EDA行業處於半導體產業鏈上游，貫穿製造、設計、封測等環節。根據ESD Alliance統計，2021年全球EDA市場規模為132.75億美元，同比增長15.77%。受益於半導體產業向中國轉移的趨勢，中國EDA市場規模實現較快增長。根據中國半導體行業協會預測，2025年中國EDA市場規模將達到184.9億元，2020-2025年年均複合增速為14.71%。

大陸 EDA 市場受益於全球半導體產業向中國轉移的趨勢，實現較快增長。在政策支持、自主可控需求增長等因素的推動下，大陸EDA 企業迎來發展機遇。

本期的智能內參，我們推薦國聯證券的報告《半導體產業基石，中國 EDA 迎中國產替代機遇》，分析EDA的市場格局和中國EDA行業的發展機遇。

原標題：

《半導體產業基石，中國 EDA 迎中國產替代機遇》

一、EDA行業概述

EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）是指利用計算機軟件完成大規模集成電路的設計、仿真、驗證等流程的設計方式，融合了圖形學、計算數學、微電子學、拓撲邏輯學、材料學及人工智能等技術，處於集成電路產業鏈中的最上游，是設計廠商完成芯片設計、代工廠商實現成品率提升的核心基礎工具，支撐規模龐大的集成電路市場乃至電子信息、數字經濟市場。

▲EDA 處於集成電路產業鏈上游支撐層

EDA 工具貫穿於集成電路設計、製造、封測等環節。一個完整的集成電路設計和製造流程主要包括工藝平臺開發、集成電路設計和集成電路製造三個階段，均需要對應的 EDA 工具作為支撐，包括用於支撐工藝平臺開發和集成電路製造兩個階段的製造類 EDA 工具以及支撐集成電路設計階段的設計類 EDA 工具。

▲EDA 工具貫穿集成電路設計、製造、封測等環節

EDA 工具分類繁多。按應用場景，EDA 工具通常可分為數字設計類、模擬設計類、晶圓製造類、封裝類、服務等五大類。數字設計類工具主要包括 RTL 編輯、功能仿真、邏輯綜合、形式驗證等工具；模擬設計類工具主要包括版圖設計與編輯、電路仿真、版圖驗證等工具；晶圓製造類工具主要包括器件建模、工藝和器件仿真（TCAD）、PDK開發與驗證、計算光刻、掩膜版校準、掩膜版合成和良率分析等。

封裝類工具主要是面向芯片封裝環節的設計、仿真、驗證工具。根據 ESD 數據統計，數字設計類 EDA工具和模擬設計類 EDA 工具佔整體 EDA 市場的比例分列前兩位，2020 年市場份額分別達到 65.0%和 17.1%,前者為後者的接近 4 倍，這與下游數字芯片和模擬芯片市場比例基本一致。

▲EDA 工具分類

▲EDA 細分領域市場規模佔比

EDA 是集成電路產業鏈中的上游，貫穿於集成電路設計、製造、封測等環節，支撐數千億美元集成電路產業、萬億美元電子信息產業和數十萬億美元的數字經濟。

▲電子信息產業結構

根據世界半導體貿易統計協會（WSTS）統計，2021 年全球集成電路行業市場規模為 4630 億美元，同比增長 28.18%；2012-2021 年年均複合增速為 7.66%。WSTS 預計 2022 年全球集成電路行業市場規模將達到 5473 億美元，同比增長 18.21%。

▲全球集成電路行業市場規模情況

根據中國半導體行業協會（CSIA）統計，2021年中國集成電路行業市場規模為 10458 億元，同比增長 18.20%；2012-2021 年年均複合增速為 19.16%，明顯超過同期全球集成電路市場的 7.66%年均複合增速。

▲中國集成電路行業市場規模情況

EDA 作為集成電路產業鏈中的上游，與下游景氣度相關。根據 ESD Alliance 統計，2021 年全球 EDA 市場規模為 132.75 億美元，同比增長 15.77%；2012-2021 年年均複合增速為 8.19%，與同期全球集成電路市場的 7.66%年均複合增速相近。在近年來全球集成電路產業基本保持穩定向好的發展態勢下，全球 EDA 市場規模呈加速增長趨勢，2018-2021 年同比增速分別為 4.49%、5.86%、11.62%、15.77%。

