2022年8月13日,美國商務(wù)部一紙禁令,對(duì)包括設(shè)計(jì)GAAFET(全柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)結(jié)構(gòu)集成電路所必須的EDA軟件在內(nèi)的四種新興和基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行出口管制,再度將集成電路EDA軟件行業(yè)推到了風(fēng)口浪尖。雖然GAAFET工藝是進(jìn)入3nm工藝后的主流工藝架構(gòu),當(dāng)下尖端的5/7nm工藝用的都是FinFET(鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管)工藝架構(gòu),與此對(duì)應(yīng)的EDA軟件并不在本次管制清單之內(nèi),但本次制裁再一次給中國集成電路產(chǎn)業(yè)敲響了警鐘,如果EDA軟件等關(guān)鍵環(huán)節(jié)無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,那么集成電路行業(yè)的國產(chǎn)替代和國家關(guān)鍵領(lǐng)域的自主可控都將淪為空談。
自2018年美國對(duì)中興通訊揮舞制裁大棒以來,以美國為首的西方世界對(duì)中國半導(dǎo)體行業(yè)的封鎖逐漸由集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域向上游過渡到設(shè)備、材料及EDA等核心領(lǐng)域,并且封鎖范圍從最初的針對(duì)部分公司逐漸擴(kuò)大到針對(duì)全行業(yè),發(fā)展以EDA為代表的集成電路核心環(huán)節(jié)已經(jīng)到了刻不容緩的地步。
一、EDA堪稱數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基石
EDA 是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的簡稱,是電子設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展的核心。EDA技術(shù)以計(jì)算機(jī)為工具,采用硬件描述語言為表達(dá)方式,融合圖形學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、微電子學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、材料學(xué)及人工智能等技術(shù),用于完成超大規(guī)模集成電路芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試的全流程,是集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略基礎(chǔ)支柱之一。
圖1:EDA貫穿集成電路設(shè)計(jì)及制造的全過程
資料來源:概倫電子招股書
EDA是集成電路設(shè)計(jì)和制造流程的支撐,是集成電路設(shè)計(jì)方法的載體,也是連接設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)環(huán)節(jié)的紐帶和橋梁。集成電路企業(yè)需要使用EDA軟件完成設(shè)計(jì)和制造的全過程。在集成電路制造-工藝平臺(tái)開發(fā)階段EDA幫助晶圓廠完成器件建模及驗(yàn)證,晶圓廠完成工藝開發(fā)后以PDK、IP及標(biāo)準(zhǔn)單元庫的形式將工藝文件提供給集成電路設(shè)計(jì)企業(yè),設(shè)計(jì)企業(yè)使用EDA軟件完成集成電路的設(shè)計(jì)工作后,使用PDK(工藝設(shè)計(jì)套件工具)、IP及標(biāo)準(zhǔn)單元庫進(jìn)行電路仿真及驗(yàn)證,再進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)之后,即可將電路版圖交付晶圓廠進(jìn)行集成電路的生產(chǎn)。
圖2:EDA處于集成電路上游關(guān)鍵環(huán)節(jié)
資料來源:華大九天招股書
集成電路是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),EDA則位于集成電路的最上游,是集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)起點(diǎn)和支點(diǎn)。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù),2020年全球EDA的市場(chǎng)規(guī)模僅為114.67億美元(含IP市場(chǎng)),卻支撐著集成電路數(shù)千億美元的產(chǎn)值,最終支撐起數(shù)十萬億美元的數(shù)字經(jīng)濟(jì)。如果EDA這一基石出現(xiàn)問題,則整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系都將面臨坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。
圖3:EDA行業(yè)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基石
