EDA軟件行業(yè)深度報告

EDA軟件行業(yè)深度報告一、EDA的本質行業(yè)起源：EDA從何而來？EDA（ElectronicDesignAutomation，電子設計自動化）是指利用計算機輔

助設計（CAD）軟件，來完成超大規(guī)模集成電路（VLSI）芯片的功能設計、綜

合、驗證、物理設計（包括布局、布線、版圖、設計規(guī)則檢查等）等流程的設

計方式。工程師利用

EDA工具，將芯片的電路設計、性能分析、設計出

IC版

圖的整個過程交由計算機自動處理完成。EDA的應用包括模擬電路、數字電路、

FPGA、PCB、面板等多個領域的設計工作。狹義的

EDA概念僅針對

IC設計

環(huán)節(jié)所提供的自動化工具，而廣義的

EDA概念則包括從

IC設計、IC制造到封

裝測試各環(huán)節(jié)所提供的自動化工具。芯片的復雜程度和集成度上升，產業(yè)分工以及設計成本攀升，使

EDA軟件也

成為了集成電路上游的必備工具上世紀六十年代，早年的集成電路僅有幾個管子，依靠傳統的手工畫圖便可完

成功能的計算。隨著集成電路的復雜程度增加，設計師開始采用簡單的

CAD工

具進行芯片設計。在

1980

年，卡弗爾米德和琳康維提出了通過編程語言進行

芯片設計的思想，真正奠定了集成電路行業(yè)發(fā)展的基礎，是

IC設計自動化的主

要標志。自此，集成電路行業(yè)迎來了高速發(fā)展的四十年。EDA軟件也伴隨著集

成電路行業(yè)的發(fā)展一步一步成為行業(yè)的必備工具，主要有以下三點原因：復雜度上升：單個芯片內部的晶體管數量在“摩爾定律”的推動下每

18

個月

翻一倍，如今

5nm的芯片可以容納

125

億個晶體管，未來的

3nm芯片將容

納近

160

億個晶體管。如果沒有一套高度自動化的設計工具與設計流程，這

100

多億個晶體管的芯片設計圖紙是無法完成，IC設計早已無法再單純依賴

設計師手工設計，必須依靠

EDA工具完成電路設計、版圖設計、版圖驗證、

性能分析等工作；產業(yè)分工：集成電路行業(yè)設計規(guī)模的增大，技術復雜性的增大，也帶動集成

電路產業(yè)轉向分工模式，從

IDM（IntegratedDeviceManufacture）模式轉變

成“Fabless（芯片設計公司）+Foundry（晶圓代工廠）+OSAT（OutsourcedSemiconductorAssemblyandTesting，封裝與測試廠）”的模式；設計成本攀升：在“摩爾定律”的推動下，IC的設計成本逐代攀升。根據

IBS的數據，集成電路設計成本從

28nm的

5130

萬美元躍升至

7nm芯片的

2.978

億美元，5nm芯片的

5.422

億美元。往往幾次流片的失敗就可能會讓一家芯

片設計初創(chuàng)公司丟失生命，高筑的

IC設計成本也讓

EDA軟件愈發(fā)重要。因此，EDA軟件也成為了集成電路領域的上游基礎工具，貫穿于

IC設計、制

造、封測等環(huán)節(jié)。自

1970

年開始，EDA技術伴隨著計算機、集成電路、電子系統的發(fā)展而興起，

經歷從通用化走向專業(yè)化的路徑。因此，總體來看，EDA行業(yè)的發(fā)展歷程大體

可以分為

CAD階段、CAE階段和

EDA階段三個階段：早期-CAD階段（1970-1980

年）：中小規(guī)模集成電路已經出現，手工繪

制版圖設計印刷電路板的方法已無法滿足精度和效率的要求，設計師開始

借助于計算機完成印制電路板設計。于是，出現了第一代的

EDA工具，利

用二維平面圖形的

CAD（Computer-aideddesign）工具進行電路原理圖

編制、PCB布局布線等；發(fā)展期-CAE階段（1980-1990

年）：由于集成電路規(guī)模的逐步擴大和電

子系統的日趨復雜，出現了以計算機仿真和自動布局布線為核心的第二代

EDA技術，即

CAE（ComputerAidedEngineering），將各個

CAD工具

集成為系統，從而加強了電路功能設計和結構設計，該時期的

EDA技術已

經延伸到半導體芯片的設汁，生產出可編程半導體芯片；成熟期-EDA階段（1990

年-至今）：芯片的復雜度進一步提升，給

EDA技術提出了更高的要求，也促進了

EDA技術的大發(fā)展。EDA的發(fā)展集中

到加強自動化和智能化方向，致力于設計語言和高層設計理念上實現統一，

促使

EDA系統能夠完成電子產品的系統級至物理級的設計。各公司也相繼

開發(fā)出了以高級語言描述、系統級仿真和綜合技術為特征的大規(guī)模

EDA軟

件系統。應用場景：EDA有何用處？EDA位于產業(yè)鏈的最上游。整個集成電路的產業(yè)鏈主要包括：上游的

EDA、半導體

IP、半導體材料和設備，中游的

IC設計、IC制造和封裝測試，下游的各

領域系統廠商，EDA位于整個集成電路產業(yè)鏈的最上游。上游：EDA和半導體

IP分別為

IC設計與制造提供所需的自動化工具和搭

建

SoC所需的核心功能模塊；半導體材料和設備則主要提供

IC制造環(huán)節(jié)

