电子行业EDA深度报告：半导体赋能基石，国产突围势在必行
（报告出品方/分析师：民生证券 方竞 ）
1 EDA 用于 IC 自动化辅助设计，是集成电路赋能基石
1.1 EDA 是集成电路行业的基石
EDA 处于集成电路产业上游，为 IC 设计、制造等提供自动化辅助设计服务。EDA（电子设 计自动化 Electronic design automation）是指利用计算机辅助来完成超大规模集成电路芯片 的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的软件工具。
EDA 是集成电路产业链最上游、最高端的产业，驱动着芯片设计、制造和终端应用的发 展。利用 EDA 工具，设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子**，完成电子产品从电路设计、性能分析到设计出 IC 版图或 PCB 版图的整个过程，优化芯片制造工艺，驱动芯片产业链下游环节发展。
EDA 杠杆效应较大，是集成电路产业乃至全球数字经济的基石。
从市场规模来看，根据 SEMI 的数据，2020 年全球 EDA 行业市场规模为 114.67 亿美元，支撑着年产值几百亿美元的 IC 设备行业、年产值几千亿美元的 IC 制造行业、年产值几万亿美元的电子产业、以及年产值几十万亿美元的数字经济。EDA 是这条倒金字塔型产业链的基石，是集成电路、电子信息、乃至全球数字经济的赋能者。
EDA 可以降低芯片设计风险、减少试错成本。
由于芯片产品一经制造就无法更改，其设计的复杂度和高昂的制造和研发费用决定了需要通过 EDA 进行虚拟的设计、模拟和**，EDA 工具在此过程中可用于：
1）降低设计风险。芯片设计本身具有风险，需要大量验证流程和工作， EDA 能够将复杂物理问题用量化模型高度精确表述，在虚拟软件中模拟电路过程，再现芯片开发过程中的各种效应，从而发现潜在设计**和风险；
2）减少试错成本。EDA 能够确保在逻辑功能正确的前提下，模拟和分析得出特定半导体工艺在各种条件下性能、功耗、成本等的最优解，解决多目标约束问题，减少试错成本；
3）验证模型一致性，确保多个设计环节中芯片保持逻辑功能一致。
EDA 工具技术的进步和应用一直以来是推动芯片设计成本保持在合理范围的重要方式，根 据加州大学圣迭戈分校 Andrew Kahng 教授在 2013 年的推测，2011 年设计一款消费级应用 处理器芯片的成本约 4000 万美元，如果不考虑 1993 年至 2009 年的 EDA 技术进步，相关设计成本可能高达 77 亿美元，EDA 技术进步让设计效率提升近 200 倍。
1.2 EDA 应用于集成电路各个环节
EDA 工具可分类为：IC 设计软件、电子电路设计与**工具、PCB 设计软件、PLD 设计工 具等。
1）IC 设计软件涵盖了设计输入、逻辑综合、布局布线、物理验证、模拟电路**器等子工具，Synopsys、Cadence、Mentor Graphics 为全球主要的 IC 软件供应商；
2）电子电路设计与**工具主要是帮助设计人员通过模拟电路设计进行分析和改进优化，现有主流工具包括 SPICE、EWB 等；
3）PCB 设计软件用于画板级电路图、布局布线和**，主流软件包括 Protel、Cadence PSD 等；
4）PLD 设计工具是一种由用户根据需要自行构造逻辑功能的数字集成电路，主要厂商有 ALTERA 和 Xilinx。
根据所设计的集成电路类型不同，EDA 主要分为数字电路设计的 EDA 工具和模拟电路设计 的 EDA 工具。
另外，平板显示电路的设计环节也需要相应的平板显示电路设计 EDA 工具支撑。集成电路制造环节不仅需要工艺中涉及工艺开发、良率优化的 EDA 工具，也需要模拟设计和数字设计相关的 EDA 工具辅助，EDA 架起了设计和制造沟通的桥梁。
（1）数字电路设计
传统的数字芯片设计方法是自底向上的，即首先确定构成**的最底层的电路模块或元件的结构和功能，然后根据主**的功能要求，将它们组合成更大的功能块，使它们的结构和功能满足高层**的要求。
从绘制硅片版图开始，由版图级、门级、RTL 级、行为级、功能级，直至**级的设计，自底向上的设计方法导致任何一级出现错误都必须从头开始。
EDA 的出现和快速发展使得自顶向下的设计方法成为可能。自顶向下的设计方法即先定义 **最高逻辑层次的功能模块，而后根据顶层模块的需求来定义子模块，然后逐层继续分解，最终达到底层物理设计。
设计过程包括从自然语言说明到 VHDL 的**行为描述，从模块分解、RTL 模型建立、门级电路生成到物理布线实现底层电路，抽象级别由高到低。
（2）模拟电路设计
模拟芯片主要包括电源管理芯片和信号链芯片，模拟芯片设计流程主要包括行结构设计、版 图设计、功能和物理验证，这一流程包括原理图编辑、电路**、版图编辑、物理验证、寄生参数提取、可靠性分析等环节。
在模拟电路设计的各个环节均需要用到 EDA 工具，包括原理图编辑工具、版图编辑工具、电路**工具、物理验证工具、寄生参数提取工具和可靠性分析工具等。
（3）平板显示电路设计
平板显示设计 EDA 面向面板厂商，FPD 设计流程包括电路原理图设计、布图设计、电路仿 真、电路布图寄生参数提取、电路设计验证等，类似于模拟集成电路的设计流程，但也有其独特的设计流程和设计方法。与集成电路设计类似，EDA 也是平板显示电路设计的基石。
（4）晶圆制造
EDA 不仅应用于芯片设计环节，也广泛应用于晶圆制造，是连接集成电路设计和制造两个 环节的桥梁和纽带。
在工艺平台开发阶段，晶圆厂完成半导体器件和制造工艺的设计后，需要借助 EDA 工具建立器件模型、生成 PDK 以及 IP 和标准单元库，此外晶圆制造过程中光刻计算、良率提升也需要借助 EDA 大数据软件工具。
