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计算机行业工业软件系列专题(四),EDA:华大九天,铸魂“中国芯”

信息技术2022-08-05刘泽晶华西证券十***
计算机行业工业软件系列专题(四),EDA:华大九天,铸魂“中国芯”

华西计算机团队2021年8月5日请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明仅供机构投资者使用证券研究报告|公司深度研究报告首席分析师:刘泽晶SAC NO:S1120520020002邮箱:liuzj1@hx168.com.cn研究助理:刘波邮箱:liubo1@hx168.com 工业软件系列专题(四):EDA华大九天,铸魂“中国芯” 核心逻辑EDA:集成电路产业链的战略基础支柱之一。EDA工具是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。百亿美元规模的EDA行业,却支撑着数十万亿美元规模的数字经济。EDA为什么那么重要:EDA是集成电路设计、制造等工作必需的工具;EDA是需要不断更新的工具。EDA全球市场规模百亿美元级别,中国市场规模百亿元人民币级别;行业集中度高,前三大企业占比超70%。华大九天覆盖模拟电路设计全流程,国内市场份额达5.9%,是唯一跻身第二梯队的国产厂商,打破国外垄断,铸魂“中国芯”。华大九天:国产EDA龙头,有望成为行业整合者。优秀的成长性:2018-2021年间年均复合增长率为56.52%。2021年公司实现归母净利润1.39亿元,同比增长34.52%。EDA细分领域众多,纵观全球EDA龙头的发展史,收并购是其主要手段。目前国产EDA公司众多,但大都以提供“点工具”为主,未来国产EDA必将迎来产业整合。华大九天属于国产EDA龙头,其产品能覆盖模拟电路全流程,在数据电路领域也有诸多布局,收入体量远超其它国内厂商,有望成为国产EDA行业的整合者。盈利预测:我们预计22-24年公司实现营收收入分别为8.34/11.61/16.15亿元,同比增长44.0%/39.1%/39.2%;实现归母净利润分别为2.19/3.37/5.10亿元,同比增长57.6%/53.4%/51.3%;每股收益(EPS)分别为0.40/0.62/0.94元,对应2022年8月5日126.00元/股收盘价,PE分别为311.7/203.2/134.3倍。风险提示:疫情使企业IT 预算下降;海外厂商降价导致的竞争加剧;国产EDA 软件替代不及预期;公司新产品研发和推广进展缓慢。1 nMsRnNoOyQsMsMrNnQoPnPaQbP7NpNmMtRtRfQnNwOiNpPuM7NmNpQNZmOxOwMpPoP目录201 EDA:集成电路产业链的战略基础支柱之一02 国产EDA龙头,有望成为行业整合者03 盈利预测04 风险提示 013EDA:集成电路产业链的战略基础支柱之一 1.1 EDA:集成电路产业链的战略基础支柱之一4EDA是ElectronicDesignAutomation的简称,即电子设计自动化。运用EDA技术形成的工具称为EDA工具。打开芯片的封装外壳,在高倍显微镜下对其表面进行观察,将会看到无数规则摆放的器件和连线,这就是芯片的版图。设计和制造版图的各个环节都需要用到相应的EDA工具。EDA工具是集成电路设计、制造、封装、测试等工作的必备工具,是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。随着集成电路产业的快速发展,设计规模、复杂度、工艺先进性等不断提升,EDA工具的作用更加突出,已成为提高设计效率、加速产业技术进步与革新的关键因素。EDA行业的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。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是集成电路产业链的战略基础支柱之一 1.1 EDA:倒金字塔产业链的基础5EDA行业衔接集成电路设计、制造和封测,对行业生产效率、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。根据赛迪智库数据,百亿美元规模的EDA行业,却支撑着数十万亿美元规模的数字经济。在中国这个全球规模最大、增速最快的集成电路市场,EDA杠杆效应更大。一旦EDA这一产业基础出现问题,包括集成电路设计企业在内的全球集成电路产业必将受到重大影响,由EDA工具、集成电路、电子系统、数字经济等构成的倒金字塔产业链结构稳定将面临巨大挑战。EDA行业支撑着数十万亿美元规模的数字经济 1.1 EDA:电子技术全方位纳入,实现高度自动化6 整理全球EDA行业发展历程EDA作为集成电路设计的基础工具,大致经历了三个发展阶段:CAD(计算机辅助设计)阶段。电路集成度不高,晶体管仅达到上千级。70年代中期,可编程逻辑技术出现后,利用计算机辅助进行电路原理图编辑、PCB布线。CAE(计算机辅助工程)阶段。与CAD相比,除了纯粹的图形绘制功能外,又增加了电路功能设计和结构设计,并且通过电气连接网络表将两者结合在一起,实现了工程设计。硬件描述语言VHDL和Verilog的出现,为日后EDA商业化奠定基础。EDA(电子设计自动化)阶段。这一阶段技术不断优化和丰富,是EDA发展的黄金期。完成整个电子设计过程的自动化,使设计更复杂的电路和系统成为可能。