所需的核心生產資料；中游：包括

IC設計、IC制造、封裝、測試。（1）IC設計通過電路設計、

仿真、驗證和物理實現，最終形成可交付制造的晶體管級版圖信息；（2）

IC制造將版圖信息制成光罩，將光罩上的電路圖形信息蝕刻至硅片上，在

晶圓上形成電路；（3）封裝是將晶圓片進行切割、焊線、封裝，使芯片電

路與外部器件實現電氣連接，并為芯片提供機械物理保護；（4）測試是對

封裝完畢的芯片進行功能和性能測試，測試合格后，芯片成品即可使用；下游：各應用領域的制造商或系統廠商，將各類芯片集成到終端產品上，

并銷售給客戶。Foundry、Fabless以及

EDA供應商在產業(yè)鏈中并非線性關系，而是三角關系，

PDK是三者間的紐帶PDK（ProcessDesignKit），即工藝設計套件，是鏈接

Foundry、Fabless以

及

EDA供應商之間最主要的橋梁和媒介。PDK是一組描述半導體工藝細節(jié)的

文件，由晶圓代工廠提供，供芯片設計

EDA工具使用。PDK一般會包含反映

制造工藝基本的元素：晶體管、接觸孔，互連線等。PDK的內容中包括設計規(guī)

則文件、電學規(guī)則文件、版圖層次定義文件、SPICE仿真模型、器件版圖和期

間定制參數等。

客戶會在投產前使用晶圓廠的

PDK，確保晶圓廠能夠基于客戶的設計生產芯片，

保證芯片的預期功能和性能。所以，開始采用新的半導體工藝時，首先要做的

事就是開發(fā)一套

PDK，PDK用

Foundry晶圓代工廠的語言定義了一套反映

Foundry工藝的文檔資料，是

IC設計公司用來做物理驗證的基石，也是流片成敗關鍵的因素。EDA工具實現了對各類

IC設計流程的全覆蓋。從結構上，芯片可以分為數字

芯片、模擬芯片以及數?；旌闲酒?。而芯片設計流程主要可以分為半定制

IC設

計流程與全定制

IC設計流程，半定制的設計流程一般用來設計數字

IC，全定

制設計流程一般用于設計模擬

IC和數模混合

IC。目前海外成熟的

EDA公司都

對各類

IC設計流程的各個環(huán)節(jié)實現了全覆蓋。全定制

IC設計包括了電路圖輸入、電路仿真、版圖設計、版圖驗證、寄生參數

提取、后仿真、流片等，而半定制

IC設計則可以分為

IC前端設計（邏輯設計）

和后端設計（物理設計）兩個部分：前端設計（邏輯設計）：從設計需求到輸出門級網表電路，前端設計主要

流程包括規(guī)格制定、詳細設計、HDL編碼、仿真驗證、邏輯綜合、靜態(tài)時

序分析、形式驗證；后端設計（物理設計）：從門級網表電路到輸出

IC設計版圖，后端設計的

主要流程包括可測性設計、布局規(guī)劃、時鐘樹綜合、布線、寄生參數提取、

版圖物理驗證。一般來說，一個完整的

IC設計流程包括了從客戶提出需求開始到最終形成版圖

交付給

Foundry進行

IC制造。IP授權：IP與

EDA又有什么關系？IP核（IntellectualPropertycore），即知識產權核或知識產權模塊，是經過

反復驗證過的、可以重復使用的集成電路設計宏模塊，主要應用于專用集成電

路（ASIC）或者可編輯邏輯器件（FPGA）。根據產品交付方式的不同，可以

分為軟

IP、固

IP和硬

IP，與此相對應的產品形式分別為

HDL語言形式，網表

形式、版圖形式。IP授權的出現也是源自于

IC設計行業(yè)的產業(yè)分工。根據摩爾定律，高性能芯片

設計難度將不斷在加大，想要獨立完成所有芯片的設計工作，需要大量的研發(fā)

資源和成本。對應之下，使用經過驗證的

IP核可以有效降低設計風險和成本，

提升產品性價比。Fabless無需再對芯片每個細節(jié)進行設計，只需通過購買成

熟可靠的

IP方案，就可實現某個特定功能。通過

IP授權能縮短產品上市時間，

避免重復勞動，Fabless可以將精力更多地用于提升核心競爭力的研發(fā)中。SoC（SystemonChip，系統級芯片）技術是從設計的角度出發(fā)，將系統所需