晶圆制造 EDA 工具包括器件模型提取工具、工艺和器件**（TCAD）、PDK 开发与验证、计算光刻、掩膜版校准、掩膜版合成和良率分析等工具。
1.3 摩尔定律推动 EDA 不断发展
在 EDA 出现以前，由于当时的集成电路复杂度远不及现在，设计人员必须手工完成集成电路的设计、布线等工作。随着半导体行业的发展，集成电路的复杂程度呈几何式上升。
一方面，根据摩尔定律，集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔 18-24个月便会增加一倍，设计人员必须使用 EDA 工具设计几十万到数十亿晶体管的复杂集成电路，以减少设计偏差、提高流片成功率及节省流片费用。
另一方面，集成电路工艺制程不断微缩，晶圆制造、封测 EDA 工具亦在不断向新材料、新工艺方向演进。
EDA 技术经历了智能化程度不断提高的三个发展阶段：
1）早期 CAD 阶段。设计人员早期依靠手工完成电路图的输入、布局和布线。20 世纪 70 年 代起，中小规模集成电路开始出现，由于传统的手工制图方式效率低、花费大、周期长，设计人员开始借助于计算机完成电路图、PCB 的设计，将设计过程中高重复性的繁杂劳动，如布图布线工作用 CAD（Computer Assist Design）工具代替，主要功能是交互图形编辑，设计规则检查，解决晶体管级版图设计、PCB 布局布线、门级电路模拟测试等。
2）EDA 发展阶段。20 世纪 80 年代是 EDA 技术的发展和完善阶段，即进入到 CAE（Computer Assist Engineering Design）阶段。由于集成电路规模的逐步扩大和电子**的日趋复杂，人们进一步开发设计软件，将各个 CAD 工具集成为**，从而加强了电路功能设计和结构设计，该时期的 EDA 技术已经延伸到半导体芯片的设汁，生产出可编程的半导体芯片。
3）EDA 成熟阶段。20 世纪 90 年代以后半导体技术持续飞速发展，单个芯片上可集成的晶 体管数量达到上亿个，这给 EDA 技术提出了更高的要求，出现了以高级语言描述、**级**和综合技术为特征的 EDA 技术。同时也促进了 EDA 技术的大发展，各公司相继开发出大规模的 EDA 软件**。（报告来源：远瞻智库）
2 全球 EDA 行业呈现寡头垄断趋势
2.1 全球 EDA 行业市场规模稳步成长
全球 EDA 市场规模稳步增长。近年来，随着半导体集成电路技术的迅速发展，全球芯片设 计、制造中对 EDA 工具需求加大，EDA 市场规模逐年递增。
根据 SEMI 的数据，2020 年全球 EDA 市场规模为 114.67 亿美元。同比增速为 11.62%，2012-2020 年复合增速为 7.28%。虽然相对于千亿美元以上规模的集成电路产业，EDA 市场规模相对较小，但 EDA 是整个集成电路产业的根基。
CR3 占据全球 EDA 市场 77.7%份额，行业垄断特征明显。
经过 30 余年的发展整合，全球 EDA 行业呈现较为明显的寡头垄断特征，根据赛迪智库数据，2020 年行业前三大巨头新思科技（Synopsys）、铿腾电子（Cadence）与西门子 EDA（原 Mentor Graphics）占据全球约 77.7% 的市场份额。
我国自主 EDA 软件虽然发展较早，但由于受到西方禁运、特定时期没有受到足够的支持等因素，发展历程曲折而缓慢，国产 EDA 厂商市场占比仍然较小。
技术壁垒、研发周期和资金壁垒是形成高垄断的主因。
1）技术壁垒：根据摩尔定律，半导体行业更新迭代迅速，EDA 工具也需要不断更新升级以跟上产业发展。且 EDA 软件和工艺绑定，工艺每更新一次 EDA 就要同步更新，因此要求进入者需拥有先进的技术设备、大批具有专业知识的研发人员、并积累丰富的研发经验。新进入者面临高昂的进入成本和技术壁垒。
2）客户认证要求高、周期长：芯片设计和制造企业倾向于平台化的 EDA 采购，行业巨头 Synopsys 和 Cadence 通过多年的战略并购从技术层面覆盖了全平台，囊括前端设计、前端**/验证、后端设计、后端**/验证、流片等，实现全流程覆盖。因此目前绝大多数芯片公司采购的都是基于 Synopsys 和 Cadence 的 PDK 工具包。
3）资金壁垒：EDA 软件的持续开发迭代需要大量的资金投入，吸引大量的人才。此外，业内企业在发展壮大的过程中，往往采取兼并收购的方式，具有很高的资金壁垒。
2.2 EDA 三巨头：Synopsys、Cadence、Siemens
EDA Synopsys (新思科技)：成立于 1986 年 12 月，总部位于美国加利福尼州山景城。该公司是 全球领先的 EDA 解决方案提供商及芯片接口 IP 供应商，也是信息安全和软件质量的企业，为全球电子市场提供技术先进的 IC 设计与验证平台，致力于复杂的片上**（SoC）的开发。
Synopsys 完整、集成化的产品组合覆盖了**级设计、IP、设计实现、验证、制造、光学设计、软件开发测试和现场可编程门阵列（FPG+B3A）等解决方案，可帮助设计人员解决所面临的各种关键挑战，如功耗和良率管理、**到芯片验证和实现时间等。这些技术领先的解决方案可帮助 Synopsys 的客户建立竞争优势，既可以使**的产品快速地上市，同时降低开发成本和缩短开发时间。
Cadence（铿腾电子）：总部位于美国加州圣何塞。Cadence 是发展电子设计自动化、软件、硬件和硅智产的公司。客户可使用其产品和服务用于设计和开发复杂的集成电路和电子**。
公司依托其产品和技术为平台设定了四个项目：功能验证、数字集成电路的设计和实现、定制集成电路的设计和验证、**互联设计。
公司的解决方案旨在帮助客户缩短将 IC 或电子设备打入市场的时间，并减少他们的设计、开发和制造成本。公司供应的产品包括 EDA 软件，**硬件以及验证 IP 和设计 IP 两大类知识产权。
