02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析
作者:德同智汇 发布时间:2022-08-18
01

EDA行业现状概述






何为EDA

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。[1]

在集成电路设计领域,从几十万到数十亿晶体管复杂集成电路的设计都必须使用EDA软件。在集成电路制造领域,与新材料和新工艺相关的EDA技术也将不断推动芯片制造工艺的进步。

EDA软件技术贯穿整个集成电路设计和制造的所有流程,EDA行业衔接从集成电路设计、制造到封测的各个环节,对集成电路行业生产效率、产品技术水平有重要影响。[2]



EDA行业产业链概况

EDA行业分为上游、中游、下游。

上游主要包括硬件设备、操作系统、开发工具及其他辅助性软件等供应商,具有代表性的有苹果、微软、甲骨文、IBM等公司中游主要包括Synopsys、Cadence、Siemens EDA、华大九天等EDA企业。下游主要包括集成电路设计、制造、封测企业,代表企业有英特尔、三星、台积电、中芯国际、华为海思、美国安靠、联合科技等。

目前该行业的主要上市公司有Synopsys(SNPS)、Cadence(CDNS)、Ansys(ANSS)、Keysight Eesof(KEYS)。



全球EDA行业格局

就全球EDA行业的市场格局来看,大致可以分为三个梯队。

第一梯队由Synopsys、Cadence、Siemens EDA国际知名EDA企业组成。该类企业业务遍布全球,科研实力雄厚,有全流程EDA产品,在部分领域处于绝对领先地位。

第二梯队为以ANSYS、Silvaco、Aldec Inc.、华大九天等为代表的企业,该类企业拥有特定领域全流程,在局部领域技术较为领先。

第三梯队为以Altium、Concept Engineering、概论电子、DownStream Technologies等为代表的企业,该类企业在EDA上的布局主要以点工具为主,缺少EDA特定领域全流程产品。[3]

02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析(图1)


就全球EDA市场份额和市场集中度来说,主要是由Synopsys、Cadence、Siemens EDA三大巨头垄断了接近70%的市场。其中,Synopsys占领的全球EDA市场份额为32.14%,排名世界第一;Candence和Siemens EDA分别占据了23.4%和14%的全球市场份额。

02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析(图2)



02

我国EDA软件市场现状与行业发展分析



我国EDA软件研发始于20世纪80年代,在1986年开始研发并于1993年推出首套我国自有的集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统。

然而由于在行业发展初期受到政治因素的影响,我国EDA产业发展遭遇了重重障碍致使我国目前EDA整体综合实力偏弱,国产EDA产业没有取得实质性的成功,本土EDA软件市场发展本土企业仅在部分领域有所突破。



国内市场竞争格局概览

从目前我国EDA行业发展情况来看,行业的竞争者主要可以分为国际EDA厂商和国内EDA厂商,并且也与全球市场竞争格局类似,形成了三级梯队的竞争局面。[4]

其中的第一梯队与全球EDA行业相同,由Synopsys、Candence和Siemens EDA三大国际EDA厂商组成。在市场份额上,长期以来我国EDA行业70%以上的市场份额也都被Synopsys、Candence、Siemens EDA所垄断。

从三大巨头自身条件来看,其不仅具有雄厚的科研实力和先进的产品技术,业务也遍布全球,更是最先进入中国EDA行业发展的企业。

而第二梯队则由我国国内的EDA行业领先厂商组成,主要以华大九天、概伦电子、国微集团等为代表。其中值得关注的是我国的本土厂商华大九天,其在中国EDA市场的占有率为5.9%,排名第四。

这些国内厂商在中国EDA市场具有一定影响力,主要特点是其将产品和技术专注于EDA行业的细分领域,但是相比于第一梯队的国外竞争者,主要劣势在于经营规模小,并且在EDA工具的完整性方面有所欠缺。

第三梯队由我国国内其他小规模的EDA厂商构成,他们在经营方面主要以EDA点工具为主,整体的竞争实力较弱。

02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析(图3)




国内EDA产业链情况概览

在熊猫系统问世后,国内的EDA发展曲折而缓慢,虽然国内EDA在各种因素的影响下没有取得实质性成功,但是也使国内出现了多个企业萌芽。比如在近十年发展较好的华大九天、芯禾、广立微、博达微等企业,都是在2008年左右出现在EDA研究领域的。

目前我国EDA行业企业较少,整体综合实力偏弱,长期以来被Synopsys、Cadence、Siemens EDA三家国外行业巨头垄断。但即使在70%以上市场份额被占据的情况下,国内EDA厂商在行业细分领域逐渐有所突破,比如广立微、博达微、华大九天、概伦电子和芯禾。其中,华大九天已经超过了Ansys和Keysight两大外国企业。

从区域方面的布局来说,国内的EDA中游企业主要分布在广东、北京、上海、江苏、浙江等沿海地区,其中国内EDA企业在广东的分布数量最多。



我国EDA行业发展前景

随着全球进入激烈的半导体行业竞赛,我国也先后发布了《关于加快推进信息化与工业化深度融合的若干意见》、《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》、《加强“从0到1”基础研究工作方案》等政策推动国内EDA/IP行业发展。[5]

从2014年到2020年,全球半导体市场规模以年均4.5&的增长率扩大到了3612亿美元的市场规模,同期我国半导体市场从3015亿元扩展到8848亿元,其增长率高达19.65%,远高于全球水平。从我国集成电路设计销售规模来看,其在6年间的年均增长率为23.77%,也远远超过了6.41%的全球水平。