的組件進行高度集成，將原本不同功能的集成電路以功能模塊的形式整合在一

顆芯片中。隨著

IC設計步入

SoC時代，為了加快產品上市時間，以

IP復用、

軟硬件協同設計和超深亞微米/納米級設計為技術支撐的

SoC已成為當今超大

規(guī)模集成電路的主流方向，當前國際上絕大部分

SoC都是基于多種不同

IP組

合進行設計的。可重復使用的即插即用的

IP模塊，被認為是

SoC技術中最關

鍵和高效的一環(huán)。晶體管數量大幅提升，使得單顆芯片中可集成的

IP數量也大幅增加。根據

IBS數據，以

28nm工藝節(jié)點為例，單顆芯片中已可集成的

IP數量為

87

個。當工

藝節(jié)點演進至

7nm時，可集成的

IP數量達到

178

個。單顆芯片可集成

IP數量

增多為更多

IP在

SoC中實現可復用提供新的空間，從而推動半導體

IP市場進

一步發(fā)展。根據

IBS預測，半導體

IP市場將從

2018

年的

46

億美元增長至

2027

年的

101

億美元，年均復合增長率為

9.13%。簡單來說，IP就是把部分設計流程固化，當

Fabless使用

EDA工具進行

IC設

計時，可以直接把所需功能的

IP模塊拿來使用，不必再重復設計。因此，IP的豐富程度也是

EDA生態(tài)的重要衡量標準。對于海外成熟的

EDA企業(yè)而言，

IP授權業(yè)務也一直是其一項重要的收入來源。根據

IPnest的數據顯示，2020

年全球半導體

IP市場中，除了

ARM等專業(yè)半導體

IP供應商外，Synopsys、

Cadence這兩大

EDA巨頭位列全球半導體

IP市場的第二、三名，市占率分別

為

19.2%、6.0%。市場空間：中國市場成為重要增長動力EDA杠桿效應顯著，是集成電路行業(yè)的支點。整個集成電路行業(yè)形成了由

EDA工具、集成電路、電子系統、數字經濟等構成的倒金字塔產業(yè)鏈結構，僅從市

場規(guī)模來看，2020

年全球市場規(guī)模

EDA行業(yè)僅

70

億美元，IP授權行業(yè)僅

50

億美元，背后卻支撐著數十萬億規(guī)模的數字經濟，是整個產業(yè)鏈的命脈。中國作為全球規(guī)模最大、增速最快的集成電路市場。從

2014

年到

2020

年，全

球集成電路市場規(guī)模從

2773

億美元提升至

3612

億美元，年均復合增長率

4.50%，而同期中國集成電路市場規(guī)模從

3,015

億元提升至

8,848

億元，年均

復合增長率達

19.65%。隨著集成電路行業(yè)專業(yè)化分工的趨勢加劇，也帶動集成

電路設計行業(yè)市場快速增長，從

2014

年到

2020

年，全球集成電路設計銷售規(guī)

模從

881

億美元提升至

1279

億美元，年均復合增長率

6.41%，而同期中國集

成電路設計銷售規(guī)模從

1051

億元提升到

3778

億元，年均復合增長率達

23.77%，

顯著高于同期整個中國集成電路市場的復合增速。根據GIA報告，中國EDA市場2020年至2027年復合年增長率預計高達11.7%，

中國已經成為全球集成電路市場的重要增長動力。目前中國大陸已經成為半導

體產品最大的消費市場，根據

IBS統計，2019

年中國消費了全球

52.93%的半導體產品，預計到

2030

年中國將消費全球

60%左右的半導體產品，旺盛的需

求進一步擴大了中國集成電路市場規(guī)模。2020

年全球

EDA市場規(guī)模

72

億美元，亞太超過北美成為最大的市場。近年

全球

EDA工具總銷售額保持穩(wěn)定上漲，2020

年實現

72.3

億美元，同比增長

10.7%。從不同地區(qū)的占比來看，北美約占

40.9%，亞太地區(qū)約占

42.1%，歐

洲地區(qū)約占

17%。目前，美國

EDA企業(yè)依舊處于技術據壟斷地位，中國市場

的快速發(fā)展帶動了亞太地區(qū)