Mentor Graphics（现 Siemens EDA）：成立于 1981 年 4 月，总部位于美国俄州威尔森维尔。公司是全球 EDA 的厂商之一，也是电路板解决方案的市场者，主要提供电子设计自动化先进**电脑软件与模拟硬件**，用于自动设计、分析及测试电子**与零组件的电子硬体与嵌入式**软体。
该公司向全球销售其产品，主要面向军工及航空、通讯、电脑、消费电子、半导体、网络、多媒体及运输行业的公司。
2016 年 Mentor Graphics 被西门子收购。
并购整合助力 Synopsys 奠定市场龙头地位。
在进入 20 世纪 90 年代后，为了完善自身业务体系，Synopsys 开启并购扩张策略。
根据 Synopsys 官网数据，1990 年到 1999 年之间 Synopsys 共发起多次并购，在逻辑综合、模拟和测试三大领域确立技术领先定位，在十年期间公司的营收复合增速高达 43.28%。
2000 年后，Synopsys 的并购规模继续扩张，其中 Avanti 的收购助力 Synopsys 公司奠定了市场龙头地位。
2002 年，Synopsys 宣布以 83 亿美元收购与 Cadence 结束长达五年商业机密**的 Avanti 公司，并将 Avanti Astro 产品线直接衔接 Synopsys 前端和后端工具，成为 EDA 行业中第一家能够提供前后端完整 IC 设计方案的 EDA 工具厂商。收购 Avanti 后，Synopsys 在 2003 年第二季度营业收入较去年同期增长 57%，其 EDA 产品营业收入首次超过当时的行业龙头 Cadence。
2008 年后，Synopsys 总营业收入超越 Cadence，成为全球 EDA 行业的龙头，并在未来的 十几年里始终保持着第一名的地位。
Synopsys 自成立三十年来发起了 80 余次规模不等的并购交易，不断寻找行业内已被市场证明的成功产品，或是新兴技术领域的高潜力优质企业进行兼并收购，巩固和扩大了技术实力，逐步发展为平台化、一站式的 EDA 工具龙头企业。
EDA & IP 授权服务双轮驱动。
Synopsys 是最早进入 IP 领域的一批 EDA 厂商之一，1992 年 Synopsys 推出 Design Ware IP，并不断丰富该产品线功能。
随着近十年半导体 IP 市场快速增长， Synopsys 对 IP 领域企业的收购规模逐步扩大，并在 2014 年推出 IP 提速计划，帮助设计人员通过更省力、低集成风险和更短开发周期的方式实现 IP 集成，拓展了 Synopsys 的 IP 产品组合。
目前，Synopsys 目前已成为全球仅次于 ARM 的第二大 IP 授权商，提供众多 IP 授权服务，并在有线接口类别中，Synopsys 市占率排名第一，2018 年其份额达到 45％；在物理 IP 领域也占有约 35％的市场份额。
Cadence：外延并购&自我革新不断扩张。
根据前瞻产业研究院数据，自 1988 年成立后 Cadence 累计发起 62 次并购，从外部获得新的技术突破。
1991 年，Cadence 收购 Valid，进入PCB 设计领域，这次收购之后 Cadence 公司收入和规模出现飞跃，成为当时 EDA 行业的者并保持龙头地位长达近二十年。2010 年后，Cadence 技术创新的速度不断加快。
2013 年，Cadence 推出 Tempus 时序签核解决方案，掀起业界新一轮基于创新技术的数字设计工具浪潮。
2015 年 后，Cadence 重新构建先进数字设计平台产品线，并在功能验证领域、****分析领域寻求新的突破，凭借 Palladium Z1 带领市场进入数据中心级**新时代。
2019 年，Cadence 在****分析领域进行突破，先后推出了 Clarity 和 Celsius 等用于**级的噪声和热分析工具，来应对智能化潮流。
通过多次外延并购和内部整合革新，Cadence 巩固了其行业龙头地位，其产品线涵盖电子设计的完整流程，并不断寻求技术突破，成为智能**设计全流程解决方案提供商。
Mentor Graphic 的 EDA 集成度相对较低，其独有优势在于后端布局布线和 PCB 设计工具。自 1982 年成立开始，Mentor Graphics 总共发起 66 次并购，通过收购多家在 EDA 细分领域技术有独有优势的中小型厂商，实现了企业稳定扩张的目的。尽管 2016 年后 Mentor Graphics 被西门子收购，其仍然保持了在 EDA 行业排名第三的龙头地位。
2.3 国际巨头重视并购扩张、研发投入、人才引进
海外巨头垄断因素一：兼并收购&优秀的整合能力。
EDA 软件分类非常复杂，涉及到上百种不同技术，EDA 三巨头在过去的三十多年里通过多次并购整合，丰富产品布局，形成了全流程解决方案的能力，如：Synopsys 通过收购优质的 EDA 企业，Zycad、Avanti、Magma 等，在逻辑综合、数字前后端和 PT signoff 确立自己的领先地位；Cadence 在模拟**和版图设计方向优势突出，在发展过程中收购了 Quickturn、Japer、Forte 等多家企业；Mentor Graphics 在 PCB 设计方向优势突出，通过并购 VALOR 和 code Sourcery 等助力其巩固 PCB 领域头号地位。
根据前瞻产业研究院数据，截至 2021 年海外三巨头的并购次数均在 60 次以上，优秀的整合能力也是其并购后发展壮大的关键。
海外巨头垄断因素二：高强度持续的研发投入。
由于 EDA 软件和工艺绑定，芯片制造工艺每更新一次，EDA 就要同步更新。
三大巨头始终重视新技术研发，并不断推出领先技术引领行业发展，Synopsys 近年来陆续推出业界最快的**** ZeBu Server-4；以及为完整验证流程提供**性技术支持的 Verification Compiler 验证编译器等；Cadence 发布了功能验证领域突破性产品 Palladium Z1，引领市场进入数据中心级**新时代，此外还推出了 Cadence Clarity 3D 场求解器，进军快速增长的**级分析和设计市场；Mentor Graphics 不断更新发展其全球领先地位的 PCB 设计解决方案。