資料來源:SEMI,華大九天招股書
二、EDA的分類
按照面向?qū)ο蟮牟煌蓪DA軟件分為數(shù)字設(shè)計(jì)類、模擬設(shè)計(jì)類、晶圓制造類、封裝類及系統(tǒng)類五大類。
數(shù)字設(shè)計(jì)類EDA軟件用于數(shù)字芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),包括功能和指標(biāo)定義、架構(gòu)設(shè)計(jì)、RTL編輯、功能仿真、邏輯綜合、靜態(tài)時(shí)序仿真(STA)及形式驗(yàn)證等。模擬設(shè)計(jì)類EDA軟件用于模擬芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),包括電路設(shè)計(jì)、電路仿真、版圖設(shè)計(jì)、物理驗(yàn)證、寄生參數(shù)提取及射頻設(shè)計(jì)解決方案等。與數(shù)字芯片設(shè)計(jì)相比,模擬芯片設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度較低,二者使用的EDA軟件也有所差異。
晶圓制造類EDA軟件是晶圓廠在工藝平臺(tái)開發(fā)和晶圓生產(chǎn)階段應(yīng)用的工具,用以協(xié)助晶圓廠完成半導(dǎo)體器件和制造工藝的設(shè)計(jì),包括工藝與器件仿真工具(TCAD)、器件建模工具、工藝設(shè)計(jì)套件工具(PDK)、計(jì)算光刻工具、掩膜版校準(zhǔn)工具和良率分析工具等。封裝類EDA主要面向芯片封裝環(huán)節(jié),包括封裝設(shè)計(jì)、封裝仿真以及SI/PI(信號(hào)完整性/電源完整性)分析。
系統(tǒng)類EDA 則可進(jìn)一步分為PCB 設(shè)計(jì)、平板顯示設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真工具(Emulation)、CPLD/FPGA 等可編程器件上的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具等。
三、EDA的市場(chǎng)規(guī)模及競(jìng)爭(zhēng)格局
在下游需求強(qiáng)勁及先進(jìn)工藝不斷迭代的驅(qū)動(dòng)下,全球EDA市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢(shì)。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì),全球EDA市場(chǎng)規(guī)模由2012年的65.36億美元,提升至2020年的114.67億美元,CAGR達(dá)7.28%。
圖4:全球EDA行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模(億美元)及增長情況
資料來源:SEMI
EDA行業(yè)的起源最早可追溯至20世紀(jì)60年代,這一時(shí)期主要是EDA技術(shù)的積累期,積累了包括電路仿真、邏輯仿真與測(cè)試、MOS時(shí)序仿真、PCB版圖系統(tǒng)、布線以及規(guī)則陣列等技術(shù)成果。從20世紀(jì)80年代開始,尤其是1986年、1987年硬件描述語言Verilog和VHDL的相繼面世,極大的推動(dòng)了EDA行業(yè)的發(fā)展,根據(jù)這些語言規(guī)范產(chǎn)生的各種仿真系統(tǒng)被迅速推出,我們所熟悉的EDA三巨頭Synopsys、Cadence和Siemens EDA(原Mentor Graphics)均誕生于這一時(shí)期。20世紀(jì)90年代開始,隨著摩爾定律推動(dòng)下的集成電路設(shè)計(jì)愈加復(fù)雜以及由此帶來的產(chǎn)業(yè)分工精細(xì)化,EDA行業(yè)迎來快速發(fā)展期。
進(jìn)入21世紀(jì)后,EDA行業(yè)經(jīng)歷了一系列并購重組,逐漸形成了現(xiàn)有的寡頭競(jìng)爭(zhēng)格局,Synopsys、Cadence和SiemensEDA成為行業(yè)絕對(duì)龍頭,2018-2020年,全球EDA行業(yè)CR3分別為77.1%、77.4%和77.7%,行業(yè)集中度極高且有繼續(xù)提高的趨勢(shì)。
圖5:全球EDA行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局
資料來源:賽迪顧問
整體而言,全球EDA企業(yè)可以分為三個(gè)梯隊(duì)。Synopsys、Cadence和SiemensEDA憑借具有行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位的全流程解決方案以及具備核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的點(diǎn)工具穩(wěn)居第一梯隊(duì);第二梯隊(duì)則是通過核心優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)形成局部壟斷,并可以提供具有行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位的關(guān)鍵流程解決方案;第三梯隊(duì)則是通過深耕點(diǎn)工具方案或部分設(shè)計(jì)全流程方案的新型EDA企業(yè),目前在部分關(guān)鍵流程或特定工藝的全流程解決方案上具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