EDA工具銷售額的快速增長。中國

EDA市場持續(xù)增長，2020

年行業(yè)總銷售額約

66.2

億元，同比增長

19.9%。

其中，中國自主

EDA工具企業(yè)在本土市場營業(yè)收入約為

7.6

億元，同比增幅

65.2%。二、復盤海外

EDA三巨頭的發(fā)家之路行業(yè)格局：海外三巨頭市占率近八成EDA市場集中度較高，國際三巨頭

Synopsys、Cadence、MentorGraphic市占率近八成。EDA行業(yè)市場集中度較高，國際三大

EDA巨頭

Synopsys（新

思科技）、Cadence（楷登電子）和

MentorGraphic（現西門子

EDA部門）在

國內市場占據明顯的頭部優(yōu)勢，屬于具有顯著領先優(yōu)勢的第一梯隊，2020

年中

國市場合計市占率近八成；華大九天與其他幾家企業(yè)，憑借部分領域的全流程

工具或在局部領域的領先優(yōu)勢，位列全球

EDA行業(yè)的第二梯隊。海外公司中，三巨頭均具備提供全套的芯片設計

EDA解決方案的能力，但拳頭

產品各有不同：Synopsys：公司成立于

1986

年，總部位于美國加州山景城。Synopsys的產品線是三巨頭中最為全面的，從前端設計起家，收購

Avanti進入后端

設計領域，目前是行業(yè)第一，其優(yōu)勢在于數字前端、數字后端和驗證測試，

其邏輯綜合工具

DC與時序分析工具

PT是絕對的拳頭產品；Cadence：公司于

1988

年由

SDA與

ECAD合并成立，總部位于美國加

州圣何塞，2008

年被

Synopsys反超，目前位居行業(yè)第二，其優(yōu)勢在于模

擬和混合信號的定制化電路和版圖設計；MentorGraphics：公司成立于

1981

年，總部位于美國俄州威爾森維爾，

2016

年，西門子以

45

億美元收購

MentorGraphics，并入西門子數字化

工業(yè)軟件部門，之后西門子又先后收購了

SOLIDO、COMSA、UltraSoC等

EDA公司，進一步豐富了公司的產品線。盡管公司成立較早，公司目前

的規(guī)模遠不及

Synopsys與

Cadence，其優(yōu)勢在于物理驗證領域優(yōu)勢較為

突出，在印制電路板方面也有一定優(yōu)勢。由于

MentorGraphics被收購后不再披露財務數據，因此以

Synopsys與

Cadence為例，在營收方面，從

2013

財年到

2020

財年，Synopsys的營收從

19.6

億美元增長到

36.9

億美元，年均復合增長率

9.46%，同期

Cadence營收

從

14.6

億美元增長到

26.8

億美元，年均復合增長率

9.06%；同期兩家公司毛

利率均保持穩(wěn)定，Synopsys的毛利率一直維持在

75%以上，Cadence的毛利

率一直維持在

85%以上。商業(yè)模式：以定期軟件授權費為主目前海外三大

EDA廠商的商業(yè)模式以定期授權費與

IP授權費為主：EDA定期授權費：EDA廠商與客戶簽署期間授權合同，向客戶出售

EDA相關軟件的有限期授權租賃服務，一般合約期為

2-3

年；IP業(yè)務授權費：主要包括授權金（Licensefee）與版稅（Royalty）兩個

部分。授權金一般在

IP授權確定時預先支付，版稅在使用

IP的芯片設計

公司項目量產時收取，一般按照加工晶圓價格的一定百分比收?。ㄒ话悴?/p>

超過

3%的晶圓價格）。以

Cadence和

Synopsys為例，20

年財年

Cadence的

EDA軟件業(yè)務營收占

比

86%，IP授權業(yè)務占比

14%，而同年

Synopsys的

EDA業(yè)務占比

57%，IP授權業(yè)務占比

33%。核心壁壘：研發(fā)+產品+生態(tài)研發(fā)：海外龍頭均具備極強的研發(fā)實力以

Synopsys與

Cadence為例，2020

年兩家公司分別研發(fā)費用支出為

12.8

億

美元和

10.3

億美元，Synopsys的研發(fā)費用率常年保持在

35%左右，Cadence的研發(fā)費用率常年保持在

40%左右，顯著超過其他類工業(yè)軟件公司。產品：實現全工具鏈、全產品線的“全家桶式”覆蓋三巨頭基本實現了

EDA領域的全工具鏈覆蓋，多個拳頭產品處于行業(yè)領先地位。

EDA巨頭們致力于平臺化發(fā)展，打造

IC設計的產品閉環(huán)，為客戶提供全流程

的服務。但由于芯片

IC設計流程復雜、環(huán)節(jié)眾多，涉及到

90

多種不同技術。

復盤海外

EDA三巨頭不難發(fā)現，EDA軟件行業(yè)的發(fā)展史就是一部行業(yè)并購史，

三巨頭累計參與的并購次數超過

200

次，三巨頭也經歷了無數次的兼并收購才

實現了IC設計全流程的覆蓋。以Synopsys為例，自1990年收購Zycad的VHDL仿真業(yè)務開啟了其并購之后，在

2001

年收購了

Avant!，使公司成為歷史第一

家實現前后端完整

IC設計方案的

EDA廠商，公司也一舉成為行業(yè)第二，2012

年又收購了全球第四大

EDA廠商

Magma，顯著提升了其時序收斂能力。生態(tài)：與頭部

Foundry和

Fabless深度捆綁綁定頭部

Foundry不僅代表了市場份額，更意味著工藝的領先優(yōu)勢。前文

提及了

Fabless、Foundry與

EDA三者間的三角關系，Fabless所使用的

PDK是由

Foundry提供，并反映

Foundry最新工藝的設計數據包。同時，

EDA工具輸出的版圖是交由

Foundry生產，因此

EDA軟件與生產工藝是強耦合關系。在摩爾定律的驅動下，每一次制程與工藝的更新，都要帶動

EDA軟件的同步更新，與頭部

Foundry的深度綁定與合作，能夠使

EDA軟件廠商在早期便參與到新一代工藝的研發(fā)過程中，進一步占據技術的領

先優(yōu)勢?！癊DA工具全家桶+IP授權”打造了豐富、完整的

IC設計生態(tài)。如

Synopsys、Cadence等都擁有著海量

IC設計所必需的

IP，如接口類

IP更是每一顆

