半导体EDA行业专题研究：EDA，半导体行业的“七寸”

（报告出品方/作者：国泰君安证券，李沐华、李博伦）

1. EDA 是半导体工业软件皇冠上的明珠

EDA 为集成电路的设计、生产等提供自动化辅助设计能力。EDA （Electronic design automation），即电子设计自动化，是指以计算机为工 具，融合图形学、计算数学、微电子学、拓扑逻辑学、材料学及人工智 能等技术，自动完成集成电路的设计、综合、验证、物理设计等一系列 流程。 逐步扩大的集成电路规模以及日益复杂的芯片设计推动了 EDA 工具的 出现，使 EDA 成为 IC设计中不可或缺的工具。从 CAD 到 EDA，EDA 工具的发展经历了三个阶段：

1）计算机辅助设计（CAD）阶段。产业初期，集成电路集成度较低（几 百到上千个晶体管，设计复杂度也较低。设计人员可以通过手工操作完 成电路图的输入、布局和布线。20 世纪 70 年代中期开始，随着集成电 路工艺制程的发展，集成电路中的晶体管数量不断增加，更高的集成度 提高了芯片设计的复杂程度。此时，可编程逻辑设计技术的出现使芯片 设计自动化成为可能，芯片设计人员开始使用计算机辅助设计（CAD） 进行集成电路版图编辑、PCB布局布线，相继出现了许多二维 CAD、三 维系统分析与设计（SAD）软件。

2）计算机辅助工程（CAED）阶段。20 世纪 80 年代，集成电路的进一 步发展对芯片设计提出了更高的要求，芯片设计复杂性大大增加，设计 师依靠手工难以完成相关工作。此时，该领域内出现了使用编程语言进 行芯片设计的思路，设计师开始通过编程语言设计、验证电路，然后利 用逻辑综合工具得到底层物理设计。利用 CAE 软件，设计师可以对设计上存在的错误做出提前的预判，可以在产品投入生产之前预知产品功能 和性能。到了 80 年代后期，EDA 工具已经可以进行设计描述、综合与 优化和设计结果验证。

3）电子设计自动化（EDA）阶段。20 世纪 90 年代以后，在摩尔定律 的大框架下，半导体开始走入大规模集成电路时代，基于先进工艺节点 的集成电路规模可达到数十亿个晶体管，芯片集成度越来越高，芯片设 计也日益复杂。传统的手工设计、CAD 和 CAED 软件难以满足中大型 集成电路设计中复杂而专业性的新需求，以高级语言描述、系统及仿真 和综合技术为特点的 EDA软件应运而生。相较于 CAD 和 CAED，EDA 软件设计更加精细，保证了芯片设计各个阶段、各个环节的准确性，缩 短了设计周期、降低了设计成本。21 世纪以来，EDA 工具快速发展， 如今已贯穿集成电路设计、制造、封测的全部环节。

1.2. EDA 是集成电路产业的基石

EDA 杠杆效应显著，是数千亿美元规模的集成电路行业的重要支撑。根 据 SEMI 的数据，2020 年 EDA行业的全球市场规模超过 100 亿美元， 却撬动着年产值超过 4000 亿美元的集成电路行业。相较于制造芯片的设 备、生产线、原材料等动辄数亿美元的花销，EDA工具在集成电路企业 的采购总额中占比较小。但是，作为贯穿集成电路设计、制造、封装、 测试等产业链各个环节的基础工具，EDA是集成电路产业的咽喉，将直 接影响产品的性能和量产率。一旦 EDA 这一产业链基础出现问题，整 个集成电路产业乃至上层运行的数字经济产业都会受到重大影响。

伴随着芯片制程工艺的提升，EDA 对集成电路产业的影响日益突出。随 着集成电路行业的快速发展，芯片持续向集成化、微小化演进，集成电 路设计和制造的复杂性日益增加，研发和制造成本也逐渐攀升。因工艺 水平或芯片设计失误而导致的制造失败将给集成电路企业带巨大损失。

1.3. EDA产品线繁多，应用于集成电路各个领域

根据设计产品的不同，可将 EDA 工具分为模拟设计类、数字设计类、 晶圆制造类、封装类、系统类等五大类。其中系统类又可以细分为 PCB、 平板显示设计工具、系统仿真及原型验证和 CPLD/FPGA设计工具等。

1）模拟设计类。模拟设计类 EDA工具主要是用于模拟芯片设计环节的 工具，包括电路设计、电路仿真、版图设计、物理验证、寄生参数提取、 射频设计解决方案等产品线。模拟电路的设计从设计原理图开始，设计 师需要根据模拟电路需要实现的功能要求、设计规范等设计合适的电路 结构。然后， 用电路仿真工具来模拟电路的功能、性能等，并根据仿真的结果不断优化电路设计。完成电路仿真后，设计师通过版图设计工具 将每个器件放置到合适位置，并用图形将各个器件进行正确的连接。之 后进行物理验证以确保版图与原理图一致并且符合晶圆制造的要求。完 成物理验证后，设计师还需对版图进行寄生参数提取，并通过后仿真来 验证电路实际工作的各项功能和性能。最后，设计师需要进行压降和电 流密度等可靠性分析，确保电路工作性能不被影响。

2）数字设计类。数字设计类 EDA工具主要是用于数字芯片设计环节中 的工具，包括功能和指标定义、架构设计、RTL 编辑、功能仿真、逻辑 综合、静态时序仿真（STA）、形式验证等工具。数字前端设计流程从 架构设计开始，设计师根据对芯片功能和性能参数的要求给出设计方案 和架构，划分芯片的功能模块。然后，通过硬件语言（HDL，如 Verilog） 对芯片功能进行描述编码。之后，利用仿真工具进行逻辑仿真，检验设 计代码的正确性。经过仿真验证后，通过逻辑综合将设计代码映射到电 路结构，输出描述数字电路结构的电路网表文件，并进行静态时序分析 和形式验证，以检验电路的功能在设计转换和优化的过程中保持不变。 数字后端设计流程通过布局布线工具将电路网表中使用到的各种单元 和 IP 在版图上进行合理摆放、连接，形成布局布线后的电路网表和版图。 之后，设计师需要对版图进行寄生参数提取，分析信号是否完整，并进 行物理验证，确认设计不存在功能和物理规则上的问题。最后进行版图 集成，形成最终交付晶圆代工厂生产的版图。

3）晶圆制造类。晶圆制造类 EDA工具主要是晶圆厂在工艺平台开发和 晶圆生产阶段应用的工具，主要协助晶圆厂完成半导体器件和制造工艺 的设计，建立半导体器件的模型并通过 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。晶圆制造类工具包括晶圆制造类工具包 括工艺与器件仿真工具（TCAD）、器件建模工具、工艺设计套件工具 （PDK）、计算光刻工具、掩膜版校准工具和良率分析工具等。

4）封装类。封装类 EDA工具主要是用于芯片封装环节的工具，包括封 装设计、封装仿真以及信号完整性/电源完整性分析（SI/PI）工具。封装 是指把芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，并用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的过程。封装不仅实现了内部芯片与外部电路的连接， 也起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用。

5）系统类。系统类 EDA工具又可细分为 PCB设计工具、平板显示设计 工具、系统仿真工具和 CPLD/FPGA等可编程器件上的电子系统设计工 具。其中，PCB设计工具主要用于摆放元器件并将元器件的线连接起来， 包括原理图编辑、版图设计、布局布线、SI/PI 仿真、EMC/EMI 仿真等 工具；平板显示设计工具主要是应用于面板的研发、生产和制造的工具； 系统仿真工具是主要面向系统级别的仿真工具。

按照主要功能划分，可分为 IC 设计软件、电子电路设计与仿真工具、 PCB 设计软件、PLD 设计工具及其他 EDA 软件。 1）IC 设计软件。根据芯片类型不同，可分为数字 IC、模拟 IC 和混合 IC。IC 设计软件涵盖了不同类型芯片设计全流程的各个环节，为用户提 供了从电路到版图、从设计到验证的一站式完整解决方案。IC 设计软件 主要包括设计输入、设计仿真、逻辑综合、静态时序分析、布局布线、 寄生参数提取、物理验证、模拟电路仿真器等工具。市面上的主要产品有 Composer、Viewdraw、Verilog—XL、Design Compile、FPGA Express、 Prime Time 等。

2）电子电路设计与仿真工具。利用电子电路设计与仿真工具，设计师 可以根据设计好的电路图模拟实际电路的功能、性能等，然后根据仿真 的结果不断优化电路设计。市场上主要的电子电路设计与仿真工具包括 SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView、MMICAD 等。

3）PCB 设计软件。PCB设计软件是用来画板级电路图、布局布线以及 仿真的工具，主要用于摆放元器件并将元器件的线连接起来。PCB设计 软件种类很多，包括 Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、 Expedition PCB、Zuken CadStart 等。

4）PLD 设计工具。PLD 是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的 数字集成电路。目前主要有两大类型：CPLD（Complex PLD）和 FPGA （Field Programmable Gate Array）。它们的基本设计方法是借助于 EDA 软件，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后用 编程器或下载电缆，由目标器件实现。生产 PLD 的厂家很多，但最有代 表性的 PLD 厂家为 ALTERA、Xilinx 和 Lattice 公司，常用的 PLD 设计 软件包括 MAX+PLUS II、Vertex—II Pro、ispLSI2000/5000/8000 等。

2. 市场格局高度集中，国内厂商潜力巨大

2.1. 全球 EDA市场规模稳健增长

先进工艺的技术迭代和下游领域需求驱动全球 EDA市场规模稳定上升。 EDA工具应用于集成电路的设计、制造及封测各个环节，其市场需求与 集成电路行业的发展紧密相关。近年来，集成电路产业技术迭代较快， 日益复杂化的设计及制造要求催生了越来越多的 EDA工具需求，推动 全球 EDA市场发展。根据 SEMI 统计，2020 年全球 EDA市场规模为 114.67 亿美元，同比增长 11.63%，实现 8 年 CAGR7.28%，呈稳定上升 趋势。根据 Verified Market Research 数据，全球 EDA市场规模有望于2028 年达到 215.6 亿美元，2020-2028 年 8 年复合增速为 8.21%。

强强联合与持续开发是全球 EDA 发展的主要思路。面对当前摩尔定律 的困境和集成电路行业的发展特点，全球主流 EDA技术发展呈现两种 思路：1）与全球领先集成电路企业合作，推动工艺节点向前演进和支 持不同工艺平台的创新应用；2）持续挖掘现有工艺节点的潜能，不断 进行流程创新以缩短产品上市时间，提升产品竞争力。

中国集成电路产业的快速发展为国产 EDA 提供了巨大的发展空间。近 年来，受益于产业政策、产业环境、投资支持、行业需求、人才回流等 各方面利好的影响，中国 EDA 市场逐渐兴起。根据中国半导体行业协 会的数据，2020 年中国 EDA市场规模约 93.1 亿元，同比增长 27.7%， 占全球市场份额的 9.4%。随着中国集成电路产业的快速发展，中国的集 成电路设计企业数量快速增加，EDA工具作为集成电路设计的基础工具， 也将受益于高度活跃的下游市场，不断扩大市场规模。根据 GIA 报告， 中国 EDA 市场 2020-2027 年均复合增长率有望达到 11.7%，高于全球 EDA市场增速。