圖6:EDA行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局示意圖
資料來源:概倫電子招股書
受巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)對(duì)中國實(shí)施禁運(yùn)的影響,自建國以后EDA核心技術(shù)一直無法進(jìn)入中國。1986年我國開始研發(fā)自有EDA系統(tǒng),但由于行業(yè)生態(tài)環(huán)境的發(fā)展和支撐相對(duì)滯后,且1994年巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)解散導(dǎo)致大量國外EDA工具進(jìn)入中國,國內(nèi)EDA企業(yè)發(fā)展陷入停滯。直到2008年4月國務(wù)院常務(wù)委員會(huì)通過國家科技重大專項(xiàng)“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”實(shí)施方案后,本土EDA企業(yè)重新迎來發(fā)展良機(jī),開始涌現(xiàn)出諸如華大九天、概倫電子、廣立微等優(yōu)質(zhì)EDA企業(yè)。2020年,國務(wù)院印發(fā)《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》,首次將EDA寫入國家集成電路產(chǎn)業(yè)政策中,標(biāo)志著我國EDA行業(yè)正式邁入高速發(fā)展階段。
根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),2020年我國EDA市場(chǎng)規(guī)模約93.1億元,其中我國自主EDA 企業(yè)營業(yè)收入約為7.6億元,僅占中國EDA市場(chǎng)規(guī)模的約8%,國產(chǎn)替代空間十分巨大。
圖7:中國EDA行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模(億元)及增長情況
資料來源:中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)
2020年Synopsys在中國大陸的營收為4.21億美元,占其總收入比例約11.4%,Cadence在中國大陸的營收為4.07億美元,占其總收入比例約15.2%,兩大巨頭在國內(nèi)的營收合計(jì)約8.28億美元。按2020年12月31日美元兌人民幣匯率收盤價(jià)6.50計(jì)算,Synopsys和Cadence分別占中國EDA市場(chǎng)規(guī)模的29.4%和28.4%,合計(jì)占比達(dá)到57.8%。國內(nèi)EDA龍頭華大九天2020年EDA授權(quán)收入為3.45億元,僅占國內(nèi)EDA市場(chǎng)的3.7%;國內(nèi)EDA領(lǐng)域另一上市公司廣立微2020年EDA授權(quán)收入為2979萬元,市場(chǎng)份額更是僅有0.3%。國內(nèi)EDA廠商與國際巨頭相比,市場(chǎng)占有率差距十分明顯。
四、EDA的行業(yè)特征及發(fā)展趨勢(shì)
1.EDA行業(yè)研發(fā)投入高,技術(shù)積累構(gòu)筑企業(yè)護(hù)城河
EDA行業(yè)屬于技術(shù)、人才、資金密集型行業(yè)。隨著摩爾定律的不斷演進(jìn),集成電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度不斷增加,制造及封裝工藝不斷迭代更新,EDA軟件作為關(guān)鍵的配套工具,其技術(shù)也必須隨之更新升級(jí),EDA廠商需保持持續(xù)的研發(fā)強(qiáng)度以保持競(jìng)爭(zhēng)力。EDA三巨頭Synopsys、Cadence及SiemensEDA研發(fā)費(fèi)用率常年保持在30%以上,其中Synopsys、Cadence近十年研發(fā)費(fèi)用分別累計(jì)達(dá)627.41 億元、508.92億元,平均研發(fā)費(fèi)用率高達(dá)34.56%及38.90%,高額的研發(fā)投入既保障了EDA的技術(shù)進(jìn)步,更是EDA龍頭長期保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。
國內(nèi)EDA行業(yè)上市公司華大九天、概倫電子及廣立微近幾年研發(fā)費(fèi)用率也均在30%以上,華大九天及概倫電子研發(fā)費(fèi)用率更是長期保持在40%以上,遠(yuǎn)高于A股半導(dǎo)體上市公司約10%的平均研發(fā)費(fèi)用率水平。
圖8:國內(nèi)EDA龍頭公司研發(fā)費(fèi)用(億元)及研發(fā)費(fèi)用率情況
資料來源:Wind
