1 EDA 是芯片基礎，國內處于“再追趕”階段

EDA 是集成電路領域的上游基礎工具

電子設計自動化（EDA）是指利用計算機軟件完成大規模集成電路的設計、仿真、驗證等流程的設 計方式。芯片的制造流程可分為主產業鏈和支撐產業鏈：主產業鏈包括芯片設計、制造和封測；支撐產業鏈包括 IP、EDA、裝備和材料等。EDA 軟件集成了數學、圖形學、微電子學、材料學及人工智能等多領域技術，是集成電路產業的戰略基礎支柱之一。

根據 EDA 工具使用階段可以分為集成電路制造類 EDA 工具和集成電路設計類 EDA 工具兩個主要大 類。其中制造類 EDA 工具主要用于集成電路制造的工藝平臺開發階段及晶圓生產階段，設計類 EDA 工具主要用于集成電路的設計階段，設計類 EDA 工具包括數字集成電路 EDA、模擬集成電路 EDA。

集成電路制造類 EDA 工具主要指晶圓廠在工藝平臺開發階段和晶圓生產階段使用的，用于支撐其完成半導體器件/制造工藝開發、器件建模和 PDK、集成電路制造等環節的 EDA 工具。制造類 EDA 能夠 幫助晶圓廠完成半導體器件和制造工藝的設計，優化制造流程，提高量產良率。

集成電路設計類 EDA 工具是集成電路設計企業在設計階段使用的，用于支撐其基于晶圓廠提供的 PDK 或 IP 和標準單元庫進行的電路設計，對設計結果進行電路仿真及驗證，并進行設計優化，最終 通過物理實現形成設計文件的 EDA 工具。該類工具能夠幫助 IC 設計企業提高設計效率和設計質量， 保障芯片達到設計標準和較高量產良率，并縮短產品上市時間。

芯片高昂的成本主要由人力與研發費用、流片費用、IP 和 EDA 工具授權費等幾部分構成。當前，在 “摩爾定律”的推動下，集成電路設計規模及制造工藝愈發復雜，設計師必須依靠 EDA 工具完成電 路設計、版圖設計、版圖驗證、性能分析等工作，軟件在芯片成本中的占比隨著芯片制程不斷精進 而提升。

國內 EDA 行業發展與國際仍有一定差距

EDA 行業的發展和集成電路行業高度關聯：集成電路制程提升拉動 EDA 技術迭代升級，EDA 技術升級推動集成電路更新換代，兩者形成雙向正循環。全球 EDA 行業發展歷經計算機輔助設計（廣義 CAD）、計算機輔助工程（廣義 CAE）、電子設計自動化（EDA）三個時代。21 世紀后，EDA 技術快 速發展，軟件效率顯著提升，仿真驗證和設計兩層面的 EDA 軟件工具功能更加強大，更大規模的可編程邏輯器件不斷推出，系統級、行為級硬件描述語言趨于更加高效和簡單。

國內 EDA 行業先后歷經“封鎖、集中突破、國產遇冷、再啟動”四個階段，當前與全球領先 EDA 軟 件仍存在差距。

（1）1950~1986 年，西方全面封鎖技術，國外 EDA 無法進入國內市場；

（2）1986~1994年，國家組織資源在北京成立研發中心開發 EDA 軟件，1993 年發布熊貓 EDA 軟件；

（3）1994-2008 年，西方 EDA 禁運解除，國內大量購入成熟 EDA 軟件，國產 EDA 遇冷；

（4）2008年至今，國家出臺政策將 EDA 列入中長期發展規劃中，國產替代趨勢興起。

國內外 EDA 軟件多年累積的技術差距難以在短時間內抹平，以國產 EDA龍頭華大九天為例，其模擬 電路設計全流程 EDA 工具系統僅在電路仿真工具上技術可達到全球先進水平。