研发费用方面，三大巨头的研发费用率基本都保持在 30%以上的水平，2021 年 Synopsys 和 Cadence 的研发费用率分别高达 35.80%和 37.95%。
海外巨头垄断因素三：重视人才培养。
EDA 行业作为技术密集型行业，对具备专业知识储备和丰富研发经验的人才需求很大，三大巨头始终坚持行业人才和研发队伍的建设。其中，Synopsys 的全球员工总数和增长速度位列三大巨头第一。截至 2019 年，其全球员工数超过 13800 名，较 2012 年增长了 70.75%，其中研发工程师和应用工程师人数占比超过 80%。
Cadence 目前全球员工数超过 8100 名，较 2012 年增长了 55.77%，其研发和工程人员占比也超过 80%。此外，Synopsys 和 Cadence 都与高校机构有深度合作，向相关专业学生提供多层次进阶教育培训，并提供实习和工作机会进入 EDA 团队。（报告摘要：远瞻智库）
3 国产 EDA 工具市占率较低，点工具成为未来突破口
3.1 我国 EDA 工具发展曲折而缓慢
前期注重自主创新，解禁后国产海外龙头同台竞争。
1994年之前，巴黎统筹委员会对我国实行禁运，禁止向我国销售先进电子 CAD 软件，国外 EDA 工具无法进入我国，在此背景下，我国开始自主研发 EDA 工具。
1988年开始研发 EDA 熊猫**，1991年开发出原型，1993年正式问世。
1994年“巴统”解散，国外 EDA 公司迅速进入我国市场，此时国产 EDA 缺乏国家政策支持， “造不如买”的思维使大多国内企业购买国外 EDA 企业的技术与工具，国产 EDA 面临新的困境。
2008年，国家“核高基”重大科技专项正式进入实施阶段，EDA 领域得到国家支持，诞生出了华大九天、芯愿景等企业。
目前，国产 EDA 软件在产品工艺、技术分析等细分领域具有优势，相关功能已与国际成熟产品接近，个别点工具功能强大，已经拥有多项 EDA 软件技术、工具和特定领域的全流程设计。
国内 EDA 企业尚难提供全流程产品，使下游用户青睐海外厂商。
国内 EDA 企业目前还难以提供全流程的 EDA 产品，无法和海外厂商全套的芯片设计 EDA 解决方案竞争，导致国内下游用户在使用 EDA 软件时不得不依赖于海外厂商。
但国内 EDA 软件在项目定制化、产品兼容性等方面优势开始逐步显现，特别在产品工艺、技术分析等细分领域具有优势，个别点工具功能强大，拥有多项 EDA 软件技术、工具和特定领域的全流程设计。
3.2 EDA 是卡硬件脖子的技术
EDA 是集成电路产业的基础性支柱技术，杠杆效应大，战略地位举足轻重。而美国在 EDA 领域处于绝对垄断地位，以美国公司为首的几大公司基本垄断了所有相关工具的应用和进一步研发，同时我国市场在全球的占比不足 10%。美国逐步加大对我国的打击力度，EDA 是代价最小、见效最快的打击手段。
国产 EDA 工具市场份额仍然较小，国产替代空间较大。
在我国市场，海外巨头高度垄断，国内企业份额较低。2018-2020 年我国 EDA 市场销售额分别为 44.9、55.2、66.2 亿元，而 2018- 2020 年国产 EDA 工具销售额分别为 3.4、6.0、9.1 亿元，占比较小。
国内企业方面，主要 EDA 厂商有概伦电子、华大九天、芯愿景、芯禾科技、广立微电子、博达微电子、蓝海微科技、奥卡思微电子等。
进入我国市场时间早、客户合作密切、培养用户习惯、人才储备是海外巨头垄断的主因。
根据前瞻产业研究院数据，2018-2020 年海外三大厂商 Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics 占 国内市场份额分别为 77.1%、77.4%、77.7%，他们形成高市占率的原因主要在于以下几点：
1）进入我国市场时间早。
在 1994 年“巴统”取消对我国的禁令后，Cadence 就进入了我国市场，次年另两家 EDA 巨头 Synopsys 和 Mentor Graphics 也相继我国市场，而当时我国的半导体产业还处于起步期。三巨头凭借其成熟的技术工艺迅速占领我国市场，国产软件熊猫只占有极小的份额。
2）与下游客户合作密切，共同研发投资。
在 IC 领域，海外 EDA 厂商和 IC 制造商有着长期的合作关系，得到了制造商们的支持和信任，使得新的 EDA 厂商很难得到和制造商合作的机会，国内 EDA 设计平台在 IC 市场发展受限，难以盈利。同时国外厂商和 IC 设计、制造商共同投资研发，既减少了开发成本，有大量缩短了研发时间，实现经济效益最大化。
如台积电和 Synopsys 合作，共同建立 EDA 平台和 IP 平台，从工艺开发到整个平台推出，较原先分别开发时间缩短了一半，双方投资成本也大大降低，这种合作共赢的方式也加深了双方的长期合作关系，形成良性循环。
3）培养用户习惯。
国外 EDA 厂商通过和国内一些具有较强科研实力的高校进行合作，开展“大学计划”，为高校提供 EDA 设计工具软件，培养用户的使用习惯。由于学生在校期间选择哪款工具，会对其今后工作中工具的选择产生重要影响，进一步培养了用户的使用粘性。例如 Synopsys 于 1995 年在清华大学成立了“清华大学——新思科技高层次电子设计中心”等。
4）人才储备优势。
EDA 行业具有轻资产、技术密集属性，需要大量的人才，尤其是高端人才。国外 EDA 产业发展早，技术成熟，拥有丰富的 EDA 人才储备，例如 Synopsys 的研发人员就超过了 7000 人，而国内 EDA 研发人员数量稀缺，以华大九天为例，公司研发人员约 300 多人，国内其他 EDA 厂商研发人数普遍不到 100 人。国内的 EDA 人才储备和国外差距较大，人才缺口制约 了国内 EDA 的发展，为海外企业占领我国市场提供了机会。