從人才角度講,EDA軟件的研發(fā)涉及計(jì)算機(jī)、理論數(shù)學(xué)、物理學(xué)、微電子學(xué)等多種學(xué)科,對(duì)研發(fā)人員要求極高。培養(yǎng)一名EDA研發(fā)人才,從高校課題研究到從業(yè)實(shí)踐的全過程往往需要10年左右的時(shí)間。因此,企業(yè)的人才儲(chǔ)備是決定其是否能夠在行業(yè)中持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。行業(yè)頭部公司憑借其知名度、成熟培訓(xùn)體系等持續(xù)吸引人才加入,研發(fā)人員規(guī)模領(lǐng)先,構(gòu)筑了強(qiáng)大的人才壁壘。
2021財(cái)年末,海外EDA巨頭Synopsys、Cadence員工人數(shù)分別為16361人、9300人,是支撐其在全球EDA市場(chǎng)獲得高市占率的重要因素之一。國內(nèi)EDA上市公司與海外龍頭公司相比,在員工規(guī)模及人均創(chuàng)收方面均存在較大差距。
表1:國內(nèi)外EDA公司員工人數(shù)及人均創(chuàng)收對(duì)比
Synopsys | Cadence | 華大九天 | 概倫電子 | 廣立微 | |
員工人數(shù) | 16361 | 9300 | 660 | 239 | 169 |
營收(億元) | 267.54 | 190.16 | 5.79 | 1.94 | 1.98 |
人均營收(萬元) | 163.52 | 204.47 | 87.73 | 81.17 | 117.16 |
資料來源:Wind,美元兌人民幣匯率取2021年12月31日收盤價(jià)。
2.并購整合是EDA行業(yè)發(fā)展主旋律
EDA軟件涉及集成電路設(shè)計(jì)、制造和封裝的全流程,需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游用戶的協(xié)同配合,且EDA軟件需隨工藝演進(jìn)不斷迭代,因此其研發(fā)及客戶開拓周期往往較長,故EDA廠商通常均會(huì)選擇優(yōu)先發(fā)展部分點(diǎn)工具,后逐步布局全流程的發(fā)展模式。考慮到內(nèi)生發(fā)展新的點(diǎn)工具或其他流程需要付出極高的時(shí)間成本,因此外延并購就成為EDA廠商發(fā)展壯大過程中的必然選擇??梢哉f,EDA的發(fā)展史就是一部并購史。自20世紀(jì)80年代開始,EDA行業(yè)就發(fā)生了大量的收并購事件。在過去30年多年中,行業(yè)合計(jì)并購次數(shù)達(dá)近300次。以EDA三巨頭為例,Synopsys、Cadence、SiemensEDA并購次數(shù)分別達(dá)到90次、62次和66次。正是通過不斷的整合并購,EDA行業(yè)才形成了如今巨頭壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局。
3.定期授權(quán)模式有助于平滑營收
EDA軟件一般采用“定期授權(quán)”的收費(fèi)模式。用戶付費(fèi)給EDA廠商,獲取EDA的使用授權(quán)即“License”后使用EDA軟件輔助完成集成電路的設(shè)計(jì)、制造和封裝等流程。EDA軟件通常會(huì)根據(jù)集成電路制程的精進(jìn)、工藝的升級(jí)而做出相應(yīng)的軟件更新,每次更新后,客戶都需要對(duì)新版本重新購買以獲得使用權(quán)限,一次授權(quán)的有效時(shí)長約在3年左右,單次授權(quán)費(fèi)用與客戶產(chǎn)品銷量脫鉤,而與客戶購買的點(diǎn)工具數(shù)量及部署的計(jì)算機(jī)數(shù)量等相關(guān)。在該模式下,并考慮到下游客戶極高的遷移成本,EDA廠商的收入通常均能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)增長,行業(yè)波動(dòng)率較低。
4.EDA+IP構(gòu)筑雙重護(hù)城河
IP是集成電路行業(yè)分工協(xié)作的產(chǎn)物,與EDA一道共同構(gòu)成集成電路設(shè)計(jì)的強(qiáng)大支柱。集成電路IP是指已驗(yàn)證的、可重復(fù)使用的、具有某種特定功能的集成電路模塊。根據(jù)IPnest數(shù)據(jù),集成電路IP市場(chǎng)由2018年的37.42億美元增長至2020年的45.80億美元,預(yù)計(jì)2026年將進(jìn)一步增長至106.85億美元。
IP業(yè)務(wù)商業(yè)模式與EDA業(yè)務(wù)相似,均以授權(quán)模式為主。在該模式下,IP與EDA都形成了獨(dú)特的產(chǎn)品生態(tài),老用戶無法產(chǎn)生替代方案,新用戶為了適應(yīng)市場(chǎng)也勢(shì)必會(huì)選擇成熟方案,用戶粘性均極高。EDA廠商同時(shí)提供EDA軟件工具和IP產(chǎn)品,有利于進(jìn)一步擴(kuò)張其產(chǎn)品生態(tài),大幅提升客戶遷移成本,加深加寬品牌護(hù)城河。IPnest數(shù)據(jù)顯示,2020年的全球集成電路IP供應(yīng)商銷售收入市占率前三名分別為ARM、Synopsys和Cadence,其市占率分別為41.0%、19.2%和 6.0%。EDA兩大巨頭同時(shí)入圍IP市占率前三,EDA與IP的伴生關(guān)系不容忽視。
五、國產(chǎn)EDA面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
1.國產(chǎn)EDA廠商與海外巨頭相比差距明顯,國產(chǎn)替代任重道遠(yuǎn)
