美国刚刚断供“芯片之母”，国产EDA发展到什么程度了？

在淘金高潮中，谁能稳赚不赔？不是淘金者，而是卖水人；在火热的芯片投资高潮中，也少不了如许的“卖水人”——EDA厂商。

EDA赛道热闹非常，先是合见工软得到11亿元人民币的Pre-A轮融资，后是华大九天登岸创业板，首日收盘暴涨129.43%。做EDA凭什么能拿到这么多钱？

没有EDA，就没有芯片

EDA（Electronic Design Automation，电子计划自动化），是使用盘算机辅助完成集成电路芯片的计划、制造、封测的大型工业工具。它是最根本、最上游的范畴，贯穿了集成电路财产链的每个环节。

简单地说，EDA就是芯片计划师的画笔和画板，就像操纵文档要用Word，制作图片要用Photoshop一样，它能高效计划、控制及管理数十亿电路元件在一颗芯片里协同工作。

EDA算法麋集，融合了图形学、盘算数学、微电子学、拓扑逻辑学、质料学及人工智能等多学科的算法技能，必须颠末长时间技能积累和连续大规模研发投入，才气满意新工艺的应用需求。

EDA支持着集成电路计划和制造流程、关键环节，图源丨概伦电子招股书

EDA工具包罗硬件和软件两部门。软件是工具的核心，分为仿真工具、计划工具、验证工具三种范例；硬件是用来加速仿真、验证速率的服务器和专用工具。

EDA软件工具的三种范例，制表丨果壳硬科技；资料泉源丨新思科技

计划工具、仿真工具、验证工具在芯片计划流程中位置，资料泉源丨IEEE Xplore[5]

EDA非常紧张，倘若它出现标题，财产卑鄙的集成电路、电子信息和数字经济都会瓦解。没有EDA，就不大概计划和制造当今的芯片。

芯片计划过程极为复杂，要求计划精致度很高，稍有弊端就会导致芯片报废，项目崩盘；同时，从90nm、65nm进化到3nm/2nm，制造资源攀升，所需计划步调也越来越多，计划也越来越困难。[6]

EDA能发挥盘算机辅助计划（TCAD）、面向制造的计划 （DFM）、硅生命周期管理 （SLM）三大关键功用，包管终极产物的良率和性能。一方面，EDA将复杂的芯片计划流程拆分成高级综合、逻辑综合、原理图结构等多少步调，并配备丰富的工具组件库和可复用的参考架构；另一方面，EDA能使用仿真、验证等工具在芯片生产前改正错误。[7]

EDA拥有三个关键功用，制表丨果壳硬科技

EDA还与另一个细分市场密切挂钩——半导体知识产权（半导体IP核）。所谓IP核，就是半制品芯片，提供差别复杂度的预计划电路，分为软核、硬核、固核三类。鉴于IP核的使用和重复使用都依赖EDA工具，同时EDA和IP核还可以捆绑贩卖，通常业界将两者视为一个市场[4]。固然EDA巨头都拥有自己的IP核产物，但随着市场扩大及IP供应商增长，现在的趋势是将EDA和IP核独立出来。

三种范例IP核，资料泉源丨方正证券[8]

EDA是跟着集成电路变迁的。履历了CAD/CAM（盘算机辅助计划/盘算机辅助制造）、CAE（盘算机辅助工程）、ESDA（电子体系计划自动化）到EDA（电子计划自动化）四个阶段，阶段转换本质上是芯片形貌抽象层级的厘革，精度依次提升。

复盘EDA市场发展行径，与晶圆代工、数字芯片等发展汗青非常类似，都是从玩家希罕到百花齐放，再到优胜劣汰，并购为仅剩1~2家、至多3~4家超大聚团体的局面。

1964年~1978年，芯片晶体管密度低，集成度低，企业入局率低， Applicon、Calma和Computervision三家公司主导其时的CAD/CAM市场；

1979年~1992年，CAE成为新贵，相干企业加入率突然急剧上升，迁移转变点在于ASIC（商用专用集成电路）的出现，让计划团队可以打仗到从前为大型体系OEM预留的定制芯片，Daisy Systems、Mentor Graphics和Valid Logic三家公司主导其时的CAE市场；[9]

90年代初，技能一起发展，高级语言形貌开始应用，ESDA当道，并开启了行业并购，Synopsys（新思科技）、Cadence（官方译名楷登电子）、Mentor（现为Siemens EDA）成为新三巨头；[10]

2009年~2014年，巨头以外的EDA相干专利申请渐渐镌汰，市场把持态势初现，小公司被收购，大公司在竞逐中被镌汰；

之后的几年至今，EDA行业继承整合，新思科技、楷登电子、西门子EDA收购很多小型初创公司，包罗Forte、Jasper、Springsoft、EVE、Nimbic等，国内EDA融资潮起，一些老牌国产物牌开始挤进第二梯队。