芯片设计应用的全流程覆盖以及关键环节的核心 EDA 工具是中国 EDA 行业未来发展的重点。目前，国内集成电路在先进工艺节点的技术发展 上，较国际最先进水平仍有较大差距，先进设备等关键生产元素的获取 也受到了一定限制。未来，我国 EDA 行业将重点突破芯片设计应用的 全流程覆盖以及关键环节的核心 EDA 工具，力争形成国际影响力和市 场竞争力，在关键环节打破国际 EDA巨头的垄断。（报告来源：未来智库）

2.2. 市场格局高度集中，头部效应显著

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(Mentor Graphics)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 Mentor Graphics 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 PDF Solutions、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、Jedat Inc.、华大九天等。

2.3. EDA的竞争格局注定寡头垄断

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。芯片设计企业从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。

人才储备壁垒在一定程度上促成了寡头垄断的形成。EDA行业具有技术 面广、多学科交叉融合的特点，从事 EDA工具开发需要工程师同时理 解数学、芯片设计、半导体器件和工艺，对综合技能要求很高。培养一 名 EDA研发人才，需要经过长时间的专业教育和系统训练。人才集聚 与人才培养方面，行业内领先企业具备更高的知名度与更加完善的技术 培训体系，对人才的吸引力较强，而普通企业很难形成人才吸引力与完 善的人才培养机制。研发人才是 EDA厂商保持研发创新以及产品市场 竞争力的关键，因此，随着领先企业和普通企业间的人才差距不断扩大， 以及产品竞争力的差距持续扩大，行业集中度也将持续提升。

2.4. 国家政策支持推动国产 EDA发展

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。

国家政策对 EDA 产业整体竞争格局有一定影响力。为了支持各地集成 电路行业的发展，政府在上海、武汉、南京、贵州、合肥、苏州、北京、 厦门、深圳等多个城市先后成立集成电路技术及产业服务中心（ICC）。 ICC 由国内 EDA和设计领域的骨干企业作为联盟会员共同组成，致力于 EDA共性和前沿技术研究，为产业发展提供技术支持及服务。服务中心 通过提供公共 EDA技术平台、IP 复用与 SOC 开发平台、MPW 服务平 台、测试验证工程技术中心、教育培训中心以及专业孵化器等服务帮助企业降低创新成本和风险，打造集成电路全产业链，解决集成电路企业 在生产和运营过程中遇到的各种实际问题。其中，政府集中采购 EDA 工具后开放给中小、初创公司使用解决了这些公司无法负担昂贵 EDA 工具费用的问题，同时，这种集中的、大规模的采购可能会对 EDA行 业的竞争格局产生较大影响。总的来说，在大国博弈的背景下，国家政 策能够推动产业发展并在一定程度上改变整体竞争格局。

3. EDA 行业三巨头：新思科技、铿腾电子、明导国际

3.1. 新思科技（Synopsys）：全球领先的 EDA 和 IP 供应商

新思科技是全球 EDA 龙头。新思科技成立于 1986 年，总部位于美国加 州山景城。自成立以来，公司通过多次收并购获取新的技术，逐步完善 自身产品线，实现了 IC 设计全流程覆盖。1990 年，公司收购 Zycad 公 司的 VHDL 仿真业务,并推出了测试综合产品。2002 年，公司收购 Avanti， 一举补齐了数字集成电路 EDA全流程所需要的团队和技术，成为历史 上第一家可以提供顶级前后端完整 IC 设计方案的领先 EDA工具供应商。 2008 年，新思科技超越铿腾电子，成为全球最大的 EDA厂商。目前， 公司是全球排名第一的 EDA解决方案提供商，全球排名第一的芯片接 口 IP 供应商，同时也是信息安全和软件质量的全球领导者。Synopsys 的产品优势在于数字前端、数字后端和验证测试。

国际领先 EDA 企业中，Synopsys 产品线最全，实现 EDA 业务设计到制 造全流程覆盖。 1）设计环节。公司芯片设计领域包括 Customer Design Platform 和 Fusion Design Platform 两个设计平台，以及 3DIC 设计、物理实现、物理验证、 RTL 设计与综合、Signoff、FPGA设计等产品。

2）验证环节。在芯片验证领域，公司使用业内领先的 VCS 仿真、Verdi 调试、SpyGlass 静态验证、VC Formal和经过硅验证的 IP 验证整个 SoC， 帮助用户更早更快地找到 SoC 缺陷，更早启动软件，并验证整个系统。 公司针对验证环节的产品包括仿真、静态与形式验证、调试与覆盖、虚 拟原型、硬件仿真、FPGA验证等。

3）制造环节。针对芯片制造环节，公司提供硅工程工具，帮助用户更 早实现工艺开发、先进光刻技术以及良率管理。根据行业标准，公司的 硅工程工具经过低至 5nm 及以下成熟和新兴工艺节点的生产验证，在速 度、面积、功耗、可测性和良率之间实现理想权衡。公司硅工程工具包 括光罩合成、TACD、光罩数据准备、良率管理等。

除了上述产品外，公司业务还涵盖半导体 IP 以及软件完整性。 4）半导体 IP。公司半导体 IP 业务提供芯片架构、子系统、信号/电源完 整性、硬化、原型设计套件和硅晶初启支持，帮助用户将独特的构想推 向市场。此外，公司对基础架构、IP 核开发与质量的全面投资和综合的 全球技术支持相结合，将加快用户产品投入批量生产。公司半导体 IP 业 务相关产品包括接口 IP、处理器解决方案、安全性 IP、存储器和逻辑库、 模拟 IP 等。

5）软件完整性。公司软件完整性业务为客户提供开发全生命周期的解 决方案，将安全性、质量和合规性测试贯穿软件开发的整个流程中，对 安全漏洞和缺陷进行及时的检测和修复。公司相关产品和服务包括静态 分析（SAST）、软件组成分析（SCA）、交互式应用安全测试（IAST）、 渗透测试等。

营收与净利稳步增长。近年来，公司的经营业绩规模持续扩大，截至 2021 年营业收入达到 42.04亿美元，同比增长 14.08%，净利润达 7.56亿美元， 同比增长 14%。公司 2010-2021 年营业收入的 CAGR 为 10.65%，同时期 净利润的 CAGR 为 11.12%，同步稳健增长。

3.2. 铿腾电子（Cadence）：电子系统设计领域的关键领导者

昔日霸主，如今稳坐全球第二。铿腾电子由 SDA Systems 和 ECAD 两家 公司于 1988 年兼并而成，总部位于美国加州圣何塞。2008 年以前， Cadence 是全球最大的EDA厂商，而后被Synopsys 超过，位居全球第二。该公司是世界领先的 EDA与 IP 供应商，其智能设计解决方案覆盖 IC 设 计全流程，包括定制 IC 和射频、数字设计和签核、集成电路封装、PCB 设计、系统级设计、SIP 设计等。公司的优势在于模拟和混合信号的定 制化电路和版图设计类工具。 1）定制 IC/模拟/RF 设计。从块级和混合信号仿真到布线和库表征，公 司通过自动化许多常规任务提高用户设计效率，帮助用户节省时间并最 大限度地减少错误。公司相关领域的产品包括电路设计、电路仿真、版 图设计、布局验证、库表征、射频/微波设计工具等。

2）数字设计和 Signoff。芯片设计的复杂程度随着设计规模的增大而增 大，使得功率、性能和面积(PPA)目标更具挑战性。随着工期不断缩短， 设计任务变得更加艰巨。Cadence 数字化全流程通过结合核心功能和关 键技术，提高设计效率，助力客户提前完成 PPA目标。公司相关业务包 括 Innovus 实施系统、3D-IC 平台、Cerebrus 等。

3）IC 封装设计与分析。公司为单芯片和多芯片高级封装和模块提供世 界一流的跨领域设计规划、优化和布局平台，其封装产品提供自动化和 精确性，有利于加快设计过程，提高高级封装和跨域互操作性的准确性。 公司 IC 封装设计相关产品包括集成电路封装设计、跨平台协同设计与分 析、多芯片（芯粒）设计、IC 封装的 SI/PI 分析、用于 IC 封装的 SI/PI 分 析点工具等。 表 12：Cadence IC 封装设计与分析相关的主要产品包

4）PCB 设计。公司使用仿真驱动的解决方案，简化从概念到制造的复 杂设计，以提供设计周期更短、更可预测的 PCB设计解决方案。此外， 公司产品及方案允许协同设计，用户可在单一设计或复杂的多板 PCB系 统上跨墙、跨设计域进行协作。公司 PCB设计产品包括前端原理图捕获、 后端板布局和布线、库与设计数据流程管理、模拟/混合信号仿真、SI/PI 分析、SI/PI 分析点工具等。 净利润增速强于营收增速。2021 年，铿腾电子实现营业收入 29.88亿美 元，同比增长 11.38%，实现净利润 6.96 亿美元，较 2020 年增长 17.83%。 公司2010-2021年营业收入和净利润的CAGR分别为 11.13%和16.76%， 相较于营业收入增长，净利润增速较快。

3.3. 明导国际（Mentor Graphics）：全流程 EDA工具提供商

Mentor 是全球 EDA 头部厂商，仅次于 Synopys 和 Cadence 。Mentor Graphics 成立于 1981 年，是 EDA三巨头中最早成立的公司。自成立后， Mentor 通过一步步收购多家在细分领域技术上数一数二的中小型 EDA 公司，助力自身成为全球 EDA领导厂商之一。公司主要为客户提供完 整的软件/硬件设计解决方案，具体包括 SoC、IC、FPGA、PCB、SI 设 计工具和服务，帮助客户以短时间和低成本在市场上推出功能强大的电 子产品。该公司于 2016 年被德国西门子收购，成为 Siemens 的 EDA部 门，不再单独披露相关财务数据。公司 EDA产品线完善，覆盖了模拟 IC 设计、数字 IC 设计、封装、制造、系统等环节，实现了 EDA全流程 覆盖。公司产品在物理验证、晶圆制造和封装领域优势明显。

3.4. EDA巨头的发展是一部并购史

收购兼并是 EDA 企业发展的重要手段。持续的研发创新和收购兼并是 EDA企业完善自身产品线、提高市场竞争力和市场份额的主要途径。首 先，EDA工具属于工业软件中的设计研发类软件，这类软件的研发有着 难度大、周期长、成本高等特性。EDA厂商需要持续的进行高额的研发 投入，以支持研发人员软件开发和创新工作，且研发周期和成果具有极 大的不确定性，意味着 EDA 厂商可能耗费大量人力、物力和时间后仍 无法在产品上取得进展。相较于自主研发，收购兼并是一个更直接且高 效的发展途径。此外，EDA行业下游半导体受摩尔定律影响，技术更新 迭代较快，客户对 EDA 工具的要求也持续提高。EDA 厂商需要不断满 足客户的需求以维持或提高市场份额，研发落后或失败则可能导致企业 失去市场竞争力，对企业发展有较大不利影响。因此，收购兼并成为 EDA 企业发展的主要手段。

EDA 三巨头通过收购兼并从竞争者中脱颖而出。三家公司自成立以来， 通过收并购逐步掌握领先产品技术并补全自身产品线，截至 2021 年，合 计收购超 200 次。以 Synopsys 为例，2002 年，Synopsys 收购 Avanti公 司，使得 Synopsys 成为 EDA历史上第一家可以提供顶级前后端完整 IC 设计方案的领先 EDA工具供应商。在 Cadence 的众多并购案例中，1989 年收购 Verilog 是其最为重要的一次并购，它成功地解决了复杂度带来的芯片性能验证问题，也标志着 EDA 从设计领域同时进入了软件模拟和 硬件仿真领域，设计与仿真能够通过使用同一家公司的不同套软件来完 成。此外，在Mentor 发展的近30年历程中，其收购了Synergy Dataworks、 Silicon Compiler Systems 等众多在细分领域技术上数一数二的中小型 EDA公司，助力自身成为全球 EDA领导厂商之一。（报告来源：未来智库）