國內(nèi)EDA上市公司華大九天、概倫電子、廣立微等與Synopsys、Cadence、SiemensEDA等海外巨頭相比,在營收規(guī)模、盈利能力、人員數(shù)量、產(chǎn)品線覆蓋率、支持的工藝先進(jìn)性、客戶覆蓋率以及客戶話語權(quán)等各方面都存在明顯差距。以產(chǎn)品線覆蓋率為例,目前海外三巨頭的EDA產(chǎn)品已經(jīng)涵蓋了芯片設(shè)計(jì)所有環(huán)節(jié),并且擁有完整的、有總體優(yōu)勢(shì)的全流程產(chǎn)品,且各自在部分領(lǐng)域擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。與之相比,除華大九天擁有模擬芯片全流程EDA軟件外,其余公司均只在部分流程或點(diǎn)工具有所布局。國內(nèi)廠商EDA軟件支持的工藝先進(jìn)性與海外巨頭相比也有明顯差距。從客戶覆蓋率角度看,根據(jù)ICCAD數(shù)據(jù),2021年中國集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量為2810家,在不考慮集成電路制造和封測(cè)企業(yè)數(shù)量的情況下,華大九天客戶覆蓋率僅為約14%,其余EDA國產(chǎn)廠商覆蓋率更低,可見國產(chǎn)EDA軟件的客戶接受度還處于較低水平,國產(chǎn)替代之路任重道遠(yuǎn)。
表2:國內(nèi)外EDA頭部廠商比較
公司名稱 | 總部 | 成立時(shí)間 | 產(chǎn)品線情況 | 支持工藝 | 客戶數(shù) |
Synopsys | 美國加利福尼亞山景城 | 1986年 | 覆蓋芯片設(shè)計(jì)全流程,主攻數(shù)字芯片設(shè)計(jì)、靜態(tài)時(shí)序驗(yàn)證、IP、信息安全服務(wù)等 | 最高支持3nmGAAFET工藝 | 全球布局 |
Cadence | 美國加利福尼亞圣何塞 | 1988年 | 覆蓋芯片設(shè)計(jì)全流程,主攻模擬、數(shù)?;旌掀脚_(tái)、數(shù)字后端、智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略、IP | 最高支持3nmGAAFET工藝 | 全球布局 |
SiemensEDA | 美國俄勒岡威爾遜維爾 | 1981年(前身MentorGraphics) | 覆蓋芯片設(shè)計(jì)全流程,主攻后端驗(yàn)證、可測(cè)試性設(shè)計(jì)、光學(xué)臨近修正 | 最高支持3nmGAAFET工藝 | 全球布局 |
華大九天 | 北京 | 2009年 | 模擬電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)部分環(huán)節(jié)EDA工具、平板顯示電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)和晶圓制造EDA工具 | 模擬電路EDA主要支持28nm,部分5nm;數(shù)字電路EDA支持5nm | 超400家 |
概倫電子 | 上海 | 2010年 | EDA 產(chǎn)品主要為制造類的建模工具和設(shè)計(jì)類的仿真工具 | 支持7nm/5nm/3nm 等先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)和FinFET、FD-SOI 等各類半導(dǎo)體工藝路線 | 100家左右 |
廣立微 | 杭州 | 2003年 | 聚焦芯片成品率提升,主要是測(cè)試芯片設(shè)計(jì)EDA點(diǎn)工具及數(shù)據(jù)分析EDA點(diǎn)工具 | 解決方案已成功應(yīng)用于180nm~3nm等工藝節(jié)點(diǎn) | 30家左右 |
資料來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,集邦半導(dǎo)體觀察,公司招股說明書,公司官網(wǎng)
國產(chǎn)EDA行業(yè)的發(fā)展離不開下游客戶的全力支持,在沒有中美關(guān)系緊張的壓力下,設(shè)計(jì)/晶圓廠商沒有動(dòng)力采購國產(chǎn)EDA軟件,一方面可能降低研發(fā)效率,另一方面還有可能因EDA軟件的切換而導(dǎo)致芯片的良率等指標(biāo)下降,進(jìn)而引發(fā)成本增加。當(dāng)前除國家政策大力扶持外,還有必要通過構(gòu)建中國晶圓廠、集成電路設(shè)計(jì)以及EDA公司聯(lián)盟,鼓勵(lì)同等條件下優(yōu)先使用和支持國產(chǎn)EDA軟件,以此來改進(jìn)國內(nèi)EDA尤其是綜合和后端設(shè)計(jì)工具的落后現(xiàn)狀。隨著不斷的客戶實(shí)踐,EDA軟件有望在未來實(shí)現(xiàn)對(duì)世界領(lǐng)先水平的追趕。
2.中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,國內(nèi)EDA軟件需求快速增長
目前中國已成為全球最大的半導(dǎo)體產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng),且需求持續(xù)旺盛。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2021年,中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)到10,458億元,相較2012年的2,158億元,年均復(fù)合增長率達(dá)19.17%。