▲全球 EDA 市場規模情況

ESD Alliance將全球EDA市場按產品分為SIP、CAE、IC 物理設計和驗證、PCB & MCM 和服務，2021 年市場份額分別為 38%、31%、19%、9%和 3%。2017-2021 年間，全球 EDA 市場產品份額相對穩定，SIP 份額略呈上升趨勢。

▲全球 EDA 市場規模（按產品，億美元）

▲全球 EDA 市場產品構成情況

ESD Alliance 將全球 EDA 市場按地域劃分為美洲、亞太地區（除日本）、歐洲中東和非洲、日本，2021 年市場份額分別為 43%、36%、14%、7%。2017-2021 年間，全球 EDA 市場中亞太地區（除日本）份額呈上升趨勢。

▲全球 EDA 市場規模（按地域，億美元）

▲全球 EDA 市場地域構成情況

根據中國半導體行業協會統計，2020 年中國 EDA 市場規模為 93.1 億元，同比增長 27.71%；2015-2020 年年均複合增速為 12.57%，低於同期中國集成電路市場的 19.64%年均複合增速。

▲中國 EDA 市場規模情況

二、EDA行業競爭格局

EDA 行業具有較高壁壘。EDA 行業是典型的技術驅動行業，對研發投入、研發人員、用戶協同等都提出了較高要求，具有較高行業壁壘。

技術壁壘：EDA 是算法密集型的大型工業軟件系統，需要強大的數學基礎理論支撐，且對算法的要求較高。此外，EDA 工具要儘可能準確的在軟件中重現和擬合現實中的物理和工藝問題，設計工具和製造工藝緊密結合的重要性愈發突出。EDA 企業保持長久競爭力需要高強度、長週期的研發投入獲得較長時間的技術積累和專利積累，易形成較高的技術壁壘。

人才儲備壁壘：EDA 開發過程需要計算機、數學、物理、電子電路、工藝等多種學科和專業的高端人才，對綜合技能要求很高，企業的人才儲備決定其是否能夠在行業中持續發展。行業頭部公司均擁有經驗豐富、實力雄厚的研發隊伍，其知名度、成熟培訓體系等也能夠持續吸引人才加入，研發人員規模領先，形成了人才壁壘。2021 財年末，海外 EDA 巨頭 Synopsys、Cadence員工人數分別為 16361、9300，是支撐其在全球 EDA 市場獲得較高市佔率的重要因素之一。

▲中國 EDA 行業人才數、本土 EDA 企業人才數情況

▲部分 EDA 企業 2021 財年員工人數情況

用戶協同壁壘：EDA 工具的技術開發和商業銷售依託於製造、設計、EDA 行業三方所形成的生態圈，需要產業鏈上下游的全力支持。國際 EDA 領域的領先企業與全球領先的集成電路製造和設計企業具備長期合作基礎，其 EDA 工具工藝庫信息完善，能夠隨先進工藝演進不斷迭代，進一步鞏固了競爭優勢。EDA 行業下游用戶一旦確定了 EDA 供應商，短時間在內部更換 EDA 工具軟件的成本較大，因此集成電路製造與設計企業對合作 EDA 工具供應商粘性較強。

資金規模壁壘：為保持較高的行業競爭力，EDA 企業需要投入大量的研發支出和併購支出，因此形成了較高的資金規模壁壘。海外 EDA 巨頭 Synopsys、Cadence 持續加大研發投入，近十年研發費用分別累計為 627.41 億元、508.92億元，平均研發費用率分別為 34.56%、38.90%。

