EDA探索之路 发现更多国产芯片新机遇？

行业主要上市公司：华大九天(301269)、概伦电子(688206)、广立微(301095)、华润微(688396)等。

本文核心数据：全球EDA市场规模中国EDA市场规模中国EDA销售量

行业概况

1、EDA定义及分类

EDA是电子设计自动化(Electronic Design

Automation)软件的简称，是指利用计算机辅助设计(CAD等)软件，来完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。

EDA工具包括硬件和软件两部分。软件是工具的核心，分为仿真工具、设计工具、验证工具三种类型硬件是用来加速仿真、验证速度的服务器和专用工具。

2、产业链剖析

EDA行业衔接集成电路设计、制造和封测，对集成电路行业生产效率、产品技术水平有重要影响。从集成电路设计的角度看，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，以减少设计偏差、提高流片成功率及节省流片费用。从集成电路制造的角度看，芯片制造工艺不断演进，而新材料、新工艺相关的下一代制造封测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。EDA工具贯穿集成电路设计及制造所有流程。

EDA行业的上游主要包括硬件设备、 *** 作系统、开发工具及其他辅助性软件等供应商。EDA行业中游为EDA企业。EDA行业的下游主要包括集成电路设计、制造、封测企业。

EDA行业的上游硬件设备代表性企业有苹果、惠普、戴尔等 *** 作系统代表性企业有微软、苹果等开发工具代表性企业有微软、甲骨文等辅助性软件代表性企业有IBM、金蝶国际软件集团等。

EDA行业的中游EDA代表性企业有Synopsys、Cadence、Siemens EDA、华大九天、概论电子等。

EDA行业的下游芯片设计企业有英特尔、三星、华为海思、紫光集团等晶圆制造代表性企业有台积电、中芯国际、三星等封测代表性企业有美国安靠、联合科技、nepes等。

行业发展历程

我国EDA行业从20世纪80年代中后期才真正开始，较全球EDA行业的发展晚了十年，并且自1986年国产集成电路计算机辅助设计系统“熊猫系统”诞生之后的第二个十年，国内EDA行业并未有实质性的成功。直到21世纪初，在国家政策支持下，国内EDA产业才陆续展露出新的生机。2015年至今，国家大力推进半导体与集成电路产业的发展，EDA行业应势发展。

行业政策背景

EDA的发展水平代表着一个国家在半导体领域的“软实力”。为了加快拉近与发达国家EDA研发水平的差距，中国积极推进中国EDA的发展，近年来发布了多项鼓励支持政策。

从前瞻统计得到的各省市政府部门出台的与EDA发展相关的政策数量来看，广东省、江苏省、上海市、北京市等对EDA行业发展有较多政策支持，其中北京市将EDA工具的发展重点布局于海淀区，上海市布局大力发展集成电路设计产业，培育国家级EDA平台，广东省引进培育一批集成电路设计、EDA工具研发和IP核设计服务领域的龙头企业。，江苏省则逐步构建集成电路设计、制造和封装测试协同发展格局。

行业发展现状

1、全球EDA行业现状

EDA在集成电路产业领域内属于“小而精”的产业链环节。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技术发挥的作用正以惊人的速度上升。根据电子系统设计(ESD)联盟的数据显示，2021年全球EDA市场规模为132.75亿美元，同比增长15.77%，2020-2025年年均复合增速为14.71%。

2、中国EDA行业现状

EDA行业入门门槛高，成本d性大，对性能依赖性强，因此行业进入壁垒较高，中国本土有实力的EDA企业并不多。目前，中国市场上主要EDA软件供给企业包括华大九天、芯禾科技、广立微、九同方微、博达微、概伦电子、创联智软等。这些企业虽然在全流程产品上和海外巨头还有不小的差距，但在具体业务上各有所长。

近几年中国网络信息技术行业快速发展，给EDA软件行业带来了巨大的市场需求。中国EDA软件需求广泛，各大通信企业如华为、中兴等以及电子企业如天弘电子、宏碁乃至互联网公医药公司等，均对EDA软件有广泛的需求，所需求的EDA软件包括Allegro、PADS、AD等。然而，由于EDA三巨头几乎在所有细分领域都有产品涉及，这也造成了中国本土企业突围难的困难局面。

作为芯片领域最上游的产业，EDA在集成电路产业领域内属于“小而精”的产业链环节，并应用于集成电路设计及制造的所有环节。EDA市场需求与集成电路行业的发展状况紧密相关。近些年来，在国家政策扶持以及市场应用带动下，2010年以来，中国集成电路产业保持快速增长。2021年中国集成电路产业继续保持增速全球领先的势头，全国集成电路销售额达到10458亿元，同比增长18.2%。受到下游集成电路市场需求拉动，2016-2021年中国EDA行业市场规模逐年增长，根据中国半导体行业协会公布的数据，2020年中国EDA行业市场规模达到93.1亿元，初步统计2021年中国EDA市场规模突破100亿元。