EDA发展阶段及特性，制表丨果壳硬科技

资料泉源丨IEEE Design & Test of Computers[9]

EDA不是好做的交易

EDA企业怎么赢利？一样平常接纳授权（License）的模式，即向客户贩卖指定版本的软件，并收取条约约定期间的授权费。

授权又分为固定限期授权和永世授权两种情势，可以简单明白为Office 365和Office 2021的关系。对换代要求低的客户大多数选择永世授权，对换代要求较高的客户选择固定限期授权。固定限期通常为1~3年，也可以选择在固定期内多次授权，相称于分期付款。[11]

固定授权是国际更为通行的模式，国际先辈大厂均接纳此情势，2021年，全行业固定限期内一次授权方式营收占比达55%[12]。这是由于芯片迭代敏捷，要面临的物理征象、应用和工艺越来越复杂，这种方式可以大概得到EDA厂商对工具的实时更新、缺陷修复、技能支持及性能方面升级等[13]。

2019年~2021年公司EDA软件贩卖差别授权模式营收占比，图源丨东吴证券

EDA行业具有显着的可连续增长空间。2020年环球EDA市场营收115.7亿美元，2026年环球EDA市场营收213.6亿美元，年复合增长率10.9%。[14]

倒金字塔财产链结构，图源丨华大九天招股书

但EDA也绝对不是一门好做的交易。现在，整个市场分为三级竞争梯队，国产最高只做到第二梯队，且份额太小，根据SIA（美国半导体协会）数据，国内EDA/IP占环球市场仅1%。[15]

第一梯队由新思科技、楷登电子、西门子EDA三家企业构成，处于绝对领先职位，占据环球78%的市场份额，在中国市场三巨头拥有高出95%的软件销量，拥有全流程EDA产物，业务遍布环球，科研力气雄厚；

第二梯队以美国ANSYS公司、Silvaco、Aldec、华大九天等为代表，拥有特定范畴全流程产物，在局部范畴技能较为领先；

第三梯队以Altium、概念工程团体（Concept Engineering）、概伦电子、Down Stream Technologies等为代表，这些企业紧张结构点工具，缺少EDA特定范畴全流程产物。[16]

环球EDA行业扼要格局，泉源丨华大九天招股书[16]

谁处于绝对领先职位，市场规则就由谁订定。但现实上，新思科技、楷登电子、西门子EDA三家公司在市场上的竞争也极为猛烈，固然三家公司团体运营思绪类似，但战略也不尽类似。

新思科技在营收、业务等方面无疑是规模最大的EDA相干企业，但单从EDA产物线来看，楷登电子与新思科技持平，乃至在往年更胜新思科技一筹。从战略上来看，新思科技强化软件集成型产物发展，通过频仍并购匀称发展旗下各产物线的产物力气。楷登电子力气秘闻踏实，并购动作相对较少也能保持EDA营收稳固增长。[17]

EDA三巨头根本环境对比，制表丨果壳硬科技

资料泉源丨EDP Sciences[18]，《军民两用技能与产物》[19]，《中国集成电路》[20]

国内EDA发展曲折痴钝，直到2008年后才开始崛起：早在1981年~1985年，国内便连续开辟ICCAD一级体系和二级体系；1993年，熊猫体系问世；但之后15年里，受“造不如买，买不如租”观念影响，国内EDA被拉开差距，彼时正值新思科技、楷登电子、西门子EDA上升期；2008年，EDA重新成为重点，华大团体将EDA部门独立出来，名为华大九天；2010年，概伦电子创建[21]；2021年12月，概伦电子科创板上市；2022年7月，华大九天创业板上市。

国内EDA二级市场环境不完全统计，制表丨果壳硬科技

在国产更换风潮下，近两年EDA一级市场非常活泼，融资金额一度到达11亿元人民币。

近两年内国内EDA一级市场环境不完全统计，制表丨果壳硬科技

仍旧必要指出的是，国产EDA以点工具为主，工具链不完备，三巨头则覆盖了财产链的各个方面。别的，国产EDA现在尚不能满意尖端制程的要求，由于EDA处在最上游位置，因此EDA必须比芯片的工艺更先辈。

国表里EDA支持工具链对比，制表丨果壳硬科技

国表里企业EDA产物支持制程对比，资料泉源丨头豹[22]

夹缝求生，还能怎么走

在高度把持之下，国产EDA毕竟有哪些还能走的路？果壳硬科技团队以为有如下几点：

投入打在关键点上

EDA必要的投入金额惊人。新思科技和楷登电子十年来净利率大多数年份不高出15%，但却从未因公司策划状态不加而低落研发投入强度，研发占比全部高于30%，乃至部门时间研发占比高出40%。对于较小的EDA公司，这个数字大概会更高。[23]

高额投入意味着三家巨头竖起了专利高墙，专利围城导致国产处境极为尴尬。近两年，全部半导体公司都开始创建一系列自己的知识产权，盼望与竞争对手保持安全隔断[24]，国产也必要自己的专利。