SoC都必不可少的。因此，Fabless客戶的研發(fā)體系與

IP授

權是強耦合的，這也進一步提升了客戶的遷移成本。同時，由于半導體

IP公司都是需要經歷了長期的研發(fā)投入才積累出來的，技術護城河較高。這

都造成了

EDA三巨頭贏者通吃的局面。三、本土

EDA廠商究竟實力如何？發(fā)展歷程：我們是如何被“卡住了脖子”？在建國初期，受困于“巴統”的禁運，國外

EDA無法進中國，中國的集成電路

產業(yè)發(fā)展倍受掣肘。在

1986

年，中國動員了全國

200

多位專家齊聚北京，研

發(fā)中國自有的集成電路計算機輔助設計系統“熊貓系統”，在

1992

年首套熊

貓系統問世，也這是中國第一個大型

ICCAD系統。1994

年，隨著“巴統”取消對中國禁運，“造不如買”的大潮讓海外

EDA公

司以技術成熟、價格便宜的工具快速占領了國內

EDA市場。因此，自

1994

到

2008

年，國家對國產

EDA的支持非常有限，中國

EDA產業(yè)陷入發(fā)展低谷，與

海外差距逐漸拉大。2008

年，隨著國家核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品（核高基）重

大科技與項目正式進入實施階段，

2009

年，華大九天作為“EDA國家隊”從

華大集團

EDA部門獨立出來，繼承了熊貓系統的核心技術，承擔了十一五、十

二五“核高基”專項計劃，本土

EDA行業(yè)也重新迎來了發(fā)展的曙光。中美科技摩擦加劇，EDA軟件成為美國對華封鎖的武器。隨著

18

年以來中美

科技摩擦的加劇，以及逆全球化的潛在風險不斷增加，美國對中國高新技術產

業(yè)的限制逐步加深，尤其在集成電路和

EDA工具領域體現的較為明顯。例如在

2019

年

EDA三巨頭終止了與華為海思的合作，為國產芯片的發(fā)展蒙上一層陰

影。國家政策大力扶持

EDA行業(yè)發(fā)展，加快攻破集成電路行業(yè)的”卡脖子“技術。

當前國際形勢下，使得工業(yè)生產的獨立、安全、自主上升到國家安全層面。近

年來，中國陸續(xù)出臺了大批鼓勵性、支持性政策，加速

EDA工具軟件的進口替

代，加快攻克重要集成電路領域的“卡脖子”技術，有效突破產業(yè)瓶頸，牢牢

把握創(chuàng)新發(fā)展主動權。企業(yè)巡禮：發(fā)展幾經波折，行業(yè)終迎曙光國產

EDA行業(yè)迎來資本市場認可。自

2009

年華大九天成立，國內也涌現出了

一批像概倫電子、廣立微電子、國微思爾芯、芯和半導體、芯華章、芯愿景等

EDA領域的創(chuàng)業(yè)型公司。隨著國家政策對

EDA領域的持續(xù)扶持，行業(yè)也開始

受到市場關注。自

2019

年起，中國

EDA初創(chuàng)企業(yè)的融資環(huán)境顯著改善，EDA作為產業(yè)底層技術的核心價值開始受到市場追捧，這其中不乏高瓴資本、紅衫

資本、深創(chuàng)投、英特爾投資、國家大基金、中芯聚源等知名投資機構的身影。

在

IPO的進程上，華大九天與概倫電子已完成輔導，并已提交

IPO申請書；芯

愿景曾在

2020

年獲得科創(chuàng)板

IPO受理，后于同年撤回上市申請，并于

21

年

6

月宣布轉戰(zhàn)主板上市；此外，目前接受機構上市輔導的企業(yè)還有廣立微與國微

思爾芯兩家。發(fā)展現狀：仍與海外巨頭存在諸多差距第一，缺少全流程的解決方案國產

EDA目前仍不能實現全工具鏈覆蓋。由于

EDA工具鏈非常長，涉及軟件

種類，國內大多從某一環(huán)節(jié)單點切入，部分流程與環(huán)節(jié)具備較強競爭力。像華

大九天在模擬

IC領域優(yōu)勢明顯，而概倫電子則在存儲器領域儲備較深。但對于

客戶而言，即便是采購國產

EDA軟件的意愿高漲，但本土廠商仍無法為其提供

平臺式的產品服務，客戶依舊需要購買大量海外三巨頭的產品，再搭配本土較

為成熟的解決方案使用。第二，難以匹配目前的先進工藝由于缺乏頭部

foundry合作，導致難以匹配目前最先進的工藝是國產

EDA廠商

面臨的根本障礙。由于海外三巨頭與頭部

Foundry長期捆綁，因此，其始終處

于工藝的領先地位。而國產廠商缺乏與頭部

Foundry的合作，導致其

EDA工

具對先進工藝的支持不夠，導致國產

EDA工具在高端芯片領域幾乎沒有份額。

即便是華大九天，其大多數工具仍無法支持

28nm以下的制程。第三，本土

EDA行業(yè)人才匱乏、融資渠道單一缺錢：EDA行業(yè)資金消耗巨大，需要長期的資金投入。以

Synopsys為例，

僅

2020

財年單年的研發(fā)投入

12.8

億美金，約

80

多億人民幣，而國內

EDA龍頭華大九天過去十年累計的研發(fā)支出僅十億余元人民幣左右，研發(fā)投入

與海外差距較大。由于行業(yè)投資回報期較久，因此較難有效吸引社會資金

進入，致使本土

EDA企業(yè)融資渠道相對狹窄。缺人：EDA開發(fā)工程師需同時理解數學、芯片設計、半導體器件和工藝，

對綜合技能要求很高。培養(yǎng)一名

EDA研發(fā)人才，從高校課題研究到從業(yè)實

踐的全過程往往需要

10

年左右的時間。由于

EDA軟件開發(fā)研究的周期長，

投入與產出比率低，行業(yè)整體薪酬偏低，導致本土人才流失嚴重。目前，

本土

EDA專業(yè)人才有限，根據賽迪智庫的數據顯示，2020

年中國

EDA行業(yè)僅有

4400

余名人才，其中半數以上就職于外資企業(yè)。從單體企業(yè)來

看，與國際巨頭差距更大，以

Synopsys為例，其在全球擁有近

1.2

萬名

EDA研發(fā)人員，而華大九天作為研發(fā)隊伍最龐大的本土公司，目前僅

300

余名研發(fā)人員。四、未來，EDA行業(yè)又有哪些趨勢？后摩爾時代對

EDA技術提出更高的要求后摩爾時代的集成電路技術演進方向主要包括延續(xù)摩爾定律（MoreMoore）、

擴展摩爾定律（MorethanMoore）以及超越摩爾定律（BeyondMoore）三類。延續(xù)摩爾定律（MoreMoore）方向：建立在摩爾定律基礎上的生產工藝

