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產研 | 跨過溝壑,國產EDA工具將一馬平川

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EDA全稱為Electronic Design Automation,即電子設計自動化,是指利用計算機平臺完成大規模積體電路設計、模擬、驗證等流程的軟體工具,具有降低設計成本、提高設計效率、加速技術革新等重要作用,是積體電路領域上游重要的基礎工具,貫穿於積體電路設計、製造、封測等環節。

全球EDA工具格局

根據SEMI和WSTS統計資料,2020年全球EDA市場規模約為115億美元,同比增長約12%。這個百億市場,正支撐和影響著數千億美元的全球積體電路行業。目前全球使用的EDA工具較為集中,主要由新思科技、楷登電子和西門子壟斷,這三家公司在全球EDA市場份額屬於第一梯隊。而隨著國家和市場對國產EDA行業的重視程度不斷增加,近年來國內EDA企業逐漸興起。

全球EDA行業簡要格局

新思科技、楷登電子和西門子的EDA工具都擁有完整的、有總體優勢的全流程產品,在部分領域有絕對的優勢。這不僅體現在全球,在國內EDA市場,同樣如此。根據賽迪智庫資料顯示,2020 年國內 EDA 市場約 78%銷售額都由新思科技、楷登電子和西門子吃完,剩下的由國際和國內EDA企業瓜分。比如國內的華大九天,擁有特定領域全流程的EDA工具鏈,在區域性領域技術領先,和Keysight、Altium等同型別的EDA廠商佔據全球15%的市場;而以點工具為主的EDA廠商約50家左右,比如國內的概倫電子、芯華章等,和其它同類型的EDA企業佔據全球約7%的市場。但是,需要明白的是,國內EDA企業目前所佔市場份額極小。

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2018-2020年國內EDA工具市場競爭格局

國內EDA企業概況

根據與非研究院的統計,目前國內共有22家企業從事EDA工具的研發,按區域分佈來看,集中度較高,排第一第二的是典型發達的北上兩城,北京6家、上海9家,其它廣東省1家、江蘇省2家,浙江省1家、山東省1家、四川省1家、天津1家,這些省市中除了北京、四川以外,基本都分佈在沿海一帶。

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國內EDA企業地理分佈一覽

與非研究院同時也統計了當前國內EDA企業的基本情況(見附錄),這些企業為我國EDA工具的發展做出了重要的貢獻,包括國內老牌的EDA企業以及初創企業。

其中,華大九天憑藉類比電路設計全流程 EDA 工具系統、數位電路設計 EDA 工具、平板顯示電路設計全流程 EDA 工具系統和晶圓製造 EDA 工具等領域的優勢,透過十餘年發展再創新,不斷獲得市場突破。2020 年公司佔領我國 EDA 市場約 6%的市場份額,居本土 EDA 企業首位。但同時,相比國際三巨頭的EDA工具,華大九天的工具還不夠完善,應用面比較有限,還有距離。

概倫電子針對中國積體電路行業的特點,主要圍繞設計-工藝協同最佳化(DTCO)方法學。概倫電子的主要產品及服務包括製造類EDA工具、設計類EDA工具、半導體器件特性測試儀器和半導體工程服務等,成功覆蓋設計與製造兩大關鍵環節,被全球十大晶圓代工廠的九家以及全球三大儲存晶片商所應用。2019年底,概倫電子併購北京EDA公司博達微,併成功進行整合,這筆收購成為國內EDA行業整合的典型案例,預計在未來將繼續進行 EDA行業內收購或戰略投資。

芯華章目前致力於打造更智慧的面向未來的EDA 2。0 軟體和智慧化電子設計平臺。簡要來說,就融合AI、雲計算等技術,對EDA軟硬體框架和演算法做創新、融合、重構。同時,在硬體模擬系統、FPGA原型驗證系統、智慧驗證、形式驗證以及邏輯模擬五大產品線領域齊頭並進,以打造一個完整的驗證系統,在部分效能指標上已達到國際先進水平。

芯禾半導體提供覆蓋IC封裝到系統的全產業鏈模擬EDA解決方案,致力於賦能和加速新一代高速高頻智慧電子產品的設計。在5G、智慧手機、物聯網、人工智慧和資料中心等領域得到廣泛應用,其中比較有特色的是在全球5G射頻前端供應鏈中透過自主創新的濾波器和系統級封裝設計平臺為手機和物聯網客戶提供射頻前端濾波器和模組,並被Yole評選為全球IPD濾波器領先供應商。

芯願景累計研發了4套積體電路分析EDA軟體和3套積體電路設計EDA軟體,覆蓋了積體電路工藝分析、電路分析和智慧財產權分析鑑定、數位電路設計、類比電路設計和設計驗證等環節。累計發放授權認證超過40,000個,EDA軟體使用者群包括國內外晶片設計公司、研究所、高校和智慧財產權服務機構等。同時還配有專業的積體電路分析實驗室,實驗室配置有ZEISS、FEI、Olympus、Leica、Oxford等廠商的高階裝置,可以提供包括產品拆解、積體電路工藝分析、競爭力分析、失效分析等技術服務,目前可以分析的最小工藝節點為5奈米。依託於自主IP平臺和自研EDA軟體,成功實現了工業控制、汽車電子、安防監控、網路裝置、物聯網和智慧硬體等領域多款晶片的一站式設計服務。