4. 国内主要玩家：华大九天、概伦电子、广立微

4.1. 华大九天：国产 EDA龙头

华大九天是目前国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的 EDA 企业。公司成立于 2009 年，公司主要从事用于集成电路设计与制 造的 EDA 工具软件开发、销售及相关服务业务。其团队部分成员出身 中国科学院，根正苗红，部分成员曾参与设计中国第一款具有自主知识 产权的 EDA 工具-“熊猫 ICCAD 系统”，具有显著的历史积累优势。 公司主要产品包括模拟电路设计全流程 EDA 工具系统、数字电路设计 EDA工具、平板显示电路设计全流程 EDA工具系统和晶圆制造 EDA工 具等 EDA软件产品，覆盖了模拟、数字和工艺开发（制造）等流程。

1）模拟电路设计全流程 EDA 工具系统。公司是我国唯一能够提供模拟 电路设计全流程 EDA 工具系统的本土 EDA 企业，该 EDA 工具系统包 括原理图编辑工具（Aether SE）、版图编辑工具（Aether LE）、电路仿真 工具（ALPS）、物理验证工具（Argus）、寄生参数提取工具（RCExplorer） 和可靠性分析工具（Polas）等，为用户提供了从电路到版图、从设计到 验证的一站式完整解决方案。

2）数字电路设计 EDA 工具。公司的数字电路设计 EDA 工具为数字电 路设计的部分环节提供了特色解决方案，具体包括单元库特征化提取工 具（Liberal）、单元库/IP 质量验证工具（Qualib）、时钟质量检视与分析 工具（ ClockExplorer）、高精度时序仿真分析工具（XTime）、时序功耗优化工具（XTop）以及版图集成与分析工具（Skipper）等。

3）平板显示电路设计全流程 EDA 工具系统。公司是全球唯一提供全流 程 FPD 设计解决方案的供应商。平板显示电路设计与模拟电路的设计理 念、设计过程和设计原则有一定的相似性。公司在已有模拟电路设计工 具的基础上，结合平板显示电路设计的特点，开发了全球领先的平板显 示电路设计全流程 EDA 工具系统。该系统包含器件模型提取工具 （EsimFPD Model）、原理图编辑工具（AetherFPD SE）、版图编辑工具 （AetherFPD LE）、电路仿真工具（ALPSFPD）、物理验证工具（Argus FPD）、寄生参数提取工具（RCExplorerFPD）和可靠性分析工具 （ArtemisFPD）等，为用户提供了一套从原理图到版图，从设计到验证 的一站式解决方案，使平板显示电路设计流程高效平滑，保证了设计质 量，提升了设计效率。

4）晶圆制造 EDA 工具。公司针对晶圆制造厂的工艺开发和 IP 设计需求， 提供了相关的晶圆制造 EDA工具，包括器件模型提取工具（XModel）、 存储器编译器开发工具（ SMCB）、单元库特征化提取工具（Liberal）、单元库/IP 质量验证工具（Qualib）、版图集成与分析工具（Skipper）以 及模拟电路设计全流程 EDA 工具等，为晶圆制造厂提供了重要的技术 支撑。

营业收入与净利润持续大幅增长。2019 年度、2020 年度和 2021 年度， 公司实现营业收入 2.57 亿元、4.15 亿元和 5.79 亿元，2019-2021 年均复 合增长率为 50.07%，增长迅猛。同时期公司净利润分别为 0.57 亿元、 1.04 亿元和 1.39 亿元，实现 56.12%的 CAGR。公司营收和净利的快速 增长受益于国内 EDA 行业的持续增长和公司市场份额的不断提升。

EDA 软件销售和技术开发服务是公司收入的主要来源。报告期各期 EDA 软件销售收入分别为 2.15 亿元、3.45 亿元和 4.86 亿元，技术开发 服务收入分别为 0.39 亿元、0.61 亿元和 0.82 亿元。其他业务收入主要为代理软件销售和配套硬件销售，占比较小。

重视产品研发和产品升级工作，对主营产品有较为持续的研发投入。 2019至2021年间，公司研发费用占同期营业收入的比例分别为 52.50%、 44.22%、52.57%，研发费用率较高。持续的产品研发投入将不断推动产 品创新和优化升级，有利于公司在满足原有客户需求的基础上，不断拓 展新客户，成为公司营业收入、盈利能力可持续性的重要保障。

4.2. 概伦电子：国产器件建模和电路仿真 EDA领先供应商

概伦电子是一家具备国际市场竞争力的 EDA 企业。公司成立于 2010 年， 一直专注于 EDA 工具的自主设计和研发，目前器件建模和电路仿真工 具已达到国际领先水平，是国内为数不多的拥有国际竞争力的国产 EDA 企业。公司的主营业务为向客户提供被全球领先集成电路设计和制造企 业长期广泛验证和使用的 EDA 产品及解决方案，主要产品及服务包括 制造类 EDA 工具、设计类 EDA 工具、半导体器件特性测试仪器和半导 体工程服务等，覆盖了模拟、封装/PCB 和工艺开发（制造）等领域，尚 未实现全流程覆盖。

1）制造类 EDA 工具。公司的制造类 EDA工具主要为器件建模及验证 EDA工具，用于快速准确地建立半导体器件模型，是集成电路制造领域 的核心关键工具之一。公司器件建模及验证 EDA工具主要包括先进器 件建模平台（BSIMProPlus）、跨平台器件建模软件（MeQLab）、集成电 路工艺与设计验证评估平台（ME-Pro）、先进 PDK验证软件（PQLab） 等。该类 EDA工具能够用于建立晶体管、电阻、电容、电感等半导体 器件的基带和射频模型，能够支持业界绝大多数标准模型和宏模型、 Verilog-A等定制化模型。公司器件建模及验证 EDA工具主要功能包括 器件模型的自动建模和优化、模型质量检测和验证、不同工艺平台模型 的评估比较等，能够满足目前各种先进和成熟工艺节点的半导体器件建 模需求。

2）设计类 EDA 工具。公司的设计类 EDA工具主要为电路仿真及验证 EDA 工具，用于大规模集成电路的电路仿真和验证，优化电路的性能和 良率，是整个集成电路设计流程从前端设计到后端验证的核心 EDA工 具。公司的电路仿真及验证 EDA工具能够适用于模拟电路、数字电路、 存储器电路及混合信号电路等集成电路，实现晶体管级电路仿真和验证、 芯片良率和可靠性分析、电路优化等功能。公司产品分为高精度中小规 模 SPICE 仿真器（NanoSpice）、较高精度大规模 GigaSPICE 仿真器（NanoSpice Giga）、中高精度超大规模 FastSPICE 仿真器（NanoSpice Pro）等类型，能够满足用户在不同精度、速度、容量上的电路仿真、验 证、优化等需求。

3）半导体器件特性测试仪器。公司的半导体器件特性测试仪器是测量 半导体器件各类特性的工具，为制造类 EDA工具提供高效精准的数据 支撑。公司半导体器件特性测试仪器主要为半导体参数测试系统（FS-Pro） 和低频噪声测试系统（9812DX），该类工具能够支持多种类型的半导体 器件，具备精度高、测量速度快和可多任务并行处理等特点，能够满足 晶圆厂和集成电路设计企业对测试数据多维度和高精度的要求。

4）半导体工程服务。公司半导体工程服务主要是利用自有的 EDA工具 和测试设备，基于自身在建模建库领域多年积累的经验和能力，为客户 提供专业的器件建模和半导体器件特性测试服务，帮助客户更加快速、 有效地使用公司产品，增加客户粘性。工程服务中心和测试实验室是公 司半导体工程服务的主要平台，其服务内容主要包括测试结构设计、半 导体器件测试、器件模型建模和验证、PDK 生成和验证等。

公司营业收入高速增长，净利扭亏为盈。2019 年以来，公司营业收入持 续增加，2020 年营收高达 1.37 亿元，同比增长 109.94%。2021 年营业收 入为 1.94 亿元，较 2021 年同比增加了 41.01%，实现 72.06%的 CAGR。 公司收入增长与行业景气度高度相关，集成电路行业景气度不断走高推 动对公司 产品的需求。此外，国家政策对行业的大力扶持使得公司业务快速增长。2019-2021 年公司净利润分别为-8.77 亿元、0.28 亿元和 0.28 亿元，2019 年亏损是由于公司计提较多股权支付费用导致，净利润于 2020 年扭亏为盈。

公司主营业务收入大部分来自 EDA 工具授权。2019 至 2021 年间，集成 电路制造类 EDA 工具营业收入分别为 0.37 亿元、0.59 亿元、0.77 亿元， 集成电路设计类 EDA 工具营收分别为 0.19 亿元、0.36 亿元、0.62 亿元， EDA 工具授权业务收入占比总营收超过 65%。半导体期间特性测试仪营 收分别为 0.06 亿元、0.24 亿元、0.46 亿元，半导体工程服务收入分别为 0.03 亿元、0.18 亿元、0.06 亿元。

公司重视核心技术的开发，每年投入大量资金用于研发。2019-2021 年， 公司研发费用率分别为 361.94%、38.91%、40.99%，始终保持高研发投 入，保障公司不断开发领先核心技术。

4.3. 广立微：成品率提升及电性分析工具的领先供应商

广立微是国内领先的 EDA 软件与晶圆级电性测试设备供应商。公司成 立于 2003 年，是一家专为半导体业界提供芯片良率提升和电性测试方 案的领先供应商。公司提供 EDA 软件、电路 IP、WAT 电性测试设备以 及与芯片成品率提升技术相结合的整套解决方案，在集成电路设计到量 产的整个产品周期内实现芯片性能、成品率、稳定性的提升。

公司业务主要覆盖测试芯片设计、电学性能测试、测试数据分析三大环 节。 在测试芯片设计环节，公司的主要产品为 SmtCell、TCMagic、ATCompiler、Dense Array 等，其中，SmtCell 可实现测试结构快速版图 设计，TCMagic、ATCompiler、Dense Array 可实现测试结构摆放布局及 自动绕线，客户可以利用公司的软件实现结构设计、布局绕线，以及与 公司定制的电路 IP 集成在一个统一的软件工具环境中，快速完成自动设 计流程。此外，公司的产品诊断芯片设计软件 ICSpider 将通过对产品芯 片中基本器件、关键路径等的系统分析和直连检测，来帮助客户更直观、 高效、有针对性地提升产品成品率和性能指标。电学性能测试环节，晶 圆代工厂可以利用 WAT 测试机，对晶圆中的测试芯片进行测试，从而 得到反映工艺和产品状况的实际数据。在得到测试数据后，进入测试数 据分析环节。技术人员可以利用公司的 DataExp 系列软件，结合设计参 数和制造过程中其他相关数据，对测试数据进行分析，快速找到影响成 品率的因素和提升机会。公司还提供成品率提升技术服务，通过一站式 测试芯片设计、电性测试及分析服务，助力客户新工艺/新产品线的成功 研发，并极大地缩短研发周期、提高研发质量和成品率。