特征尺寸的進一步微縮。單芯片的集成規(guī)模呈現爆發(fā)性增增長，對

EDA工

具的設計效率提出更高要求；擴展摩爾定律（MorethanMoore）方向：增加系統集成的多重功能為目

標的芯片功能多樣化發(fā)展。伴隨邏輯、模擬、存儲等功能被疊加到同一芯

片，EDA工具需具備對更強復雜功能設計的支撐能力；超越摩爾定律（BeyondMoore）方向：通過三維封裝（3DPackage）、

系統級封裝（SiP）等方式實現器件功能的融合和產品的多樣化。新工藝、

新材料、新器件等的應用要求

EDA工具的發(fā)展在仿真、驗證等關鍵環(huán)節(jié)實

現方法學的創(chuàng)新。人工智能技術將扮演更重要的角色人工智能技術應用于

EDA領域始于

20

世紀

80

年代，一直以來，運算能力不

強、AI性能不理想、芯片設計的數據需求量不夠大等因素導致

AI技術與

EDA的融合并不充分。近年來，伴隨芯片設計基礎數據量的不斷增加、系統運算能

力的階躍式上升，讓開發(fā)者更有能力處理運算密集的復雜任務，這讓

AI技術在

EDA領域的應用愈發(fā)成熟。目前，借助

AI算法，EDA工具可以幫助客戶實現

最優(yōu)化的功耗、性能、面積目標，開發(fā)性能更高的終端產品。此外，具備

AI特

性的

EDA工具在通過對既有設計訓練學習的基礎上，大幅提升芯片設計驗證效

率，助力芯片設計企業(yè)提升產品研發(fā)效率。2017

年美國國防部高級研究計劃局推出的“電子復興計劃（ERI）”中的電子

設備智能設計（IDEA）項目，描繪出新的

AI技術賦能

EDA工具發(fā)展目標與方

向。其中提出目標實現“設計工具在版圖設計中無人干預的能力”，即通過人

工智能和機器學習的方法將設計經驗固化，進而形成統一的版圖生成器，以期

實現通過版圖生成器在

24

小時之內完成

SoC、SiP和

PCB的版圖設計。各大

EDA巨頭也在積極布局人工智能技術。Cadence發(fā)布了基于機器學習引

擎的更新版數字全流程工具，支持全流程集成，吞吐量最高提升

3

倍，PPA最

高提升

20%，目前該工具廣泛應用于汽車、移動、網絡、高性能計算和

AI等各

個領域；Mentor的

MachineLearningOPC可以將光學鄰近效應修正（OPC）

輸出預測精度提升到納米級，同時將執(zhí)行時間縮短

3

倍。而在此之前，完成同

樣的工作量，需要

4000

個

CPU不間斷地運行

24

小時，而在

LFD中，通過機

器學習既解決了海量未標記數據的提取，同時也通過訓練好的數據使預測更加

精準。結果顯示，與基于全芯片模型的仿真相比，在保持最佳精度的同時還使

性能提高了

10-20

倍。IC設計上云成為行業(yè)的重要趨勢隨著

IC設計復雜度的不斷提升，IC設計公司都會面臨計算資源需求激增、EDA峰值性能需求難以被滿足，深工藝數據遷移的消耗成本，多項目并行發(fā)生的資

源搶奪以及辦公地點限制帶來的效率影響等，這些問題都會直接影響芯片的研

發(fā)周期以及研發(fā)成本，提升研發(fā)的效率。過去安全隱患一直是限制

IC設計上云

的關鍵阻礙，企業(yè)擔心其核心知識產權、工藝設計套件等高度敏感數據的安全

性。近年來，伴隨相關技術的逐漸成熟，用戶使用習慣的改善，“云計算+EDA工具”的模式開始逐漸得到認可。彈性算力：云算力最達的優(yōu)勢是彈性算力。對于大型

IC設計公司而言，存

在足夠多的并發(fā)芯片項目并行進行研發(fā)和迭代，算力之間的波峰波谷彼此

間有互補關系，因此，云算力通過動態(tài)優(yōu)化的方法，平滑多項目并行帶來

的資源搶奪問題；節(jié)約成本：以

7nm芯片為例，設計費用約在

2

億美元，其中

EDA費用占50%，算力占

20%，人力成本占

20%，上云既能優(yōu)化算力，又能優(yōu)化

EDA軟件購買成本。摩爾精英基于微軟云

Azure測算了基于單顆大芯片所需算

力的成本節(jié)省分析，按照單芯片全流程上云、單芯片后端上云以及單芯片

STA節(jié)點上云三種情景針對私有化機房與公有云租賃模式做了對比，公有

云模式在成本商優(yōu)勢顯著。微軟公有云

MicrosoftAzure也瞄準了

EDA上云這一行業(yè)契機，聯合集成電路

產業(yè)鏈上的合作伙伴，推出了本地基礎設施與公有云結合的混合部署模式。把

客戶敏感數據放在本地端，再通過整合方案將云端跟本地端結合起來，利用云

端龐大的算力加速

EDA運算。這樣既能夠保證客戶的數據隱私安全，也能夠有

效利用好云端算力。例如，Azure與西門子