行业竞争格局

1、中国EDA企业竞争格局

中国EDA行业企业大致分为三个梯队。第一梯队的企业是以新思科技(Synopsys)、楷登电子(Cadence)、西门子EDA(Siemens

EDA)为代表的国外EDA行业第二梯队是国内市占率相对较高的EDA本土企业，包括华大九天、概伦电子、广立微等第三梯队是近两年以来在EDA赛道上发生融资事件的企业，这些企业都在为中国EDA行业发展做贡献。

2、中国EDA区域竞争格局

根据中国企业数据库企查猫，目前中国EDA企业主要分布在广东省、江苏省、浙江省、北京市和上海市。截至2022年9月，广东有EDA行业相关企业数超过50家，排在第一位，代表企业有比昂芯、贝思科尔、鸿芯微纳、海思半导体、中兴微电子等，浙江省EDA企业有广立微、芯起源等江苏省EDA行业企业有泓泰软件、芯华章科技，北京市EDA行业企业有华大九天、芯愿景等上海市EDA行业代表企业有概伦电子、立芯软件、思尔芯等。

行业发展前景及趋势预测

EDA软件工具半导体与集成电路发展中必不可少的工具。尽管中国EDA行业起步慢，与全球相比发展仍然处于初始水平，同时复杂的国际形势对中国半导体与集成电路发展充满不利因素，但中国在近年来对EDA行业的发展从政策导向、下游需求推动，以及通讯基础设施的建设对EDA行业发展都带来有利影响。总体而言，中国EDA行业发展势在必行。

结合中国实际情况，面向EDA工具领域，驱动EDA工具市场规模提升的有利条件包括我国半导体产业总规模的快速扩张、设计企业从市场中低端向中高端转型过程中对EDA工具需求量的大幅提升、在建产线的陆续投产、行业市场实体数量的持续增加等。初步预测到2027年中国EDA行业市场规模将突破150亿元。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国EDA软件行业市场前瞻与投资规划分析报告》。

随着形势越来越严峻，就连普通消费者也开始关心国内半导体产业的发展现状。但是，很少有人清楚地知道，国产芯片到底面临多大的困难。

大多数消费者了解到的光刻机，只是国产芯片发展道路上难以逾越的大山之一。

光刻机

放眼全球光刻机制造领域，只有荷兰阿斯麦能够稳定量产EUV光刻设备。 而在阿斯麦的背后，是一条全球化的顶级供应链，供应商遍布世界各地。

更需要注意的是，阿斯麦的极紫外光源，是美国动用举国之力耗时十几年研发出来的尖端技术。

EDA软件

随着工艺制程的微缩，电路集成度越来越高，能够实现电路设计的EDA软件也变得更不可或缺。

但目前全球EDA软件市场被美国以及日本的三大巨头垄断，占有率达到90%以上。 美日三巨头在中国市场的占有率超过95%，中国EDA企业只能在夹缝中生存。

晶圆

硅晶圆片就是芯片最核心、最基础的原材料，对于纯度的要求非常高。

目前全球硅材料生产制造最有名的企业当属日本的信越化学、SUMCO、韩国的LG化学以及中国台湾的环球晶圆。

中国大陆虽然也有硅片制造商，但产能、市场份额以及产品实力上距离国际大厂还有很大差距。

不过，虽然我国在很多关键设备或技术上落后于海外，但近年来正在加速追赶，现阶段更是取得了多项突破。

EDA一直是国家的攻关重点。 为了推动EDA工业软件的发展，我国工信部号召国内11家企业，组建了“软件联盟”。

在这个联盟中，十多家中国企业分工合作，既实现了人才和资源的集中，又在一定程度上缩短了研发周期。

笔者相信，在仅剩的5%的市场空间中，国产EDA软件终将崛起。

此外，在6月上旬中科院也传来一则好消息。

中科院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，提出了一种基于虚拟边与双采样率像素化掩模图形的快速光学邻近效应修正技术。

这项计算光刻技术具有较高的修正效率，可以起到推动集成电路芯片按照摩尔定律发展的作用。

除了上述突破之外，我国在碳基晶圆、高端光刻胶等技术或材料上也取得了令人欣慰的成绩。

当然，在技术研发攻关的同时，我国也没有忘记加大人才培养力度，完善教育体系，为后续的 科技 研发做准备。

笔者了解到， 国家针对集成电路领域的教育层面制定了一系列的政策，推动各大知名高校培育更多的专业人才。

值得一提的是， 相关企业也与高校达成了合作，为专业人才提供实践平台，实现产学研融合。

弥补人才缺口的同时，2020年下半年掀起的缺芯潮，则为中国半导体产业带来了绝佳的机遇。

激增的市场需求，一方面有助于国内扩充芯片产能，并建设起本土化成熟工艺产业链。另一方面也有助于配套产业的建设，让相关企业的发展环境更友好。

政策上的支持、市场环境的利好以及中国半导体产业立志打破海外垄断的决心和激情，都是中国芯片走向世界舞台的有力支撑。

在国内与相关方面 科技 竞争常态化的大背景下，中国半导体产业必须要抓住机会，掌握更多的话语权和主动权，国产芯片才能够未来可期。

尽管很多人还在纠结光刻机，但是中国现在最难的其实并不是光刻机，而是EDA工具，EDA全称是Electronic design automation，也就是电子设计自动化，是指利用计算机辅助设计（CAD）软件，来完成超大规模集成电路（VLSI）芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的设计方式。