3.3 国产 EDA 工具加速突围
功能细分、高兼容性的专业化 EDA 软件为国产 EDA 发展提供了方向。虽然目前海外 EDA 产品的应用场景可涵盖设计全流程/全**，但在各环节的功能和易用性表现参差不齐，导致 用户需要借助第三方软件进行调整优化。同时，各类 EDA 工具之间在平台、*作**、组件协作方面的数据交互难度大，设计成果无法实现高效转换及复用，因此需要功能细分、高兼容性的专业化 EDA 软件实现不同平台之间的交互，这也为国内 EDA 厂商提供了发展方向。
IC 设计公司、EDA 软件和 IC 制造商之间的铁****为国产 EDA 带来新机会。
半导体行业 内，IC 设计公司、EDA 软件和 IC 制造商之间存在着铁****，EDA 工具能够自动完成芯片的电路设计、性能分析、版图设计等整个过程，支持 IC 设计公司的研发和芯片设计；其次，设计的芯片也需要 IC 制造商的生产，设计技术的进步也将推动 IC 制造商工艺制程的发展；最后，IC 制造商工艺制程的提升又会反过来促进 EDA 软件的升级和发展，三者之间能够互相支持和培育。
目前，我国有全球头部的 IC 设计公司，全球最多的代工厂和全球最大的半导体消费市场，这样的制造和消费格局，为国内 EDA 公司的发展创造了新机会。
点工具是国产 EDA 的突破口。
从前端设计（逻辑实现）-前端**/验证-后端设计（物理实现）-后端验证/**-流片的全流程设计平台基本被国际巨头垄断，护城河很深。
国产 EDA 进入壁垒较大，机会在于以点工具为突破口，由点及面逐步发展。以华大九天为例，其以模拟电路**软件为突破口，将 IC 领域的全流程设计支持技术迁移到液晶面板设计全流程，随着我国液晶面板的崛起，同步占领市场，随后逐步过渡到模拟全流程等软件的发展，这种以点工具为切入点寻找新发展机会的模式，可以帮助国产 EDA 寻找新的突破口，打开新的市场空间。
随着中美摩擦加剧，国家对 EDA 工具自主可控的需求越来越强，亟需通过自主创新实现突破。
国家已经开始重视 EDA 产业，政府和民间均在加大投资，国家***、工信部、科技部均对 EDA 产业的创新和发展做出了重点支持，上海、南京、深圳等地方政府均成立了配套的 EDA 创新中心及相关的产业化项目。
据 IC World 统计，2009-2017 年间的“国家 01 专项”约有 8 亿元投入至EDA 产业，而 2018-1Q21 国家投入总额超过 10 亿元，民间投资亦在加大，2020 年至 2021 年 10 月我国 EDA 产业融资金额超过 22 亿元，达到历史高峰，国产 EDA 工具正在迎来发展的黄金机遇。
4 报告总结
4.1 自主可控势在必行，国产 EDA 公司加速突围
国产 EDA 公司开展差异化竞争，全面突围势在必行。我国市场上主要 EDA 软件供应商包括 华大九天、概伦电子、芯愿景、广立微电子等。这些企业虽然在全流程产品上和海外巨头有不小差距，但在不同领域各有所长，开展差异化竞争：
（1）概伦电子在器件建模和电路**两大集成电路制造和设计的关键环节具备国际市场竞争力，拥有自主知识产权的 EDA 核心技术，能够支持等先进工艺节点和 FinFET、FD-SOI 等各类半导体工艺路线，构建了较高的技术壁垒。
（2）华大九天是国内的 EDA 龙头企业，提供数模混合/全定制 IC 设计、平板（FPD）全流程设计及高端 SoC 数字后端优化方向的 EDA 解决方案，是全球唯一可提供液晶平板全流程 EDA 设计解决方案的提供商。
（3）广立微电子拥有全流程平台，用于高效测试芯片自动设计、高速电学测试和智能数据分析，流程平台与技术方法能够提高集成电路性能、良率、稳定性和产品上市速度的定**务。
（4）芯愿景依托自主开发的 EDA 软件，开展集成电路分析服务和设计服务，目前公司六大 EDA 软件产品已经覆盖 IC 分析服务和设计服务全流程，相关产品具备与其他 EDA 软件的高兼容性和互*作性。
4.2 重点公司：概伦电子、华大九天、广立微、芯愿景
4.2.1 概伦电子：器件建模和电路**技术国际领先
概伦电子创立于 2010 年，是我国领先的 EDA 核心企业。公司的主营业务为向客户提供被全 球领先集成电路设计和制造企业长期广泛验证和使用的 EDA 产品及解决方案，主要产品及服务包括制造类 EDA 工具、设计类 EDA 工具、半导体器件特性测试仪器和半导体工程服务等。公司的主要客户包括台积电、三星电子、SK 海力士、美光科技、联电、中芯国际等全球领先的集成电路企业。
公司自成立以来一直专注于 EDA 工具的自主设计和研发，推动先进工艺节点的加速开发和 成熟工艺节点的潜能挖掘。公司在器件建模和电路**两大集成电路制造和设计的关键环节掌握了具备国际市场竞争力、自主可控的 EDA 核心技术，形成了核心关键工具，能够支持 7nm/5nm/3nm 等先进工艺节点和 FinFET、FD-SOI 等各类半导体工艺路线，构建了较高的技 术壁垒，公司主要 EDA 产品工具如下：
（1）公司制造类 EDA 工具主要为器件建模及验证 EDA 工具、PDK 生成及验证 EDA 工 具、标准单元库设计及验证 EDA 工具等，用于快速准确地建立半导体器件模型、PDK 和标准单元库，是集成电路制造领域的核心关键工具。
（2）公司设计类 EDA 工具主要为电路**及验证 EDA 工具及即将推向市场的电路设计平 台包括电路设计输入、版图设计和物理验证 EDA 工具等，用于大规模集成电路的电路设计输入和 版图设计、电路**和验证，优化电路的性能和良率，是集成电路设计领域的核心关键工具。
受益于半导体行业景气度不断走高与国产 EDA 工具需求快速增长，概伦电子近年来营收稳步增长。2018-2021 年概伦电子营收分别为 0.52、0.65、1.37、1.94 亿元，2018-2021 年 CAGR 为 55.10%。
