2022年8月13日，美国商务部一纸禁令，对包括设计GAAFET（全栅场效应晶体管）结构集成电路所必须的EDA软件在内的四种新兴和基础技术进行出口管制，再度将集成电路EDA软件行业推到了风口浪尖。虽然GAAFET工艺是进入3nm工艺后的主流工艺架构，当下尖端的5/7nm工艺用的都是FinFET（鳍式场效应晶体管）工艺架构，与此对应的EDA软件并不在本次管制清单之内，但本次制裁再一次给中国集成电路产业敲响了警钟，如果EDA软件等关键环节无法实现国产化，那么集成电路行业的国产替代和国家关键领域的自主可控都将沦为空谈。

自2018年美国对中兴通讯挥舞制裁大棒以来，以美国为首的西方世界对中国半导体行业的封锁逐渐由集成电路设计领域向上游过渡到设备、材料及EDA等核心领域，并且封锁范围从最初的针对部分公司逐渐扩大到针对全行业，发展以EDA为代表的集成电路核心环节已经到了刻不容缓的地步。

一、EDA堪称数字经济的基石

EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的简称，是电子设计与制造技术发展的核心。EDA技术以计算机为工具，采用硬件描述语言为表达方式，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，用于完成超大规模集成电路芯片设计、制造、封装、测试的全流程，是集成电路产业的战略基础支柱之一。

图1：EDA贯穿集成电路设计及制造的全过程

资料来源：概伦电子招股书

EDA是集成电路设计和制造流程的支撑，是集成电路设计方法的载体，也是连接设计和制造两个环节的纽带和桥梁。集成电路企业需要使用EDA软件完成设计和制造的全过程。在集成电路制造-工艺平台开发阶段EDA帮助晶圆厂完成器件建模及验证，晶圆厂完成工艺开发后以PDK、IP及标准单元库的形式将工艺文件提供给集成电路设计企业，设计企业使用EDA软件完成集成电路的设计工作后，使用PDK（工艺设计套件工具）、IP及标准单元库进行电路仿真及验证，再进行物理实现之后，即可将电路版图交付晶圆厂进行集成电路的生产。

图2：EDA处于集成电路上游关键环节

资料来源：华大九天招股书

集成电路是数字经济的基础，EDA则位于集成电路的最上游，是集成电路产业的发起点和支点。根据SEMI数据，2020年全球EDA的市场规模仅为114.67亿美元（含IP市场），却支撑着集成电路数千亿美元的产值，最终支撑起数十万亿美元的数字经济。如果EDA这一基石出现问题，则整个半导体行业和数字经济体系都将面临坍塌的风险。

图3：EDA行业是数字经济的基石

资料来源：SEMI，华大九天招股书

二、EDA的分类

按照面向对象的不同，可将EDA软件分为数字设计类、模拟设计类、晶圆制造类、封装类及系统类五大类。

数字设计类EDA软件用于数字芯片设计环节，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）及形式验证等。模拟设计类EDA软件用于模拟芯片设计环节，包括电路设计、电路仿真、版图设计、物理验证、寄生参数提取及射频设计解决方案等。与数字芯片设计相比，模拟芯片设计的自动化程度较低，二者使用的EDA软件也有所差异。

晶圆制造类EDA软件是晶圆厂在工艺平台开发和晶圆生产阶段应用的工具，用以协助晶圆厂完成半导体器件和制造工艺的设计，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。封装类EDA主要面向芯片封装环节，包括封装设计、封装仿真以及SI/PI（信号完整性/电源完整性）分析。

系统类EDA 则可进一步分为PCB 设计、平板显示设计、系统仿真工具（Emulation）、CPLD/FPGA 等可编程器件上的电子系统设计工具等。

三、EDA的市场规模及竞争格局

在下游需求强劲及先进工艺不断迭代的驱动下，全球EDA市场规模呈现稳定上升趋势。根据SEMI统计，全球EDA市场规模由2012年的65.36亿美元，提升至2020年的114.67亿美元，CAGR达7.28%。

图4：全球EDA行业市场规模（亿美元）及增长情况

资料来源：SEMI

EDA行业的起源最早可追溯至20世纪60年代，这一时期主要是EDA技术的积累期，积累了包括电路仿真、逻辑仿真与测试、MOS时序仿真、PCB版图系统、布线以及规则阵列等技术成果。从20世纪80年代开始，尤其是1986年、1987年硬件描述语言Verilog和VHDL的相继面世，极大的推动了EDA行业的发展，根据这些语言规范产生的各种仿真系统被迅速推出，我们所熟悉的EDA三巨头Synopsys、Cadence和Siemens EDA（原Mentor Graphics）均诞生于这一时期。20世纪90年代开始，随着摩尔定律推动下的集成电路设计愈加复杂以及由此带来的产业分工精细化，EDA行业迎来快速发展期。