綜合來看,不難發現國內EDA企業主攻方向偏專而精,在點和線上做的比較好,但是在覆蓋的面上,國產EDA工具有所不及,可能跟研發時間短,人才投入少有關,另外,國內EDA工具實際應用場景少也限制了國內EDA工具的改進發展,相比國內半導體制造的材料和裝置,EDA工具的差距更需要我們追趕。

現實難題,如何跨越

EDA工具不同於小打小鬧的軟體,找個團隊隨便開發即可。眾所周知,為何EDA工具如此稀缺?一個原因是越上游小眾,越專業集中,技術門檻高,市場門檻更高。2020年全球EDA市場規模約為115億美元,這在整個積體電路產業中的佔比是非常小的,和網際網路、新能源等新興產業更沒法比,市場的規模就限制了競爭者參與其中,尤其是國際三巨頭的壟斷更是橫在所有EDA初創企業前的一條巨大溝壑,但是,也不是沒有機會。與非研究院認為,國內EDA產業可以透過四個方向的努力提升實力和競爭力。

攻堅

技術

打鐵還需自身硬,因此,我們必須要不斷的投入人力,資金做研發,實現EDA工具的創新,比如芯華章推出的EDA2。0智慧創新平臺,融合AI、雲計算等技術,對EDA軟硬體框架和演算法做創新、融合、重構,打破現有的一些思維。

拓展

市場

這是一個不得不應對的難題,技術之外更大的限制來自於市場,單單有EDA工具是沒法做出晶片的,我們還需要上下游協同合作。所幸,國內中芯國際、華潤微等半導體晶圓製造商,IC設計公司兆易創新、中穎電子等都已經脫穎而出,我們要拓展這些企業對國產EDA工具的認知和認可,只有市場上接納了,才有機會改進做的更好。

合縱

連橫

任何一個軟體都有使用者使用習慣,EDA工具那更不簡單,隨意的切換EDA工具會提高學習成本,現實中很少企業願意為此買單,這時就需要站在長久的角度出發,華為的事件讓我們清楚明白不是自己的東西永遠會有突然終結的可能,我們需要EDA廠商和IC設計廠商聯合起來,哪怕付出一些學習成本,但是贏得未來的一次“生存”機會。

國家

意志

當然,所有的東西我們需要正確且明確的指引,而國家意志通常是最好的方向。無論是積體電路廠商、還是EDA工具廠商等一些高新技術企業,國家每年都會有相應的財政補貼,那為何不讓“做國產、用國產”成為這補貼中的一員,相信只有這樣,許多的IC設計企業就會考慮轉到國產EDA工具上來,而EDA工具廠商也能不斷改進前行。

結論

隨著大環境越來越好,國家也會更加重視EDA工具的發展,行業熱度也在不斷升溫,雖然國內EDA廠商在主要EDA產品的種類豐富度上仍與國際三巨頭存在比較大的差距,但乘著國家和市場對國產EDA行業提高重視程度的東風,國產EDA廠商正迎來蛻變的機遇。多家國產EDA公司均啟動上科創板或創業板的計劃,比如:

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北京華大九天

成立於2009年5月,是我國EDA工具龍頭,也是我國唯一能夠提供類比電路設計全流程EDA工具系統的本土EDA企業。2021年6月21日,深交所正式受理華大九天的創業板IPO申請。

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芯願景

2020年5月19日,上交所正式受理了芯願景首次公開發行股票並在科創板上市的申請;9月29日,因其發行上市申請檔案中記載的財務資料已過有效期,需要補充提交。2020年12月30日,因芯願景撤回發行上市申請或者保薦人撤銷保薦,上交所終止其發行上市稽核。目前又有市場反饋,芯願景將重啟上市,擬登入深交所主機板。

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國微思爾芯

國微思爾芯已完成輔導工作總結報告,已符合擬發行上市公司規範執行的要求,已具備了輔導驗收及在科創板IPO上市的申請條件。

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杭州廣立微

2020年12月,也開始上市輔導工作,擬申請A股IPO。

同時,不少EDA廠商也在透過收購合併、融資等措施彌補自身的短板。如:

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概倫電子

2019年12月,概倫電子以7,200萬收購北京博達微科技有限公司(簡稱“博達微”)80%的股權,帶來商譽近6,000萬。

2021年5月,概倫電子再次發起併購,以800萬美元收購Entasys100%股權,形成商譽3,636萬元。

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芯華章

2021年1月完成數億元A+輪融資,5月完成超過4億元Pre-B輪融資,由雲鋒基金領投,經緯中國和普羅資本(旗下國開裝備基金)參投。天眼查顯示,2020年8月至2021年5月,芯華章已完成6輪融資,此輪融資完成後,公司累計融資金額超16億元。

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芯和半導體

2021年1月,宣佈完成超億元人民幣B輪融資,由上海賽領領投,上海物聯網基金增持。

從長遠看,整個國產EDA產業至少在向好的方向前進。相信只要跨過這條溝壑,國產EDA工具將一馬平川。

附錄

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國內主要DEA企業/機構概況