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EDA半导体“卡脖子”关键环节,产业格局梳理

  • 作者:十五
  • 2023-03-30 21:06:34
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EDA行业具有“芯片之母”的地位,贯穿半导体产业链各个环节。

EDA是芯片生产环节中的第一环,一旦EDA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。

同时,EDA是高研发投入的产业,技术壁垒明显容易形成封锁,是最容易被外国“卡脖子”的关键领域。

早在2020年5月,美国政府在升级对华为的制裁时就禁售了含美国技术的软件,其中,EDA的禁售影响最大,直接限制了华为海思高端芯片的设计能力。

随着近年来国内自主可控相关政策相继出台,国产EDA市场空间在渗透率和国产化率双重提升驱动市场快速扩容,行业高速增长且国产替代空间广阔。

根据SEMI预测数据,2026年中国EDA市场规模将达到197.67亿元,2021-2026年CAGR预计为20.4%,整体增速高于全球平均。


01

EDA行业概览

EDA是电子设计自动化的简称,是半导体产业链的上游支撑层。指利用计算机辅助设计软件,完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计方式。

除了芯片生产的最初设计阶段,EDA软件还广泛应用于集成电路设计与制造链条的中游封装、测试等环节,对行业发展产生重要影响,是IC产业发展的基石。

EDA软件是算法密集型的大型工业软件系统,其开发需要涉及到计算机、物理、数学等多方面知识。

由于芯片设计更迭速度不断加快,EDA软件公司需要不断加大研发投入,确保技术领先。同时,EDA巨头们正是凭借大量的知识产权保持领先地位。

EDA身处产业链的最前端,终端大厂面临的下行压力需要经过渠道供应商、Fabless设计厂商和晶圆厂再传导到EDA公司。因此,EDA的波动幅度明显与整个半导体的下行周期存在一定的滞后效应,相应经过一层层传导后,EDA厂商受下行压力冲击的程度也相应减弱。

EDA赛道的整体成长性和投资回报优于行业整体,且整体周期性波动小于行业整体。

资料来源行行查

02

EDA产业链

EDA不仅是软件,更是芯片设计和制造流程的支撑,同时,EDA工具升级换代、新型算法开发均需要产业链上下游的合力支持。

芯片设计的先进工艺是由晶圆厂、设计公司和EDA软件厂商共同推进的成果,因此产业链协同是EDA发展的保障。

芯片设计厂商运用EDA厂商提供的EDA工具完成设计,将得出的版图GDS-II文件发送至制造厂商。芯片制造厂商负责生产芯片并向设计厂商提供反馈数据,EDA厂商协助制造厂商开发工艺并生成PDK。芯片制造厂商促进EDA工具工艺库完善,EDA技术升级驱动集成电路制造效率提升,两者形成双向正循环。

EDA产业链包括上游基础软硬件开发商、中游EDA软件开发商及下游集成电路产业链。

上游硬件设备与软件工具已发展成熟;基础软件市场处于寡头垄断竞争状态,国内市场份额多由外资企业主导,相比于硬件市场,EDA企业对此的议价能力较弱;下游为集成电路设计、制造、封测,中国在封测环节技术水平已达到发达国家水平,其它环节与国外先进技术差距较大。

EDA产业链

资料来源亿渡数据、行行查

03

EDA市场格局

全球EDA市场集中度较高,头部企业可以较低的成本从芯片公司获取测试数据,从而不断巩固优势以实现飞轮效应。

当前EDA软件的竞争格局清晰,国际三巨头Synopsys(新思科技)、Cadence(楷登电子)和SiemensEDA占据绝对主导地位,市场占有率合计高达近70%。

美国在上游设计工具、核心IP以及制造设备等领域有着强大的影响力,尤其是在EDA领域。

三巨头中前两家都是美国公司,且新思半导体、楷登电子竞争力较强,能够覆盖电子设计全部流程。

全球EDA主要竞争格局

2008年以来,国内EDA领域也涌现了华大九天、概伦电子、广立微等公司。

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,在部分细分领域具有优势,个别点工具功能强大。

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,拥有模拟电路、平板显示电路全流程EDA工具系统,部分工具已能够支持最先进制程;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。

国内EDA产业链布局厂商中还包括芯华章、芯行纪、行芯、立创EDA、超逸达、全芯智造、芯瑞微等。芯华章发布了四款拥有自主知识产权的数字验证EDA产品,以及统一底层框架的智V验证平台,在实现多工具协同、降低EDA使用门槛的同时,提高芯片整体验证效率;芯行纪着力于自主研发符合3S理念的数字实现EDA平台,包含新一代布局布线技术,同时提供高端数字芯片设计解决方案;

国产EDA厂商布局

资料来源亿渡数据

EDA行业重要性高、基础性强,但市场规模只有百亿美元左右,仅相当于整个芯片行业销售额的2.5%。行业规模小但能量大,支撑的是超过3万亿美元的IT大产业,是整个半导体产业链皇冠上的明珠。

从EDA行业本身来看,结合目前IT技术的发展,当前主要有两大趋势一是通过云计算提升软件本身的计算能力,并利用云端海量存储资源实现全过程数据整合分析;二是基于海量数据通过人工智能、机器学习等技术对原始设计进行优化,提高性能,降低功耗。对计算性能持续更高的要求以及芯片生产工艺的不断升级均驱动EDA行业持续快速成长。


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