EDA全球市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定上升，中國(guó)本土EDA企業(yè)能否突圍？

EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

作為集成電路設(shè)計(jì)與生產(chǎn)不可或缺的支撐，EDA(Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，來(lái)完成集成電路的功能設(shè)計(jì)、綜合、驗(yàn)證、物理設(shè)計(jì)(布局、布線、版圖等)等流程的設(shè)計(jì)方式。EDA工具廣泛應(yīng)用于數(shù)字設(shè)計(jì)、模擬設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝、系統(tǒng)五大環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為芯片設(shè)計(jì)及生產(chǎn)不可或缺的工具。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看：EDA 是芯片制造的最上游產(chǎn)業(yè)，是銜接集成電路設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)的關(guān)鍵紐帶，對(duì)行業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品技術(shù)水平都有重要影響。集成電路 EDA工具可以分為制造類(lèi)、設(shè)計(jì)類(lèi)(數(shù)字和模擬)和封測(cè)類(lèi)EDA工具。集成電路的復(fù)雜程度提升推動(dòng)EDA發(fā)展。單個(gè)芯片內(nèi)部的晶體管數(shù)量在“摩爾定律”的推動(dòng)下每18個(gè)月翻一倍，如今5nm的芯片可以容納125億個(gè)晶體管，需要一套高度自動(dòng)化的設(shè)計(jì)工具與設(shè)計(jì)流程來(lái)完成電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、版圖驗(yàn)證、性能分析等工作。目前國(guó)際上成熟的EDA公司都對(duì)各類(lèi)IC設(shè)計(jì)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了全覆蓋。

EDA全球市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定上升,EDA行業(yè)占整個(gè)集成電路行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的比例雖然較小，但以百億美元左右規(guī)模體量，支撐和影響著數(shù)千億美元的集成電路行業(yè)。受益于先進(jìn)工藝的技術(shù)迭代和眾多下游領(lǐng)域需求的驅(qū)動(dòng)，近年來(lái)，全球EDA市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢(shì)。據(jù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2021年全球EDA市場(chǎng)規(guī)模為130億美元左右、中國(guó)EDA市場(chǎng)規(guī)模為120億元人民幣左右。根據(jù)GIA報(bào)告，中國(guó)EDA市場(chǎng)未來(lái)5年復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)約為12%。 2021年EDA全球各主要市場(chǎng)收入中，依然是美洲地區(qū)最大，其次是亞太地區(qū)。亞太地區(qū)最主要的市場(chǎng)是中國(guó)大陸和中國(guó)臺(tái)灣。

全球三大巨頭寡頭壟斷，高研發(fā)投入打造高壁壘,EDA行業(yè)市場(chǎng)集中度較高，國(guó)際三大EDA巨頭Synopsys(新思科技)、Cadence(楷登電子)和Siemens EDA(2016年收購(gòu) Mentor Graphic)壟斷。三家公司屬于具有顯著領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的第一梯隊(duì),全球市場(chǎng)占比接近80%。中國(guó)本土企業(yè)華大九天與其他幾家企業(yè)，憑借部分領(lǐng)域的全流程工具或在局部領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，位列全球EDA行業(yè)的第二梯隊(duì)。第三梯隊(duì)的企業(yè)主要聚焦于某些特定領(lǐng)域或用途的點(diǎn)工具，整體規(guī)模和產(chǎn)品完整度與前兩大梯隊(duì)的企業(yè)存在明顯的差距。

近年來(lái)，我國(guó)為推進(jìn)國(guó)內(nèi)EDA行業(yè)發(fā)展，出臺(tái)了《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》、《加強(qiáng)“從0到1”基礎(chǔ)研究工作方案》等政策，明確提出要大力發(fā)展EDA。

在最新的《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》中，國(guó)家從財(cái)稅政策、投融資政策、研究開(kāi)發(fā)政策、進(jìn)出口政策、人才政策、知識(shí)產(chǎn)權(quán)政策、市場(chǎng)應(yīng)用政策、國(guó)際合作政策八大方面為國(guó)內(nèi)EDA行業(yè)助威。

EDA工具應(yīng)用于集成電路設(shè)計(jì)及制造的所有環(huán)節(jié)。EDA市場(chǎng)需求與集成電路行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r緊密相關(guān)。近些年來(lái)，在國(guó)家政策扶持以及市場(chǎng)應(yīng)用帶動(dòng)下，2010年以來(lái)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)保持快速增長(zhǎng)。

2020年盡管疫情爆發(fā)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持增速全球領(lǐng)先的勢(shì)頭，全國(guó)集成電路銷(xiāo)售額達(dá)到8848億元，同比增長(zhǎng)17%。

據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年1-9月中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到6858.6億元，累計(jì)增長(zhǎng)16.1%。其中，設(shè)計(jì)業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到3111億元，累計(jì)增長(zhǎng)18.1%;制造業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到1898.1億元，累計(jì)增長(zhǎng)21.5%;封裝測(cè)試業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到1849.5億元，累計(jì)增長(zhǎng)8.1%。