EDA 降本提效顯著，下游需求是主要驅動因素

EDA 工具能夠顯著降低芯片的設計成本，推動芯片迭代升級。據 UCSD 教授 Andrew 測算，2011 年一款消費級應用處理器芯片的設計成本約 4000 萬美元，如果不考慮 1993~2009 年 EDA 技術進步，相關 設計成本可能高達 77 億美元，EDA 讓設計成本降低近 200 倍。可重復使用的平臺模塊、異構并行處 理器的應用、基于先進封裝集成技術的芯粒技術等成為驅動設計效率提升的重要方式，上述方式的 應用與EDA 技術的進步相輔相成。

全球芯片市場近年保持平穩增長趨勢，國內市場增速高于全球。IC 產業是 EDA 唯一的下游產業，其 繁榮程度顯著影響 EDA 行業的發展潛力，據 Statista 數據，2016-2020 年五年間全球 IC 市場規模由 2767 億美元增長至 3612 億美元，CAGR 為 6.89%，并預測 2022 年全球市場規模將達到 5108 億美元。根據 中國半導體行業協會數據，2016-2020年國內IC市場規模由4335億元增長至8848億元，CAGR為19.52%。 全球 IC 市場規模持續擴大是驅動 EDA 行業發展的主要因素，而國內 IC 市場規模增速持續高于全球市 場，有利于國內 EDA 企業以國內市場為基礎進一步發展。（報告來源：未來智庫）

2 EDA 存在高技術壁壘，領先企業有寬護城河

半導體工藝和器件仿真軟件是 EDA 的核心技術

EDA 技術具有四個顯著特點：涉及學科廣泛、技術無法跨越式發展、應用場景豐富、設計與制造工 藝緊密結合。EDA 是算法密集型的大型工業軟件系統，其開發過程需要計算機、數學、物理、電子 電路、工藝等多種學科和專業高端人才；每一次系統性、革命性的 EDA 升級換代都是 EDA 企業和集 成電路應用企業上下游合作，在原有的技術基礎上開發的新型算法，長期的技術積累是各 EDA 企業 的堅固護城河，其他競爭者難以實現彎道超車；EDA 工具在應用中需要對數千種情境進行快速設計 探索，以在性能、功耗、面積、成本等芯片物理指標和經濟指標之間取得平衡；EDA 工具要盡可能 準確地在軟件中重現和擬合現實中的物理和工藝問題，保證芯片設計仿真結果和流片結果一致，制 程越高越明顯。

TCAD（Technology Computer AIded Design）全稱是半導體工藝和器件仿真軟件，在器件設計和工藝開 發環節中發揮著至關重要的作用，是 EDA 軟件的核心底層。TCAD 可對不同工藝進行仿真以替代高成 本的工藝試驗，也可對不同器件結構進行設計和優化以獲得理想的特性，或對電路性能及電缺陷進 行模擬。據國際半導體技術路線圖（ITRS），TCAD 可以通過減少實驗次數和縮短研發時間，將集成 電路生產成本降低 40%。目前全球 TCAD 仿真工具主要被兩家美國公司新思科技和思 發科技（Silvaco）壟斷，兩者市場份額總和超過 90%。

EDA 技術壁壘明顯高于應用類軟件

EDA 是高壁壘行業，對企業的技術積累、人才儲備、生態構筑及資金支持四方面有極高的要求。技 術壁壘：IC 設計流程復雜、環節眾多，涉及幾十種不同技術，單一的 EDA 公司難以全領域覆蓋，當 前全球的 EDA 三巨頭是通過自研及大量并購同類企業最終形成厚實的技術壁壘。

人才壁壘：EDA 行業是多學科交互碰撞的產物，從業人員需具有綜合性的技術背景，據《中國集成 電路產業人才白皮書（2019-2020 年版）統計，培養一名 EDA 研發人才，從高校到從業的全過程需要 10 年左右時間。EDA 行業的新進入者難以在短期內抹平人才差距從而成就競爭力。

生態壁壘：EDA 是芯片制造的最上游產業，EDA 的技術開發和銷售依托于制造（Foundry）、設計 （Fabless）、EDA 三方形成的生態圈，需要產業鏈上下游的全力支持。當前業界領先的 EDA 企業已 構建出成熟且穩定的生態圈，致使該行業具有非常高的進入壁壘。

