芯片集成度和復(fù)雜度持續(xù)提升將為 EDA 工具發(fā)展帶來(lái)新需求設(shè)計(jì)方法學(xué)系統(tǒng)級(jí)或行為級(jí)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)跨層級(jí)芯片協(xié)同驗(yàn)證設(shè)計(jì)師在完成芯片行為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上能自動(dòng)完成后續(xù)的芯片硬件的具體實(shí)現(xiàn)，同時(shí)支持同步開(kāi)展應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，以提升設(shè)計(jì)效率強(qiáng)調(diào)驗(yàn)證工作實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)與封裝、印制電路板甚至整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)相組合的跨層級(jí)協(xié)同驗(yàn)證，以確保設(shè)計(jì)的正確性材料和集成設(shè)計(jì)制造與封測(cè)相融合的設(shè)計(jì)追求在芯片設(shè)計(jì)的各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)與制造工藝的融合，以期提升芯片最終生產(chǎn)良率芯片敏捷設(shè)

21、計(jì)通過(guò)算法和軟件需求定義芯片架構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)和快速迭代將不同工藝節(jié)點(diǎn)和不同材質(zhì)的芯片通過(guò)先進(jìn)的集成技術(shù)（如 3D 集成技術(shù)）封裝芯粒（Chiplet）技術(shù)集成在一起，形成一個(gè)系統(tǒng)芯片，實(shí)現(xiàn)了一種新形式的 IP 復(fù)用。資料來(lái)源：華大九天招股書(shū)、研究所、 中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)崛起，國(guó)內(nèi)廠商深度受益國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇國(guó)家政策持續(xù)加碼發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)，EDA 國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速。近年來(lái)，國(guó)務(wù)院及各地方政府陸續(xù)出臺(tái)了大批鼓勵(lì)性、支持性政策法規(guī)，為集成電路產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和發(fā)展?fàn)I造了良好的政策和制度環(huán)境。在政策加持下，國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程明顯提速，EDA 國(guó)產(chǎn)化率從 2018 年的 6.24%提升至 2020 年的 11

22、.48%。時(shí)間部門(mén)政策文件主要內(nèi)容表3：政策持續(xù)加碼集成電路國(guó)產(chǎn)化建設(shè)2014.6 國(guó)務(wù)院國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要提出集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)：到 2020 年，全行業(yè)銷(xiāo)售收入年均增速超過(guò) 20%；到 2030 年，產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。提出推進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的八項(xiàng)保障措施，包括成立國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組、設(shè)立國(guó)家產(chǎn)業(yè)投資基金等。要求“著力提升集成電路設(shè)計(jì)水平，不斷豐富知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）和設(shè)計(jì)工具，突破關(guān)系國(guó)家2015.5 國(guó)務(wù)院中國(guó)制造 2025深圳市 關(guān)于加快集成電路產(chǎn)2019.5信息與網(wǎng)絡(luò)安全及電子整機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心通用芯片，提升國(guó)產(chǎn)芯片的應(yīng)用適配能力?！蓖瞥鰢?guó)內(nèi)首個(gè)明確

23、支持 EDA 研發(fā)的政策：對(duì)從事集成電路 EDA 設(shè)計(jì)工具研發(fā)的企業(yè)，每年給予 EDA 研發(fā)費(fèi)用最高 30%資助，總額不超過(guò) 3000 萬(wàn)元；對(duì)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)政府2020.8 國(guó)務(wù)院業(yè)發(fā)展的若干措施新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策EDA 設(shè)計(jì)工具軟件的，按照實(shí)際發(fā)生費(fèi)用 20%資助，每個(gè)企業(yè)年度總額不超過(guò) 300 萬(wàn)元。提出 8 方面 40 條的集成電路產(chǎn)業(yè)支持政策，涵蓋財(cái)稅、投融資、研究開(kāi)發(fā)、進(jìn)出口、人才、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、市場(chǎng)應(yīng)用、國(guó)際合作等領(lǐng)域。資料來(lái)源：中國(guó)政府網(wǎng)、深圳市政府官網(wǎng)、研究所圖22：2018 年來(lái) EDA 國(guó)產(chǎn)化率逐年提高國(guó)產(chǎn)EDA工具境內(nèi)銷(xiāo)售額（左軸，億