國(guó)產(chǎn)替代加速，國(guó)產(chǎn)EDA廠商迎歷史性機(jī)遇,1986年我國(guó)開(kāi)始研發(fā)自由集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)——熊貓系統(tǒng)，1992年美國(guó)Cadence公司進(jìn)入中國(guó)大陸市場(chǎng)，1993年首套 EDA“熊貓”系統(tǒng)問(wèn)世，另兩家EDA廠家Synopsys和Mentor 、Graphics也進(jìn)入中國(guó)，1994年至2008年間，受1994年“巴統(tǒng)”解散，美國(guó)取消對(duì)中國(guó)的EDA軟件封鎖和國(guó)內(nèi)“造不如買(mǎi)，買(mǎi)不如租”的思想影響，國(guó)產(chǎn)EDA“熊貓”系統(tǒng)未能被廣泛使用。2008年起，EDA 重新獲得了國(guó)家的鼓勵(lì)和支持，被列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》所確定的十六個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)之一，中國(guó)本土 EDA 企業(yè)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)體等相繼成立。而后，特別是2018年以來(lái)美國(guó)商務(wù)部對(duì)中興通訊和華為等公司的限制，為國(guó)內(nèi)EDA 企業(yè)加快研發(fā)進(jìn)度，進(jìn)一步打開(kāi)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)提供了機(jī)遇。

EDA被稱(chēng)作是“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上的明珠”，在半導(dǎo)體整個(gè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中起到舉足輕重的作用。然而，目前我國(guó)EDA整體綜合實(shí)力偏弱，EDA本土企業(yè)僅在部分領(lǐng)域有所突破，我國(guó)EDA市場(chǎng)長(zhǎng)期由全球EDA三大巨頭Synopsys、Cadence、Siemens EDA壟斷，近三年這三大巨頭占據(jù)了我國(guó)EDA70%以上的市場(chǎng)份額。

EDA工具的技術(shù)開(kāi)發(fā)和商業(yè)銷(xiāo)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。而這三大EDA巨頭長(zhǎng)期與全球領(lǐng)先的集成電路制造和設(shè)計(jì)企業(yè)保持長(zhǎng)期合作關(guān)系，以保證自身EDA工具工藝庫(kù)信息的完善性，從而達(dá)到EDA工具隨先進(jìn)工藝演進(jìn)不斷迭代的效果，由此進(jìn)一步鞏固自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

此外，這三大巨頭還向產(chǎn)業(yè)鏈下游IC設(shè)計(jì)、IP進(jìn)行延伸，達(dá)到對(duì)EDA反哺的效果。目前，Synopsys提供的產(chǎn)品及服務(wù)已經(jīng)覆蓋EDA、IP和系統(tǒng)集成、軟件服務(wù)等。2020年，Synopsys的EDA業(yè)務(wù)營(yíng)收占比為57%，IP和系統(tǒng)集成、軟件服務(wù)營(yíng)收占比分比為33%和10%。

Cadence業(yè)務(wù)覆蓋定制IC設(shè)計(jì)和仿真、數(shù)字IC設(shè)計(jì)和合演、功能驗(yàn)證、IP、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析，這幾大業(yè)務(wù)2020年的營(yíng)收占比分別為25%、19%、22%、14%和10%。

Siemens EDA目前業(yè)務(wù)包括IC設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和制造、IC封裝設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造和EDA服務(wù)。

國(guó)內(nèi) EDA 行業(yè)目前呈現(xiàn)“多點(diǎn)開(kāi)花”的局面，少數(shù)公司實(shí)現(xiàn)了特定領(lǐng)域的全流程覆蓋， 大部分公司聚焦某個(gè)點(diǎn)工具。

華大九天：從事設(shè)計(jì)類(lèi) EDA，模擬電路、平板顯示電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全流程覆蓋。數(shù) 字電路、晶圓制造 EDA 已經(jīng)有部分點(diǎn)工具，正在向全流程完善。 思爾芯：主要聚焦數(shù)字芯片的前端驗(yàn)證，利用 FPGA 進(jìn)行原型驗(yàn)證，此點(diǎn)工具中 位列全球第二。 概倫電子：主要針對(duì)反正測(cè)試環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)類(lèi)業(yè)務(wù)在存儲(chǔ)領(lǐng)域有優(yōu)勢(shì)可實(shí)現(xiàn)部分替 代，制造類(lèi)業(yè)務(wù)聚焦在晶圓廠。 廣立微：從事制造類(lèi) EDA，聚焦在芯片成品率提升，當(dāng)產(chǎn)品芯片設(shè)計(jì)版圖完成后， 根據(jù)對(duì)產(chǎn)品芯片的分析，完成測(cè)試芯片的測(cè)試結(jié)構(gòu)、外圍電路設(shè)計(jì)，生成測(cè)試芯 片設(shè)計(jì)版圖。 芯愿景：聚焦于逆向設(shè)計(jì)，起家時(shí)聚焦反向設(shè)計(jì)中需要的軟件，接著做完整的反 向設(shè)計(jì)，之后開(kāi)拓到 IP 和設(shè)計(jì)外包。

本土 EDA 公司體量均較小，華大九天最大 2020 年收入為 4 億，利潤(rùn)最大剛破億。2020 年華大九天實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 4.15 億元，已經(jīng)成為本土收入體量最大的廠商，其他公司均處于 1-2 億體量。思爾芯、廣立微、概倫電子分別為 1.33、1.24、1.37 億元，芯愿景在 2019 年有1.60 億元。2020 年各家公司均實(shí)現(xiàn)盈利，除華大九天剛突破 1 億利潤(rùn)，其他均幾千萬(wàn)的 體量。大部分公司的收入增長(zhǎng)都在 50%甚至翻倍的增長(zhǎng)。