公司营收与净利保持高速增长态势。2019-2021年，公司分别实现营业 收入 0.66 亿元、1.24 亿元和 1.98 亿元，CAGR 达 73.07%，增长迅猛。 公司营收的高速增长受益于多年来积累的技术优势与产品，以及与主要 集成电路厂商合作关系的不断深化。同时期公司净利润分别为 0.19 亿元、 0.5 亿元和 0.64 亿元，实现 83.18%的 CAGR，与收入保持同步增长态势。

公司主营业务为测试机及配件、软件工具授权、软件技术开发、测试服 务。2019 年至 2021 年，公司测试机及配件业务飞速发展，营业收入分 别达 0.08 亿元、0.31 亿元、1.01 亿元。该业务 2021 年收入占比营业总 收入超 50%，成为公司最主要收入来源。2019-2021 年，公司软件工具 授权收入分别为 0.26 亿元、0.3 亿元、0.53 亿元，软件技术开发营业收 入分别为 0.3 亿元、0.61 亿元、0.44 亿元，测试服务和其他业务相对较 少。

公司重视研发投入，研发费用率维持在 30%以上。2019-2021 年，公司 研发费用率分别为 40.45%、32.69%和 33.05%，始终保持高研发投入。（报告来源：未来智库）

4.4. 国产 EDA厂商与国际巨头仍有差距，但正在逐渐缩窄

与国际巨头相比，国产 EDA 厂商在产品线的完善、营收和利润规模等 方面有较大差距。从产品线看，Synopsys、Cadence 和 Mentor 是全球仅 有的产品线覆盖 IC 设计全流程的 EDA厂商，包括模拟、数字、封装/PCB、 FPGA、系统、工艺开发（制造）等各个环节，且众多产品具有国际竞 争优势。相比之下，国内 EDA 主要玩家华大九天、概伦电子、广立微 等仅实现部分环节的产品覆盖，存在先进性有限和产品不齐全的短板。 从营收和利润规模来看，2021 年 Synopsys 和 Cadence 分别实现 42.04 亿 美元和 29.88 亿美元的营业收入，以及 7.56 亿和 6.96 亿美元的净利润。

Mentor 由于被西门子 EDA 收购，业绩数据不做单独披露。同年，华大 九天、概伦电子和广立微的营业收入分别为 5.79 亿元、1.94 亿元、1.98 亿元，净利润分别为 1.39 亿元、0.28 亿元和 0.64 亿元，与国际巨头差 距明显。 国产 EDA 处于起步阶段，在国家政策的推动下发展迅速，未来市场份额 有望持续攀升。中国 EDA 行业起步较晚，与国际 EDA 厂商相比，落后数 十年，仍处于起步阶段。然后，国内 EDA 厂商的营收和利润增速远超国 际 EDA 厂商，快于行业平均增速。2019-2021 年华大九天、概伦电子和 广立微等国内领先玩家营收和利润的 CAGR 均超过 50%，增长迅猛，其市 场份额也在持续提升。这背后是国家对国产 EDA 产业政策的出台、大量 扶持资金的投入、以及新的融资渠道的推出等。EDA 是集成电路产业“卡 脖子”的关键，近年来，由于国家安全和产业安全的需要，中国一直致 力于信息产业关键技术自主可控。EDA 作为工业软件里的信创赛道，在 民企和国企的共同努力下，在市场竞争和政策扶持的双重力量的支持下， 发展迅速，目前国内部分优质的 EDA 企业已在其各自细分领域实现国产 替代。未来，在国家政策支持下，国产 EDA 或会在全球 EDA 市场占据更 大份额。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

EDA行业深度报告：工业软件与半导体双轮驱动，筑造万亿产业根基

（报告出品方/作者：华安证券，尹沿技）

1.从辅助设计到自动化设计，EDA 成为芯片产业链支点

1.1 集成电路设计之脑，万亿电子产业之基

EDA是集成电路领域的 CAD 加 CAE，典型的技术与知识密集型产业。 电子设计自 动化（EDA）是利用计算机辅助设计软件，来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(布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。从功能 来看整个集成电路 EDA 工具通常可以分为三大类。

1）综合设计工具。主要应用于 Fabless 厂，完成系统整合、逻辑综合、布局布线等各级设计。2）仿真工具。验证设计 的正确性并优化设计结构，包括电路仿真与验证、物理设计规则检查等。3）测试与数据 管理工具。主要应用于 Foundry 厂，完成测试芯片的设计、提升测试精度、进行制造工艺和成品的数据分析等。从底层技术来看，EDA 工具需要对数千种情境进行快速设计探索，实现性能、功耗、面积、成本等芯片物理指标和经济指标的平衡，需要计算机、数 学、物理、电子电路、工艺等多种学科的紧密配合，是典型的技术与知识密集型产业。

EDA 是集成电路设计发展的必然选择，电子产业的根基技术。 随着半导体行业的发 展，集成电路的复杂程度指数级上升，现在集成度最高的芯片已经集成了数万亿个晶体 管，未来芯片的集成度会越来越高，人工绘图已经是不可能完成的任务，因此利用计算 机辅助手段解决集成电路设计问题的 EDA 工具成为 IC 设计的必需品。同时 EDA 工具 也是 IC 设计企业降本增效的必然选择，根据加州大学圣迭戈分校 Andrew Kahng 教授 的推测，EDA 技术进步让设计效率提升近 200 倍，将消费级 SoC 的设计成本从 77 亿美 元降低到 4500 万美元。从应用来看，EDA 工具贯穿电子设计的多个环节，覆盖的环节 包括数字芯片设计、模拟设计、平板显示电路设计、晶圆制造、封装测试、系统仿真等。 从市场价值来看，百亿美元的 EDA 市场构筑了万亿电子产业的根基。

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应用角度：EDA 工具广泛应用于多个设计场景，贯穿芯片设计各个环节。 EDA 工具 种类繁多，广泛应用于数字设计、模拟设计、晶圆制造、封装、系统五大类场景。以 EDA 工具的主要应用场景数字设计为例，其前后端设计的多个环节均需要依赖 EDA 工具​实​ 现，前端设计：1）HDL 编码：将模块功能以代码（硬件描述语言）来描述实现。2）仿 真验证：检验编码设计的正确性。3）逻辑综合：把设计实现的 HDL 代码翻译成门级网 表。4）静态时序分析（SAT），在时序上对电路进行验证，检查电路是否存在建立时间 和保持时间的违例。5）形式验证：从功能上对综合后的网表进行验证。后端设计：1)可 测性设计：在设计的时候就考虑芯片自带的测试电路。2)布局规划：放置芯片的宏单元 模块，在总体上确定各种功能电路的摆放位置。3)时钟树综合：时钟的布线，时钟信号 在数字芯片起全局指挥作用，对称式地连到各个寄存器单元时延迟差异最小。4)布线： 各个标准单元之间的走线。

产业链角度：芯片是电子信息技术产业的根本，EDA 是芯片设计的最上游。 芯片现 在已融入信息社会的各个方面，军、民、商各类电子信息设备的核心都是芯片，电子信 息技术产业发展的根基也是芯片。而 EDA 是芯片设计与生产的核心，从整个产业链来 看，EDA 是芯片制造的最上游产业，是衔接集成电路设计、制造和封测的关键纽带，对 行业生产效率、产品技术水平有重要影响。设计方面，设计人员必须使用 EDA 工具设计 几十万到数十亿晶体管的复杂集成电路，以减少偏差、提高成功率及节省费用。制造方 面，基于新材料、新工艺的下一代 EDA 技术将给集成电路性能提升、尺寸缩减带来新的 发展机遇。

市场角度：EDA 对芯片制造的作用举足轻重，是万亿电子信息产业的支点。 随着芯 片工艺水平的精细，流片的成本越来越高昂，EDA 技术成为芯片制造中不可替代的部分。 EDA 技术可以帮助设计者极大地提高效率、缩短设计周期、节省设计成本。从 EDA 市 场本身来看，根据华经产业研究院数据，2020 年 EDA 市场实现 10%的增速，为近五年 的最高增速，而根据 research and markets 数据，预计到 2025 年全球 EDA 市场规模将 达到 145 亿美元。从电子行业来看，EDA 直接支撑的半导体制造产业市场规模高达 700 亿美元，再向上更是支撑着万亿规模的数字经济，杠杆效应接近 200 倍。国内的集成电 路市场相较于全球其他地区规模最大、增速最快，EDA 工具的杠杆效应更加明显。

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1.2 历经 50 年改进，从 CAD 发展为 EDA

从 CAD 到现代 EDA，逐渐成为半导体行业的核心节点。 EDA 发展至今已经成为整 个半导体行业生态链中最上游、最高端的节点，芯片制造的全流程几乎都有 EDA 的参 与。回顾 EDA 发展的 50 年，共经历了四个发展阶段：

第一阶段：计算机辅助设计（CAD）时代。 20 世纪 70 年代中期，随着 电路集成度的提升，设计人员开始尝试使用 CAD 工具进行设计工程自动化来替 代手工绘图，当时 CAD 的主要功能是交互图形编辑、晶体管级版图设计、布局 布线、设计规则检查、门级电路模拟和验证等。

第二阶段：计算机辅助工程（CAED）时代。 EDA 工具功能开始包括自动布局布线、定时分析、逻辑模拟、仿真故障等， 主要对设计电路的功能检测问题进行处理。这个时代 EDA 商业化逐渐成熟，现 在的 EDA 三巨头 Mentor 、Cadence 和 Synopsys 相继成立。

第三阶段：电子系统设计自动化（EDA）时代。 90 年代之后，硬件语言 的标准化和微电子技术的突飞猛进（芯片可以集成上亿晶体管），推动了 EDA 设计工具的发展和普及。设计师开始从电路设计转向系统设计，以高级语言描述、 系统级仿真和综合技术为特点的 EDA 就此出现，真正实现了设计的自动化。

第四阶段：现代 EDA 时代。 随着大规模集成电路、计算机和电子系统 设计技术的不断发展， EDA 技术在多种产业广泛应用，从设计、性能测试、特 性分析、产品模拟等，都可在 EDA 环境下进行开发与验证。同时随着智能手机、 4G/5G、物联网等技术的发展，射频 EDA 软件迎来了发展的黄金阶段。

1.3 超高技术壁垒带来超高毛利率，EDA 产业模式独特

EDA 产业技术壁垒高筑，EDA 软件业务享受近 90%毛利率。 正如前文所说，EDA 是算法密集型产业，需要对数千种情境进行快速设计探索，涉及计算机、数学、物理等 多基础学科的结合应用。这种基础学科技术的不断突破和应用，需要通过长时间的技术 研发投入和专利积累来实现。目前，头部企业对 EDA 的长期高强度的技术研发投入成为 其保持长久竞争力的关键之一，成熟的 EDA 企业纷纷形成了极高的技术壁垒。过去十年 间，世界头部 EDA 企业 Cadence 和 Synopsys 的研发投入始终保持在 30%以上。另一 方面，超高的研发投入与技术壁垒让行业内的企业享受到了近 90%的毛利率，行业内头 部企业 Synopsys 和 Cadence 的总体毛利率常年维持在 80%左右，并呈现持续上升的 趋势。