24、元）國(guó)產(chǎn)化占比（右軸，%）876543220182019202012%11%10%9%8%7%6%數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪智庫(kù)、研究所需求側(cè)，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)崛起，有望帶動(dòng) EDA 國(guó)產(chǎn)化率提高。21 世紀(jì)以來(lái)，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開(kāi)始從韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣向中國(guó)大陸的第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。中國(guó)大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷長(zhǎng)期的低端組裝和制造承接、技術(shù)引進(jìn)和消化吸收、高端人才培育，已逐步完成原始積累，在國(guó)家意志及政策驅(qū)動(dòng)下，全產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)高速發(fā)展。圖23：全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來(lái)第三次轉(zhuǎn)移資料來(lái)源：芯原股份招股書(shū)供給側(cè)，國(guó)內(nèi)廠商歷經(jīng)多年積淀，逐漸具備國(guó)產(chǎn)替代的技術(shù)實(shí)力。早在上世紀(jì) 90 年代初國(guó)內(nèi)就成功研發(fā)了中國(guó)首款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的

25、EDA 工具“熊貓 ICCAD系統(tǒng)”。新世紀(jì)以來(lái)，在政策鼓勵(lì)下國(guó)內(nèi) EDA 行業(yè)開(kāi)始突圍。時(shí)間階段問(wèn)題挑戰(zhàn)表4：EDA 軟件國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)明確1980s自主研發(fā)由于巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)對(duì)中國(guó)實(shí)施 EDA 工具的禁運(yùn)管制，國(guó)內(nèi) 1988 年啟動(dòng)國(guó)產(chǎn) EDA 工具“熊貓系統(tǒng)”的研發(fā)工作，并于 90 年代初研發(fā)成功了中國(guó)歷史上第一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 EDA 工具“熊貓 ICCAD 系統(tǒng)”國(guó)外解除對(duì) EDA 工具的封鎖，國(guó)外 EDA 工具大量進(jìn)入中國(guó)，在起步早、技術(shù)積累更豐厚、商業(yè)化更成熟的1990s-2010s 進(jìn)口采購(gòu) 國(guó)外產(chǎn)品面前，缺少政策和市場(chǎng)支持的國(guó)內(nèi) EDA 工具研發(fā)和應(yīng)用陷入低谷，國(guó)內(nèi)集成電路

26、產(chǎn)業(yè)對(duì)國(guó)外 EDA工具嚴(yán)重依賴2008 年 4 月，國(guó)家科技重大專項(xiàng)“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”實(shí)施方案經(jīng)國(guó)務(wù)院審議通2008 至今國(guó)產(chǎn)替代 過(guò)，EDA 行業(yè)重新獲得政策鼓勵(lì)和扶持。國(guó)內(nèi) EDA 領(lǐng)域逐漸涌現(xiàn)了華大九天、概倫電子、廣立微電子、國(guó)微集團(tuán)和芯和半導(dǎo)體等公司，中國(guó)本土 EDA 企業(yè)開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)的主流視野。資料來(lái)源：華大九天招股書(shū)、研究所本土廠商不斷涌現(xiàn)，2020 年增至 28 家；從業(yè)人員數(shù)量大幅增加，2020 年達(dá) 2000人，占比 45.45%；技術(shù)取得明顯突破，在模擬電路設(shè)計(jì)、平板顯示電路設(shè)計(jì)、晶圓制造以及特定細(xì)分領(lǐng)域的點(diǎn)工具方面逐漸具備國(guó)產(chǎn)替代實(shí)力。圖24：中

27、國(guó)本土 EDA 公司不斷涌現(xiàn)（個(gè)）圖25：本土企業(yè)人員逐漸成為國(guó)內(nèi) EDA 行業(yè)從業(yè)主體中國(guó)EDA公司保有企業(yè)數(shù)量（個(gè)）3027242130002500200015001000500外資企業(yè)（人）本土企業(yè)（人）18201820192020023002400210020001400700201820192020數(shù)據(jù)來(lái)源：芯思想研究院、研究所數(shù)據(jù)來(lái)源：華大九天招股書(shū)、研究所3、 國(guó)內(nèi)廠商產(chǎn)品和客戶布局向上突破，看好國(guó)產(chǎn)替代機(jī)遇、 格局：國(guó)際三巨頭合計(jì)占 80%份額，國(guó)內(nèi)玩家加速追超國(guó)際三大巨頭占據(jù)第一梯隊(duì)，國(guó)內(nèi)玩家發(fā)展迅速。EDA 從產(chǎn)品技術(shù)和收入體量上可分為三個(gè)梯隊(duì)。新思科技、楷登電子和西門(mén)子