資金壁壘：EDA 行業相比于其他科技類行業有較高的研發投入需求，其資金壁壘主要體現在內部持 續技術開發和吸引人才需要大額資金投入，對企業資金實力有較高的要求。以新思科技和鏗騰電子 為例，研發費用多年來保持增長態勢，研發費用占比長期維持在 35%-45%。

人工智能及云技術的應用是 EDA 未來發展趨勢

過去幾十年，摩爾定律下半導體制程不斷提高，后摩爾時代技術演進驅動 EDA 技術應用延伸拓展。 后摩爾時代的集成電路技術演進方向主要包括延續摩爾定律（More Moore）：以縮小數字集成電路的 尺寸為目的，對 EDA 工具的設計效率有高要求；擴展摩爾定律（Morethan Moore）：依靠電路設計以及 系統算法優化提升芯片性能，要求 EDA 有更復雜的設計功能；超越摩爾定律（Beyond Moore）：運用 新工藝、材料、器件制造芯片，要求 EDA 在仿真及驗證環節有創新。總體來說，后摩爾時代技術從 單芯片的集成規模、功能集成、工藝、材料等方面的演進驅動 EDA 技術的進步和其應用的延伸拓展。

近年來芯片復雜度持續提升使得設計基礎數據規模不斷增加，其對系統運算能力需求有躍遷式提升， 人工智能賦能 EDA 技術勢在必行。具備 AI 特性的 EDA 工具可以大幅提高設計效率，縮短芯片設計周 期，廠商借助 AI 算法可實現 EDA 數據訓練以提升產品質量。例如，鏗騰電子于 21 年 7 月推出基于機 器學習（ML）的設計工具—Cerebrus，與人工方法相比，將工程生產力提高多達 10 倍，同時最多可 將功耗、性能和面積結果改善 20%，該產品已被瑞薩電子和三星使用。

云技術在 EDA 領域的應用不斷深入，EDA 企業及 EDA 技術發展顯著受益。云技術可以有效避免芯片 設計企業因流程管理、計算資源不足帶來的研發風險。EDA 使用過程中對計算資源的需求較大，如 不能合理分配將影響開發效率。EDA 上云后計算資源的獲取和分配更加靈活，同時也能有效降低企 在服務器配臵及維護方面的費用。此外，云技術使芯片設計工作擺脫物理環境制約，在提供辦公便 利性的同時也能夠降低數據泄露風險。（報告來源：未來智庫）

3 國產替代加速鋪滿百億空間，蛋糕或將被頭部企業瓜分

EDA 產業鏈結構穩定，強者優勢不斷鞏固

EDA 產業鏈包括上游基礎軟硬件開發商、中游 EDA 軟件開發商及下游集成電路產業鏈。產業鏈上游 主要為基礎軟件開發商和硬件設備供應商，基礎軟件市場處于寡頭壟斷競爭狀態，國內市場份額多 由外資企業主導，相比于硬件市場，EDA 企業對此的議價能力較弱。

中游競爭格局清晰，跨領域并購是 EDA 軟件開發商實現全品類產品線的主要途徑。仿真是 EDA 工具 的核心功能，而仿真的精確度提升基于大量的芯片測試數據，頭部企業可以較低的成本從芯片公司 獲取測試數據，從而不斷鞏固優勢以實現飛輪效應，因此當前 EDA 軟件的競爭格局清晰，外資三巨 頭新思科技、鏗騰電子、西門子 EDA 占據主要的市場份額。由于 EDA 工具種類多、分工細、跨領域 間技術壁壘高，回溯頭部企業的發展歷程，三巨頭均是通過在某一方面做大做強后并購競爭對手最 終實現全產品線。

下游芯片設計廠商是 EDA 軟件的主要需求方。EDA 軟件是芯片設計過程中最核心的工具，幾乎覆蓋 芯片設計的所有環節，相比于晶圓制造以及封裝測領域，國內芯片設計的進口替代進度滯后。目前 EDA 軟件受制于人是制約國產芯片行業發展的核心因素，據賽迪智庫數據，2020 年國內 EDA 市場約 85%由前五大外資企業產品占據。