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商业模式从 License 授权，到 IP 核和硬件加速器，EDA 企业服务范围不断扩大。 EDA 行业的商业模式不断创新，由单一 EDA 软件的销售演进到现在的 License 证书授 权、IP 核（Intellectual Property)以及仿真加速器的三部分销售。1）License 证书授权： 标准 EDA 软件包，售价昂贵，下游客户通常需要购买多套 license 才能满足需求，三年 license 费用高达百万美金。而随着半导体工艺和 EDA 技术的不断进步，客户需要重复 购买，使 EDA 行业的利润得到很大程度上的保障。2）IP 核：把拥有知识产权的电路设计方案整合为一体，构成集成电路的基本单位，这些基本单位被以功能扩展包的形式出 售。不同功能的 IP 被组合起来可以构造不同功能晶片的基础系统。3）加速器：加快仿 真速度，提升客户产品完成效率。

1.4 EDA 企业的三大发展动能：收并购、政策支持、产业链协同

收购和并购：EDA 企业扩张的核心手段，促使产品由点及面快速完善。 回顾 EDA 的过去 50 年，由于 EDA 工具种类繁多、分工精细、领域内技术壁垒高筑的特点，行业 内的三巨头均是在某一特定领域崛起后依靠收并购来拓展自己的产品线，依靠技术+资 本的双重力量，在扩充加强产品线的同时将潜在的挑战者“扼制”在萌芽状态。自三巨 头成立以来至今，Synopsys 进行了近百次的收购，Cadence 本身就是并购形成，50 年 ​间​进行了超过 70 次的收购，Mentor Graphics 则进行了近 50 次的收购。从市场规模也 可以看出收并购最频繁的 Synopsys 占有了全球最多的市场份额。具体来看，有多次重 要的收购导致了三巨头现在的市场格局，比如，2001 年 Synopsys 收购 Avanti，一举补 齐了数字集成电路 EDA 全流程技术，获得了后端布局布线近四成的市场；2008 年 Synopsys 又通过收购 Synpicity 成功进入 FPGA 和快速增长的原型市场。

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政策支持：EDA 行业发展的护道者，美国政府每年在 EDA 行业投入数千万美金。 EDA 行业规模小、技术难却不可或缺，是实现复杂芯片设计的必要工具，因此政府的支 ​持​成为行业发展的重要保障。自 1980 年 EDA 初步商业化开始，以美国为首的发达国家 就从未停止过对 EDA 领域的支持。美国政府方面，主要由国家科学基金（NSF）和半导 体研究共同体（SRC）为 EDA 研究保驾护航，两者交互配合，弥合创新前段由于知识需 求和商业关注的巨大差距形成的“创新死亡谷”。NSF 的主要任务是促进突破性的发现， 帮助企业克服创新研究的初期阶段，1984 年到 2015 年，NSF 支持了 1190 个与 EDA 相 关的课题。而 SRC 则是 NSF 的接棒者，主要关注研究成果的初步商业化，聚焦芯片设 计领域，每年将大约 2000 万美元的资金投向 EDA 研究领域。

全产业链协同发展：EDA 进步的基础，EDA、Fabless 和 Foundry 是芯片制造的 铁三角。 从整个产业链来看，EDA 产品开发模式为铁三角模式，EDA 的进步背后是整个 产业链能力的提升。在这个三角中，第一个顶点为 EDA 厂商，其为 Fabless 提供支持； 第二个顶点是 Foundry 厂商，通过 Foundry 厂在工艺文件、工艺参数（PDK）上的支持， EDA 厂商才能将设计出的曲线与实际流片曲线进行拟合，吻合度越好说明工具越成熟； 第三个顶点是 Fabless，其是 EDA 工具的主要使用者，EDA 的研发重点在于解决设计 过程中遇到的问题，而新的问题来源都是新工艺和复杂设计，Fabless 厂商复杂设计的 演进会带给 EDA 厂商新的机会和改进空间。

1.5 产业链升级叠加政策助力，国内 EDA 行业有望取得突破

国内市场仍以海外三巨头为主，国产企业崭露头角。 2020 年，Cadence、Synopsys 和 Siemens EDA 三家公司仍占据了国内 EDA 行业的主导地位，合计市占率为 77%，三 巨头的技术水平、产品完成度和丰富度仍旧大幅领先国内相关企业。从国内企业来看， 国产 EDA 企业逐步发力，2020 年，华大九天在国内 EDA 市场以 6%的市占率排名第 四，已经超过另外两大海外大厂 Ansys 和 Keysight；概伦电子也初步打入市场，占据国 内市场 1.4%的份额。

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国内芯片产业发展迅速，奠定国产 EDA 发展的土壤。 从产业链角度看，芯片制造主 要分为芯片设计、芯片制造、封装/测试三个环节，目前我国已经在多个环节实现了自主 可控。具体来看：1）芯片设计环节：从技术能力来看，华为海思等 Fabless 厂商已经进 入世界前列；2）芯片制造环节：我国在国际上有明显的竞争力，在世界营收前十的晶圆 厂中，中芯国际位居第五，华虹集团位居第八；3）芯片封装测试环节：我国在封装测试 方面竞争力较强，世界营收前十的封装测试厂中，长电科技位居第三、通富微电位居第 五，华天科技位居第六。从市场角度看，一方面，国际技术竞争激烈，芯片全产业链的 国产化替代大有可为，EDA 是其中的重要一环；另一方面，下游电子产品市场发展迅速， 手机、电脑、智能车、IoT 产品等市场对芯片的需求不断增长，推动了整个芯片产业的发 展。我们认为，当下国内产业链逐渐完备、下游需求景气度高涨，我国已经具备了 EDA 技术发展的土壤。

国内 EDA 市场快速发展，相关人才储备逐步上升。 从国内市场来看，Synopsys、 Cadence 和 Mentor Graphics（Siemens EDA）三大国际 EDA 厂商主导市场，但国内 本土品牌持续发力，在部分领域已经实现突破，整体份额持续上升。根据赛迪顾问数据， 国产 EDA 工具销售额在 2018-2020 年呈现逐年增长的态势。2020 年，国产 EDA 工具 实现 9.1 亿元的销售额，其中境外销售为 1.5 亿元，境内销售额为 7.6 亿元。此外，国 内 EDA 企业持续吸纳 EDA 相关人才，2018 年至 2020 年，我国 EDA 企业人才由 700 人增长至 2000 人，为未来我国 EDA 行业的持续技术突破打下了良好的基础。

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政策力度持续加大，为 EDA 技术的发展保驾护航。 20 世纪八十年代，国内就开始 了 EDA 的研究，但为了在集成电路领域不被国外落下，不得不暂缓国内 EDA 软件的发 展，使用国外的 EDA 软件。现阶段，我国面临更严峻的国际技术竞争，集成电路设计和 EDA 工具再次成为了政策支持的重中之重。2016 年，国家陆续出台集成电路设计领域 的重点布局事项和相关税收优惠政策。2019 年，国家再次对集成电路设计领域进行了税 收优惠，随后开展了 2019-2022 制造业设计能力提升专项行动。2020 年，国务院发布 了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，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 作政策八大方面为 EDA 行业助力。

需求、供给、政策三重共振，国产 EDA 处在爆发前夕。 需求方面，国产集成电路领 域经过多年的发展，已有了世界领先的 Fabless 和 Foundry 厂商，保障了对国产 EDA 工 具的需求；供给方面，我国 EDA 企业初步崭露头角，人才储备逐渐丰富，未来技术迭代 有望加速；政策方面，国家接连出台大力度的支持政策，为集成电路设计开辟发展的绿 色通道。综上我们认为，在三重因素共振的背景下，国产 EDA 有望加速崛起。

2. Synopsys：EDA 行业全球龙头，三大业务板块齐头并进

2.1 EDA 行业的领头者，布局全链 EDA 产品

Synopsys 是全球 EDA 龙头企业，通过收并购实现快速发展。 Synopsys 目前是全 球排名第一的电子设计自动化(EDA) 解决方案提供商和芯片接口 IP 供应商。从公司产 品结构来看，公司历经三个发展阶段：1）初创期，专注于逻辑综合工具。1986 年， Synopsys 前身 Optimal Solutions, Inc.成立，专注于逻辑综合工具，开创了一个自上而 下设计定义的时代。1987 年到 1989 年，Synopsys 的营收从 13 万美元增长至 730 万 美元，实现 55 倍的高速增长。2）扩张期，快速丰富产品结构。1990 年，公司意识到无 法依靠一个产品实现持续发展，于是公司在随后的十年中进行了 20 起相关领域收购，并 逐渐在逻辑综合、模拟和测试三个技术领域确立了公司的领先地位。3）成熟期，确立全 球龙头地位。2002 年，公司收购 Avant，成为全球第一家可以提供顶级前后端完整 IC 设 计方案的 EDA 工具供应商。2008 年，公司成为全球龙头并保持至今。

为下游多个领域赋能，客户覆盖全球各类头部企业。 公司作为 EDA 行业领导者，在 芯片到软件等多个领域与全球领先科技公司合作紧密，共同开发电子产品和软件应用。 从覆盖的行业来看，除了半导体、电子系统领域外，公司客户还覆盖电子、金融服务、 媒体、汽车、医药、能源和工业等不同行业。具体到客户来看，公司客户包括所有半导 体设计头部企业、医疗企业 Rally、IoT 企业 Palma Ceia SemiDesign 等各领域公司。

2.2 营业收入稳健增长，高研发费用率保障公司技术优势

公司营收持续增长，2021 前三季度实现近五年最快增速。 2017 年至 2020 年，公 司营收稳定增长，从 27 亿美元增长至 37 亿美元，CAGR 实现 11%，远高于行业 7%的 CAGR。具体来看，2019 年公司营收增速下滑至 7.7%，主要系行业内竞争加剧以及国 际竞争所致，2020 年和 2021 前三季度公司营收为 37 亿美元和 31 亿美元，同比增长 9.7%和 15%，增速回升，主要系 2020 年后互联网、云计算的发展扩大了电子产品的应 用范围，刺激了芯片和软件设计公司的业务增长。从净利润来看，公司净利润受税收影 响较大，2017 年和 2018 年的增速波动均是税收政策改变和税收处罚所致。去除 2017 年影响，其他年份的净利润增速保持在 20%左右。

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EDA 是公司主要收入来源，IP 业务有望成为未来增长点。分业务来看： 1）EDA 业 务是公司收入的主要来源，2017 年至 2021Q3，公司 EDA 业务营收持续增长，但营收 占比由 2017 年的 66%下降至 2021 前三季度的 56%；2）IP 业务是公司业绩的新增长 点，2017年至2020年，公司IP业务收入由7.6亿美元增长至12亿美元，实现CAGR17%。 收入占比由 2017 年 28%提升至 2021 前三季度的 34%。3）软件完整性是公司新发展业 务，2017 年至 2020 年其业务营收由 1.6 亿美元增长至到 3.7 亿美元，占比由 6%增长 至 10%。我们预计 IP 业务将逐步成为 Synopsys 新的增长驱动力。分地区来看，公司以 亚洲为主的其他市场收入不断提升，营收占比由2017年的39%增长至2021H1的43%。 美国地区的营收占比有所缩减，由 2017 年的 50%下降至 2021H1 的 46%。

高毛利业务占比逐年提升，公司毛利率逐步优化。 由于所处软件行业的特点，公司 毛利率一直维持高位，近 10 年来一直保持在 75%以上。2020 年和 2021 前三季度分别 为 78%和 79%。我们认为这主要受益于 IP 业务占比的提升，IP 业务由于后期维护的成 本较低，毛利率高于 EDA 业务，其占比的不断提升驱动公司毛利率增长。同时，公司净 利率也在逐步优化，由 2017 年的 5%提升至 2020 年的 18%。

