EDA是设计芯片的软件
EDA是指利用计算机软件完成大规模集成电路设计、仿真、验证等流程的设计方式。EDA软件是集成电路领域的上游基础工具,贯穿于集成电路设计、制造、封测等环节,是集成电路产业的战略基础支柱之一。EDA产品线繁多,按照集成电路产业链划分,集成电路EDA工具可以分为制造类EDA工具、设计类EDA工具及封测类EDA工具。晶圆厂借助器件建模及仿真、良率分析等制造类EDA工具来协助其进行工艺平台开发,工艺平台开发完成后,晶圆厂建立集成电路器件的模型并通过PDK或建立IP和标准单元库等方式提供给集成电路设计企业。设计类EDA工具则是基于晶圆厂或代工厂提供的PDK或IP及标准单元库为芯片设计厂商提供设计服务。封测类EDA工具主要是提供封装方案设计及仿真的功能,从而帮助芯片设计企业完成设计。
EDA工具分类
芯片制程进步推动EDA变革。随着芯片制程进步,单颗芯片中晶体管数量呈现指数型增长,制程突破14nm后,芯片设计中为防漏电等问题,硬性规则增加,EDA所能实现的变通空间受压缩,EDA行业面临变革。
全产业链协同发展
EDA产业链上游主要是为工业软件产品制造提供基础服务的软硬件,其中,硬件主要为计算机设备。经历了十余年高增长后,智能手机和平板电脑的崛起取代了部分电脑办公+上网的功能,2012年后全球PC市场起逐年萎缩,多年以来处于存量盘整期。中游EDA从全球范围内来看,拥有完整的、全流程产品的Synopsys、Cadence、Siemens EDA具有明显的竞争优势,位列第一梯队,已垄断EDA市场,CR3高达近70%。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,处于全球EDA行业的第二梯队,共占据全球市场约15%的份额。第三梯队企业主要聚焦于某些特定领域或用途的点工具,整体规模和产品完整度与前两大梯队的企业存在明显差距,约占全球15%市场份额。
国内EDA供应商目前所占市场份额较小,华大九天为本土EDA龙头企业,仅占国内约4.5%的份额。本土EDA企业难以提供全流程产品,仅在部分细分领域具有优势,个别点工具功能强大。例如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,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。
中国地区部分EDA企业收入情况下游环节,中国集成电路需求旺盛,国内自给量不足,需要大量进口,对外依赖度较高。根据海关总署的统计数据,2021年中国集成电路产品进口数量为6354.81亿个,出口数量为3107亿个,进口金额为4396.94亿美元,出口金额为1563亿美元,存在较大的贸易逆差。
EDA商业模式较好,成长确定性强
EDA厂商主要与客户签署期间授权合同,向客户出售EDA相关软件的有限期授权租赁服务,一般合约期为2-3年。根据华大九天的招股书显示,公司的EDA软件盈利模式为授权模式,即公司向客户销售指定版本的软件,并收取合同约定期间的授权费。根据授权期间的不同,又可分为永久期限授权和固定期限授权。客户根据自身业务需求,选择不同期限授权的EDA软件。对软件换代需求不迫切的企业,通常采购永久期限授权软件;对软件换代需求迫切的企业,通常采购固定期限授权软件。公司的固定期限授权通常为1-3年,根据客户自身需求及与公司的协商,合同可约定在固定期限内提供一次或多次授权。多次授权模式下,公司分次向客户提供license,于每次提供license后取得收货(安装)确认单,并确认收入。此以Synopsys与Cadence为例。在营收方面,从2013财年到2021财年,Synopsys的营收从19.6亿美元增长到42.0亿美元,同期Cadence营收从14.6亿美元增长到29.9亿美元,从营收增速上能够看出,两家公司的业绩增速较为稳定,即便是在全球半导体产业销售增速同比下降的年份,两家公司的业绩依旧保持强劲的增长动力。其收入连续性较好,不会因全球半导体产业景气度的变化而发生大幅波动,具有较强的逆周期性。
龙头营收增速和全球半导体产业销售额同比增速的比较情况(%)EDA作为集成电路上游的必备自动化工具,随着中国芯片设计行业的蓬勃发展,带动了下游需求的快速增加,而当前EDA市场集中度较高,海外三巨头市占率超八成,国产率极低,EDA成为半导体产业上游的核心卡脖子环节之一,国产替代正当时。同时EDA行业壁垒极高,需要长期的技术积累,EDA国产化也将具备高集中度。