百億規模 EDA 行業撬動全球超千億美元的下游產業

EDA 是集成電路、信息及數字產業的基石和支點。據賽迪顧問數據，2020 年 EDA 行業的全球市場規 模為 70 億美元，卻作為支點撬動超千億美元的下游集成電路產業，EDA 行業的穩定發展及技術突破 是下游產業進一步拓展和升級的必要條件。據 ESD Alliance 數據，EDA 規模約占集成電路規模的 2.5~3% 左右。受益于消費回暖、新能源汽車普及以及技術突破，ESD 認為集成電路市場在 2021、2022 年會 有大幅增長，預計 2022 年 EDA 市場會達到 150 億美元左右，2020~2022 年的 CAGR 為 13.2%。

海外巨頭占據全球 EDA 市場的絕對優勢。全球 EDA 市場主要由新思科技、鏗騰電子及西門子 EDA 壟 斷，三家公司均具有優勢突出的完整產品線，如新思科技在邏輯綜合工具及時序分析工具上具有絕 對優勢，西門子 EDA 在各類布線工具上優勢顯著。而二線廠商如 PDF Solution、華大九天則在特定領 域技術領先，如 PDF Solution 專精提升晶圓制造良率、華大九天在模擬芯片全流程、數字芯片設計優 化等方面獨樹一臶，但距離一線廠商仍有一定差距。

國內 EDA 企業受益于下游市場景氣，國產替代下有望實現突破

國內 EDA 產業增速超過全球市場，EDA 滲透率提升空間大。根據賽迪咨詢數據，2020 年中國 EDA 市 場規模為 66.2 億元，2018-2020 年 CAGR 為 21.4%。根據中國半導體行業協會統計，2014~2020 年中國 集成電路市場規模從 3,015 億元提升至 8,848 億元，CAGR 達 19.6%，無論是 EDA 行業還是下游集成電 路產業，國內市場增速均超過全球平均水平。對標全球市場的 EDA 滲透率，EDA/IC 市場規模為 3%左 右，而國內僅為 0.7%，仍有較大提升空間。疊加國產替代效應，EDA 行業規模未來 3 年有望保持超 20%的年均增速。

外資在國內市場占主導地位，華大九天為國產領頭羊。由于我國 EDA 行業的發展較為曲折，致使當 前國內市場主要份額由外資占據。據賽迪顧問數據，2020 年外資企業占據我國 EDA 市場 70%以上的 份額，而國內僅有華大九天份額較高，以 5.9%的份額排在第四位。此外，2020 年海外 EDA 企業數量 為 600+，國內僅 22 家，國內企業沿循外資 EDA 巨頭通過兼并重組做大的發展路徑較為困難。

頂層政策為國內 EDA 行業指明方向，國際局勢是其發展的催化劑。EDA 作為芯片設計和制造的支柱 之一，是我國實現芯片自主的重要保障，長期以來多次被納入頂層政策指引范圍內。由于國外巨頭 已在國內市場搶占先機，大量本土芯片企業以往均使用海外三巨頭的產品，如華為海思、中興等企 業長期使用新思科技、鏗騰電子的產品。但近年來由于貿易爭端及地緣政治因素致使國產替代趨勢 顯著，國內 EDA 行業在此背景下迎來更大的發展空間。

4 海內外主要 EDA 企業盤點：三強鼎立

新思科技（Synopsys）：EDA 工具和服務領域龍頭

新思科技 1986 年創辦于美國，成立后不斷通過并購擴張業務版圖，在 2002 年收購 Avanti 后成為第一 家可以提供全流程 IC 設計方案 EDA 工具的供應商，并于 2008 年超越鏗騰電子成為全球最大的 EDA 廠商。新思科技的優勢產品線為芯片設計、驗證和半導體 IP，2020 年實現 36.5 億美元營收。

海量的研發投入和持續的企業并購是新思科技保持優勢的關鍵。新思科技研發投入常年保持在收入 的 35%左右（國內科創板上市公司 2021H1 研發投入平均占比 17%）。同時，大量并購使得公司商譽 占資產比在 50%左右，2020 年降為 42%。