28、EDA 穩(wěn)居第一梯隊(duì)，擁有全領(lǐng)域、全流程的產(chǎn)品且總體優(yōu)勢(shì)明顯，EDA 領(lǐng)域年收入體量超過(guò) 10 億美元。華大九天已躍居第二梯隊(duì)，擁有部分領(lǐng)域的全流程工具產(chǎn)品且在局部領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)，年收入在 5000萬(wàn)至 4 億美元之間。國(guó)內(nèi)其他玩家尚處在第三梯隊(duì)，產(chǎn)品以點(diǎn)工具為主，年收入小于 3000 萬(wàn)美元，在市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)與資本加持的助推下，未來(lái)有望進(jìn)入行業(yè)第二梯隊(duì)。資料來(lái)源：賽迪智庫(kù)全球市場(chǎng)：寡頭壟斷，CR3 合計(jì)約 80%，CR5 合計(jì)約 85%。據(jù)賽迪智庫(kù)，2020年，新思科技（Synopsys）、楷登電子（Cadence）與西門(mén)子 EDA（原 Mentor Graphics）作為目前僅有的擁有設(shè)計(jì)全流程

29、EDA 工具解決方案的企業(yè)，集中了全球超 77%的 EDA 工具市場(chǎng)。其他企業(yè)缺少布局設(shè)計(jì)全流程工具技術(shù)的綜合實(shí)力，在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域開(kāi)發(fā)面向特定流程或個(gè)別環(huán)節(jié)的工具瓜分剩余市場(chǎng)份額，Ansys 憑借熱分析、壓電分析等優(yōu)勢(shì)點(diǎn)工具，Keysight EEsof 憑借電磁仿真、射頻綜合等優(yōu)勢(shì)點(diǎn)工具，獲得市場(chǎng)第四、第五的位置。圖27：三巨頭壟斷全球 EDA 市場(chǎng) 80%份額（2020）資料來(lái)源：賽迪智庫(kù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)：三巨頭優(yōu)勢(shì)明顯，國(guó)內(nèi)廠商持續(xù)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)突破。據(jù)賽迪智庫(kù)，由于單一市場(chǎng)大客戶周期性訂單影響，前三大供應(yīng)商的市場(chǎng)份額波動(dòng)較大，但整體看均具有明顯市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，CR3 合計(jì)約 75%；國(guó)內(nèi)玩家市場(chǎng)份額不斷

30、提升，華大九天 2020 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷(xiāo)售額首次超過(guò)Ansys 躍升為國(guó)內(nèi)第四大EDA 工具企業(yè)，概倫電子市占率持續(xù)提升，2020 年達(dá)到 1.44%。我們認(rèn)為，在政策加持和企業(yè)技術(shù)進(jìn)步浪潮下，國(guó)內(nèi)廠商將深度受益國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。圖28：2018 年來(lái)國(guó)內(nèi)玩家份額持續(xù)提升（%）其他外資合計(jì)其他內(nèi)資合計(jì)概倫電子華大九天Siemens EDACadenceSynopsys0.96%1.00%1.44%5.59%2.90%3.80%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%201820192020數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪智庫(kù)、華大九天、概倫電子招股書(shū)、研究所、 壁壘：國(guó)內(nèi)廠商持續(xù)加碼人才、資金

31、投入，產(chǎn)品布局和客戶拓展顯著進(jìn)步人才、資金是維持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)，技術(shù)與客戶雙輪驅(qū)動(dòng)。EDA 行業(yè)具備較高的資金、人才門(mén)檻：行業(yè)具有技術(shù)迭代快、投入周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，需要高強(qiáng)度、長(zhǎng)周期的研發(fā)投入；由于專業(yè)人才培養(yǎng)周期長(zhǎng)、綜合技術(shù)要求高，人才高度稀缺。具備完善先進(jìn)工具庫(kù)是獲得優(yōu)質(zhì)客戶的前提，進(jìn)入優(yōu)質(zhì)客戶生態(tài)圈進(jìn)一步助力廠商隨先進(jìn)工藝演進(jìn)不斷迭代技術(shù)，形成加速發(fā)展的飛輪效應(yīng)。圖29：EDA 行業(yè)具有飛輪效應(yīng)資料來(lái)源：研究所國(guó)內(nèi)廠商持續(xù)加碼人才、資金投入，與國(guó)際巨頭差距縮小。國(guó)內(nèi)廠商 2018 年來(lái)投入力度不斷加強(qiáng)，代表廠商華大九天研發(fā)投入占收入比重在 45%以上，超過(guò)國(guó)際巨頭；華大九天、概倫電子研發(fā)投入