Mentor與

AMD合作，在微軟

Azure云環(huán)境中的

AMDEPYC服務器運行

Mentor產品

Calibre進行驗證所需的步驟，顯著縮短了

IC設計時間，7nm芯片的物理驗證周期縮短了

2.5

倍；不只

Mentor，Azure與臺

積電、Synopsys也都在進行深度合作。此外，Synopsys與

SamsungFoundry已合作推出了三星

SAFE云設計平臺，

從而使

SoC團隊能夠使用

Synopsys的

EDA產品和

SamsungFoundry的工藝

技術來進行云端設計。五、華大九天是規(guī)模最大、產品線最全的國產

EDA工具商公司概況：國內

EDA領域的絕對龍頭公司是國內規(guī)模最大、產品線最完整、綜合技術實力最強的

EDA工具提供商。

華大九天成立

2009

年，自成立以來一直聚焦于

EDA工具的研發(fā)工作。公司初

始團隊部分成員曾參與中國第一款具有自主知識產權的全流程

EDA系統——

“熊貓

ICCAD系統”的攻關任務。公司承擔了國家“核心電子器件、高端通用

芯片及基礎軟件產品”重大科技專項中的“先進

EDA工具平臺開發(fā)”與“EDA工具系統開發(fā)及應用”兩項

EDA相關課題。公司是國內最早從事

EDA研發(fā)的

企業(yè)之一，多年來始終專注于

EDA工具軟件的開發(fā)、銷售及相關服務，已經成

為國內規(guī)模最大、產品線最完整、綜合技術實力最強的

EDA企業(yè)。

公司產品實力受到業(yè)界的廣泛認可，曾榮獲“第二屆集成電路產業(yè)技術創(chuàng)新獎

（成果產業(yè)化獎）”、“中國半導體創(chuàng)新產品和技術獎”、“第八屆中國電子

信息博覽會創(chuàng)新獎”等多項榮譽。憑借優(yōu)質的產品與服務，公司與國內外芯片

設計主要企業(yè)、晶圓制造代工主要企業(yè)、平板顯示電路設計主要企業(yè)均建立了

良好的業(yè)務合作關系，并通過持續(xù)的技術優(yōu)化和產品迭代穩(wěn)定與深化客戶合作。公司無實際控制人，國務院旗下的中國電子集團合計持有公司

31.70%的股份。

公司發(fā)擬公開發(fā)行股份數為發(fā)行后公司總股本的

20%，發(fā)行后，公司持股

5%

以上股東為中國電子有限、九創(chuàng)匯新、上海建元、中電金投、大基金和中小企

業(yè)基金。其中，中國電子信息產業(yè)集團有限公司通過中國電子有限公司和中電

金投合計持有公司

31.70%的股權，其他股東股權較為分散，公司股東任何一方

均無法單獨以其持有的股份所享有的表決權控制本公司半數以上表決，因此，

公司無實際控制人。公司管理層產業(yè)經驗豐富，董事長為熊貓

ICCAD系統工具的親歷者。公司核

心管理層均為產業(yè)背景及相關領域研究生學歷，專業(yè)能力出眾。華大九天前身

為華大集團的

EDA部門，多數高管自創(chuàng)業(yè)之初便跟隨公司一同成長，核心管理

層人員穩(wěn)定，有利公司長期發(fā)展。公司主要從事

EDA工具軟件的開發(fā)、銷售及相關服務。EDA工具是集成電路

領域的上游基礎工具，應用于集成電路設計、制造、封裝、測試等產業(yè)鏈各個

環(huán)節(jié)。公司的主要盈利模式如下：軟件授權：公司

EDA工具軟件主要通過授權模式向客戶銷售，收取授權費，

公司對具體

EDA工具軟件產品的授權一般以合同約定的時間周期為限；定制開發(fā)：公司的技術開發(fā)服務業(yè)務主要按具體項目向客戶收取服務費用，

一般按照項目工作量和技術難度等因素綜合定價。公司提供模擬電路、集成電路、平板顯示以及晶圓制造領域的

EDA工具。公

司主要產品包括模擬電路設計全流程

EDA工具系統、數字電路設計

EDA工具、

平板顯示電路設計全流程

EDA工具系統和晶圓制造

EDA工具等

EDA工具軟件，

并圍繞相關領域提供技術開發(fā)服務。值得一提的是，公司是中國唯一能夠提供

模擬電路設計全流程

EDA工具系統的本土

EDA企業(yè)。財務分析：過去兩年營業(yè)收入

CAGR達

66%公司作為少數具備

EDA工具軟件產業(yè)化能力的企業(yè)，業(yè)績保持高速增長。雖

然國內

EDA行業(yè)仍由國際三巨頭占據主導地位，但公司占國內

2020

年

EDA市場份額約

6%，緊隨國際三巨頭之后，成為國內市場第四大

EDA工具企業(yè)。

國內

EDA行業(yè)的持續(xù)增長和公司市場份額的不斷提升帶動了公司收入的持續(xù)