鏗騰電子（Cadence）：穩坐全球第二，中國市場份額第一

1988 年由 SDA 與 ECAD 兩家公司合并而成，多次并購后于 1992 年占據 EDA 龍頭并在同年進入中國大 陸市場，2008 年營收規模被新思科技超越，目前穩居第二。2020 年營業收入 26.8 億美元，其中 EDA 軟 件業務營收占比 86%，IP 授權業務占比 14%，研發費用占收入比在 40%左右，商譽占資產比 20%。相 比其他巨頭，Cadence 更加重視中國市場，中國區營收占比為 15%（新思科技 11%），市場份額為 32% 排名第一。

鏗騰電子發展路徑與新思科技類似，均是通過投入大量研發資源以及高頻并購實現產品線擴充及技 術領先。公司的產品目前已實現 IC 設計的全流程覆蓋，強項在于模擬和混合信號的模擬仿真和版圖 設計。

其他：專精細分領域，鑄成堅固護城河

西門子 EDA（Mentor Graphics）是 EDA 早期巨頭，成立于 1980 年代并且市占率一度超過 30%。1990 年代產品研發失敗致使市占率持續下滑直至 2016 年被西門子收購成為其 EDA 部門，兩強合并后實現 協同效應：Mentor Graphics 獲得海量研發資金支持，西門子則將業務拓展至工業軟件領域，實現完整 的數字生態圈。目前西門子 EDA 可提供完整的軟件和硬件設計 EDA 解決方案，產品優勢在于優化芯 片測試成本和物理驗證環節。據前瞻產業研究院數據，公司 2020 年全球市占率（14.0%）僅次于新思 科技（32.1%）及鏗騰電子（23.4%）。

PDF Solutions：專注制造環節 EDA。1991 年成立于美國，致力于為 IC 設計公司驗證及改善設計，通 過為晶圓代工廠定位工藝問題提升晶圓制造效率及良率。公司的軟件產品及解決方案能減少晶圓制 造環節 80%的數據處理時間并增加 50%的產品良率，當前全球前六大代工廠、前 20 家半導體設計公 司有 18 家使用該司產品及解決方案。公司 2020 年收入 0.86 億美元，同比+3%，收入增長雖乏力但市 面上缺乏有競爭力的替代產品致使其客戶粘性強，護城河堅固。

5 國內主要 EDA 企業盤點：新軍突起

華大九天：國內唯一 IC 設計全流程 EDA 企業

華大九天是目前目前國內規模最大、產品線最豐富的 EDA 企業。公司成立于 2009 年，是國內最早從 事 EDA 開發的公司，核心成員均參與 90 年代發布的國產“熊貓 EDA”研發工作。中國電子集團（央 企）為最大股東，合計控股 40%，華大九天實控人為國務院。

華大九天是目前本土 EDA 企業中的領軍，其 EDA 產品覆蓋模擬電路、數字電路、平板顯示電路設計 全流程以及晶圓制造環節，并圍繞相關領域提供技術開發服務。以收入規模來看，華大九天當前穩 坐國內 EDA 企業第一，收入占比超過 50%。

華大九天盈利能力穩定，營收結構持續優化，研發實力強勁投入產出比高。2018-2020年公司營收增速為 60%-70%，凈利率維持在 20%-30%，增長強勁且盈利穩定，同時軟件銷售收入占比由 2018 年的 93%降低 至 2021H1的 80%，經營集中風險逐漸降低。公司近三年研發費用率為 45%-50%，超過海外巨頭平均水平， 不斷推出諸如新一代模擬電路仿真工具 Empyrean ALPS等具有國內領先水平的各類產品。

概倫電子：國內領先的器件建模和電路仿真驗證 EDA 供應商

概倫電子創立于 2010 年，創始人劉志宏原為鏗騰電子負責電路仿真及驗證的全球副總裁，公司成立 后長期專注于期間建模和電路仿真領域，是國內 EDA 企業中少數在某一環節（仿真）上達到國際一 流水準的公司，具備較高的技術壁壘。公司共有四條產品線：制造類 EDA/設計類 EDA/半導體器件測 試技術產品/半導體工程服務，公司于 2019 年并購博達微（持股 80%）后形成從數據收集到仿真流程 的閉環。