进入21世纪后，EDA行业经历了一系列并购重组，逐渐形成了现有的寡头竞争格局，Synopsys、Cadence和SiemensEDA成为行业绝对龙头，2018-2020年，全球EDA行业CR3分别为77.1%、77.4%和77.7%，行业集中度极高且有继续提高的趋势。

图5：全球EDA行业竞争格局

资料来源：赛迪顾问

整体而言，全球EDA企业可以分为三个梯队。Synopsys、Cadence和SiemensEDA凭借具有行业领导地位的全流程解决方案以及具备核心竞争优势的点工具稳居第一梯队；第二梯队则是通过核心优势产品在行业内形成局部垄断，并可以提供具有行业领导地位的关键流程解决方案；第三梯队则是通过深耕点工具方案或部分设计全流程方案的新型EDA企业，目前在部分关键流程或特定工艺的全流程解决方案上具有较强竞争力。

图6：EDA行业竞争格局示意图

资料来源：概伦电子招股书

受巴黎统筹委员会对中国实施禁运的影响，自建国以后EDA核心技术一直无法进入中国。1986年我国开始研发自有EDA系统，但由于行业生态环境的发展和支撑相对滞后，且1994年巴黎统筹委员会解散导致大量国外EDA工具进入中国，国内EDA企业发展陷入停滞。直到2008年4月国务院常务委员会通过国家科技重大专项“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”实施方案后，本土EDA企业重新迎来发展良机，开始涌现出诸如华大九天、概伦电子、广立微等优质EDA企业。2020年，国务院印发《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》，首次将EDA写入国家集成电路产业政策中，标志着我国EDA行业正式迈入高速发展阶段。

根据中国半导体行业协会的统计，2020年我国EDA市场规模约93.1亿元，其中我国自主EDA 企业营业收入约为7.6亿元，仅占中国EDA市场规模的约8%，国产替代空间十分巨大。

图7：中国EDA行业市场规模（亿元）及增长情况

资料来源：中国半导体行业协会

2020年Synopsys在中国大陆的营收为4.21亿美元，占其总收入比例约11.4%，Cadence在中国大陆的营收为4.07亿美元，占其总收入比例约15.2%，两大巨头在国内的营收合计约8.28亿美元。按2020年12月31日美元兑人民币汇率收盘价6.50计算，Synopsys和Cadence分别占中国EDA市场规模的29.4%和28.4%，合计占比达到57.8%。国内EDA龙头华大九天2020年EDA授权收入为3.45亿元，仅占国内EDA市场的3.7%；国内EDA领域另一上市公司广立微2020年EDA授权收入为2979万元，市场份额更是仅有0.3%。国内EDA厂商与国际巨头相比，市场占有率差距十分明显。

四、EDA的行业特征及发展趋势

1.EDA行业研发投入高，技术积累构筑企业护城河

EDA行业属于技术、人才、资金密集型行业。随着摩尔定律的不断演进，集成电路设计复杂度不断增加，制造及封装工艺不断迭代更新，EDA软件作为关键的配套工具，其技术也必须随之更新升级，EDA厂商需保持持续的研发强度以保持竞争力。EDA三巨头Synopsys、Cadence及SiemensEDA研发费用率常年保持在30%以上，其中Synopsys、Cadence近十年研发费用分别累计达627.41 亿元、508.92亿元，平均研发费用率高达34.56%及38.90%，高额的研发投入既保障了EDA的技术进步，更是EDA龙头长期保持市场竞争力的关键。

国内EDA行业上市公司华大九天、概伦电子及广立微近几年研发费用率也均在30%以上，华大九天及概伦电子研发费用率更是长期保持在40%以上，远高于A股半导体上市公司约10%的平均研发费用率水平。

图8：国内EDA龙头公司研发费用（亿元）及研发费用率情况

资料来源：Wind

从人才角度讲，EDA软件的研发涉及计算机、理论数学、物理学、微电子学等多种学科，对研发人员要求极高。培养一名EDA研发人才，从高校课题研究到从业实践的全过程往往需要10年左右的时间。因此，企业的人才储备是决定其是否能够在行业中持续发展的关键因素。行业头部公司凭借其知名度、成熟培训体系等持续吸引人才加入，研发人员规模领先，构筑了强大的人才壁垒。

2021财年末，海外EDA巨头Synopsys、Cadence员工人数分别为16361人、9300人，是支撑其在全球EDA市场获得高市占率的重要因素之一。国内EDA上市公司与海外龙头公司相比，在员工规模及人均创收方面均存在较大差距。