▲海外 EDA 巨頭持續加大研發投入（億元，歷史匯率）

全球 EDA 行業高度集中，CR3 超過 77%。EDA 行業具有較高的技術、人才儲備、用戶協同、資金規模等行業壁壘，經過 30 餘年的行業整合發展，形成較高集中度的行業競爭格局。新思科技（Synopsys）、鏗騰電子（Cadence）、西門子 EDA（SiemensEDA）三家廠商是處於全球 EDA 行業第一梯隊的巨頭公司，具備對於半定製、全定製IC 設計全流程的覆蓋能力，能夠為客戶提供整套的 IC 設計工具，已建立起相當完善的行業生態圈，形成了較高的行業壁壘和用戶粘性，佔據了全球主要的 EDA 市場。根據賽迪顧問統計，2020 年新思科技（Synopsys）、鏗騰電子（Cadence）、西門子 EDA（Siemens EDA）在全球 EDA 市場佔有率分別為 29.1%、32.0%、16.6%，合計超過 77%。

▲國際 EDA 巨頭簡介

除新思科技、鏗騰電子、西門子EDA 三家國際 EDA 巨頭外，ANSYS和是德科技（Keysight Technologies）為代表的國際領先 EDA 公司，憑藉其在細分領域取得的技術領先優勢，在特定的設計環節或特定領域形成了其壟斷地位，已成功搶佔了較為突出的市場份額。根據賽迪顧問統計，2020 年 ANSYS、是德科技全球 EDA 市場市佔率分別為 4.8%、3.3%，前五大EDA 公司累計佔有了超 85%的全球 EDA 市場份額。

▲全球 EDA 行業市場份額情況

雖然全球 EDA 巨頭具有較高的競爭優勢，但由於 EDA 工具的複雜性，不同廠商之間仍然各具差異化優勢。一些成長中的企業通過專注與快速迭代在細分市場實現局部競爭優勢，主要採取了兩種策略：一是優先突破關鍵環節核心工具，典型公司國際上還有 PDF Solutions 等，國內有概倫電子、廣立微等；二是優先突破部分設計應用全流程解決方案，典型公司國際上有 SILVACO、Jedat Inc.等，國內有華大九天等。根據賽迪顧問統計，除全球前五大 EDA 公司外，2020 年其他 EDA 公司共佔有 14.2%的市場份額。

▲EDA 行業競爭格局示意圖

▲2020 年中國 EDA 市場份額情況

三、中國EDA行業的發展機遇

後摩爾時代對 EDA 提出了更高的要求。集成電路製造行業經歷了數十年的快速發展，先進工藝節點不斷演進，晶體管尺寸在不斷逼近物理極限。根據 SIA 及 IEEE 報 告，現有技術瓶頸的制約正在加強，工藝的迭代速度已經有所放緩，未來該趨勢將進一步持續。目前業界普遍認為集成電路行業已經進入到後摩爾時代。根據 IEEE 發佈的國際器件與設備路線圖（IRDS），摩爾定律發展到 5nm 及以下工藝節點的時候，繼續按照傳統工藝，通過傳統的工藝縮小晶體管的尺寸會變得極為困難。

未來先進工藝節點的演進將遵循三個方向進行，分別為延續摩爾定律（More Moore）、超越摩爾定律（More than Moore）和新型器件（Beyond CMOS）。為配合上述技術發展趨勢，EDA行業需要同步發展和突破能支撐更先進工藝節點、更復雜的設計和製造及更多樣化的設計應用的 EDA 工具和流程，對 EDA 公司提出了新的挑戰和要求。

▲全球晶圓廠先進工藝節點突破情況（截至 2020 年底）

根據 International Business Strategies (IBS)數據顯示，IC 設計成本已從 28 納米平面器件的 5130 萬美元躍升至 7 納米芯片的 2.978 億美元和 5 納米芯片的 5.422 億美元。可重複使用的平臺模塊、異構並行處理器的應用、基於先進封裝集成技術的芯粒技術等成為驅動設計效率提升、降低設計成本的重要方式，而以上方式的應用與 EDA 技術的進步相輔相成的。因此，在先進製程芯片設計成本快速增長的背景下，EDA 工具的發展顯得更加重要。

