2023年【报告】EDA行业概览（附下载）（2023年）

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【报告】EDA 行业概览（附下载） 一、EDA——“半导体皇冠上的明珠” EDA 是用来辅助超大规模集成电路设计生产的工业软件。EDA 全称是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation），是指用于辅助完成超大规模集成电路芯片设计、制造、封装、测试整个流程的计算机软件。随着芯片设计的复杂程度不断提升，基于先进工艺节点的集成电路规模可达到数十亿个半导体器件，不借助 EDA 已经无法完成芯片设计。EDA 与产业链结合愈加紧密，已经成为提高设计效率、加速技术进步的关键推手。

　　1、EDA 几乎涉及集成电路的各个方面 在设计生产流程方面，EDA 被应用在芯片系统的设计、制造、封装、测试全流程，涉及给芯片设计公司使用的设计类软件和给晶圆厂使用的晶圆制造软件等。从电子系统层级上看，EDA 包括芯片、多芯片模块和印制电路（PCB）板多个层级。

　　图 1.1EDA 涉及集成电路的各个方面 数据来源：《超大规模集成电路物理设计》，CSDN，东吴证券研究所 2、EDA 杠杆效应、经济效应显著 根据 ESDAlliance 和 WSTS 数据，2020 年全球 EDA 市场规模仅为 115 亿美元，却撬动着 4404 亿美元市场规模的半导体行业。一旦 EDA 这一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，EDA 行业也是最容易被外国“卡脖子”的关键领域。此外，EDA 对于节省芯片设计成本有着举足轻重的作用。根据加州大学圣迭戈分校 AndrewKahng 教授在 2013 年的推测，2011 年设计一款消费级应用处理器芯片的成本约 4,000 万美元，如果不考虑 1993 年至 2009 年的 EDA 技术进步，相关设计 成本可能高达 77 亿美元，EDA 技术进步让设计效率提升近 200倍。以新思科技（Synopsys）2021 年 8 月推出的 EDA 设计平台DSO.ai 为例，通过引入人工智能，芯片设计中不需要去完整模拟无数次可能的布局，可以让芯片设计在研发成本上减半，研发时间甚至也可以从 24 个月减少到 2 周。

　　图 1.2EDA 行业杠杆效应显著 数据来源：ESDAlliance，WSTS，东吴证券研究所 3、EDA 发展历程 1)EDA 前世/胎动 在集成电路（IC）产业发展早期，芯片设计采用人工布线的方法，随着计算机进入商用阶段、芯片集成度提升，人工布线满 足不了芯片设计的需求，CAD 软件行业进入黄金时代，EDA 也应运而生。1980 年卡弗尔米德和琳康维发表论文《超大规模集成电路系统导论》，提出通过编程语言进行芯片设计的思想，被视为 EDA 发展到下一阶段的重要标志，1986 和 1987 年两种硬件描述语言 Verilog、VHDL 应运而生，并成为最流行的高级抽象设计语言。

　　2)EDA 历史沿革 1984 年 DAC 举办了第一个以电子设计自动化为主题的销售展览，EDA 在 80 年代开始真正起步，并逐渐开始商业化，并催生了 Calma、ComputerVision、Applicon、MentorGraphics、Daisy 和 Valid 等公司。

　　表 1.1EDA 发展三个阶段 资料来源：根据互联网公开资料整理，东兴证券研究所 3)国内 EDA 历史沿革 国内从上世纪八十年代中后期开始，就投入到 EDA 产业的研发当中。国内为了更好发展集成电路产业，在 1986 年开始研发我国自有集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统，并在攻坚多年之后，于 1993 年国产首套 EDA 熊猫系统问世。之后的国内EDA 发展曲折而缓慢。因各种因素影响，国产 EDA 产业没有取得实质成功，但在成长过程中，国内已出现多个 EDA 厂商萌芽。2008 年，国内从事 EDA 研究的公司有华大电子、华天中汇、芯愿景、爱克赛利、圣景微、技业思、广立微和讯美等。此后十 年发展，华大九天、芯禾科技、广立微、博达微等几个企业从国产 EDA 阵型中展露生机。

　　二、EDA 行业产业链 EDA 是集成电路产业链最上游、最高端的产业，驱动着芯片设计、制造和终端应用的发展。利用 EDA 工具，设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，完成电子产品从电路设计、性能分析到设计出 IC 版图或 PCB 版图的整个过程，优化芯片制造工艺，驱动芯片产业链下游环节发展。