表1：国内外EDA公司员工人数及人均创收对比

资料来源：Wind，美元兑人民币汇率取2021年12月31日收盘价。

2.并购整合是EDA行业发展主旋律

EDA软件涉及集成电路设计、制造和封装的全流程，需要产业链上下游用户的协同配合，且EDA软件需随工艺演进不断迭代，因此其研发及客户开拓周期往往较长，故EDA厂商通常均会选择优先发展部分点工具，后逐步布局全流程的发展模式。考虑到内生发展新的点工具或其他流程需要付出极高的时间成本，因此外延并购就成为EDA厂商发展壮大过程中的必然选择。可以说，EDA的发展史就是一部并购史。自20世纪80年代开始，EDA行业就发生了大量的收并购事件。在过去30年多年中，行业合计并购次数达近300次。以EDA三巨头为例，Synopsys、Cadence、SiemensEDA并购次数分别达到90次、62次和66次。正是通过不断的整合并购，EDA行业才形成了如今巨头垄断的竞争格局。

3.定期授权模式有助于平滑营收

EDA软件一般采用“定期授权”的收费模式。用户付费给EDA厂商，获取EDA的使用授权即“License”后使用EDA软件辅助完成集成电路的设计、制造和封装等流程。EDA软件通常会根据集成电路制程的精进、工艺的升级而做出相应的软件更新，每次更新后，客户都需要对新版本重新购买以获得使用权限，一次授权的有效时长约在3年左右，单次授权费用与客户产品销量脱钩，而与客户购买的点工具数量及部署的计算机数量等相关。在该模式下，并考虑到下游客户极高的迁移成本，EDA厂商的收入通常均能够实现平稳增长，行业波动率较低。

4.EDA+IP构筑双重护城河

IP是集成电路行业分工协作的产物，与EDA一道共同构成集成电路设计的强大支柱。集成电路IP是指已验证的、可重复使用的、具有某种特定功能的集成电路模块。根据IPnest数据，集成电路IP市场由2018年的37.42亿美元增长至2020年的45.80亿美元，预计2026年将进一步增长至106.85亿美元。

IP业务商业模式与EDA业务相似，均以授权模式为主。在该模式下，IP与EDA都形成了独特的产品生态，老用户无法产生替代方案，新用户为了适应市场也势必会选择成熟方案，用户粘性均极高。EDA厂商同时提供EDA软件工具和IP产品，有利于进一步扩张其产品生态，大幅提升客户迁移成本，加深加宽品牌护城河。IPnest数据显示，2020年的全球集成电路IP供应商销售收入市占率前三名分别为ARM、Synopsys和Cadence，其市占率分别为41.0%、19.2%和 6.0%。EDA两大巨头同时入围IP市占率前三，EDA与IP的伴生关系不容忽视。

五、国产EDA面临的挑战与机遇

1.国产EDA厂商与海外巨头相比差距明显，国产替代任重道远

国内EDA上市公司华大九天、概伦电子、广立微等与Synopsys、Cadence、SiemensEDA等海外巨头相比，在营收规模、盈利能力、人员数量、产品线覆盖率、支持的工艺先进性、客户覆盖率以及客户话语权等各方面都存在明显差距。以产品线覆盖率为例，目前海外三巨头的EDA产品已经涵盖了芯片设计所有环节，并且拥有完整的、有总体优势的全流程产品，且各自在部分领域拥有绝对优势。与之相比，除华大九天拥有模拟芯片全流程EDA软件外，其余公司均只在部分流程或点工具有所布局。国内厂商EDA软件支持的工艺先进性与海外巨头相比也有明显差距。从客户覆盖率角度看，根据ICCAD数据，2021年中国集成电路设计企业数量为2810家，在不考虑集成电路制造和封测企业数量的情况下，华大九天客户覆盖率仅为约14%，其余EDA国产厂商覆盖率更低，可见国产EDA软件的客户接受度还处于较低水平，国产替代之路任重道远。

表2：国内外EDA头部厂商比较

资料来源：前瞻产业研究院，集邦半导体观察，公司招股说明书，公司官网

国产EDA行业的发展离不开下游客户的全力支持，在没有中美关系紧张的压力下，设计/晶圆厂商没有动力采购国产EDA软件，一方面可能降低研发效率，另一方面还有可能因EDA软件的切换而导致芯片的良率等指标下降，进而引发成本增加。当前除国家政策大力扶持外，还有必要通过构建中国晶圆厂、集成电路设计以及EDA公司联盟，鼓励同等条件下优先使用和支持国产EDA软件，以此来改进国内EDA尤其是综合和后端设计工具的落后现状。随着不断的客户实践，EDA软件有望在未来实现对世界领先水平的追赶。