圖9:中國集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模(億元)及增長情況
資料來源:中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)
EDA 軟件的技術(shù)開發(fā)和商業(yè)銷售依托于制造、設(shè)計(jì)、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。因此,國產(chǎn)EDA軟件行業(yè)的發(fā)展離不開我國集成電路設(shè)計(jì)、制造及封測(cè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展。
集成電路設(shè)計(jì)方面,我國集成電路設(shè)計(jì)公司的數(shù)量在大幅增長。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)(ICCAD)數(shù)據(jù)顯示,2015年中國集成電路設(shè)計(jì)公司數(shù)量僅為736家,2021年已增長至2,810家,年均復(fù)合增長率為25.02%。
圖10:中國集成電路設(shè)計(jì)公司數(shù)量及增長情況
資料來源:ICCAD
強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求促使全球晶圓產(chǎn)能逐漸向中國大陸轉(zhuǎn)移。根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù),中國大陸晶圓產(chǎn)能占比已從 2011年的9%增長至2021年的16%。近年來,以中芯國際為代表的代工廠商制造工藝不斷提升,以長電科技、華天科技為代表的封測(cè)廠商,在產(chǎn)能和工藝上已接近國際先進(jìn)水平。中國集成電路設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的快速增長,將有望帶動(dòng)國產(chǎn)EDA軟件需求持續(xù)增長。
圖11:全球半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)能分布情況
資料來源:IC Insights
3.EDA關(guān)注度持續(xù)提高,國產(chǎn)EDA廠商紛紛涌現(xiàn)
2008年開始,隨著EDA支持政策不斷落地,我國EDA企業(yè)如雨后春筍般出現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截止2021年,我國EDA企業(yè)數(shù)量已達(dá)30家以上。隨著國家和地方政府政策支持逐步落地,EDA企業(yè)數(shù)量有望進(jìn)一步增加。
表3:國內(nèi)主要EDA公司
序號(hào) | 成立時(shí)間 | 所在地 | 公司名稱 | 主要業(yè)務(wù) | 機(jī)構(gòu)投資者 |
1 | 2002 | 北京 | 芯愿景 | IC分析和設(shè)計(jì)為主,少量EDA業(yè)務(wù) | 子今投資、深創(chuàng)投、盈富泰克、豐年榮通 |
2 | 2003 | 杭州 | 廣立微 | EDA軟件與晶圓級(jí)電性測(cè)試設(shè)備 | 已上市 |
3 | 2004 | 上海 | 上海思爾芯 | 數(shù)字電路芯片原型驗(yàn)證、驗(yàn)證云服務(wù) | 臨港科創(chuàng)投、鴻泰基金、國投創(chuàng)業(yè)、張江火炬創(chuàng)投、浦東科投、君聯(lián)資本 |
4 | 2006 | 深圳 | 嘉立創(chuàng)科技 | PCB設(shè)計(jì)軟件 | 紅杉中國、國投招商、鐘鼎資本、建發(fā)新興投資 |
5 | 2009 | 北京 | 華大九天 | 模擬電路+平板顯示電路全流程EDA、數(shù)字電路EDA、晶圓制造EDA工具 | 已上市 |
6 | 2009 | 天津 | 藍(lán)海微科技 | EDA軟件服務(wù)與EDA工具定制化開發(fā) | 無機(jī)構(gòu)股東 |
7 | 2010 | 上海 | 概倫電子 | 器件建模與驗(yàn)證、電路仿真與驗(yàn)證 | 已上市 |
8 | 2011 | 蘇州 | 蘇州珂晶達(dá) | 器件仿真、輻射傳輸和效應(yīng)仿真等技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)值計(jì)算軟件和服務(wù) | 2021年與墨研計(jì)算科學(xué)合并為培風(fēng)圖南 |
9 | 2011 | 武漢 | 湖北九同方 | 射頻電路仿真工具、電磁場(chǎng)仿真工具、無源器件建模工具 | 哈勃投資、聯(lián)通中金基金、深創(chuàng)投、金浦投資、新潮集團(tuán)、明勢(shì)資本、云啟資本、中金傳化、博時(shí)資本、華潤資本、國投創(chuàng)合、昆侖萬維、共同家園投資 |
10 | 2012 | 北京 | 博達(dá)微科技 | 仿真、建模與參數(shù)測(cè)試 | 2019年被概倫電子收購 |
11 | 2014 | 青島 | 青島若貝 | 數(shù)字前端EDA工具 | 清控高創(chuàng) |