32、增速在 40%以上，遠(yuǎn)超兩家巨頭。資金投入力度加大吸引人才流入，據(jù)華大九天招股書(shū)，2018-2020 年本土企業(yè) EDA 從業(yè)人員從 500 增至 2000 人，與國(guó)際巨頭差距不斷縮小。圖30：華大九天研發(fā)投入占收入比高于國(guó)外巨頭（%）圖31：中國(guó)廠商研發(fā)投入增速遠(yuǎn)高于國(guó)外巨頭（%）60%55%50%45%40%35%30%新思科技楷登電子華大九天概倫電子201820192020100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%新思科技楷登電子華大九天概倫電子20192020數(shù)據(jù)來(lái)源：Wind、研究所注：概倫電子為扣除股份支付后研發(fā)投入數(shù)據(jù)來(lái)源：Wind、研究所三大 EDA 供

33、應(yīng)商提供全套的芯片設(shè)計(jì) EDA 解決方案。其中，Synopsys 的邏輯綜合工具DC(design compiler)和時(shí)序分析工具 PT(Prime Time)具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在數(shù)字前端、數(shù)字后端具有全流程方案；Cadence 的強(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)；Mentor(2016 年被西門(mén)子收購(gòu))工具雖沒(méi)有前兩家全面，但在物理驗(yàn)證領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)較為突出，在印制電路板方面也有一定特色。流程對(duì)應(yīng)工具流程規(guī)格制定客戶向 Fabless 提出性能等具體要求架構(gòu)設(shè)計(jì)按照客戶要求設(shè)計(jì)解決方案和實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，劃分模塊功能Synopsys：CoCentric硬件描述語(yǔ)言HDL，通過(guò) HDL 描述模塊功能

34、，形成 RTL（寄存器傳輸級(jí)）Synopsys：LEDA仿真驗(yàn)證初步驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否滿足規(guī)格要求，反復(fù)修改、驗(yàn)證、迭代Synopsys：VCSCadence：NC-Verilog、VerilogXLMentor：Modelsim前 端邏輯綜合Logic Synthesis，將 RTL 網(wǎng)表翻譯成門(mén)級(jí)網(wǎng)表 Gate netlistSynopsys：Design ComplierCadence：PKS、Encounter RTL ComplierSynplicity（Synopsys 2008 收購(gòu)）：Synplify表5：國(guó)際巨頭具有全流程 EDA 工具庫(kù)數(shù) 字設(shè)計(jì)靜態(tài)時(shí)序分析STA（Static

35、Timing Analysis），時(shí)序驗(yàn)證，檢查電路的建立時(shí)間 Synopsys：Prime Time（setup time）和保持時(shí)間（hold time）是否違例Formal Verification，功能驗(yàn)證，常用等價(jià)性檢查方法，對(duì)比功能Cadence：Encounter TimingSynopsys：Formality形式驗(yàn)證驗(yàn)證后的 HDL 設(shè)計(jì)、邏輯綜合后的網(wǎng)表功能是否在功能上等價(jià)，Cadence：Encounter Conformal可測(cè)性設(shè)計(jì)保證邏輯綜合過(guò)程沒(méi)有改變 HDL 描述的電路功能DFT（Design For Test），為將來(lái)的測(cè)試做準(zhǔn)備，常見(jiàn)方法在設(shè)計(jì)中插入掃描鏈，

36、將非掃描單元變?yōu)閽呙鑶卧猄ynopsys：DFT Compiler布局規(guī)劃Floor Plan，總體上確定各種功能電路的擺放位置，如 IP 模塊， Synopsys：Astro數(shù) 字RAM，I/O 引腳等等。布局規(guī)劃能直接影響芯片最終面積Cadence：Encounter Silicon Ensemble后 端時(shí)鐘樹(shù)綜合設(shè)計(jì)CTS（Clock Tree Synthesis），時(shí)鐘布線，時(shí)鐘的分布應(yīng)對(duì)稱式，Synopsys：Physical Compiler從而同一個(gè)時(shí)鐘源到達(dá)各個(gè)寄存器時(shí)的延遲差異最小。布線普通信號(hào)布線，各種標(biāo)準(zhǔn)單元（Place & Route）之間的走線Synopsys：As

