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》。

断供EDA软件对于我国的半导体产业来说，并不是一个好消息， 这意味着我国的半导体产业将会面临着更大压力。我们要加快产业升级的速度，加强自身技术能力，争取早日能够自我研发出高端软件，减少对于他国的依赖。没有先进的EDA，就没有高端的芯片，芯片产业对于高科技有基础性作用，说明我国产业还有诸多弱点。

1.意味着我国的半导体产业将会遭受致命打击，必须尽快做出应对政策

断供eda 软件，就意味着切断了我国芯片产业的上游设计工具，让我国的芯片产业陷入绝望的境地。eda 是芯片之母，台积电的生产工艺开发离不开这种软件的支持。这是全球顶尖芯片设计的对我国产业的绑架，这也是来自他国的技术封锁。我们必须突破这种难关，尽快在自主研发芯片，要在人才与投入加大措施。

2.意味着我国面临的难题，要加快产业升级的速度

如果美国继续断供，那么将会持续占领我国市场的份额，我国国产eda 软件就会被挤压。完全没有跟美国eda 巨头正面抗击的能力。我国eda软件要尽快找到高端芯片设计人才，才能让我国渡过难关。而我国的补贴在这一方面投入巨大，要尽快突破这一情况，才能尽快完成营收。我们要突出我国集中力量办大事的优越性。

3.意味着我国要加大对弱势企业的补贴，要以科研为中心，进行大型国产eda 软件开发

我们想要应对这种情况就只能建立以科研院为中心，由国家统一立项的院士团队，已经没有时间等待，只能直接进行国产E D A软件的开发。民间资本将会支持一大部分，等研发出来成果将会由研发单位跟民间资本共享。而且要加快技术成果向商业转化。让强势企业来支持科研，培养一个高端的国产芯片厂商。

EDA（Electronic Design AUTOMATION）工程就是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以可编程器件为实验载体，以ASIC、SOC芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。EDA工程广义的定义范围包括半导体工艺设计自动化、可编程器件设计自动化、电子系统设计自动化、印刷电路板设计自动化、仿真与测试故障诊断以及形式验证自动化。EDA工程的狭义的定义范围是电子设计自动化，不包含电子生产自动化。随着半导体工艺水平的不断提高，芯片中已经能够集成几百万门电路，一个完整的数字系统集成于一块芯片上（SYSTEM On a Chip-SOC）已成为可能，而经典的电子设计方法完成这样的设计已十分困难。随着电子技术、计算机硬件、软件的不断发展，计算机应用水平的不断提高，人们已能利用计算机进行电子系统辅助设计，大大提高了设计效率，减轻了设计人员的劳动，缩短了设计周期，提高了设计成功率，减少了设计缺陷。

EDA工具的出现，给电子系统设计带来了革命性的变化。随着INTEL公司Pentium处理器的推出，ALTERA、XILINX等公司几十万门乃至上百万门规模的FPGA的上市，以及大规模的芯片组和高速、高密度印刷电路板的应用，EDA工程在功能仿真、时序分析、集成电路自动测试、高速印刷电路板设计及 *** 作平台的扩展等方面都面临着新的巨大的挑战。这些问题实际上也是新一代EDA技术未来发展的趋势。

EDA工程的主要设计对象是超大规模专用集成电路，怎样对一片超大规模集成电路进行功能划分、行为描述、逻辑综合、时序分析、故障测试、形式验证是EDA工程解决的主要问题。EDA工具是一种以计算机为基本工作平台，利用计算机图形学、拓扑逻辑学、计算数学以及人工智能学等多种计算机应用学科的最渐成果而开发出来的一整套软件工具，是一种帮助电子设计工程师从事屯子元件产品和系统设计的综合工具。EDA工程的主要特征是:硬件工具采用工作站和高档微机，软件采用EDA工具，功能包括:原理图输入、硬件描述语言输入、波型输入、仿真设计、可测试设计、逻辑综合、形式验证、时序分析等各个方面。设计方法采用自顶向下的方法，设计工作从高层开始，使用标准化硬件描述语言(VHD或VerilogHD等)描述电路行为，自顶向下跨过各个层次，完成整个电子系统的设计。EDA工程另一特征是肿模块的设计和可重复利用。由于IP的重复利用，引发的IP模块可交流性。电子文件格式转换问题，不同EDA工具的相互兼容问题，都是EDA工程研究的范畴。EDA工程采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。它主要采用并行工程和"自顶向下"的设计方法，使开发者从一开始就要考虑到产品生成周期的诸多方面，包括质量、成本、开发时间及用户的需求等。然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHDL、VHDL、VerilogHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述。在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。近几年，硬件描述语言等设计数据格式的逐步标准化，不同设计风格和应用的要求导致各具特色的邱A工具被集成在同一个工作站上，从而使EDA框架结构日趋标准化。集成设计环境日趋完善。

EDA工具的开发经历了两个大的阶段:物理工具阶段和逻辑工具阶段。物理工具用来完成设计中的实际物理问题，如芯片布局、印刷电路板布线等逻辑工具是基于网表、布尔逻辑、传输时序等概念。首先由原理图编辑器或硬件描述语言进行设计输入，然后利用EDA系统完成综合、仿真、优化等过程，最后生成物理工具可以接受的网表和VHDL、VerilogHDL的结构化描述。2．SOC设计存在的问题和面临的挑战