增長，公司在

18-20

年實現營業(yè)總收入

1.51

億元、2.57

億元（+70.20%）、

4.15

億元（+61.48%）；公司與國內外主要集成電路設計企業(yè)、晶圓制造企業(yè)、

平板廠商建立良好的業(yè)務合作關系，并通過持續(xù)的技術優(yōu)化和產品迭代穩(wěn)定與

深化客戶合作，具備較高的盈利能力和持續(xù)發(fā)展的空間。公司在

18-20

年實現

歸母凈利潤

0.49

億元、0.57

億元（+16.33%）、1.04

億元（+82.46%）。EDA軟件銷售為公司主要收入來源，營收占比近九成：EDA軟件銷售：以銷售公司自主研發(fā)的四大類

EDA工具軟件為主，公司

18-20

年

EDA軟件銷售收入占營收比重

92.93%、84.67%、84.96%，是

公司最主要的收入來源，收入復合增長率達

61.12%；技術開發(fā)服務：基于在集成電路領域多年積累的經驗和能力，以及建立的

自動化設計服務流程，為集成電路設計和制造客戶提供技術開發(fā)服務，公

司18-20年技術開發(fā)服務收入占營收比重分別為7.07%、15.33%、15.04%，

復合增長率達

145.84%，主要原因是公司的單筆服務合同平均金額不斷提

升以及大量新客戶開拓。公司盈利能力較強，毛利率始終保持較高水平。公司在

18

-20

年毛利率分別為

95.35%、88.65%、88.68%，公司毛利率呈下降趨勢主要原因在于技術開發(fā)服

務占比的提升。由于

EDA軟件為標準化產品，不針對特定客戶，相應開發(fā)成本

全部計入期間研發(fā)費用，技術開發(fā)服務以定制化服務為主，需要投入的人工成

本和委外費用較大，毛利相對較低，公司

18-20

年技術開發(fā)服務毛利率分別為

34.25%、25.96%、24.74%。公司三費控制穩(wěn)定，現金流狀況穩(wěn)中向好。公司管理活動的規(guī)模效應開始凸顯，

近三年管理費用率持續(xù)下降，分別為

24.76%、18.62%、15.29%；大多數主要

客戶均與公司具有較長的合作歷史，客戶粘性較大，服務成本相對較低，公司

18-20

年銷售費率控制穩(wěn)定，分別為

16.45%、18.28%、16.30%。核心優(yōu)勢：繼承“熊貓”衣缽，模擬與

FPD優(yōu)勢明顯華大九天作為國內

EDA軟件的絕對龍頭，2020

年在中國

EDA市占率約

6%，

居本土企業(yè)首位，份額占比保持在

50%以上。公司前身為華大集團

EDA部門，

繼承了首部國產

EDA熊貓系統，核心團隊深耕行業(yè)三十年，技術優(yōu)勢十分顯著。

公司的

EDA工具軟件產品和服務覆蓋模擬電路設計、數字電路設計、平板顯示

（FPD）電路設計和晶圓制造等領域，在模擬電路、平板顯示電路設計領域能

夠實現全流程

EDA工具的覆蓋。公司的模擬電路設計全流程

EDA工具系統是

全球領先的模擬電路設計全流程

EDA解決方案之一，尤其在平板顯示電路設計

領域，公司更是成為全球唯一能提供全流程設計解決方案的供應商。公司維持高比例研發(fā)投入，技術驅動公司業(yè)績長期增長。公司

2018-2020

年度

研發(fā)費用占營業(yè)收入的比例為

49.81%、52.50%、44.22%，且公司的研發(fā)費用

均在發(fā)生當期進行費用化處理，未進行資本化。公司在保持現有核心技術不斷

迭代、改進和優(yōu)化的基礎上，積極學習吸收、研究和開發(fā)新產品、新技術；截

至到

2020

年底，公司共擁有已授權發(fā)明專利

144

項，軟件著作權

50

項；同時，

公司還建立了一套全方位、多層次、系統化的可持續(xù)研發(fā)體系與創(chuàng)新機制，重

視科研人員的激勵機制，截至

2020

年底，公司研發(fā)人員占總員工比例達到

67.51%。公司作為國內

EDA行業(yè)的龍頭企業(yè)，致力于面向集成電路產業(yè)提供一站式

EDA工具軟件產品及相關服務，EDA工具軟件產品和相關服務已廣泛獲得客

戶認可，公司與

K1、上海華虹、京東方、惠科股份、上海兆芯、TCL等廠商建

立建立了良好的業(yè)務合作關系，

并通過持續(xù)的技術優(yōu)化和產品迭代穩(wěn)定與深化

客戶合作。公司的重點客戶在所屬領域具有技術代表性和先進性，更會在業(yè)內

產生較強的示范效應，助力公司開拓新市場、達成新合作。上市公司平臺有望助力公司持續(xù)拓寬業(yè)務版圖。公司有望成為國內

EDA軟件第

一股，將具備顯著的先發(fā)優(yōu)勢與資金實力。一方面，由于

EDA行業(yè)需要持續(xù)、

長期的研發(fā)投入，因此，多樣化的融資渠道有利于

EDA軟件公司的長期發(fā)展，

另一方面，充沛的資金優(yōu)勢將有助于公司通過外延并購、股權投資等方式快速

拓寬業(yè)務邊界，加快打造

EDA軟件的平臺型公司，以實現芯片設計全流程的覆

蓋。六、看好

EDA軟件國產替代的投資機會概倫電子——專注于器件建模和電路仿真領域概倫電子成立于

2010

年

03

月，在器件建模和電路仿真兩大

IC制造和設計環(huán)

節(jié)具備國際市場競爭力，能夠支持

7nm/5nm/3nm等先進工藝節(jié)點和

FinFET、

FD-SOI等各類半導體工藝路線。公司自成立之初，創(chuàng)始團隊便以“提升集成電

路設計和制造競爭力的良率導向設計（DFY）”理念為指導進行前瞻性的技術

研發(fā)和產品布局，較早地進行了設計-工藝協同優(yōu)化（DTCO）方法學探索和實

踐，有助于加快工藝開發(fā)和芯片設計進程，提高集成電路產品的良率和性能，

增強集成電路企業(yè)整體市場競爭力。公司核心創(chuàng)始團隊多數有

Cadence工作經歷，技術實力強勁。公司創(chuàng)始人兼

董事長劉志宏，香港大學電子電氣工程博士，曾擔任

EDA巨頭

Cadence全球

副總裁。公司核心團隊成員多數有

Cadence工作背景，產業(yè)背景豐富，技術實

力強勁。公司營收保持高速增長，20

年已實現盈利。公司

18-20

年度實現營業(yè)收入

0.52

億元、0.65

億元、1.37

億元，年均復合增速達

62.31%，公司同期實現歸母凈

利潤-790.32

萬元、-8.77

億元、0.29

億元，已實現盈利；公司同期毛利率分別

為

96.99%、95.86%、89.81%，毛利率維持在較高水平。公司主要提供四大類產品及服務包括制造類

EDA工具、設計類

EDA工具、半

導體器件特性測試儀器和半導體工程服務。制造類

EDA工具：主要用于晶圓廠工藝平臺的器件模型建模，為

IC設計

階段提供工藝平臺的關鍵信息，作為該階段電路仿真及驗證的基礎。公司

的器件建模及驗證

EDA工具具有國際影響力，包括了臺積電、三星電子、

聯電、格芯、中芯國際等全球前十大晶圓代工廠中的九家都是公司的客戶。設計類

EDA工具：主要用于

IC設計階段的電路仿真與驗證，優(yōu)化電路的

性能和良率。公司電路仿真及驗證

EDA工具已在全球存儲器取得一定競爭

力，客戶包括了三星電子、SK海力士、美光科技等全球規(guī)模前三的存儲器

廠商；半導體器件特性測試儀器：該儀器用來測量半導體器件各類特性的工具，

所采集的數據也是器件建模及驗證

EDA工具所需的數據來源，兩者具有較

強的協同效應；半導體工程服務：為客戶提供專業(yè)的建模和測試等服務，幫助客戶快速、

有效地使用公司產品，增加客戶粘性，公司客戶包括了臺積電、三星電子、

聯電、中芯國際等全球前五大晶圓廠中的四家。公司收入結構方面，在

2020

年，（1）根據產品類型劃分：制造類

EDA工具

營收占比最大為

43.23%，設計類

EDA工具營收占比

25.99%，半導體器件特

性測試儀器營收占比

17.84%，半導體工程服營收占比為

12.94%；（2）根據

商業(yè)模式劃分：主要可以分為

EDA軟件授權收入、產品銷售收入以及工程服務

收入三類，其中

EDA軟件授權收入占比最大，達到

69.22%。公司核心產品的年均客單價持續(xù)提升。在

18-20

年，公司核心產品的年均客單

價持續(xù)提升，其中，器件建模及驗證

EDA工具從

56.14

萬元提升到

92.54

萬元，

電路仿真及驗證

EDA工具從

59.05

萬元年提升到

118.7

萬元。廣立微——專注于良品率分析和電性測試技術廣立微成立于

2003

年，是領先的集成電路

EDA軟件與晶圓級電性測試設備供應商，公司專注于芯片成品率提升和電性測試快速監(jiān)控技術。公司自成立以來，

始終秉承持續(xù)技術創(chuàng)新的發(fā)展理念為客戶不斷創(chuàng)造價值。截至目前，公司的客

戶涵蓋了三星電子等

IDM廠商，華虹集團、粵芯半導體、合肥晶合、長鑫存儲

等

Foundry廠商以及部分

Fabless廠商。公司多年來持續(xù)在

EDA軟件、測試

芯片設計、電性參數測試、數據分析工具等方向研發(fā)投入，獲得了第三屆“IC創(chuàng)新獎”之技術創(chuàng)新獎，被評定為國家重點軟件企業(yè)。公司致力于集成電路成品率提升領域。公司利用業(yè)界領先的高效測試芯片自動

設計、高