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EDA:半导体“卡脖子”关键环节,产业格局梳理

价值投机小学生   / 2023-04-03 08:32 发布

EDA行业具有芯片之母的地位贯穿半导体产业链各个环节

EDA是芯片生产环节中的第一环一旦EDA产业链基础出现问题整个集成电路产业都会受到重大影响

同时EDA是高研发投入的产业技术壁垒明显容易形成封锁是最容易被外国卡脖子的关键领域

早在2020年5月美国政府在升级对华为的制裁时就禁售了含美国技术的软件其中EDA的禁售影响最大直接限制了华为海思高端芯片的设计能力

随着近年来国内自主可控相关政策相继出台国产EDA市场空间在渗透率和国产化率双重提升驱动市场快速扩容行业高速增长且国产替代空间广阔

根据SEMI预测数据2026年中国EDA市场规模将达到197.67亿元2021-2026年CAGR预计为20.4%整体增速高于全球平均

01

EDA行业概览

EDA是电子设计自动化的简称是半导体产业链的上游支撑层指利用计算机辅助设计软件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等流程的设计方式

除了芯片生产的最初设计阶段EDA软件还广泛应用于集成电路设计与制造链条的中游封装测试等环节对行业发展产生重要影响是IC产业发展的基石

EDA软件是算法密集型的大型工业软件系统其开发需要涉及到计算机物理数学等多方面知识

由于芯片设计更迭速度不断加快EDA软件公司需要不断加大研发投入确保技术领先同时EDA巨头们正是凭借大量的知识产权保持领先地位

EDA身处产业链的最前端终端大厂面临的下行压力需要经过渠道供应商Fabless设计厂商和晶圆厂再传导到EDA公司因此EDA的波动幅度明显与整个半导体的下行周期存在一定的滞后效应相应经过一层层传导后EDA厂商受下行压力冲击的程度也相应减弱

EDA赛道的整体成长性和投资回报优于行业整体且整体周期性波动小于行业整体

资料来源行行查

02

EDA产业链

EDA不仅是软件更是芯片设计和制造流程的支撑同时EDA工具升级换代新型算法开发均需要产业链上下游的合力支持

芯片设计的先进工艺是由晶圆厂设计公司和EDA软件厂商共同推进的成果因此产业链协同是EDA发展的保障

芯片设计厂商运用EDA厂商提供的EDA工具完成设计将得出的版图GDS-II文件发送至制造厂商芯片制造厂商负责生产芯片并向设计厂商提供反馈数据EDA厂商协助制造厂商开发工艺并生成PDK芯片制造厂商促进EDA工具工艺库完善EDA技术升级驱动集成电路制造效率提升两者形成双向正循环

EDA产业链包括上游基础软硬件开发商中游EDA软件开发商及下游集成电路产业链

上游硬件设备与软件工具已发展成熟基础软件市场处于寡头垄断竞争状态国内市场份额多由外资企业主导相比于硬件市场EDA企业对此的议价能力较弱下游为集成电路设计制造封测中国在封测环节技术水平已达到发达国家水平其它环节与国外先进技术差距较大

EDA产业链

资料来源亿渡数据行行查

03

EDA市场格局

全球EDA市场集中度较高头部企业可以较低的成本从芯片公司获取测试数据从而不断巩固优势以实现飞轮效应

当前EDA软件的竞争格局清晰国际三巨头Synopsys新思科技Cadence楷登电子和SiemensEDA占据绝对主导地位市场占有率合计高达近70%

美国在上游设计工具核心IP以及制造设备等领域有着强大的影响力尤其是在EDA领域

三巨头中前两家都是美国公司且新思半导体楷登电子竞争力较强能够覆盖电子设计全部流程

全球EDA主要竞争格局

2008年以来国内EDA领域也涌现了华大九天概伦电子广立微等公司

国产EDA厂商距第一梯队还有一定差距华大九天与其他几家企业在部分领域拥有全流程工具或具有领先优势在部分细分领域具有优势个别点工具功能强大

华大九天是世界唯一提供全流程FPD设计解决方案的供应商拥有模拟电路平板显示电路全流程EDA工具系统部分工具已能够支持最先进制程概伦电子在SPICE建模工具及噪声测试系统方面技术处于领先地位广立微在良率分析和工艺检测的测试机方面具有明显优势

国内EDA产业链布局厂商中还包括芯华章芯行纪行芯立创EDA超逸达全芯智造芯瑞微等芯华章发布了四款拥有自主知识产权的数字验证EDA产品以及统一底层框架的智V验证平台在实现多工具协同降低EDA使用门槛的同时提高芯片整体验证效率芯行纪着力于自主研发符合3S理念的数字实现EDA平台包含新一代布局布线技术同时提供高端数字芯片设计解决方案

国产EDA厂商布局

资料来源亿渡数据

EDA行业重要性高基础性强但市场规模只有百亿美元左右仅相当于整个芯片行业销售额的2.5%行业规模小但能量大支撑的是超过3万亿美元的IT大产业是整个半导体产业链皇冠上的明珠

从EDA行业本身来看结合目前IT技术的发展当前主要有两大趋势一是通过云计算提升软件本身的计算能力并利用云端海量存储资源实现全过程数据整合分析二是基于海量数据通过人工智能机器学习等技术对原始设计进行优化提高性能降低功耗对计算性能持续更高的要求以及芯片生产工艺的不断升级均驱动EDA行业持续快速成长