面向SOC的设计方法主要包括三个方面:基于单片集成系统的软硬件协同设计和验证技术、I核生成及复用技术、超深亚微米(UDSM)集成电路的设计理论和技术。基于单片集成系统的软硬件协同设计和验证理论是从一个给定的系统任务和行为需求描述着手，进行有效地系统任务和所需资源的分析，并对系统任务和行为需求进行划分和变换。按照一定法则和规定能自动生成符合系统功能和行为规范要求的硬件和软件架构，并能按照事先的约定进行符合验证。SOC的关键元素的IP核生成及复用技术主要是指构成所要求规格的硬核 (HardCore)、软核(SoftCore)和固核(Firm Core)生成理论和方法及复用技术两个方面。所谓设计复用包含设计文件复用技术和如何生成可被他人复用的设计文件。超深亚微米 (UDSM)集成电路的设计理论和技术是指集成电路设计规格(沟道、线宽等)进入0.1mm以下(即通常所说的纳米级设计)面临的挑战和所涉及的理论与方法等。

目前的SOC设计方法所涉及的理论基础基本上建立在等比例规则之上或在准等比例规则之上。当芯片设计进入纳米后出现许多新的物理现象，这是设计者事先估计不到的。除此以外，芯片复杂性带来的SOC可测性问题、信号完整性问题、内联功耗问题、芯片的天线效应和电磁效应问题以及有可能冲击许多已经存在的极限，如封装极限等，这都严重制约着SOC的深亚微米设计技术的发展。现今，工作站/台式计算机中的微处理器接到外界的热阻值 (等于在连接温度减去外界温度后除以芯片功耗)的允许极限在0.6-1°C/W范围内(相当于环境温度45°C时，连接温度约100°C)。ITRS推算预测鉴于成本限制，连接温度要从1999年的100°C降到85°C，即热阻值在未来三年要控制在0.25°C/W之内。这留给设计课题的空间就相当有限。因此必须变革设计方法，必须研究EDA存在的理论和方法。3.EDA海外发展

3．1 发展概述

2000至2003年间，高科技产业从总体上而言遇到了极大的挑战。如图1所示，整个的市场条件处于一片暗淡之中，全球半导体R&D的支出正在不断减少，由此也影响了整个相应的市场，EDA公司的研发支出也在缩小，2002年下降了2%。现今所面临的一个主要挑战是如何继续生存和繁荣，此时就更需要创新投资新技术：EDA必须适合变化的产业条件和结构而变化。客户-供应商之间的关系正发生本质性的变化。当半导体和系统公司合理分配它们在EDA技术中的投资时，伙伴关系就越来越重要了。鉴于此，半导体技术现在所需的投资规模是前所未有的，发生着根本的转变，同时也暴露出了现今设计方法和工具所存在的局限。因此无怪乎许多公司延迟了引入90纳米的技术节点。由于nonrecurring ENGINEERING (NRE)和掩膜成本的提高,拥有ASIC设计所有权的成本正在增加。各个设计公司避免设计初始，而选择用软件进行标准和定制设计。可以这样说，传统的以ASIC为中心的EDA市场正在逐渐消退，而需要重新考虑整个设计过程。系统级的设计理念正主导着将来电子系统新平台的定义。不过，到目前为止，这个趋势并不明显，不过这种趋势正不断显现。

现在对于EDA团体而言别无选择，只能寻求其它的应用领域。EDA的主要客户-半导体产业，正寻求其产品的另一个新的具有非常广泛影响应用领域，之前的主要应用领域为PC和移动电话。

电子学至今尚未渗透至引起人们极大兴趣的应用领域，这种想法得到了普遍的认同。这种具有潜在的应用聚焦于从社会利益考虑的信息技术研究的中心。如果我们认为这些应用理应主导将来的电子领域，那么EDA要做些什么来支持它们呢？一般来说，设计类型的选择应该有助于其各种形式的重复使用，如果NRE和掩膜成本按常数增长，那么相应的软件会比现在更易于使用。特别通讯协议也将在设计过程中扮演重要的角色。在设计方法的历史发展中，设计生产率的变化总是与在设计俘获中提高提取的水平相关，如图2所示为提取水平的变化趋势。将来，EDA必须以比今天更粗略的间隔尺寸的块来进行工作以提供所需的生产率的增长，现在必须将视线转到系统级设计之上。系统描述的神奇语言的出现，如SYSTEMC 和SYSTEM Verilog就是随着这种趋势而发展出现的。但是，它们在更高水平的提取过程中会在系统设计问题上出现不足，大多是由于它们本身缺少一种清晰、明确的合成语义学系统。

核心竞争上去了，而将分派工程和系统组件的任务给了其它公司。例如ERICSSON和Nokia正逐渐减少对于芯片设计的涉及。结果，半导体公司就必须为它们的战略客户提供更多的服务，于是一些工程的责任就转移了。同时，半导体公司正越来越依靠专业公司提供的知识产权，如提供处理器产权核心的ARM和提供库产权的Artist。一些制造公司也开始了转变，如IBM和TSMC。（

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