根据GIA报告,中国EDA市场2020年至2027年复合年增长率预计高达11.7%, 中国已经成为全球集成电路市场的重要增长动力。

目前中国大陆已经成为半导体产品最大的消费市场,根据 IBS 统计,2019 年中国消费了全球 52.93%的半导体产品,预计到 2030 年中国将消费全球 60%左右的半导体产品,旺盛的需求进一步扩大了中国集成电路市场规模。[6]

02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析(图4)

[7]



我国EDA产业短板

我国EDA产业面临两大短板,一是产品不齐全,二是与先进工艺制造结合不深。[8]

拥有完整性的EDA产品由于可以更方便快捷的帮助下游客户完成芯片设计与生产,因而更容易受到市场的追捧。当前国内EDA一众企业布局主要都是以点工具为主,只有华大九天在特定领域拥有全流程。

究其原因,首先是我国EDA企业在产品研发上的投入较少如芯愿景在2018-2019年对产品研发的费用投入比重仅占其营收的10%,相比于Synopsys和Cadence研发费用占比30%的数据显得远远不够

即使是华大九天和概伦电子这两个可以在投入比重与Synopsys和Cadence投入比重持平的国内企业,他们的研发费用支出总额也远远不及同侪的国外竞争者。

其次是人才的短缺相关数据显示,2020年,我国EDA企业人才仅有4400人,其中外资企业人才数量还较本土EDA企业人数多,本土EDA企业人数仅有2000人,而外资企业人数达到2400人。[9]

02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析(图5)

此外,我国EDA企业并未构建完整的产业生态体系,尤其是与下游代工厂和芯片设计厂商构建下游生态。只有加强和下游厂商进行全面的沟通与合作,才能让EDA厂商接触到最新的芯片工艺相关的信息数据,及时更新EDA产品以满足最新的市场需求。



03

EDA企业发展的启示



我国EDA企业在行业细分领域已经逐渐逐渐有所突破,但相比于第一梯队的三大EDA巨头企业,明显不足在于产品不齐全。

三大巨头企业在EDA产品的布局上,首先会选择主攻某一细分领域。比如Synopsys主攻数字芯片设计、静态时序验证确认和SIP提供,综合工具DC、时序分析工具PT、模拟前段XA等都是其旗下的拳头产品。在打造出拳头产品的基础上,再进行全流程工具的布局配套。目前,Synopsys、Cadence和Siemens EDA的EDA产品已经覆盖了芯片设计所有环节。

02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析(图6)

其次,EDA行业是一个技术密集型行业,技术随着芯片制造工艺的进步需要实时更新,技术的突破需要大量的资金支持。数据显示,2015-2020年,Synopsys和Cadence每年投入的研发费用占总营收的30%以上。

02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析(图7)

对于我国的EDA企业来说,除了政策的支持,增加对EDA技术研发的资金投入,才有可能打造出专业性更强的产品从而被市场接受,才能完成全面的EDA产业布局。

显然在重视技术创新的层面上,我国的EDA企业不如Synopsys、Cadence和Siemens EDA这些巨头企业。

对于技术短板,投入更多资金进行技术研发是长远之计,企业也可以通过兼并收购来快速取得先进技术。

纵观Synopsys、Cadence和Siemens EDA三大EDA巨头的发展史,它们自成立以来发起过众多兼并收购案以此来迅速补全领先产品技术。

尤其是Siemens EDA其前身是成立于美国的Mentor Graphics,在Mentor Graphics发展的近30年历程中,其收购了Synergy Dataworks、Silicon Compiler Systems等众多半导体领域及EDA产业公司,而Mentor Graphics最终也在2010面被西门子以45亿美元收购,成为今天的Siemens EDA并作为西门子数字工厂DF集团的一部分。

02期丨建立与破局,EDA软件知识产权自主化分析(图8)

最后,EDA技术的开发和产业发展需要下游产业的全力支持。从Synopsys、Cadence和Siemens EDA的合作关系来看,他们都长期与全球领先的集成电路制造及设计企业保持长期合作的关系,并将产业链向下游IC设计、IP延伸,以反补自身EDA产业。比如Synopsys目前其提供的产品及服务已经覆盖EDA、IP和系统集成、软件服务等。

综上所述,我国EDA企业想要突破被国际巨头垄断EDA产业的局面,应当重视拳头产品的打造以及产品的完整性,同时投入充足的资金进行产品研发,亦或通过兼并收购方式迅速补全产品技术。此外,我国EDA企业也应当重视与下游生态合作,以保证自身EDA工具工艺能紧跟时代潮流发展。[10]






参考文献

[1]https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/210702-cd60c9b4.html

[2]https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/210719-fd00bb41.html

[3]《洞察2021:全球EDA行业竞争格局及市场份额》,https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/210813-987ca849.html

[4]《洞察2021:中国EDA行业竞争格局及市场份额》,https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/210714-7fd91ff2.html

[5]《2021年中国EDA/IP行业发展现状及市场规模分析》https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/210702-cd60c9b4.html

[6]《EDA软件行业深度报告:国产EDA逆风而上》https://baijiahao.baidu.com/s?id=1704789889295957035

[7] 同引注8

[8]《2021年中国EDA行业市场竞争格局与两大短板分析》https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/210826-77947403.html

[9] 同引注5

[10]《EDA软件行业深度报告:国产EDA逆风而上》https://baijiahao.baidu.com/s?id=1704789889295957035




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