　　表 2.1EDA 位于集成电路产业链上游支撑位 数据来源：华大九天招股说明书，民生证券研究院 EDA 杠杆效应较大，是集成电路产业乃至全球数字经济的基石。从市场规模来看，根据 SEMI 的数据，2020 年全球 EDA 行业市场规模为 114.67 亿美元，支撑着年产值几百亿美元的 IC 设备行业、年产值几千亿美元的 IC 制造行业、年产值几万亿美元的电子产业、以及年产值几十万亿美元的数字经济。EDA 是这条倒金字塔型产业链的基石，是集成电路、电子信息、乃至全球数字经济的赋能者。

　　 图 2.2 半导体产业链倒金字塔结构 来源：ICWorld，民生证券研究院 三、EDA 行业的市场竞争格局 EDA 行业全球市场呈现三足鼎立局面。EDA 行业自 20 世纪八九十年代的百家争鸣发展至今，经历了多轮市场竞争、淘汰和整合，形成了当前新思科技(Synopsys)、铿腾电子(Cadence)和明导国际(MentorGraphics)三足鼎立的全球 EDA 市场格局。2020年，Synopsys 的全球 EDA 市场份额为 32.14%，占据行业第一。同年，Cadence 和 MentorGraphics 的市场份额分别为 23．4%和14%，位于第二、第三。前三家 EDA 公司市占率之和将近 70%，行业高度集中，寡头垄断格局明显。除上述五家 EDA 公司外， 全球范围内的 EDA 企业中，优先突破关键环节核心工具的典型公司还有 PDFSolutions、概伦电子、广立微等；优先突破部分设计应用全流程解决方案的典型公司有 SILVACO、JedatInc.、华大九天等。

　　图 3.1EDA 行业全球市场格局高度集中 数据来源：ESDAlliance，前瞻产业研究院，国泰君安证券研究 软件的从众特性是造成 EDA 市场高度集中的原因之一。EDA 行业是技术、算法高度密集的行业，其底层思想是数学、物理等科学定理，是能够被大众接受的，因此 EDA 软件是标准化的。经过众多用户长期使用的产品化软件稳定且质量较高，并持续进 行优化和完善，因此产品化软件的消费者具有从众特性。考虑到 EDA 工具对企业发展的重要性，集成电路设计和制造商通常选用市场上流行的 EDA 工具供应商，以避免由于工具质量、性能等问题造成的损失。领先的 EDA 工具提供商与普通提供商间的差距逐渐拉开，形成了寡头垄断的局面。

　　EDA 厂商与芯片设计和制造企业间的生态关系也是形成当今竞争格局的原因之一。在 EDA 产业生态圈中，EDA 厂商分别向芯片设计公司和制造公司提供设计类 EDA 软件和制造类 EDA 软件。芯片设计企业 EDA 厂商购买 EDA 工具，向制造企业提供设计版图。芯片制造企业向 EDA 厂商输送 PDK，负责生产芯片并向设计企业提供反馈数据。总的来说，EDA 工具的技术开发和商业销售依托于制造、设计、EDA 行业三方所形成的生态圈，需要产业链上下游的全力支持。PDK 对于 EDA 工具的研发是至关重要的，得不到晶圆厂 PDK 的 EDA 公司很难经营下去，因此与晶圆厂的良好关系有利于 EDA 厂商从竞争者中脱颖而出，这在一定程度上促成了 EDA 市场高度集中的格局。此外，领先的 EDA 厂商与领先的集成电路制造和设计企业具备长期合作基础，其 EDA 工具工艺库信息完善，能够随先进工艺演进不断迭代。然而，市场 尾部 EDA 厂商难以获得生产线的最新工艺数据参数，无法在与工艺紧密相关的工具领域进行技术布局，束缚了其业务的发展与完善，这进一步拉开了 EDA 企业间的差距，形成了高度集中的市场格局。

　　图 3.3EDA 厂商的发展依托于芯片设计和制造企业的支持 数据来源：未来智库，国泰君安证券研究 四、国家政策支持推动国产 EDA 发展 半导体国家出台一系列政策，为国产 EDA 工具的发展提供了良好环境，加速 EDA 工具国产化替代进程。EDA 工具是集成电路产业的咽喉，对行业生产效率、产品技术水平有重要影响。随着 集成电路产业的快速发展，设计规模、复杂度、工艺先进性等不断提升，EDA 工具的重要性不断凸显。一旦 EDA 受制于人，整个国内芯片产业的发展都可能停摆，因此发展国产 EDA 迫在眉睫。近年来，国家陆续出台了多项政策，从财税政策、投融资政策、研究开发政策、进出口政策、人才政策、知识产权政策、市场应用政策、国际合作政策等方面鼓励国产 EDA 厂商发展与创新，助力国产 EDA 工具软件技术水平的提升，加速 EDA工具国产化替代进程。

　　表 4.1 国家政策助力 EDA 产业发展

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