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没有EDA,就没有芯片!

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8月9日晚,美半导体法案落地,这件事也是引起了大家对半导体行业“国产替代”的关注。如果说半导体是工业皇冠,那么EDA无疑是皇冠上的明珠。今天呢,飞鲸投研就来分析一下EDA行业。

一、EDA

TMT产业发展焦点的5G芯片、AI芯片,着眼于芯片设计,而芯片设计离不开芯片设计软件EDA,其可谓是芯片产业链“任督二脉”。

1.什么是EDA?

EDA是电子设计自动化的简称,是电子设计与制造技术发展中的核心。它是最基础、最上游的领域,贯穿了集成电路产业链的每个环节。

目前,集成电路产业链主要包括上游支撑层、中游制造层及下游应用层等。芯片是数字经济的基石。IC设计是芯片产业的上游。EDA软件和IP核研发则位于IC设计的最上游。



简单地说,EDA就是芯片设计师的画笔和画板,就像操作文档要用Word,制作图片要用Photoshop一样,它能高效设计、控制及管理数十亿电路元件在一颗芯片里协同工作。

EDA非常重要,倘若它出现问题,产业下游的集成电路、电子信息和数字经济都会崩溃。没有EDA,就不可能设计和制造出芯片。

2.EDA——数字经济的基石

2020 年整个EDA 的市场规模仅为115亿美元,在整个集成电路产业中占比很小,和以互联网为代表的信息技术服务产业相比更是九牛一毛。但是EDA产业是电子设计产业的最上游,也是整个电子信息产业的基石之一。一家集成电路企业如果没有EDA工具,会陷入巧妇难为无米之炊的境地。如果抽掉这颗小小的基石,整个半导体行业都将崩塌。



3.EDA为什么那么重要?

(1)EDA是集成电路设计必需的工具。

在“摩尔定律”的推动下,单个芯片内部的晶体管数量沿着18个月翻一番的速度发展。

设计包含如此庞大数量晶体管的芯片离开了高度自动化的工具显然是无法完成的。芯片的最终加工虽然依赖于版图设计,但在得到版图之前还有非常多的工作要做。在开始设计一颗芯片时,首先需要论证设计方案的正确性。其次需要确保设计输入的正确性和完整性,确保设计输入已经完整且正确地覆盖了设计需求。然后需要将设计转换为具体的设计细节,做进一步的验证。此后还需要将设计转换为实际的物理设计。

在芯片制造过程中依然需要EDA软件的辅助,在芯片的良率分析、加工工艺仿真等环节,EDA软件依然起到了非常关键的作用。

(2)EDA是个需要不断更新的工具。

EDA工具与IP、工艺制程深度耦合,这驱动EDA软件不断更新。如果需要基于行业先进技术进行集成电路设计,就需要将所使用的EDA工具更新到新版本,这也很大程度上提高了EDA的正版化率。

二、政策利好

1.美国制裁

EDA是集成电路产业的基础性支柱技术,地位举足轻重,而目前美国在EDA领域具有绝对垄断地位,屡屡通过限制EDA输出达成制裁目的,导致我国部分行业及公司遭遇“卡脖子”,国内EDA工具自主可控的需求越来越强,亟需依靠自主创新突破行业重围。



2.政策

我国为突破“卡脖子”技术提出“十四五”双循环格局,EDA产业迎来政策红利。为突破“卡脖子”技术之困局,我国正式提出“构建国内国际双循环相互促进的新发展格局”,关键IT技术的自主可控成为发展趋势。

在此背景下,集成电路等产业链加速向国内转移,EDA作为集成电路“皇冠上的明珠”,产业迎来全新发展机会;国家顺势出台多项EDA扶持政策,为国产EDA的发展提供良好的政策环境。



3.市场空间

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。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%。



在我国集成电路产业保持高速增长的大背景下,2018-2020年,我国EDA行业总销售额分别约为44.9亿元、55.2亿元和66.2亿元,实现连续增长。其中,2020年我国自主EDA工具企业在本土市场营业收入约为7.6亿元,同比增幅65.2%。



三、市场参与者

EDA行业市场集中度较高,国内市场份额由三巨头垄断。EDA行业总体来看有三梯队:

第一梯队:Synopsys、Cadence和Siemens EDA,三家公司拥有较完整的全流程产品,垄断了全球78%的市场份额;

第二梯队:华大九天、安似科技、是德科技等拥有特定领域全流程产品的公司,约占全球市场份额的15%;

第三梯队:概伦电子、芯华章等以点工具为主的公司,约占市场份额的7%。头部企业在规模及产品完整度上远超后两梯队的企业。2020年,国内EDA市场份额80%归属第一梯队的三巨头。




近年来,我国国产EDA厂商蓬勃发展,涌现出一批快速成长的企业,其中华大九天、概伦电子已经上市;广立微已完成申购,即将上市;芯愿景已提交招股说明书。

目前,华龙九天能够提供模拟电路设计全流程EDA工具,概伦电子是专注于器件建模和电路仿真,广立微专注于芯片成品率提升和电性测试快速监控技术,芯愿景专注于集成电路分析服务。

1.华大九天

华大九天是国内最早从事EDA研发的企业之一。公司成立于2009年,以EDA工具软件为核心,围绕集成电路设计和晶圆制造等多种需求为客户提供相关解决方案,在EDA工具软件领域市场份额居本土企业首位。

华大九天是我国唯一能够提供模拟电路设计全流程EDA工具系统的本土EDA企业。该EDA工具系统包括原理图编辑工具、版图编辑工具、电路仿真工具、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。



2.概伦电子

概伦电子是国内EDA头部厂商,成立于2010年,主要提供面向集成电路设计和制造的EDA产品及解决方案,EDA产品已经覆盖设计与制造两大环节,形成深度联动,2020年在国产EDA市场占有率预计达到5%左右。

公司目前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IC企业。



四、总结

我国EDA行业虽然起步早,但受限于行业生态的滞后,整体技术水平与国际相比仍存在较大的差距,自给率很低。未来,随着我国经济社会的发展和科学技术水平的提高,我国集成电路市场规模不断扩大,加上国际贸易摩擦因素的影响,我国对于国产EDA行业发展的重视程度提高,为我国国内EDA行业的发展提供了更多机会。

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来源:飞鲸投研

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