▲不同製程芯片的設計成本情況

在 Fabless 模式下，雖然產業鏈各個環節的專業化程度有所提升，但製造端與設計端的聯繫不如 IDM 模式緊密，導致設計者無法及時瞭解製造工藝的限制，從而使得部分設計在製造環節無法達到設計預定的功能、性能或理想的成品率。後摩爾時代對產業鏈協同提出了更高要求，EDA 工具貫穿工藝平臺開發、設計、晶圓生產、封測等環節，將向實現設計與製造協同的方向轉變。

近年來，芯片複雜度的提升以及設計效率需求的提高，對芯片設計提出了更高的要求。人工智能、機器學習與 EDA 方法學的融合，能夠推動芯片設計生產力快速增長，輔助降低芯片設計門檻、提升芯片設計效率，實現更加自動化的電子設計能力，是行業未來的發展趨勢之一。

在設計流程當中，集成電路設計公司面對波動的算力需求，往往無法充分靈活地調取計算資源去面對複雜的仿真驗證步驟，導致驗證週期長，產品的上市週期節奏慢，而傳統自建模式硬件成本高、上線週期長。通過 EDA 雲平臺，一方面可以有效避免芯片設計企業因流程管理、計算資源不足帶來的研發風險，保障企業研發生產效率；另一方面可以有效降低企業在服務器配置和維護方面的費用，將越來越成為重要服務方式，推動集成電路設計公司發展。

目前中國大陸已經成為半導體產品最大的消費市場，且需求持續旺盛。根據 IBS 統計，2019 年中國消費了全球 52.93%的半導體產品，預計到 2030 年中國將消費全球 60%左右的半導體產品。強勁的市場需求促使全球產能逐漸轉移到中國大陸，根據 IC Insights 數據，中國大陸晶圓產能佔比已從 2011 的9%增長至 2021 年 16%。近年來，以華為海思為代表的 IC 設計廠商興起，以中芯國際為代表的代工廠商製造工藝不斷提升，以長電科技、華天科技為代表的封測廠商，在產能和工藝上已接近國際先進水平。

▲2021 年全球晶圓產能佈局

中國集成電路產業結構正由“大封測、小設計、小製造”向“大設計、中製造、中封測”轉型，設計及製造環節呈現快速發展趨勢。2021年，中國集成電路產業的銷售額為 10458 億元，同比增長 18.2%。其中，設計業銷售額為 4519 億元，同比增長 19.6%，佔比為 43.21%；2012-2021 年，中國集成電路設計業產值年均複合增速為 24.66%，佔比從 28.80%提升至 43.21%。根據 ICCAD，2021 年中國集成電路設計企業數量為 2810 個，2012-2021 年年均複合增速為19.42%。中國集成電路設計、製造環節的快速增長，將帶動國內 EDA 行業需求。

▲中國集成電路設計業銷售額佔比提升（億元）

▲中國集成電路設計企業快速增長

根據 WSTS、ESD Alliance 數據，2020 年全球 EDA 市場規模與全球集成電路市場規模比例為 3.17%，而根據中國半導體行業協會數據，中國 EDA 市場規模與中國集成電路市場規模比例為 1.05%，明顯低於全球水平，具有較大發展空間。中國半導體行業協會預測中國 EDA 市場規模佔全球 EDA市場規模比例將從 2020 年的 11.8%上升至 2030 年的 27.5%。

▲全球/中國 EDA 市場規模與集成電路市場規模比例情況

▲中國 EDA 市場規模佔全球 EDA 市場規模比例情況及預測

EDA 行業目前主流點工具有上百種，每一種點工具具有其特定的使用功能。芯片設計、晶圓製造及封裝測試的各環節中的不同步驟對 EDA 工具的功能需求不同，需使用不同種類的點工具滿足使用者要求。此外，集成電路技術仍在不斷髮展，下游應用不斷擴展，因此 EDA 工具也在不斷創新。即使是國際三大 EDA 巨頭也無法在全部領域實現絕對競爭優勢，國內 EDA 企業可以通過優先突破關鍵環節核心 EDA 工具如概倫電子、廣立微等，或通過優先突破部分設計應用全流程解決方案如華大九天等，提升市場競爭力和份額。