37、tro若信號(hào)完整性問(wèn)題嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真錯(cuò)誤,故有必要提取寄生寄生參數(shù)提取參數(shù)，再次分析驗(yàn)證信號(hào)完整性問(wèn)題Synopsys：Star-RCXT流程對(duì)應(yīng)工具流程版圖物理驗(yàn)證對(duì)完成布線的物理版圖進(jìn)行功能和時(shí)序驗(yàn)證，項(xiàng)目包括：LVS（Layout Vs Schematic），版圖與邏輯綜合后的門(mén)級(jí)電路圖的對(duì) Synopsys：Hercules比驗(yàn)證；DRC（Design Rule Checking），設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，檢查 Cadence：Assura連線間距，連線寬度等是否滿足工藝要求；ERC（Electrical Rule Mentor：Calibre Checking），電氣規(guī)則檢查，檢查短路和開(kāi)

38、路等電氣規(guī)則違例資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察、研究所華大九天在模擬電路領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全流程工具覆蓋，加速?gòu)浹a(bǔ)數(shù)字和定制設(shè)計(jì)領(lǐng)域差距。華大九天在模擬電路設(shè)計(jì)、平板顯示電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全流程工具的覆蓋；在數(shù)字電路設(shè)計(jì)和晶圓制造領(lǐng)域的部分工具也具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。公司計(jì)劃募集25.51 億元，用于升級(jí)電路仿真和數(shù)字優(yōu)化、完善模擬電路設(shè)計(jì)全流程產(chǎn)品和技術(shù)、豐富全定制設(shè)計(jì)（射頻、存儲(chǔ)器等）領(lǐng)域和數(shù)字電路領(lǐng)域的產(chǎn)品種類(lèi)。我們認(rèn)為，資本助力有望進(jìn)一步縮小公司與國(guó)際先進(jìn)水平差距。圖32：華大九天實(shí)現(xiàn)模擬領(lǐng)域全流程覆蓋資料來(lái)源：華大九天招股書(shū)表6：華大九天募集資金加碼 EDA 工具研發(fā)序號(hào)項(xiàng)目名稱實(shí)施主體項(xiàng)目投資金額（

39、億元）擬投入募集資金（億元）1電路仿真及數(shù)字分析優(yōu)化 EDA 工具升級(jí)項(xiàng)目北京華大5.075.072模擬設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 EDA 工具升級(jí)項(xiàng)目深圳華大2.942.943面向特定類(lèi)型芯片設(shè)計(jì)的 EDA 工具開(kāi)發(fā)項(xiàng)目成都華大4.334.334數(shù)字設(shè)計(jì)綜合及驗(yàn)證 EDA 工具開(kāi)發(fā)項(xiàng)目上海華大5.675.675補(bǔ)充流動(dòng)資金7.507.50合計(jì)25.5125.51資料來(lái)源：華大九天招股書(shū)、研究所其他本土 EDA 企業(yè)在部分細(xì)分領(lǐng)域也具有一定特色。概倫電子在高端半導(dǎo)體器件建模、大規(guī)模高精度集成電路仿真和優(yōu)化、低頻噪聲測(cè)試和一體化半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試等部分“點(diǎn)工具”達(dá)到國(guó)際一流水準(zhǔn)。廣立微較早進(jìn)入芯片成品率與良率分析 EDA工具領(lǐng)域，產(chǎn)品覆蓋從測(cè)試圖形生成、到芯片測(cè)試、數(shù)據(jù)提取與分析的多個(gè)封測(cè)階段的 EDA 工具。圖33：國(guó)內(nèi)玩家在細(xì)分領(lǐng)域有特色優(yōu)勢(shì)資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察國(guó)內(nèi) EDA 廠商逐漸獲得優(yōu)質(zhì)客戶訂單。華大九天等國(guó)內(nèi)廠商開(kāi)始與國(guó)內(nèi)外主要集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)、晶圓制造企業(yè)、平板廠商建立了良好的業(yè)務(wù)