公司主营业务收入大部分为 EDA 工具授权收入，其他部分为相关的半导体器件特性测试仪器销售及半导体工程服务收入，2018-2021 年制造类 EDA 工具营收分别为 0.30、0.37、0.59、0.78 亿元；设计类 EDA 工具营收分别为 0.14、0.19、0.36、0.62 亿元；半导体器件特性测试仪器营收分别为 69、588、2443、4571 万元；半导体工程服务营收分别为 714、336、1772、645 万元。
扣非归母净利润稳步增长。2018-2021 年概伦电子归母净利润分别为-0.08、-8.77、0.29、 0.29 亿元，2019 年亏损较多主要由于公司计提了较多股权支付费用，扣除股权支付费用等非经常性损益后公司归母净利润分别为-0.08、0.03、0.21、0.23 亿元，于 2019 年实现扭亏为盈。
公司毛利率始终保持较高水平。2018-2021 年，公司毛利率分别为 96.28%、95.29%、89.54%、91.96%，其中 EDA 工具授权毛利率始终为 100%，半导体器件特性测试仪器毛利率分别为 67.82%、84.12%、75.19%、76.86%，半导体工程服务毛利率分别为 81.56%、48.05%、55.42%、37.77%。2021 年毛利率同比上升 2.42%，主要原因系 EDA 工具授权业务占主营业务收入的比例从 2020 年的 69.23%提升至 2021 年的 72.86%。
公司重视研发投入，持续对核心技术进行研发。2018-2022年，公司研发费用分别为0.27、 2.37、0.54、0.79 亿元，研发费用率分别为 51.15%、361.92%、38.91%、40.99%，始终维持高研发费用率。
我们预计公司 2022-2024 年收入分别为 2.80/3.97/5.51 亿元，归母净利润分别为 0.53/0.78/1.09 亿元，对应 2022-2024 年 PE 分别为 194/133/95 倍。考虑到公司是我国**领先的 EDA 点工具供应商，器件建模和电路**技术具有国际竞争力，具备长期成长性。
风险提示：技术创新风险；市场竞争加剧风险；高端人才流失风险。
4.2.2 华大九天：全流程 EDA 工具国内领先
华大九天是国内规模最大、技术实力最强的 EDA 龙头企业。
华大九天成立于 2009 年，致力于面向泛半导体行业提供一站式 EDA 及相关服务，是目前国内规模最大、技术实力最强的 EDA 龙头企业。公司在模拟电路设计、平板显示电路设计领域已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形成了独特的技术优势。
公司储备了大量的知识产权、非专利技术、工具产品等技术成果，在 EDA 工具软件及相关服务领域形成了行业领先的技术优势，且部分产品和技术已达国际领先水平，拥有多项全球独创的领先技术。
华大九天自 2009 年成立以来，经过多次增资和更换股东，大股东从我国华大集成电路设计集团有限公司更换为我国电子。
华大九天从我国电子系发展而来，股东背景强劲。
华大九天的第一大股东——我国电子有限公司，持股比例为26.52%，是我国电子信息产业集团旗下集成电路业务板块二级企业。我国电子信息产业集团是中央直管的国有独资特大型集团公司，也是我国最大的国有信息科技类央企之一，多年来一直肩负我国信息产业国家队的使命，承接了财政、金融等领域的***重大信息化工程，拥有国内领先的自主**软件、支撑软件及应用软件的完整开发体系，形成了国内最具规模的软件产业群。
公司自设立以来一直从事 EDA 工具软件的开发、销售及相关服务，不断积累与增强自身研发技术实力，并准确把握了行业技术发展方向，已成为目前国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的 EDA 工具提供商。
公司专注于 EDA 软件的开发，营收保持快速增长趋势。
公司收入及增长主要来源于主营业务，即提供 EDA 工具软件销售和技术开发服务。
2018 年度至 2020 年度，公司营业收入分别为 1.51 亿元、2.57 亿元、4.15 亿元，复合增长率为 65.78%；其中，公司主营业务收入占比分别为 94.87%、98.50%及 97.92%。公司营收的快速增长，一方面受益于 EDA 行业持续增长，另一方面，也源自公司持续深耕，不断拓展新客户，提升在国内的市场份额。
2018-2020 年，公司分别实现归母净利润 0.49 亿元、0.57 亿元、1.04 亿元，年复合增长率为 46.10%。公司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。
公司产品具有较强竞争力，主营业务保持高毛利率水平。
公司主营业务中，毛利率较低的技术开发服务业务营收占比逐年增加，且技术开发服务业务毛利率自身也存在一定下降。2018-2020 年，公司主营业务毛利率分别为 95.35%、88.65%和 88.68%，始终保持在较高水平，主要系公司主营业务产品具有较强的竞争力，主营业务盈利能力较强。
公司始终保持高研发投入，保障公司不断开发领先核心技术。
2018 至 2020 年，公司研发费用分别为 7509.81 万元、1.35 亿元和 1.83 亿元，复合增长率为 56.28%，研发费用占营业收入的比重分别为 49.81%、52.50%和 44.22%。2020 年研发费用占营业收入的比重略有下降，主要原因为前期公司的研发投入成效显著，2020 年营业收入的增幅超过研发费用增幅。
公司历史积累深厚，全流程 EDA 工具覆盖面国内领先。
公司自成立以来，始终专注于 EDA 领域，积累了丰富的产品和技术经验，并树立了良好的市场形象和客户口碑。公司以 EDA 工具软件为核心，围绕集成电路设计和晶圆制造等客户多种需求，为客户提供 EDA 解决方案。
