EDA行业乘风启航国内龙头拾级而上.docx

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1、1、EDA为集成电路产业的上游关键支撑1.1 EDA为集成电路产业的上游基础工具，降本增效作用突出EDA为集成电路产业的上游关键支撑。EDA （Electronic Design Automation,电子设计自动化）是指利用计算机平台完成大规模集成电路设计、仿真、验证等流程的软件工具，具有降低设计成本、提高设计效率、加速技术革新等重要作用。随着集成电路晶体管规模扩大、复杂程度提升,EDA已成为推动集成电路产业发展关键支撑。图1 ： EDA为集成电路产业的上游基础工具上海半导体IPEDA半导体材料和半导体设，中海封装测试数据来源：华大九天招股书、研究所资料来源：华大九天招股书下海系统厂商资料来

2、源：概伦电广招股书EDA工具的发展创新平抑芯片设计成本，提高芯片设计效率. EDA工具的技术进步和应用推广推动芯片设计成本保持在合理范围。据UCSD教授Andrew的推测，2011年一款消费级应用处理器芯片的设计成本约4000万美元，如果不考虑19932009年EDA技术进步，相关设计成本可能高达77亿美元，EDA让设计成本降低近200倍。同时，可重复使用的平台模块、异构并行处理器的应用、基于先进封装集成技术的芯粒技术等驱动设计效率不断提升，缩短设计周期，减少设计偏差，提高流片成功率。图2 ： EDA让芯片设计成本降低约200倍（2011年）图3 ： EDA技术进步驱动芯片设计效率不断提升芯片

3、设计成本（亿美元）9080706050403020100不考虑EDA技术进步（2013）可量复使用的平台模块+200%硬件. 100%软件工作效率考虑EDA技术进步120.018Q80060040.020.00Q注：ESDA：电子系统开发工具EDA:集成电路设计工具fo全。软件工程的用、EDA软件迭代助力全球集成电路升级芯片集成度的不断提高和可编程逻辑器件的广泛应用给EDA提出更高要求，也促进了 EDA设计工具的普及和发展。伴随集成电路规模逐步扩大和电子系统口趋复杂，EDA 先后经历 CAD(Computer-Aided Design)CAE(Computer-Aided Engineerin

4、g)sESDA (Electronic System Design Automatic) EDA (Electronic Design Automation)四个发展阶段，芯片设计的描述层级和系统级仿真水平不断提高。表1 ： EDA发展历程：CADCAEESDA现代EDA时间 阶段主要特征问题挑战197() CAD计算机辅 借助计算机完成电路模拟与预测、PCB布局布线、IC年代 助设计版图绘制等繁杂、机械的工作，取代人工操作功能单一，相互独立：(1)不同软件兼容性差，人转换复杂，影响设计速度；(2)不能提供系统级仿真和综合，只能在产品开发后期才能发现错误，此时修改困难1980 CAE计算机辅年

5、代 助工程超大规模集成电路系统导论提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想,硬件描述语言VHDL产生,各设计工具库基本齐全，工具之间的兼容性得到改善大部分CAE工具仍不能适应复杂电子系统的要求。具体化的原件图形制约着优化设计1990 ESDA电子系 随着硬件语言的标准化和集成电路设计方法发展，呈 在仿真、时序分析，集成电路自动测试、高速印刷电年代 统设计自动化 现出高级语言描述、系统级仿真和综合技术的特征路板设计及操作平台的扩展等方面仍面临挑战2000至今现代EDA在仿真验证和设计层面支持标准硬件语言的EDA软件功能更加强大，更大规模的可编程逻辑器件不断推出，系统级、行为级硬件描述语言趋于更加

6、高效和简单应用需求分化、验证工作复杂、IP复用价值没有完全发挥资料来源：芯华章、研究所图4 ： EDA技术演变的背后是芯片描述抽象层级的提高IP组件住住中盥IP互遑使筏模型1970s1980s1990s2000+JI|PBkcfcGate-levelcapacity门级模段电容级设计Standard delayformat wire load标;退展22连线级设计Transistorcapacity晶体号级模型电容吸设计IP block performanceinter-Pperformance models芯片描述抽象层级的提高Clustnr资料来源：芯华章展望未来，人工智能技术将在EDA领

7、域扮演更重要的角色。芯片复杂度的提升以及设计效率需求的提高要求人工智能技术赋能EDA工具的升级，辅助降低芯片设计门槛、提升芯片设计效率。美国国防部高级研究计划局2017年推出电子设备智能设计(IDEA)项目，提出AI赋能EDA工具的发展目标是实现“设计工具在版图设计中无人干预的能力”，即通过人工智能和机器学习的方法将设计经验固化，进而形成统一的版图生成器，以期实现通过版图生成器在24小时之内完成SoC (系统级芯片)、SiP (系统级封装)和印刷电路板(PCB)的版图设计。图5 ：人工智能技术将在EDA领域扮演更重要的角色IDEA项目设计框架ModelsPackageBoardDataUnif

8、ied Layout GeneratorTraining资料来源：华大九天招股书24 hours Knowledge embedded in software 100% automation 24 hour turnaround资料来源：华大九天招股书2、大水养大鱼，国产EDA龙头乘风而上2.1、 EDA以70亿美元产值支撑起全球4000亿美元的集成电路市场EDA是集成电路产业甚至是数字经济的上游关键技术支撑。据赛迪智库，2020年全球EDA市场规模虽仅超过70亿美元，却支撑起4000亿美元的集成电路产业，支撑着数十万亿规模的数字经济。一旦EDA出现问题，包括集成电路设计在内的全球集成电路产业