通过统计三巨头在EDA关键技能专利数量和分布环境来看，发展程度、重点和专长上没有太大差别，但研究根本会集在“验证”“仿真”“布线”三个主题上，“时序分析”和“综合”两个部门研究还不多，这意味着“时序分析”“综合”是能拉开技能差距的部门[18]。别的，“验证”占芯片计划总资源70%以上，是国产EDA正在突破的范畴。[25]

三大巨头关键技能专利数量和分布环境，信息泉源丨EDP Sciences[18]

发展Chiplet是关键点

传统芯片是将全部器件放在单一裸晶（Die）上，功能越多芯片尺寸越大，Chiplet（小芯片）是将大尺寸多核心分散到多个微小裸芯片上，如差别范例的处置惩罚器、模仿组件、存储器等，再用3D立体堆栈的方式，像搭积木一样组合在一起。[26]

Chiplet有多紧张？AMD、英特尔、英伟达等头部IC计划企业都推出过基于Chiplet技能的产物，苹果也预备在下一代高端处置惩罚器中接纳Chiplet技能[27]。为了让Chiplet更好发展，Arm、AMD、Meta、英特尔、谷歌云、微软、高通、三星、日月光和台积电还发起了UCIe财产同盟。[28]

实现Chiplet，EDA是关键。现在来说，Chiplet的最大标题是怎样将部件组合在一起，谁来将这些部件组合在一起，国产EDA可就这些标题举行研究。

做更好用的EDA工具

以软件为核心的EDA，好用，让更多人能用才是王道。

比年来，随着芯片计划根本数据量和体系运算本领上升，AI（人工智能）和云技能开始深入EDA。这种模式也渐渐被行业认可，用户的使用风俗也随之改变。别的，传统SoC计划必要在RTL级别下使用硬件形貌语言举行逻辑、验证，厥后EDA渐渐开始支持C/C++/SystemC，学习艰涩难明的语言不再是硬性要求。[29]

这种厘革得益于计划方法学的进化，终极目标在于提升计划服从、确保计划正确性、提升芯片生产良率、加速计划流程，国产EDA也应当遵照这种模式举行发展。

EDA工具在计划方法学层面的发展方向，资料泉源丨华大九天招股书[16]

开源化增强EDA范畴研究

近几年，开源风潮盛行，诞生了开放的硅知识产权生态体系。开源EDA工具能快速引导国产EDA找到方向，同时还能为科学发展创造了全新生态体系。

开源EDA有五大可行性：其一，可以大概快速辨认最新基准测试结果，从而可以快速确定新的EDA办理方案，推动技能发展；其二，开源工具可以大概加速EDA研究，可以在现有开源工具和组件的根本上以更快的速率实现迭代，低落进入门槛；其三，由于EDA改进大概会被卑鄙工具所掩饰，完备开源的EDA工具可以大概确保改进对峙到末了；其四，具有标准I/O格式互换的开源工具，可以大概在开源工具和闭源工业间形成康健的生态体系，加速学术界和工业界知识流传；其五，开辟者社区可以大概发现更多后门或弊端，可以大概带来更值得信任的计划过程。[30]

各种力气应该拧成一股绳

EDA贯穿芯片整个财产链，各个工具也环环相扣。三巨头均差别程度地接纳收购整合方式，实现全流程工具的覆盖。国内现在仅有华大九天一家公司实现部门计划全流程方案，团体市场仍旧出现碎片化、地理化分散。[31]

EDA工具的两种突破方案对比，图源丨华福证券[32]

推进整归并非易事，况且国产EDA仍处在初期，不具备大规模并购条件。因此，国内可接纳更为特色化的整合情势，通过行业龙头牵动行业相助，加之政府扶持，因势利导，形成公道的互惠模式。详细拥有三种贩卖情势[31]：

捆绑贩卖：接纳多个公司点工具的捆绑式贩卖，并让工具之间产生关联；

定制开辟相助：大型EDA厂商向小型厂商定制开辟，后者完成开辟后，两边共享产权和技能，实现相助共赢；

财产孵化：先发展起来的EDA厂商为有技能根本的初创企业导入业界资源。

别的，人才和团队、技能和产物、市场和生态、资金与政策、法律与规范、软件与硬件六大因素对EDA来说缺一不可，但现今EDA范畴人才短缺，技能覆盖不全面，生态创建不完备。这背后必要政府主导、资源市场助力，发挥了产学研集成效应，动员集成电路发展。[33]

当国内力气都拧成一股绳时，继而可构建自主的标准化。现现在，EDA所设范畴广泛，体系和功能繁杂，标准化工作涉及的范围也很广，国内可进一步推进自己的标准化工作。[34]

当各种资源整合在一起，霸占市场一定会水到渠成。

除了EDA，美国断供清单中还包罗氧化镓。氧化镓属于第四代半导体，是将来有潜力的半导体质料之一，也是中国半导体逾越天下的突破口。