公司在模拟电路设计、平板显示电路设计领域已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形成了独特的技术优势。公司储备了大量的知识产权、非专利技术、工具产品等技术成果，在 EDA 工具软件及相关服务领域形成了行业领先的技术优势，且部分产品和技术已达国际领先水平。
公司是我国唯一能够提供模拟电路设计全流程 EDA 工具**的本土 EDA 企业。该 EDA 工 具**包括原理图编辑工具、版图编辑工具、电路**工具、物理验证工具、寄生参数提取工具和可靠性分析工具等，为用户提供了从电路到版图、从设计到验证的一站式完整解决方案。目前大部分模拟芯片产品仍在使用 28nm 及以上的成熟工艺制程，从工艺支持角度来看公司既有模拟电路设计及验证工具已可以满足大部分模拟设计客户的制程需要。
公司的数字电路设计 EDA 工具为数字电路设计的部分环节提供了特色解决方案，具体包括 单元库特征化提取工具 Liberal、单元库/IP 质量验证工具 Qualib、时序**分析工具 XTime、时序功耗优化工具 XTop 以及版图集成与分析工具 Skipper 等。
公司目前在数字电路 EDA 领域仅覆盖数字电路设计的部分流程，尚未实现全流程工具覆盖。
整体来看，公司已发布的数字电路设计 EDA 工具中，除个别工具外均达到国际领先水平，可支持 5nm 量产工艺制程。
平板显示电路设计与模拟电路的设计理念、设计过程和设计原则有一定的相似性。
公司在已有模拟电路设计工具的基础上，结合平板显示电路设计的特点，开发了全球领先的平板显示电路设计全流程 EDA 工具**。
公司针对晶圆制造厂的工艺开发和 IP 设计需求，提供了相关的晶圆制造 EDA 工具，包括器 件模型提取工具、存储器编译器开发工具、单元库特征化提取工具、单元库/IP 质量验证工具、版图集成与分析工具以及模拟电路设计全流程 EDA 工具等，为晶圆制造厂提供了重要的技术支撑。
4.2.3 广立微：立足电性分析和良率提升工具
广立微电子，性能分析和良率提升方案的领先供应商。杭州广立微电子有限公司，是一家专为半导体业界提供性能分析和良率提升方案的领先供应商，提供基于测试芯片的软、硬件系 统产品以及整体解决方案。拥有全流程平台，用于高效测试芯片自动设计、高速电学测试和智能数据分析，流程平台与技术方法能够提高集成电路性能、良率、稳定性和产品上市速度的定**务。
广立微电子由创始人共同控制，股权结构集中。公司实际控制人郑勇军直接持股41.04%，第二大股东史峥为清华大学电子工程硕士，浙江大学电子工程博士，主要研究纳米尺度集成电路设计，成品率增强技术和集成电路物理设计方法，和郑勇军为公司实际受益人，两人合计持股 66.32%。
多年技术与客户资源积累带来营收与利润高增长。公司 2021 年实现营业收入 1.98 亿元，同 比增长 59.92%，2019-2021 年营收复合增速达 73.07%；2021 年实现归母净利 0.64 亿元，同比增长 28.09%，2019-2021 年归母净利复合增速高达 88.56%。主要原因系公司凭借多年研发积累，开发出来具有一定领先优势的技术与产品，另一方面公司与国内主要集成电路厂商的合作关系不断深化，助力公司实现了业绩高速增长。
结构逐步调整优化，公司综合毛利率和净利率整体符合预期。2021 年公司综合毛利率 76.47%，同比有所下降但总体仍有较高水平，主要受收入结构变化的影响。2020 年度毛利率下降的主要原因则系随着公司推出的***晶圆级电性测试设备获得市场认可，与 EDA 软件业务相**利率较低的测试机与配件业务高速发展，当年收入达 3076 万元，同比增长 300.31%，因此公司综合毛利率有所降低。
4.2.4 芯愿景：IC 分析与设计服务领军企业
芯愿景是国内 EDA 行业的领军企业之一。公司是一家以 IC 分析、IC 设计和 EDA 软件为核心业务的高技术服务公司，是国内 EDA 行业的领军企业之一，主要经历了 3 个发展阶段。
1）初创发展阶段：2002 年芯愿景有限成立，公司聚焦 IC 技术分析所需 EDA 软件的研发和推广，开发出 Filmshop 和 ChipLogic Family 两大软件产品线；2004 年实现从软件工具开发商向分析服务提供商的转型。
2）快速发展阶段：持续投入 EDA 软件研发，成功开发 Hierux System、Panovas Pro 软件产品线。
3）拓展提升阶段：建成工艺分析研究实验室，将主要 EDA 软件进行 64 位架构升级，创新开发 Catalysis Series、IPsense System 系列软件，2019 年，公司整体变更设立股份公司。
公司自创立起就坚持自主研发集成电路 EDA 软件，累计研发了 6 套 EDA **，共 30 多个软件，覆盖了集成电路工艺分析、电路分析和知识产权分析鉴定的全流程。
自然人共同控制的民营企业，股权结构集中。
公司控股股东、实际控制人为丁柯、蒋卫军、张军及丁仲，其中丁柯、蒋卫军和张军为公司创始人，按照发行完成后公开发行股数占发行后总股数比例不低于 25%计算，分别持股 38.20%，28.37%，23.64%，公司董事、研发总监丁仲直接持股 2.93%，与丁柯为同胞兄弟关系，4 名股东合计控股 93.13%。
员工持股平台新创愿景股权占比 1.55%，股权激励充分。北京新创愿景为公司员工持股平台，持有公司 1.55%的股份，激励对象包括公司董事、监事、高级管理人员以及研发、销售、财务等多个部门的骨干人员，建立健全了公司的长效激励机制，吸引优秀人才。