12 | 2014 | 無錫 | 無錫飛譜電子 | 電磁仿真,為芯片設(shè)計(jì)與制造、高速電子封裝和系統(tǒng)集成廠商解決信號(hào)及電源完整性、電磁兼容及干擾等設(shè)計(jì)挑戰(zhàn) | 哈勃投資、毅達(dá)資本、無錫高新投、深創(chuàng)投 |
13 | 2014 | 北京 | 云道智造 | 仿真軟件國產(chǎn)化、工業(yè)軟件互聯(lián)網(wǎng)化 | 紅杉中國、騰訊投資、哈勃投資、忠誠恒興、中創(chuàng)紅星、共同家園投資 |
14 | 2014 | 北京 | 東方晶源 | 集成電路良率管理 | 興橙資本、亦莊國投、三行資本、新鼎資本、諾華資本、賽領(lǐng)資本、海爾資本、廣西國富融通、盛萬投資、中地信基金投資三明、深創(chuàng)投、金浦投資、海望資本、松禾資本、建銀國際、絲路華創(chuàng)、安芯投資、屹唐中藝資本、中信建投、明智資本、基石資本 |
15 | 2014 | 上海 | 鴻之微 | 集成電路工藝、器件模擬軟件 | 無機(jī)構(gòu)投資者 |
16 | 2016 | 成都 | 中電九天 | 半導(dǎo)體行業(yè)CIM系統(tǒng)軟件 | 中電互聯(lián)、華大九天 |
17 | 2017 | 無錫 | 湯谷智能 | 數(shù)字芯片前后端設(shè)計(jì)工具、EDA專用芯片的研發(fā)以及集成電路設(shè)計(jì)服務(wù) | 德寧資本、臨芯投資、中大源新投資、臨云資本、鰲圖投資 |
18 | 2018 | 成都 | 成都奧卡思微電 | 邏輯、驗(yàn)證 | 上海阿卡思全資子公司 |
19 | 2018 | 深圳 | 深圳鴻芯微納 | 后端設(shè)計(jì) | 石溪資本、國微集團(tuán) |
20 | 2018 | 杭州 | 行芯科技 | SignoffEDA解決方案 | BV百度風(fēng)投、華潤信托、中芯聚源、綠河投資、華業(yè)天成、深創(chuàng)投、君上資本 |
21 | 2019 | 上海 | 國微芯芯 | 邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、流片服務(wù)、封裝測(cè)試 | 國微集團(tuán) |
22 | 2019 | 上海 | 為昕科技 | 基于人工智能、圖像識(shí)別、知識(shí)圖譜等技術(shù),為用戶提供EDA軟件及數(shù)據(jù)解決方案 | 華秋電子 |
23 | 2019 | 北京 | 智芯仿真 | 為PCB板、封裝和芯片級(jí)電路設(shè)計(jì)中提供完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)EDA后物理驗(yàn)證和仿真整體解決方案 | 華大九天 |
24 | 2019 | 上海 | 巨霖科技 | 高速信號(hào)完整性仿真、電源設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證平臺(tái) | 石雀投資 |
25 | 2019 | 上海 | 芯和半導(dǎo)體 | IC、封裝到系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈仿真EDA解決方案 | 張江火炬創(chuàng)投、玄德資本、中芯聚源、上創(chuàng)新微、賽領(lǐng)資本、國鑫投資、上創(chuàng)新微、興業(yè)證券、上??苿?chuàng)集團(tuán)、上海城投、高信資本、海望資本、晶凱資本、尚頎資本、深圳畇德 |
26 | 2020 | 南京 | 芯華章 | FPGA原型驗(yàn)證、形式驗(yàn)證、智能驗(yàn)證、邏輯仿真、硬件仿真加速 | 蘭璞資本、大數(shù)長青、真格基金、中芯聚源、松禾資本 |
27 | 2020 | 上海 | 伴芯科技 | 芯片設(shè)計(jì)、版圖布線串?dāng)_優(yōu)化 | 英特爾投資、聯(lián)想創(chuàng)投、概倫電子 |
28 | 2020 | 上海 | 阿卡思微電子 | 邏輯驗(yàn)證 | 合見工軟、哈勃投資、上海科創(chuàng)集團(tuán)、張江高科 |
29 | 2020 | 上海 | 立芯軟件 | 物理設(shè)計(jì)、邏輯綜合EDA工具 | 哈勃投資、中金鑫智、深創(chuàng)投、建信信托、海望資本 |
30 | 2020 | 南京 | 芯行紀(jì) | 數(shù)字芯片EDA設(shè)計(jì)解決方案 | 祥峰投資、國微集團(tuán)、云暉資本、松禾資本、大數(shù)長青、高榕資本、蘭璞資本、云暉資本、紅杉中國、真格基金、云啟資本、上??苿?chuàng)基金、東熙資本 |
31 | 2020 | 成都 | 英諾達(dá) | 國內(nèi)首個(gè)數(shù)字中端EDA硬件工具云賦能平臺(tái) | 華登國際、紅杉中國、成都高投、復(fù)星創(chuàng)富 |
32 | 2021 | 蘇州 | 培風(fēng)圖南 | 為晶圓廠提供生產(chǎn)制造全流程EDA軟件及工藝研發(fā)服務(wù) | 元禾重元、納川資本、動(dòng)平衡資本 |
資料來源:觀研天下,公開資料整理