直銷模式下營收快速增長，業務結構優化經營集中風險降低。近年公司的銷售模式由代銷轉為直銷， 直銷比例由 20%提升至 88%，雖然銷售費用率有所上升，但是長期來看將有利于公司增強對于銷售 戰略、產品定價的掌控力度，銷售效率提升的同時避免渠道商利潤分成，有助于提升公司凈利率。 直銷模式下，公司的營業收入由 2018 年的 0.51 億元提升至 2021E 的 1.9 億元，CAGR 為 55%。公司的 營收結構進一步分散，EDA 產品收入占比由 2018 年的 85%降至 2021H1 的 67%，并購博達微后半導體 測試產品的收入增幅巨大，與概倫電子的原有業務形成良好的協同效應。

廣立微電子：專注芯片良率提升及電性測試監控技術

公司成立于 2003 年，專注于芯片成品率提升和電性測試快速監控技術，是目前國內領先的集成電路 EDA 軟件與晶圓級電性測試設備供應商。廣利微電子避開競爭激烈的設計類 EDA 市場，從制造類 EDA 切入成為國內該細分領域的龍頭，其產品與 PDF Solutions 直接競爭，目前已經獲得華虹集團、長鑫 存儲、三星電子等海內外客戶的認可，實現該領域的國產替代。

公司業績增長快，營收及凈利率持續提升。公司營收由 2018 年的 0.3 億元增加至 2020 年的 1.2 億元， CAGR+90%，與 PDF Solutions 的收入差距從 2018 年的 19 倍縮小至 2020 年的 4.6 倍，凈利率也由-32%提 升至 40%。和 PDF Solutions 相比，廣立微電子的毛利率高于 PDF，研發費用率基本持平，近兩年穩 定在 30%-40%。在我國大力發展芯片制造自主的當下，廣立微電子有望憑借效能顯著的產品特性迅 速占據國內晶圓制造企業的市場，實現規模效應。

中外廠商核心競爭力對比及差距

由于我國 EDA 行業發展過程曲折，當前海外 EDA 巨頭在全球范圍能仍全面領先本土 EDA 企業，差距 主要體現在研發及技術、渠道及產品、生態及客戶關系這三方面。

EDA 作為高技術壁壘的行業，企業唯有投入大量的研發資源并獲取頂尖人才的貢獻才能保持競爭力。 當前，中外廠商在研發投入方面差距巨大，以華大九天和新思科技為例對比，新思科技 2018-2020 年 三年累計研發投入 228 億元人民幣，是華大九天近 60 倍。除此之外，大量的 EDA 企業也為巨頭并購 提供充分選擇，海外三巨頭在發展過程中累計并購各類公司 200 次以上，國內 EDA 企業少，各方難 以通過并購做大。

海外企業經年累月的大量研發投入使得其在產品線豐富度、渠道多樣性上領先于國內 EDA 企業。華 大九天是國內當前唯一 IC 設計全流程覆的 EDA 企業，但在產品豐富度上仍遜色于海外巨頭。此外， 國內 EDA 企業的主要客戶主要集中在國內企業或是在國內設廠的外資企業，銷售渠道較為單一，雖 然當前國內下游芯片產業較全球更為景氣，但 EDA 出海能極大拓寬企業的營收增長空間。

IP 核（Intellectual Property Core）是芯片設計過程中的核心要素之一，作為預先設計好、可復用的功能 模塊，能夠極大地優化芯片設計公司的重復勞動率并提升設計靈活度。當前，主流的 SoC 異構芯片 均是基于不同功能的 IP 進行組合設計。相比于國內 EDA 企業，海外 EDA 巨頭擁有大量 IP 核產權， 通過為客戶提供豐富多樣、具有自主知識產權的 IP 核，使得客戶面臨較高的切換成本，公司與下游 客戶的關系更加穩固，從而構建具有深度護城河的生態圈。

6 投資分析

芯片的自主可控需要軟硬件并行，作為上游環節，EDA 的自研更易實現并正在加速突破。近期催化 原因有兩方面：首先，相關企業陸續上市，研發投入收獲保障；其次，下游標桿客戶能反哺軟件功 能完善。