“芯片之母”EDA:赋能集成电路产业发展的基石 | 科技专题

EDA(Electronic design automation,电子设计自动化)是指利用计算机辅助来完成大规模集成电路芯片设计、仿真、验证等流程的软件工具。
在摩尔定律的演变下,集成电路设计规模越来越大,制程工艺复杂度呈几何式上升,为降低芯片设计风险、减少试错成本、提高流片成功率,设计人员需要依靠EDA工具完成电路设计、版图设计、版图验证、性能分析等工作以确保芯片逻辑功能在多个设计环节中均可保持一致。
EDA融合了图形学、计算数学、微电子学、拓扑逻辑学、材料学及人工智能等多项技术,贯穿于集成电路设计、制造、封测等多个环节,是集成电路产业的上游基础工具,同时也是驱动集成电路发展的支柱性产业。
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杠杆效应显著 撬动万亿规模数字经济

根据SEMI的研究数据,2020年全球EDA行业的市场规模为114.67亿美元,同比增长11.62%,增速首次突破10%。

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数据来源:SEMI

虽然相较于于千亿美元以上规模的集成电路产业而言,EDA属于集成电路产业链中的规模相对较小的产业,但其所具备的杠杆效应极为显著。凭借超100亿美元左右的市场规模,EDA行业支撑起了年产值超过4,000亿美元的集成电路产业、数万亿美元的电子信息产业以及数十万亿美元的数字经济产业,是集成电路产业乃至全球数字经济产业的基石。

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资料来源:华大九天招股说明书、SEMI数据

随着全球数字经济、电子信息等应用领域对集成电路产业需求的依赖程度日益加深,全球集成电路市场规模将继续保持扩张态势,同时晶圆制造产能以及芯片设计复杂程度的提升决定了应用端一方面对EDA等制造类工具的需求大幅提升,另一方面也对其技术水平提出了更高的要求。

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进入壁垒高 全球EDA市场现寡头垄断

EDA处于多学科交叉领域,同时又是典型的技术驱动型产业,人才(强大的研发实力)、工艺(与先进工艺的结合)、产品(完备的产品线)等多方面因素为EDA产业构建了较高的进入壁垒,同时也为巨头垄断提供了机会。

目前,全球EDA行业被Synopsys(新思科技)、Cadence(楷登电子)与西门子EDA(西门子于2017年收购了Mentor Graphics即明导国际)三大巨头垄断,根据赛迪智库数据,2020年,三大巨头占据全球约77.7%的EDA市场份额。

其中,并购整合是巨头们解决EDA软件分类复杂、技术种类繁复的有效手段。

例如,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PTsignoff确立了领先地位;Cadence收购了Quickturn、Japer、Forte等企业,使得其在模拟仿真和版图设计方向优势突出;Mentor Graphics通过并购VALOR和codeSourcery等助力公司在PCB领域保持领先地位。

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。可见,并购整合是三巨头丰富产品线布局、为客户提供全流程解决方案的重要方式,也是公司能够发展壮大的核心要素。

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国内EDA产业差异化竞争优势凸显

我国拥有较早的自主EDA软件研发经验,但受到西方禁运、海外厂商进入后竞争优势较弱等因素的影响,目前我国EDA厂商市场占比仍然较小,且无法和海外厂商全套的芯片设计EDA解决方案竞争,国产EDA在市场规模、全套产品完备程度等方面与新思科技等巨头的差距仍然较大,但国产EDA厂商在项目定制化、产品兼容性、技术分析等细分领域的优势逐步凸显,同时形成了差异化竞争局势。

目前,概伦电子、华大九天、广立微电子等企业是我国市场上主要的EDA软件供应商。

其中,概伦电子是EDA厂商中首家登陆资本市场的上市公司,其在器件建模和电路仿真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,其核心技术能够支持先进工艺节点和FinFET、FD-SOI等各类半导体工艺路线;

华大九天是国内的EDA龙头企业,是国内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;

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,其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制服务。

根据赛迪智库数据,我国2018年-2020年EDA行业总销售额分别约为44.9亿元、55.2亿元和66.2亿元,保持连续增长态势。其中,2018年-2020年国产EDA工具销售额分别为3.4亿元、6.0亿元和9.1亿元,虽然国产EDA工具销售额占行业销售额的比重较小,但其2019年-2020年的同比增幅均超50%。

可以预见,伴随着半导体“国产化替代”趋势的形成以及我国对EDA工具自主可控需求越来越强,国产EDA厂商有望打破现状,通过差异化竞争形式提升市场份额,迎来发展机遇。