9、必将受到重大影响，由EDA工具、集成电路、电子系统、数字经济等构成的倒金字塔产业链结构稳定将面临严峻挑战。图6 : 2020年EDA以70亿美元产值支撑起4000亿美元的集成电路市场产业层级对应年产值数量级数字经济集成电路EDA数万亿美元数十万亿美元超过4,000亿美元超过70亿美元图8 ： 2014年来中国集成电路市场规模保持快速增长数据来源：中国半导体行业协会、研究所全球集成电路市场规模（亿美元）数据来源：WSTS、研究所图9 ：全球集成电路设计市场需求旺盛（亿美元）图10 ：中国集成电路设计市场需求旺盛（亿元）全球集成电路设计市场规模（左轴，亿美元）数据来源：WSTS、研究所中国集成电路

10、设计市场规模（左轴，亿元）数据来源：中国半导体行业协会、研究所集成电路市场规模平稳较快增长。2014-2020年，全球集成电路市场保持平稳增长，从2773提升至3612亿美元，年均复合增长率达4.50%；中国集成电路市场增长领跑全球，规模从3015提升至8848亿元，年均复合增长率达19.65%。图7 ： 2020年全球集成电路市场规模约3600亿美元集成电路设计环节规模占比提升，重要性不断凸显。专业分工模式已逐步成为集成电路市场主流，集成电路设计领域成为重要环节。2014-2020年，全球集成电路设计市场规模从881增至1279亿美元,CAGR为6.41%,占集成电路市场比重从31.77%提

11、升至35.41%；中国集成电路设计市场发展尤为迅速，规模从1052增至3778亿元，CAGR高达23.76%,占集成电路市场比重34.88%升至42.7%,自2016年起中国集成电路芯片设计环节规模超过封测环节，成为三大环节中占比最高的子行业。受益于集成电路行业景气和EDA地位提升，EDA行业销售额保持较快增长。在集成电路产业稳定向好、设计环节较快增长的发展态势下；叠加EDA软件重要性凸显，占集成电路规模比重提升；EDA工具销售额保持稳定上涨趋势。2020年EDA行业全球销售额实现72.3亿美元，同比增长10.7%；中国销售额66.2亿元，同比增长 19.9%o图11 ： 2020年全球EDA

12、市场规模约72亿美元图12 ： 2020年中国EDA市场规模约66亿元中国EDA市场规模（亿元）EDA占集成电路市场比重（右轴，%）数据来源：WSTS、华大九天招股书、研究所数据来源：CSIA.华大九天招股书、研究所中国集成电路产业崛起带动亚太地区成为全球EDA第一大市场。北美作为EDA技术最为发达的地区，历史上长期是EDA最大市场。中国大陆地区集成电路设计业的快速发展带动了亚太地区EDA工具销售额的增长，根据赛迪智库数据统计，2020年亚太地区实现EDA销售额30.4亿美元，占全球比重约42.05%,首次成为全球第一大市场。我们认为，中国集成电路设计产业的崛起，激发对EDA的旺盛需求，大水养

13、大鱼，为国产EDA厂商提供广阔发展空间。图13 ：中国带动亚太EDA销售额领跑全球（亿美元）数据来源：WSTS、华大九天招股书、研究所图14 ：亚太地区成为EDA工具的最大市场（% ）数据来源：WSTS、华大九天招股书、研究所2.2、 中国厂商受益集成电路行业高景气、EDA占比提升及国产化机遇2.2.1 半导体行业开启新一轮上行周期，EDA软件下游需求高景气驱动1 :半导体行业开启新一轮上行周期。全球半导体行业步入新一轮创新周期，带动芯片设计和EDA软件需求。继个人电脑、智能手机后，全球半导体行业开启第三轮上行周期，其最主要的变革力量源自于5G通信、物联网、汽车电子等。据IBS,全球半导体市场

14、有望从2020的4677增至2030的10527亿美元，CAGR为9.17%。细分来看，无线通信为最大市场，其中智能手机是关键；包括电视、视听设备和虚拟家庭助理在内的消费类应用，为智能家居物联网提供新机遇；智能网联、自动驾驶为汽车电子市场带来可观增量。中国在全球半导体市场规模中占比超过50% ,并呈持续扩大趋势。据IBS, 2019年中国半导体市场规模约2121亿美元，占全球52.93%。得益于中国在5G、自动驾驶、人工智能和智慧物联网等领域的先发布局，IBS预计未来十年中国半导体行业将保持10.26%的CAGR领跑全球，2030年规模将达6212亿美元，占比将达59.01%。图16：中国半导体市场占全球比重超50%预计持续扩大图15 ：下游需求驱动全球半导体市场高增长（十亿美元）资料来源：芯原股份招股书、IBS资料来源：芯原股份招股书、IBS驱动2 ：芯片设计对半导体行业的重要性凸显。图17 :全球芯片设计项目持续增长，2811m以上的成熟工艺占主要份额（个）资料来源：芯原股份招股书、IBS中国芯片设计公司崛起，本土设计项目数量大幅提升利好国内厂商。受益于本土产业链完善、政策支持力度加大及人才回流等因素，中国芯片设计公司数量快速增加，从2011年的534增长至2020年的2218家,CAGR为17.14%。中国大陆芯片设计公司的不断崛起,带动本土设计项目占