2.中国半导体产业蓬勃发展，国内EDA软件需求快速增长

目前中国已成为全球最大的半导体产品消费市场，且需求持续旺盛。根据中国半导体行业协会统计，2021年，中国集成电路产业销售额达到10,458亿元，相较2012年的2,158亿元，年均复合增长率达19.17%。

图9：中国集成电路产业市场规模（亿元）及增长情况

资料来源：中国半导体行业协会

EDA 软件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。因此，国产EDA软件行业的发展离不开我国集成电路设计、制造及封测等领域的快速发展。

集成电路设计方面，我国集成电路设计公司的数量在大幅增长。根据中国半导体行业协会集成电路设计分会（ICCAD）数据显示，2015年中国集成电路设计公司数量仅为736家，2021年已增长至2,810家，年均复合增长率为25.02%。

图10：中国集成电路设计公司数量及增长情况

资料来源：ICCAD

强劲的市场需求促使全球晶圆产能逐渐向中国大陆转移。根据IC Insights数据，中国大陆晶圆产能占比已从 2011年的9%增长至2021年的16%。近年来，以中芯国际为代表的代工厂商制造工艺不断提升，以长电科技、华天科技为代表的封测厂商，在产能和工艺上已接近国际先进水平。中国集成电路设计及制造领域的快速增长，将有望带动国产EDA软件需求持续增长。

图11：全球半导体晶圆产能分布情况

资料来源：IC Insights

3.EDA关注度持续提高，国产EDA厂商纷纷涌现

2008年开始，随着EDA支持政策不断落地，我国EDA企业如雨后春笋般出现。据不完全统计，截止2021年，我国EDA企业数量已达30家以上。随着国家和地方政府政策支持逐步落地，EDA企业数量有望进一步增加。

表3：国内主要EDA公司

资料来源：观研天下，公开资料整理

下游客户在选择EDA软件时，除优先考虑产品性能、通用性、价格等因素外，售后支持也是客户选择EDA软件供应商的核心考量，因此EDA软件厂商往往就近分布于集成电路设计、制造及封测公司密集地区。分地区看，长三角及环渤海地区集中了中国绝大部分EDA企业，数量分别为18家、8家，占比达56.3%、25%，合计占比达81.3%，与中国集成电路产业分布情况基本吻合；分城市看，上海、北京以绝对数量优势分居前两位，成都排名第三，已是中国EDA产业的重要一极。

图12：国内EDA公司地域分布情况

资料来源：公开资料整理

根据集微咨询不完全统计，2021年EDA赛道融资事件超15起，融资企业超12家，融资规模超20亿元；远超2020年的超5起融资事件及超13亿元融资规模。融资资金将有助于EDA企业持续加大研发投入规模，提升核心技术实力。

表4：2021年中国EDA行业融资情况（不完全统计）

资料来源：集微咨询

六、投资建议

从核心团队从业经验、研发人员数量、客户进展等多维度考察项目投资价值。EDA行业具有典型的“经验主义”特征，一款EDA点工具的研发往往需要10人以上的研发团队历经数年方能完成，且对核心研发人员从业经历有极高的要求；EDA行业也是典型的“实践主义”行业，缺少下游客户的使用实践，EDA软件的迭代和更新将无从谈起。因此，在考察EDA企业投资价值时，需对其核心团队从业经验、研发人员数量、客户进展等进行重点研判。

重点判断EDA公司核心EDA点工具的破局能力。对大多数国内EDA公司尤其是初创期EDA公司而言，其唯一可行的发展路径是从某一细分领域进行突破。海外EDA巨头的强势领域主要在数字和模拟的全流程工具，但是在一些细分环节的点工具则可能不是其发展重心。EDA整个版图中，仿真和验证类工具具有一定的独立性，其追求的主要是产品的高效算法带来的运行效率等指标，往往对于设计厂商来说一般会采用多种仿真或者验证工具做配合和交叉验证的工作。例如在器件建模仿真等领域深耕的概伦电子，以及在射频EDA领域深耕的九同方和聚焦芯片、封装及系统仿真类产品的芯和半导体等，都是从巨头不是最强势的细分领域切入到EDA领域。

非IPO退出可能是EDA投资重要的退出渠道。EDA行业具有典型的“赢家通吃”的特征，从全球EDA行业市场格局来看，CR5市占率长期稳定在85%以上，CR3长期稳定在77%以上；在可预见的未来，预计海外EDA巨头仍将在国内EDA市场中占据优势地位，随着国内EDA龙头华大九天、概伦电子、广立微完成IPO上市，以及芯和半导体、芯行纪、芯华章等非上市公司获得大量融资支持，考虑到EDA行业市场规模相对有限，其余大多数国内EDA公司凭借单一点工具完成上市所需营收规模的难度加大，并购退出将有望成为重要的退出方式，行业上市公司较高的估值溢价也为其实现并购整合提供了较好的条件。