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研发费用率维持 30%以上，保障公司高技术壁垒。 公司身处技术密集型产业，技术 创新是核心竞争力。2017 年到 2021Q3 期间，公司不断增加研发投入，用于新产品的研 发和现有产品功能的维护和升级。公司研发费用率一直在 30%以上，主要原因是研发人 员增加导致的薪酬变化以及设备成本和咨询顾问费用的增加。截至到 2020 年，公司已 经拥有 3300 多项已批准专利。

2.3 EDA 软件为根，三大业务协同发展

EDA 行业的领导者，设计、验证和制造全流程覆盖。 公司是全球 EDA 行业的龙头， 所有世界领先的半导体企业都在使用公司的 EDA 工具。从产品来看，公司 EDA 产品主 要分为三大部分：1）设计业务包含 Fusion Design Platform（融合设计）、Custom Design Platform（定制设计） 和 Silicon Lifecycle Management Platform（硅生命周期管理）三 大平台，以及 3DIC 设计、机器学习/ AI 设计、物理实现、RTL 设计与综合、signoff、 流程自动化、测试自动化、FPGA 设计等产品。2）验证工具可以验证整个系统，快速发 现 SoC bug。公司的验证工具主要包括仿真、静态和形式验证、AMS 验证、验证 IP、原 型设计、FPGA 验证等功能；3）制造类工具可以帮助晶圆厂进行工艺验证，进行良率管 理，实现效率、功耗、良率等指标之间的平衡。

IP 核需求量迅速上升，公司是最全面的 IP 供应商。 随着更多的功能汇聚到单个设 备甚至单个芯片中，芯片设计变得越来越复杂，IP 块的需求量正在迅速增加。公司提供 最大和最广泛的 IP 解决方案组合，2020 财年公司 IP 平台的收入已经超过 9 亿美元，占 公司总体收入的 33%。具体来看，公司的 DesignWare IP 包括逻辑库、嵌入式存储器、 模拟 IP、接口 IP、安全 IP 和嵌入式处理器，并且提供芯片架构、子系统、信号/电源完 整性、原型设计套件和硅晶初启支持。2021 年公司再次推出了业界首个面向 PCI Express 6.0（高速串行计算机扩展总线标准）的完整 IP 解决方案。

EDA 业务持续外延，发展软件完整性平台。 公司的软件完整性平台可以将完整性、 安全性、质量和遵从性测试构建到客户的软件开发生命周期和供应链中。主要包括四大 功能：1）静态分析，可以找到代码中的关键缺陷和漏洞；2）软件组成分析，分析第三 方或者开源代码，保障代码安全性和合规性；3）动态分析，测试运行应用程序，发现安 全漏洞；4）安全服务，构建软件安全计划的战略分析。总体来说，对内可以保证代码一 致性和合规性，并自动检测代码漏洞；对外可以抵御恶意软件发起的网络攻击。

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3. Cadence：行业长期领跑者，从 EDA 到电子设计流程全覆盖

3.1 EDA 行业长期领导者，持续打造全链产品线

合并度过难关、收购做大做强，三十年 EDA 行业领导者。 Cadence 由 SDA 和 ECDA 于 1988年合并而成，是一家电子设计自动化、半导体技术解决方案和设计服务供应商， 主要包含功能验证、数字集成电路设计与验收、定制集成电路设计与仿真、系统互联与 分析和 IP 五大业务。按照公司业务布局划分，公司发展主要分为以下几个阶段：

1）设计软件布局阶段：1988 年公司成立，次年公司收购 Tangent Systems，推出时序驱动 ASIC 布局和布线工具，随后进行多次收购，打造了业内首批系统级设计技术。2）仿真 业务布局阶段：1998 年公司收购 Quickturn，成功立足仿真硬件和软件市场。3）IP 业 务布局阶段：2011年公司推出业界首款 DDR4 和宽带 I/O IP 解决方案 ，并收购 Denali Software，获得其存储 IP 和 VIP，并通过后续的持续收购扩展公司在高速接口、模拟/混 合信号和 DSP 领域的 IP 产品。4）全线升级阶段：近年来，公司不断推动其产品更新升 级。2013 年，公司联合 ARM 推出用于 TSMC 16nm FinFET 工艺的处理器。2017 年， 公司推出 Virtuoso 系统设计平台，提供 IC、封装和电路板间的无缝设计流程并于 2021 年推出新一代 Vision DSP 产品 P1 和 Q8。

3.2 公司营收加速上升，盈利能力持续改善

公司营收持续增长，税前利润稳步提升。 从营收来看，公司营收从 2017 年的 19 亿 美元增长至 2020 年的 27 亿美元，CAGR 达到 12.4%，远超整体行业增速。2021H1 公 司实现营业收入 15 亿美元，同比增速进一步加快达 17%。近年来公司业绩的加速增长 主要系下游电子产品需求增多，刺激了厂商对于芯片和设计软件的需求。从盈利能力来看，公司净利润增速波动较大，主要系收并购带来的所得税波动所致。除去税收影响， 2017 年至 2020 年，公司税前利润由 3.2 亿美元增长至 6.3 亿美元，CAGR 达到 25%。 2021H1 公司税前利润达到 3.9 亿美元，同比增长 37%，增速持续远高于营收增速，公 司获利能力不断增强。

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五大业务协同发展，海外市场不断扩大。 从业务构成来看，各项分拆业务增速与总 体营收增速保持一致，各项业务营收占比基本稳定，其中，定制集成电路设计与仿真、 数字集成电路设计与验收和功能验证是公司三大主营业务，营收占比均在 20%以上。分 地区来看，公司亚洲市场收入不断提升，营收占比由 2017 年的 27%增长至 2021H1 的 31%。欧洲、中东和非洲地区的营收占比有所缩减，由 2017 年的 20%下降至 2021H1 的 17%。

毛利率持续保持高位，净利率增长显著。 从毛利率来看，公司毛利率多年来一直维 持在 88%以上，高于 Synopsys、Mentor 等同业公司。从净利率来看，2017-2021H1 期 间，公司净利率由 11%增长至 23%，提升了 12pct。2019 年，由于收并购引起公司税收 有所波动，去除此影响，公司净利率逐步提升，获利能力不断增强。

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高研发费用率保障公司行业地位，技术进步加速产品迭代。 近年来 Cadence 不断加 大研发投入，研发费用率一直保持在 40%左右，高于 Synopsys、Mentor 等同业公司。 这使得公司产品更新迅速，例如 2021 年公司再次推出新一代的 Vision DSP 产品 P1 和 Q8。从营收数据来看，公司高投入高回报的策略收效显著，公司营收增速不断攀升， 2021H1 公司营收增速达 17%。

3.3 五大产品线齐头并进，持续保持技术领先性

集成电路和射频/微波的自动化设计：大幅提升复杂设计仿真效率。 公司的定制集成 电路/模拟/射频设计应用范围广泛，包括晶体管级模拟、混合信号、定制数字、内存和 RF 设计等。主要技术包括：1）Virtuoso System Design Platform：面向集成电路和封装设 计的 统一化“系统感知”平台，可以实现跨芯片、封装和电路板并行设计，节省时间并 最大程度地减少错误；适合集成多种结构电路类型（包括射频、模拟和数字系统）的设 计。2）Custom/Analog Advanced Node：面向 20nm 及以下工艺定制/模拟设计的创新 功能，实现硅片质量、设计效率、准确预测的全面提升。3）混合信号解决方案：实现了 技术流程的统一、模拟与数字设计的协同等功能。4）光电设计：集成电子/光子设计自动 化环境，可在单一流程中提供完整的光电集成电路解决方案。

数字设计与 signoff 平台：加速设计周期提升设计质量。 数字设计和验证产品用于 创建可以在实施之前经过正确性验证的数字电路或 IC 的逻辑表示，从集成流程开始，在 设计的架构级抽象与详细的物理实现约束之间取得平衡。其主要功能包括缺陷检测和纠 正、预测性改善和设计收敛、功耗验证、平衡功耗性能和面积、管理约束和跨时钟设计 以及完整的行业标准。signoff 可以借助集成引擎和大规模并行的云就绪流程，提升设计 准确度并加快设计收敛。2021 年，公司再次推出完全基于机器学习的数字设计软件 Cerebrus，巩固数字设计领域领导地位。

验证工具：最快的引擎和最智能的全面验证管理工具。 公司的功能验证产品主要用 于在定制和模拟设计之后验证设计的电路或者产品能否按预期运行，进而保证电路制造 的可行性，大大降低失误的成本。公司的验证工具可以充分提升设计质量，满足各种应 用和验证要求，主要包括形式与静态验证、仿真、模拟、计划与管理、验证 IP、Debug 分析、软件驱动验证、系统级 IP 验证等功能。

IC 封装设计与分析工具：实现跨平台与流程统一。 公司的 Allegro Package Designer Plus 和 OrbitI Interconnect Designer 工具提供了世界一流的跨平台设计规划与优化，以 及单裸片和多裸片的先进封装与模块布局平台，可实现自动化和提升精准度，在综合环 境中加快设计过程，包括全面的电气和热分析以及 IC/封装协同设计。

PCB 设计与分析：简化从概念到投产的复杂设计流程。 公司 PCB 设计与分析工具 打破了物理隔阂和设计领域的局限性，加速复杂的多电路板 PCB 系统设计。公司整个 PCB 设计与分析产品矩阵包括前端原理图设计、后端电路板 Layout 和布线、库与设计 数据流程管理、模拟信号仿真、SI/PI 分析等产品，形成了多电路板 PCB 系统设计、PDN 设计、3D 系统设计、IC/封装/PCB 协同设计解决方案。

4. Mentor Graphics：EDA 技术的先行者，核心产品优势突出

4.1 EDA 行业的先行者，被西门子收购协同发展

电子设计自动化技术先行者，与西门子实现合作共赢。 公司提供完整的软件和硬件 设计解决方案，客户主要为高精尖行业，如军工，航空，半导体等。从公司业务发展来看，可以分为四个阶段：

1）公司创立。1981 年，Mentor Graphics 在美国成立。1983 年，收购了自动化设计公司 CADI，同年发布交互式仿真软件 MSPICE。2）快速发展。 1983年，公司开始拓展海外市场，先后在英国、法国、西德、日本等地区建立分公司。 随后，Mentor 加快了新产品的发布，几乎每个月都会发布一款新产品。1988 年，公司 收入突破 3 亿美元，当时全球 EDA 市场规模约为 9 亿美元，公司占据了三分之一。3） 陷入困境。1989 年，公司开发的新一代设计自动化软件 Mentor Graphics 8.0，完成时 间逾期，导致市场规模迅速萎缩。1991年，公司首次出现季度亏损，并裁掉了 15%的员 工。4）被西门子收购。在之后的几年，公司通过大量的收购巩固了公司行业地位，但战 略失误使得公司出现多年亏损，整体业绩增速也在放缓，2016年公司被西门子收购成为西门子 EDA 部门。