在二十世纪七十到八十年代，设计人员依靠手工完成电路图的输入、布局和布线。由于这一时期的电路集成度不高（几百到上千个晶体管），依靠手工在坐标纸上描绘出晶体管图形（版图），输入到图形发生器再用“刻红膜”的方式制作光刻版。

从1970年代开始，随着复杂的半导体以及通信技术的发展，大规模集成电路已经无法满足信息社会，集成电路的研究、发展也逐步展开。这个时候超大规模集成电路也开始应运而生，超大规模集成电路的集成度已达到600万个晶体管，线宽达到0.3微米。用超大规模集成电路制造的电子设备，体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。

随着超大规模集成电路的应用，可编程逻辑器件开始成熟，通过编程语言设计、验证电路，利用工具综合得到底层物理设计，这样IC设计变得更加快速高效。

到目前为止，EDA工具已经是芯片设计不可缺少的工具，简单来说，人类社会运使用的数百种芯片都是通过EDA设计出来的，它就像是厨具和食材，可以烹调出各种各样的菜式。如果没有EDA工具，整个芯片产业都是为EDA设计的芯片所服务的。

如果没有EDA，高通、华为、苹果等一系列芯片厂商都将无法研制新的芯片，完成芯片迭代升级。

但是EDA并不是一种工具，而是数十种工具的集合，EDA工具分为三部分：前端（Verilog数字描述、以及数模混合）；后端（Place＆Routing布局与布线）；验证（DRC／LVS 等）。

举个例子，制定要设计麒麟9000 ，那他就要先制定好芯片规格，也就像功能列表一样，包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。这样研发人员才能拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。

然后芯片设计工程师就要进行硬件描述语言形成代码，然后再通过仿真验证来检验编码设计的正确性，检验的标准就是第一步制定的规格。看设计是否精确地满足了规格中的所有要求。规格是设计正确与否的黄金标准，一旦违反、不符合规格要求的，就需要重新修改设计和编码。

仿真验证通过之后进行逻辑综合，综合完成后需要再次做仿真验证，然后再进行验证，这个时候得到了门级网表电，就进行后端设计，这里面每一个步骤都需要用到不同的EDA工具，比方Design

Compiler进行时树钟综合、Astro布局布线流程、时序设计软件primetime等等，所以很多人只关注芯片制造，但是却不知道芯片设计的重要性，中国还有非常多高端芯片无法通过EDA设计出来，比如FPGA、AD数模转化、射频等等。

利用DFT Compiler进行边界扫描

Astro布局布线流程

所以不要以为华为只是购买了ARM架构套个壳，ARM架构只是一个毛坯房，精装修还是要靠自己，而这个精装修难度是非常高的，需要的资金、人才都非常多。

某种程度上说，EDA就如工匠手中的工具，是芯片设计方案与半导体物理世界的纽带，失去了它，就切断了与原材料晶圆厂之间的联系，芯片也就无从谈起。

目前，Cadence、Synopsys和Mentor

Graphics三家EDA厂商垄断了全球市场，规模来看，Synopsys目前全球最大，2018年市场份额32.1%，Cadence仅次于Synopsys，2018年市场占有率22.0%，Mentor

Graphics的占有率在10%左右。

三大 EDA

供应商都能提供全套的芯片设计解决方案，包括模拟、数字前端（图形编辑、逻辑综合）、后端（Layout）、DFT（可测性设计）、Signoff

等一整套设计工具。Cadence 的强项在于模拟和混合信号的模拟仿真和版图设计，Synopsys的优势在于逻辑综合、数字前端、数字后端和PT

signoff，而Mentor的优势是 Calibre signoff 和 DFT，在PCB设计方向更显特色。

中国目前也有自己的EDA厂商，那就是华大九天、广立微、芯禾科技三大EDA巨头。

虽然经过了整整20多年的发展，但是国内的EDA厂商EDA产品并不齐全，尤其在数字电路方面，我们整个国内EDA产业在这个领域短板明显。

其次，因为国内半导体产业并没有形成一个完善的产业链，像Cadence、Synopsys和Mentor Graphics，它们在新工艺开发阶段就与晶圆制造厂合作，因此对工艺理解很到位，反过来可以更好地改进工具以支持先进工艺。

但中国半导体产业不完善，整个半导体生态不够成熟国内EDA厂商与先进工艺结合比较弱。国内EDA产业与先进工艺结合不够的原因，从而在EDA的研发突破上难度会更高。

另外，因为EDA研发太难了，中国的EDA人才仅有数百人，完全不够支撑整个中国EDA工具的研发与突破。

目前，国家真正大力发展半导体产业，并且想要打造一个完善城市的半导体产业链，这是中国EDA工具发展的大好时机，中国EDA工具可以趁这个机会，多招募资金，多招募人才，多与上下游厂商配合，打造属于中国自己完整的EDA工具产品，并且与海外市场竞争！

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