创始人与管理层在集成电路领域具有深厚的资源和技术背景。公司创始人、董事长丁柯，为我国科学院软件研究所博士，曾参与国家自然科学基金重点项目、国家 973 基金等项目的研究工作，在我国计算机领域的权威性学术刊物《计算机学报》等核心期刊和国际学术会议上发表多篇**，在集成电路分析领域拥有近 20 年的研究开发经验，规划建立了芯愿景 IC 分析服务、IC 设计服务和 EDA 软件开发的完整技术研发及业务体系，是公司总体技术路线的核心制定者。创始人蒋卫军，为我国科学院自动化研究所硕士，主要研究集成电路图像自动化处理技术，是模式识别和图像处理方面的资深专家。其余管理层成员也具有深厚的技术研发背景，长期扎根于集成电路领域。
高强度研发投入，保持技术先进性。公司持续进行研发投入，以保持公司技术研发的前瞻性、领先性和核心技术的竞争优势。2018-2020 年，公司研发费用分别为 1164/1329/1971 万元，研发费用率分别为 10.25%/8.29%/10.90%。
IC 产业快速发展、市场需求提升带动营收、利润高增长。公司 2020 年实现营业收入 1.8 亿 元，同比增长 12.76%，2017-2020 年营收复合增速达 34.88%；2020 年实现归母净利 8288 万元，同比增长 12.32%，2017-2020 年归母净利复合增速高达 45.43%。营收、归母净利高增主要系全球 IC 产业持续快速发展，国内进口替代需求快速增长，公司的技术能力不断增强，客户认可度提升。
IC 分析服务、IC 设计服务及 EDA 软件授权是公司三大主营业务。2020 年 IC 分析服务、IC 设计服务及 EDA 软件授权分别实现营收 14879/1995/778 万元，营收占比分别为 84.29%/11.30%/4.41%；2020 年 IC 分析服务、IC 设计服务及 EDA 软件授权分别实现毛利 11415/1663/778 万元，毛利占比分别为 82.38%/12.00%/5.62%。
结构优化促公司综合毛利率和净利率提升。由于对前期研发投入进行费用化处理，公司 EDA 业务的毛利率始终较高，约为 100%；IC 分析服务的毛利率维持在 75%左右；由于 IC 设计服务业务中高毛利率的 IP 授权业务收入占比有所提高，使 IC 设计业务的毛利率逐年提升至 2020 年的 83.37%。
受益于 IC 设计服务毛利率提升，以及高毛利率的 IC 分析营收占比提升，2020 年公司的综合毛利率和综合净利率分别为 78.50%和 46.95%，较 2017 年分别提升 8.89pct 和 9.84pct，两者均呈上升趋势。
技术实力优秀，自主研发 EDA 与 IC 分析/设计形成协同。
公司积极开展技术创新，建立了工 艺/技术/知识产权分析、“一站式 IC 定制”、IP 授权等解决方案，并自主开发支 EDA 软件应用于IC 分析服务和设计服务领域形成协同。
（1）IC 分析服务领域：实现了 7 纳米 FinFET 产品的工艺及技术分析，单个项目最大规模达 35 亿个晶体管，最大金属层数达 16 层。
（2）IC 设计服务领域：主要针对微***、电源管理、汽车电子、工控、数字信号处理等多个领域，形成了 ASIC/SoC“一 站式定制”服务能力，在 IC 安全方面，公司还提供固件安全加固、硬件漏洞检测及安全评价等设 计外包服务。
（3）EDA 软件领域：将 EDA 软件需求定位于 IC 分析服务和设计服务领域，逐步形成六大软件产品线、38 个软件产品。
相关产品开发和运行综合了软件工程、数据库、图像处理、IC 设计等多领域的技术知识，研发难度较高；产品内嵌大量自动算法，大幅提升分析及设计效率；产品支持一系列工业标准数据格式，具备与主流 EDA 软件的高兼容性和互*作性。
长期的产业合作伙伴和丰富的客户资源。公司业务主要面向 IC 设计企业、集成器件制造商、**厂商、科研院所、司法鉴定机构等，已开拓了包括纳思达等国内知名 IC 设计和制造企业、我国电子科技集团旗下机构、我国科学院下属研究所等多家重要客户。
长期稳定的合作，使公司和客户间形成多种定制化解决方案或技术规范，通过融入客户的研发体系，构建客户壁垒。科学有效的项目管理模式，提高工作效率和项目品质。
大规模 IC 分析项目需要进行高复杂度的项目管理工作，在产品设计时间周期的约束下，项目管理和执行难度较大，公司创新开发了全流程管理架构，在售前/后、项目实施等方面进行制度化管理，形成了严谨、周密的执行机制和“跨部门协作”、“工作量动态平衡”、“多层级分工”等特色模式，有效提高执行效率，保障项目执行高品质。
5 风险提示
1）技术创新风险。集成电路产业发展迅速，技术及产品更新换代频繁。EDA 工具是集成电路领域的上游基础工具，应用于集成电路设计、制造、封装、测试等产业链各个环节。EDA 算法是数据密集型计算的典型代表，需要深厚的理论基础和不断的技术创新，必须经过长时间的技术积累和持续大规模的研发投入。同时，在集成电路制造工艺向先进制程演进的过程中，EDA 工具必须紧随新工艺的特点不断升级完善才能满足新工艺的应用需求。如果国内 EDA 行业公司不能保持持续、大规模的研发投入并持续实现技术突破升级，则在追赶主要国际竞争对手的过程中将受到阻碍。
2）市场竞争加剧风险。全球 EDA 市场由主要国际知名厂商新思科技、铿腾电子和西门子 EDA 主导。与上述国际**厂商相比，国内 EDA 公司在品牌影响力、技术研发水平、资金实力和市场占有率等方面均存在一定差距。如果国内 EDA 行业公司不能持续加大研发投入、开拓市场、提高产品服务水平以适应未来市场竞争格局，其经营业绩可能受到不利影响。
3）高端人才流失风险。作为典型的技术驱动型行业，EDA 行业对于专业人才尤其是研发人员的依赖程度较高，专业技术人员是 EDA 公司生存和发展的重要基石。随着市场需求的不断增长和行业竞争的日益激烈，EDA 行业对于专业技术人才的竞争不断加剧，若国内 EDA 公司不能提供更好的发展平台、更具市场竞争力的薪酬待遇及良好的研发条件，可能面临技术人员流失的风险。
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