下游客戶在選擇EDA軟件時(shí),除優(yōu)先考慮產(chǎn)品性能、通用性、價(jià)格等因素外,售后支持也是客戶選擇EDA軟件供應(yīng)商的核心考量,因此EDA軟件廠商往往就近分布于集成電路設(shè)計(jì)、制造及封測(cè)公司密集地區(qū)。分地區(qū)看,長三角及環(huán)渤海地區(qū)集中了中國絕大部分EDA企業(yè),數(shù)量分別為18家、8家,占比達(dá)56.3%、25%,合計(jì)占比達(dá)81.3%,與中國集成電路產(chǎn)業(yè)分布情況基本吻合;分城市看,上海、北京以絕對(duì)數(shù)量優(yōu)勢(shì)分居前兩位,成都排名第三,已是中國EDA產(chǎn)業(yè)的重要一極。
圖12:國內(nèi)EDA公司地域分布情況
資料來源:公開資料整理
根據(jù)集微咨詢不完全統(tǒng)計(jì),2021年EDA賽道融資事件超15起,融資企業(yè)超12家,融資規(guī)模超20億元;遠(yuǎn)超2020年的超5起融資事件及超13億元融資規(guī)模。融資資金將有助于EDA企業(yè)持續(xù)加大研發(fā)投入規(guī)模,提升核心技術(shù)實(shí)力。
表4:2021年中國EDA行業(yè)融資情況(不完全統(tǒng)計(jì))
公司名稱 | 所在地 | 輪次 | 融資規(guī)模 |
芯華章 | 南京 | A+輪 | 數(shù)億元 |
Pre-B輪 | 超4億元 | ||
芯行紀(jì) | 南京 | Pre-A輪 | 數(shù)億元 |
A輪 | 數(shù)億元 | ||
阿卡思 | 上海 | Pre-A輪 | 數(shù)千萬元 |
為昕科技 | 上海 | Pre-A輪 | 數(shù)千萬元 |
英諾達(dá) | 成都 | Pre-A+輪 | 近億元 |
培風(fēng)圖南 | 蘇州 | A輪 | 數(shù)千萬元 |
芯和半導(dǎo)體 | 上海 | B輪 | 超億元 |
飛譜電子 | 無錫 | 戰(zhàn)略投資 | / |
Pre-A輪 | 數(shù)千萬元 | ||
智芯仿真 | 北京 | 戰(zhàn)略投資 | / |
伴芯科技 | 上海 | / | / |
湯谷智能 | 無錫 | 戰(zhàn)略投資 | / |
資料來源:集微咨詢
六、投資建議
從核心團(tuán)隊(duì)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)、研發(fā)人員數(shù)量、客戶進(jìn)展等多維度考察項(xiàng)目投資價(jià)值。EDA行業(yè)具有典型的“經(jīng)驗(yàn)主義”特征,一款EDA點(diǎn)工具的研發(fā)往往需要10人以上的研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)數(shù)年方能完成,且對(duì)核心研發(fā)人員從業(yè)經(jīng)歷有極高的要求;EDA行業(yè)也是典型的“實(shí)踐主義”行業(yè),缺少下游客戶的使用實(shí)踐,EDA軟件的迭代和更新將無從談起。因此,在考察EDA企業(yè)投資價(jià)值時(shí),需對(duì)其核心團(tuán)隊(duì)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)、研發(fā)人員數(shù)量、客戶進(jìn)展等進(jìn)行重點(diǎn)研判。
重點(diǎn)判斷EDA公司核心EDA點(diǎn)工具的破局能力。對(duì)大多數(shù)國內(nèi)EDA公司尤其是初創(chuàng)期EDA公司而言,其唯一可行的發(fā)展路徑是從某一細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行突破。海外EDA巨頭的強(qiáng)勢(shì)領(lǐng)域主要在數(shù)字和模擬的全流程工具,但是在一些細(xì)分環(huán)節(jié)的點(diǎn)工具則可能不是其發(fā)展重心。EDA整個(gè)版圖中,仿真和驗(yàn)證類工具具有一定的獨(dú)立性,其追求的主要是產(chǎn)品的高效算法帶來的運(yùn)行效率等指標(biāo),往往對(duì)于設(shè)計(jì)廠商來說一般會(huì)采用多種仿真或者驗(yàn)證工具做配合和交叉驗(yàn)證的工作。例如在器件建模仿真等領(lǐng)域深耕的概倫電子,以及在射頻EDA領(lǐng)域深耕的九同方和聚焦芯片、封裝及系統(tǒng)仿真類產(chǎn)品的芯和半導(dǎo)體等,都是從巨頭不是最強(qiáng)勢(shì)的細(xì)分領(lǐng)域切入到EDA領(lǐng)域。
非IPO退出可能是EDA投資重要的退出渠道。EDA行業(yè)具有典型的“贏家通吃”的特征,從全球EDA行業(yè)市場(chǎng)格局來看,CR5市占率長期穩(wěn)定在85%以上,CR3長期穩(wěn)定在77%以上;在可預(yù)見的未來,預(yù)計(jì)海外EDA巨頭仍將在國內(nèi)EDA市場(chǎng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位,隨著國內(nèi)EDA龍頭華大九天、概倫電子、廣立微完成IPO上市,以及芯和半導(dǎo)體、芯行紀(jì)、芯華章等非上市公司獲得大量融資支持,考慮到EDA行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)有限,其余大多數(shù)國內(nèi)EDA公司憑借單一點(diǎn)工具完成上市所需營收規(guī)模的難度加大,并購?fù)顺鰧⒂型蔀橹匾耐顺龇绞?,行業(yè)上市公司較高的估值溢價(jià)也為其實(shí)現(xiàn)并購整合提供了較好的條件。