根據集微諮詢不完全統計，2021 年 EDA 賽道融資事件超 15 起，融資企業超 12 家，融資規模或超 20 億元；遠超 2020 年的超5 起融資事件、超 13 億元規模。此外國內 EDA 行業領先企業概倫電子、華大九天、廣立微分別於 2021 年 12 月、2022 年 7 月、2022 年 8 月完成 IPO 上市，募資淨額分別為 11.15 億元、34.66 億元、26.84 億元。融資資金將有助於 EDA 企業持續加大研發投入規模，提升核心技術實力。

▲2021 年中國 EDA 行業融資情況（不完全統計）

與海外 EDA 企業在發展歷程中進行大量併購不同，國內 EDA 行業仍處於發展初期，僅有華大九天在 2010年併購華天中匯，以及概倫電子在 2019、2021 年分別併購博達微、Entasys 等少數案例。隨著國內 EDA 行業初創企業的湧現和發展，行業內領先企業也將有望通過併購實現快速擴大產品線，提升核心競爭力。

中國半導體行業協會預測，2025年中國EDA市場規模將達到184.9億元，佔全球EDA市場比例將達到18.1%；2021-2025年年均複合增速為 15.64%。

▲2025 年中國 EDA 市場規模有望達到 185 億元

四、中外EDA公司對比

營收、淨利潤差距較大，但中國 EDA 公司增速較快。2021 財年，新思科技、鏗騰電子營收分別為 267.54 億元、190.34 億元，明顯高於中國 EDA 公司華大九天、概倫電子、廣立微的 5.79 億元、1.94 億元、1.98 億元營收。但由於中國 EDA 行業存在中國半導體產業發展、政策支持、中國產化率提升空間較大等因素，中國 EDA 公司的營收增速明顯高於國際巨頭。中外 EDA 公司的淨利潤情況也與營收情況相似。

▲中外 EDA 公司營收情況（2021 財年）

▲中外 EDA 公司淨利潤情況（2021 財年）

EDA 行業公司以提供工具軟件為主，並提供相對低毛利率的服務，整體毛利率均處於較高水平。廣立微由於具有佔比超 50%的相對低毛利率的測試機及配件業務，整體毛利率略低於行業水平。

▲中外 EDA 公司毛利率均處於較高水平

EDA 行業作為半導體產業鏈的上游，是典型的技術驅動行業。行業內公司需要持續進行研發投入，以跟隨半導體行業發展趨勢，保持競爭力。受限於公司營收規模，國內 EDA 公司華大九天、概倫電子、廣立微等研發費用絕對規模明顯低於國際巨頭，但華大九天、概倫電子等研發費用率高於國際巨頭，以追趕國際領先水平。

▲中外 EDA 公司研發費用及研發費用率情況（歷史匯率）

由於國內 EDA 公司成立時間相對較短，營收規模相對較小，規模效應相對較小，市場地位也存在差距，因此銷售費用率、管理費用率整體高於國際巨頭水平。隨著營收規模增長、管理、研發流程優化、市場地位提升等，國內 EDA 公司的銷售、管理費用率有望下降。

▲大陸 EDA 公司銷售、管理費用率相對較高

2021 年末，國際 EDA巨頭新思科技、鏗騰電子員工數分別約為 16300 人、8100 人，而國內 EDA 企業員工數均少於 1000 人，存在明顯差距。員工數特別是研發人員數量部分制約了公司的產品覆蓋度和技術先進性，在行業需求的帶動下，國內 EDA 行業人才有望實現快速增加。由於技術先進性、市場地位、業務規模等因素，國內 EDA 企業人均創收、人均創利較國際 EDA 巨頭也存在明顯差距。

▲大陸 EDA 公司員工數、人均創收、人均創利有明顯差距

智東西認為，近期美國商務部對一些EDA軟件等技術實施新的出口管制，這是自美國“芯片法案”落地，美國對中國芯片產業的又一次打壓。中國EDA企業成立都比較晚，所以國內EDA當務之急還是應該立足於自己在細分領域的強項，先滿足細分領域中國產化的需求，循序漸進地發展，然後才是擴大產品線。