营收增速出现一定波动，与西门子合力未来业绩有望持续向好。 2006 年至 2015 年 Mentor 营收增速波动较大，但除去 2008 年与 2015 年，公司营收整体增速始终维持在 8%左右，并有改善趋势，符合行业整体增速。从盈利能力来看，公司 2008 年与 2010 年 出现亏损，随后盈利出现爆发式增长，并逐渐稳定，整体盈利水平在一亿元左右。2016 年之后公司被 Siemens 收购后，成为 Siemens EDA 部门。我们认为，通过与 Siemens 的协同，公司未来竞争力有望加强，实现市场份额的快速增长。

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研发费用率稳步上升，获取持续竞争力。 Mentor 2012 年以来，研发费用率稳定抬 升，销售费用率持续下降。从研发费用角度，Mentor 研发费用主要体现在两个方面，一 方面是对已有产品的持续改进和新产品的开发，另一方面在于通过兼并收购来扩大现有 产品，并寻求新的业务领域。由 Mentor 年报可知，员工薪酬和兼并收购费用是研发费用 的主要组成部分，公司对核心技术研发人员的高投入与兼并收购是公司在 EDA 市场中 长期取得竞争优势的重要原因。从销售费用角度，销售费用绝对值相对稳定，在公司营 收稳步增长的情况下，销售费用率有所下降。此外，公司海外市场持续扩大，公司销售 费用率的降低一定程度上能够反应公司在 EDA 市场具有销售渠道优势，并且其海内外 市场进一步成熟，有利于销售费用率的降低。

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4.2 领先的后端设计工具，西门子助力布局三大业务方向

国际领先的后端设计工具，西门子助力全方位发展。 Mentor Graphics 的优势在于 Calibre signoff 和 DFT 环节。DFT(Design For Test)是电路和芯片设计的重要环节，其 使芯片变得容易测试，大幅度节省芯片测试的成本；Calibre 是 DFM(Design For Manufaturing)产品，主要应用于物理验证，使得设计者可以自由选择受光刻影响最小的 设计流程。Siemens 的 PLM 业务收购 Mentor Graphics 后成立了西门子数字工业软件 公司(Siemens PLM + Siemens EDA)，打破工程学科之间的障碍，搭建了全面、集成的 软件和服务组合平台 Xcelerator，志在打造全面的数字生态系统。

西门子收购 Mentor Graphic，相互协同实现双赢。 对于 Mentor Graphics 来说：被 Siemens 收购，一方面可以获得资金支持，缓解经营压力；另一方面可以协同 Siemens 原有产品服务，依托西门的渠道以及集团级和合作，自上而下迅速开拓市场，实现业务 的加速发展。对于 Siemens 来说：收购 Mentor 帮助 Siemens 把业务拓展到嵌入式软 件、SoC 设计和 EDA 工具等领域，从行业、产品设计领域和生产阶段方面对“数字工 厂”战略进行了补充，囊括 CAD、CAM 和 EDA 业务，形成完整的软件布局。此外， Mentor 为许多大型 OEM 和供应商提供 AutoSAR 等平台和集成工程服务，因此通过收 购，Siemens 能够借 Mentor 之力，把握汽车电子化机遇。完成收购后，西门子在数字 工厂行业的市场份额从 2017 年第一季度的 4%，迅速上升到 2018 年第二季度的 20%。

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三大业务线共举，持续打造全流程 EDA 工具。 目前，Siemens EDA 产品所覆盖的 设计流程包括:1）集成电路设计、验证和制造。产品能够使用 AI 驱动，实现功率、性能、 面积和功能的平衡，满足从 C++原型到数字孪生所有级别的验证。2）集成电路封装设计 和验证。产品使用完整的 2.5/3D IC 集成、设计和验证解决方案，快速、准确、高容量完 成验证，提高产品性能。3）PCB 系统设计和制造。公司产品包括从单个 PCB 的无缝扩 展到系统设计，从个人到企业级的集成和优化以及从设计到制造的整个流程。

5.独具优势的 EDA 厂商：Keysight 和 Ansys

5.1Keysight：专精通信设计和器件建模 EDA 软件

专注于测试测量领域，通信设计和器件建模领域 EDA 的领导者。 Keysight 专注于 电子和光信号的测试测量，提供跨行业全流程的相关解决方案，硬件类产品包括电信号 测试仪器仪表、网络测试仪器、网络安全硬件以及光学仪器以及各类仪器的附件及技术 支持；软件类产品的主要包括 PathWave 系列设计和测试一体化软件以及其他应用软件 和编程环境软件。目前，公司客户已遍布全球，包括高通、英伟达、西门子、特斯拉等 全球多行业的龙头企业。公司旗下的 Keysight EEsof EDA 是通信产品设计领域领先的 电子设计自动化（EDA）软件供应商，其开发的软件产品可以实现射频、微波、器件建 模和信号处理设计，覆盖商用无线、国防电子系统（ESL）、信号完整性、射频混合信号、 器件建模、射频和微波设计等应用领域。2020 年，公司总体营收规模达 42 亿美元。

软件硬件服务三位一体，打造跨行业全流程解决方案。 公司提供市场领先的硬件、 软件、服务于一体的解决方案，囊括仿真、原型系统、验证、制造、优化全工作流程， 服务于通信、网络安全、自动驾驶、国防、IoT 多个下游行业。

PathWave 系列软件平台：涵盖产品全生命周期的设计与测试需求的一体化平台。 该软件将模拟、制作原型、实验、生产、优化五个阶段进行整合，形成全周期的软件支 持。主要包括以下四款软件：1）先进系统设计软件（ADS），配有丰富程序库以及设计 指南的电路设计和仿真软件，将 EM 仿真、电路设计和版图功能整合到一起，覆盖从设 计到封装的全过程。iconicRF 团队就曾利用 PathWaveADS 快速评估基站蜂窝性能，并 进行射频和毫米波功率放大器设计优化。2）设计软件（Empro），用于三维元器件的电 磁建模和仿真的软件，能够分析元器件的 3DEM 效应。3）射频合成软件（Genesys）， 面向印刷电路板和子系统设计人员的射频和微波电路合成与仿真软件。4）系统设计软件 （SystemVue），面向系统架构师和算法开发人员的系统级设计和仿真软件。该软件能为 开发者提供基础的构建模块，并自动完成代码生成和模型编译。

5.2Ansys：专注于工程仿真 EDA 软件

专注于各类仿真业务，业界唯一完整系统、电路和电磁场全集成化设计平台供应商。 Ansys 成立于 1970 年，专注于工程仿真软件和技术。ANSYS 电子自动化设计（EDA） 软件，来自于著名的 Ansoft 公司，提供业界唯一完整的系统、电路和电磁场全集成化设 计平台，完成从部件设计、电路仿真优化到系统仿真验证的全过程。ANSYS 的 EDA 产 品在高频和低频电磁场仿真、时域/频域非线性电路仿真、机电一体化设计技术等方面始 终处于领导地位，广泛应用于各类高性能电子设备的设计，包括了航空航天、集成电路、 通讯、汽车、船舶等领域，覆盖了网络设备与宽带部件，雷达、通信与电子对抗系统， 集成电路（IC），印刷电路板（PCB），医疗电子系统，汽车电子系统等多个方面。

软件许可维系公司营收高增长，维护服务提升产品附加值。 Ansys 近五年营收稳定 增长，由 2016 年的 9.8 亿美元增长至 2020 年的 17 亿美元，实现 CAGR 11.2%。2020 年营收同比增速放缓主要受疫情与中美技术竞争的影响。伴随疫情形式好转，2021H1 公 司营收进入恢复期。分业务看，软件许可与维护服务是 ANSYS 的两大收入模式。2018 年起，软件许可收入占比存在明显的下降，而维护服务收入提升，主要原因系：2018 年 起，公司将维护服务与公司软件许可业务直接绑定，软件售后收入被直接划归入维护服 务收入，使得维护服务收入占比提升。

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公司技术壁垒高筑，综合毛利率维持高位。 2016 至 2019 年，公司综合毛利呈稳步 上升趋势，从 2016 年的 85%增长至 2019 年的 89%，2020 年与 2021 年有所下降，分 别为 87%/84%。Ansys 综合毛利率的变动主要来源于维护服务毛利率的变动，软件许可 毛利率因其软件固有属性以及公司技术壁垒，长期保持高毛利率，在 95%上下波动。维 护服务毛利率在 2020 年降低 2.3%，主要原因系：该业务属性决定其作业难以远程实现， 受疫情负面影响较大，在降低业务收入的同时提高了营业成本。此外美元汇率走弱也带 来了维护服务成本的增加。2021H1 维护服务毛利率进一步降低可能受该业务的季节性 波动影响。

高研发投入保证长久活力，加大投入快速拓展全球市场。 2016 至 2020 年公司研发 费用与研发费用率稳中有升，研发费用率由 2016 年 18.5%增长至 2020 年 21.1%，为 公司产品更新与迭代带来长久活力。销售、行政及一般费用作为期间费用，其费用率总 体也保持上升趋势，主要原因系，公司近年来旨在拓宽全球市场，一方面，拓宽市场需 要更多销售、管理等费用投入以及外汇变动引起的财务费用波动；另一方面公司规模扩 大，人员增加等因素提高了公司的管理成本。

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电子仿真业务：行业顶尖的模拟仿真软件。 公司的电子产品组合可以实现电源完整 性和信号完整性分析、电磁干扰和兼容性分析、无线和射频分析、热管理、电机分析、 电子可靠性仿真等功能，帮助企业最大限度地降低测试成本，确保合规性，大幅减少产 品开发时间。主要产品包括 Ansys EMA3D Cable、Ansys Motor-CAD、Ansys HFSS、 Ansys Nuhertz FilterSolution、Ansys Icepak、Ansys Q3D Extractor、Ansys Maxwell 、 Ansys SIwave。

半导体仿真业务：全面的多物理 EM/IR、热和电磁仿真引擎。 Ansys 半导体产品提供一套全面的多物理 EM/IR、热和电磁仿真发动机，可以实现电源完整性 signoff、动态 降电压分析、2.5D 和 3D 电热 signoff、电源功效分析和优化、硅的电磁分析等功能。主 要产品包括 Ansys Exalto、Ansys RaptorH、Ansys Pathfinder、Ansys RedHawk-SC、 Ansys Path FX、Ansys RedHawk-SC Electrothermal、Ansys Pharos、Ansys TotemSC、Ansys PowerArtist、Ansys VeloceRF。

6.百花齐放的国内 EDA 市场

6.1 华大九天：国内唯一的全流程 EDA 工具企业

国产 EDA 龙头，打造全流程 EDA 工具。 华大九天成立于 2009 年，是国内最早从 事 EDA 工具研发的公司，其前身是中国华大集成电路设计集团的 EDA 部门，核心成员 曾参与中国第一款自主全流程 EDA 系统——“熊猫 ICCAD 系统”的研发工作。在历经 十余年的发展后，公司目前已经成为国内规模最大、产品线最完整，综合实力最强的国 产 EDA 企业。从产品侧来看，公司旗下的 EDA 工具覆盖了数字电路、模拟电路、平板 显示电路和晶圆制造等领域。其中，在液晶平板显示领域，公司可提供全流程设计工具， 且具有全球竞争力；在模拟电路领域，公司是我国目前我唯一能够提供全流程 EDA 工具 的本土企业；在数字电路领域，公司也在时序分析、版图集成等方面拥有诸多具有特色 的点工具。从用户侧来看，公司近年来也在市场拓展方面取得了一定的进展，诸如京东 方、兆芯集成、TCL 等国内知名集成电路设计和面板制造企业均为公司的前五大客户。

下游需求扩张叠加公司能力边界拓展，业绩增长步入快车道。 2018/2019/2020 年公 司营业收入分别为 1.50/2.57/4.15 亿元，19/20 年同比增长 70.6%/61.3%。同时公司 18/19/20 年净利润分别为 0.49/0.57/1.04 亿元，19/20 年同比增长 16.3%/82.5%。我们 认为，公司业绩高速增长的主要原因包括：1）国内半导体产业发展势头良好，集成电路 设计需求量不断提升，公司充分受益于下游需求的爆发；2）公司能力边际持续拓展，近 年来在数字、模拟、面板等领域均持续有新产品发布；3）国产化进程提速，公司作为国 内 EDA 龙头，陆续开拓了一系列国内优质客户。

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充分享受 license 模式下高毛利属性，近三年毛利率维持高位。 公司近三年毛利率 始终维持在 85%以上，18/19/20 年分别为 95.35%/88.65%/88.68%。我们认为，公司毛 利率水平较高，主要系公司的商业模式由软件授权和技术服务开发结合而成，前者以 license 销售为主，边际成本接近于 0，因此毛利率也始终稳定在 100%的水平。同时， 我们发现公司近年来毛利率发生了些许下滑，这主要是因为，随着专业技术开发水平的 提升，公司逐步拓展了对外的专业软件定制开发业务， 该服务定制化属性较强，因此毛 利率较低，进而随着量的上升拉低了公司整体毛利率。但我们认为，定制开发帮助公司 拓展了业务范围和客户群体，从长期来看有利于公司发展。

公司以研发驱动为导向，契合产业演进趋势。 作为半导体设计的最上游，EDA 始终 是一个研发驱动型的行业。放眼全球，诸如 Synopsys、Cadence、西门子半导体均常年 保持大规模的投入，而公司作为国内 EDA 龙头，也长期在研发方面倾注了较大的资源。 从投入来看，公司 18/19/20 年研发费用分别为 0.75/1.35/1.83 亿元，费用率分别为 49.8%/52.5%/44.2%。从产出结果来看，公司收入主要来源于主营业务提供核心技术软 件销售与相关技术开发服务，占比达 90%以上，具备从研发快速转化为产出的能力。从 研发人才来看，公司核心团队曾参与了中国第一款自主全流程 EDA 系统——“熊猫 ICCAD 系统”的研发工作。截止 2020 年 12 月 31 日，公司研发与技术人员数量达 322 人，研发与技术人员占公司总人数比例高达 67.51%，其中硕博比例高达 60%。

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打破海外企业垄断，国内唯一模拟电路设计全流程供应商。 公司的模拟电路 EDA 工 具能够为下游 IC 行业客户提供版图设计、电路仿真、物理验证、参数提取和可靠性分析 在内的一站式完整解决方案。在原理图编辑阶段，公司具有 Aether 设计软件，其可以为 设计师高效的设计环境；在电路仿真阶段，公司具有 ALPS 工具和 ALPS-GT 系统，该 套系统突破了电路仿真的性能和容量瓶颈；在物理验证阶段，公司具有 Argus 工具，用 来检查版图与制造加工之间的适配性，能有效降低设计成本和减少设计失败的风险；提 取寄生参数阶段，公司则拥有 RCExplorer 工具，该工具可以根据工艺参数对版图电元 件进行数据计算。2020 年，公司发布了新一代模拟电路设计全流程设计工具，在提升各 方面性能的同时，也增加了对于新工艺的适配。

公司在数字电路设计领域具有数个有特色的点工具。 其中，在单元库特征化提取阶 段，公司可提供 Liberal 工具和单元库/IP 质量验证工具 Qual，该工具为设计师加速单元 库的设计和优化提供了重要支撑；在高精度时序仿真分析阶段，公司可提供 XTime 工具， 该工具大大提高了分析电路时序的可靠性；在时序功耗优化工具的开发上，公司推出了 自研的 XTop 工具，该工具能显著提高时序和功耗优化的效率和质量；在版图集成阶段， 则形成了 Skipper 工具，该工具为高效的分析和处理超大规模版图数据提供了有力支撑。

公司在平板显示电路设计领域具有全球竞争力。 旗下的全流程 EDA 工具能满足下 游 IC 行业客户的模型提取、版图编辑、电路仿真、物理验证、参数提取和可靠性分析在内的一站式完整解决需求。其中，版图编辑阶段利用了 AetherFPD 工具，该工具为设计师提供了高效的开发环境；物理验证阶段利用了 ArgusFPD 工具，该工具解决了不规则 电路 和版 图的 验 证难 题 ，大 大缩短产品 设计 周 期； 寄生 参数提取阶 段 利用了 RCExplorerFPD 工具，该工具在保证寄生参数提取精度的同时，极大的提升了计算效率； 可靠性分析阶段利用了 ArtemisFPD 工具，在提升效率的同时更装载了数据快速装载和 查询功能，为设计师提供了便捷、高效的分析和调试环境。

我们认为，自公司 2014 年发布该产品以来，经过数年的迭代，当前公司在平板显示电路设计领域已具有全球竞争力。 原因主要包括：1）供给侧：公司产品可满足诸多特殊要求，包括了对于手表（圆形屏）、 手机（水滴屏）、汽车仪表盘（曲线屏）等平板显示电路设计的支持；2）客户侧：公司的下游客户包括了诸如京东方、TCL 等头部面板厂商，且销售额逐年提升。

6.2 概伦电子：具有国际竞争力的器件建模与仿真领域 EDA 工具供应商

深耕器件建模和电路仿真领域，形成软硬件方案布局。1）成立初期， 在半导体器件 建模领域取得成功。概伦电子由刘志宏博士所带领行业资深团队于 2010 年成立，成立 初期主攻半导体器件建模软件，旗下的 BISMPro Plus 自 2011 年正式发布后逐渐被绝大 多数行业领先的晶圆代工厂采用。2）依托技术积累，切入电路仿真赛道。2013 年公司 发布通用并行 SPICE 电路仿真器 NanoSpice，并在次年发布能够弥补传统 SPICE 和 FastSPICE 的不足的 NanoSpice Giga。经过数年市场检验，NanoSpice 系列仿真器持续被多家国内外领先集成电路企业特别是储存器厂商大规模采用。3）拓宽业务范围，布 局硬件产品。公司于 2016 发布低频噪声测试仪器 9812DX，两年内该仪器持续被领先晶 圆代工厂所采用。2019 年底，概伦电子并购博达微科技以扩大在建模方面的领先优势。

营收呈爆发式增长，期待后续盈利能力逐步抬升。 从营收来看，公司在 2018、2019 和 2020 年分别实现营业收入 0.5 亿元、0.7 亿元和 1.37 亿元，2020 年营业收入同比增 长 110%，实现营收翻倍。公司拥有丰厚的技术经验，在我国政府大力支持集成电路产业 发展的背景下，需求不断扩张，同时公司拥有大量知名客户，包括积电、三星电子、SK 海力士、美光科技、联电、中芯国际等全球领先的集成电路企业。从净利润来看，公司 2018、2019、2020 年归母净利润分别为-0.1 亿元、-8.8 亿元和 0.8 亿元，其中 2019 年 公司因股权激励费用较大导致净利润为负，去除此影响，2018-2020 年扣非净利润为0.07 亿元、0.03 亿元、0.21 亿元，2019 年实现扭亏为盈。

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三大业务协同发展。国内收入占比稳步提升。 分地区来看，得益于国内下游半导体 行业爆发，各厂商对于 EDA 工具需求持续旺盛，叠加国产化因素，公司 2018-2020 年 公司国内业务收入绝对值和占比双升，其中营收分别为 0.1、0.18 和 0.64 亿元，占比分 别为 19%、28%和 47%。分业务来看，EDA 工具授权仍为公司的第一大业务，其收入 从 2018 年的 0.43 亿元增长至 2020 年的 0.95 亿元，CAGR 为 49%，主要系国际及国 内晶圆制造厂的需求不断扩大以及 2019 年末公司并购博达微，进一步扩大了市场份额。 在 EDA 工具快速拓展的同时，公司也逐步实现了硬件产品，即半导体器件特性测试仪器 的协同发展，其收入从 2018 年的 63 万元增长至 2020 年的 2443 万元，占比接近 20%， 成为公司的第二大业务。半导体工程服务方面，由于其体量较小并采用项目制形式，因 此在收入上有所波动，2020 年的大幅增长主要系博达微半导体工程服务业务占比较高。

EDA 工具授权业务为主，整体毛利率持续保持高位。 公司 2018、2019 和 2020 年 毛利率分别为 96%、95%和 90%，总体毛利率持续保持高位。分业务来看，公司 EDA 工具授权业务以销售标准化 EDA 软件产品为主，其相应开发成本已计入研发费用，无对 应成本，从而形成了高达 100%的毛利率，也是公司整体毛利率维持高位的主要原因。 而半导体器件特性测试仪器销售业务近三年毛利率分别为 68%、84%和 75%，其单位成 本相对稳定，毛利率主要受单位售价影响，2020 年毛利率有所下降主要由于收购博达微 后新增 FS-Pro 产品，FS-Pro 相对于 9812DX 毛利率较低。此外，公司的半导体工程服 务业务近年来毛利率有所波动，主要系其业务规模相对较小，客户相对集中，公司在不 同项目中议价能力有所差异。

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高研发投入保障技术壁垒，高销售投入快速打开市场。 从研发费用率来看，公司 2018、 2019 和 2020 年研发费用率分别为 37%、55%和 36%。所处 EDA 行业属于技术含量高 的知识密集型产业，研发投入大且研发周期长。公司下游客户多为集成电路行业内全球 知名企业，对 EDA 技术领先性要求较高，公司需要以持续的技术创新保证产品服务升级 迭代进度以面对国际竞争对手的技术竞争。目前，公司已经拥有多项 EDA 核心技术，包 括 19 项发明专利和 35 项软件著作权。从管理费用率和销售费用率来看，管理费用率分 别为 16%、20%和 19%，主要系公司经营规模相对较小，规模效应尚未显现。销售费用 率分别为 7%、11%和 20%，主要是公司积极转变销售模式，加大市场推广力度，不断 增强销售网络建设，销售人员不断增多，人员薪酬和相关费用增加所致。

制造类 EDA 工具市场地位稳固，客户覆盖全球领先的晶圆代工厂。 公司目前的制造 类 EDA 工具主要为器件建模及验证 EDA 工具，用于快速准确地建立半导体器件模型， 是集成电路制造领域的核心关键工具之一。公司的制造类 EDA 工具已经得到包括台积 电、三星电子、联电、格芯、中芯国际等全球前十大晶圆厂中九家的广泛使用。2020 年 公司制造类 EDA 工具的累计收入的 50%以上来自公司与上述九家晶圆厂开展的器件建 模及验证 EDA 工具业务。

设计类 EDA 工具竞争优势显著，与全球三大存储器厂商合作密切。 公司目前的设计 类 EDA 工具主要为电路仿真及验证 EDA 工具，用于大规模集成电路的电路仿真和验证， 优化电路的性能和良率，是集成电路设计领域的核心关键工具之一。公司已在全球存储 器芯片领域取得较强的竞争优势，部分实现对全球领先企业的替代，客户包括三星电子、 SK 海力士、美光科技等全球规模前三的存储器厂商。2020 年公司设计类 EDA 工具的 累计收入的 40%以上来自公司与上述三家储存器厂商开展的设计类 EDA 工具业务。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库官网】。

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