EDA技术应用和发展的趋势:电子技术全方位纳入,电子领域各学科的界限更加模糊、互为包容。使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表达和确认成为可能;基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模电子系统及IP核模块。软硬件IP核在电子行业的产业领域、设计应用领域得到进一步确认;SOC(System-on-Chip)高效低成本设计技术成熟。EDA软件封测阶段流程示意图 1.2 EDA地位强势:集成电路设计、制造等工作的必备工具7在“摩尔定律”的推动下,单个芯片内部的晶体管数量沿着18个月翻一番的速度发展。2000年出品的奔腾4,生产工艺为180nm,CPU晶体管数量就已经到达了4200万个。到了2020年,虽然摩尔定律已经有所减缓,但是高端CPU的晶体管数量突破了300亿。64核心128线程的AMDEPYC霄龙处理器据称有395.4亿个晶体管。设计包含如此庞大数量晶体管的芯片离开了高度自动化的工具显然是无法完成的。芯片的最终加工虽然依赖于版图设计,但在得到版图之前还有非常多的工作要做。在开始设计一颗芯片时,首先需要论证设计方案的正确性。其次需要确保设计输入的正确性和完整性,确保设计输入已经完整且正确的覆盖了设计需求。然后需要将设计转换为具体的设计细节,做进一步的验证。此后还需要将设计转换为实际的物理设计。在芯片制造过程中依然需要EDA软件的辅助,在芯片的良率分析、加工工艺仿真等环节,EDA软件依然起到了非常关键的作用。版图示例 1.2 EDA地位强势:制程更新驱动EDA工具升级82001年,芯片制程是130nm。到了2020年,制程开始进入5nm时代。EDA工具与IP、制程深度耦合,这驱动EDA软件不断更新。如果需要基于行业先进技术进行集成电路设计,就需要将所使用的EDA工具更新到新版本。IP、制程的更新也很大程度上提高了高端EDA的正版化率。ASML预测半导体制程升级规划 微处理器的晶片面积正在缩减 1.3 全球EDA市场规模及主要参与者9根据中商产业研究院的数据,受益于先进工艺的技术迭代和众多下游领域需求的强劲驱动力,全球EDA市场规模呈现稳定上升趋势。2020年全球EDA市场规模为114.67亿美元,同比增长11.63%。目前全球EDA市场处于新思科技(Synopsys)、铿腾电子(Cadence)、西门子EDA三家厂商垄断的格局,行业高度集中。2020年国际EDA前五企业全球市场占有率超过85%。其中铿腾电子(Cadence)占比最大,达32%、其次分别为新思科技(Synopsys)、西门子EDA、ANSYS、是德科技,占比分别为29.1%、16.6%、4.8%、3.3%。全球EDA市场规模 2020年全球EDA企业市场份额 1.3 中国EDA市场规模及主要参与者10近年来,随着国家和市场对国产EDA行业的重视程度不断增加,上下游协同显著增强,国内EDA企业在产业政策、产业环境、投资支持、行业需求、人才回流等各方面利好影响下逐渐兴起。根据中商产业研究院的数据,2020年中国EDA市场规模约93.1亿元,同比增长27.7%。目前国内EDA行业的企业较少,整体实力较弱。长期以来,中国EDA市场由国际EDA企业Cadence、Synopsys、SiemensEDA三大巨头垄断,整体市场集中度高,前三大企业占比超70%。目前,我国本土企业华大九天市场份额占比达5.9%。中国EDA市场规模 中国EDA市场增长率(2016-2020) 1.4 EDA行业壁垒:技术、人才、生态、客户11 整理2018-2020年我国EDA行业人才情况相较于海外成熟的EDA产业链,我国本土EDA行业在技术、人才、生态、客户等多方面存在差距。技术壁垒:随着集成电路制造工艺进入7nm以下,芯片中标准单元数量已经达到亿数量级。EDA算法已经成为数据密集型计算的典型代表,需要通过较长时间的技术研发和专利积累才能逐步实现。人才壁垒:EDA是多学科交叉领域,需要大量综合性人才。工程师需要同时理解数学,芯片设计、半导体器件和工艺。EDA研发人才培养周期长,从高校到从业实践一般需要10年左右的时间。生态壁垒:EDA是芯片设计公司、晶圆厂、EDA软件长期协作的成果,需要大量数学优化和经验积累。我国在先进制程上面的集成设计能力大致落后于国外2-3代。客户壁垒:国际EDA领域的领先企业与全球领先的集成电路制造和设计企业具备长期合作基础,竞争优势明显。由于国内合作精力有限,对规模较小、成立时间较短的EDA企业很难提供相应合作资源。EDA国产替代任重道远21002300240070014002000050010001500200025003000201820192020外资企业人数(人)本土企业人数(人) 1.5 环境:国产EDA软件面临挑战,同时迎来发展机遇12 整理国产EDA软件主要厂商时间轴示意图美国立法提案对中兴和华为禁售2018年美国制裁中兴通讯的本质:“贸易战”背景下对华的科技封锁和通讯产业打压。美国制裁中兴通讯事件:2018年4月16日,美国政府宣布未来七年内禁止中兴通讯向美国购买敏感产品,使得中兴无法在短时间内在芯片核心领域找到替代方案。核心领域受制于人,卡脖子不可避免:在经济全球化的今天,企业一旦遭受到别有用心的制裁,损失是严重的,核心领域的技术不能受制于人,避免“卡脖子”的情况出现。华为被美国商务部列入“实体清单”,断供美国芯片和EDA,国产EDA工具迎来“补位”发展机遇。国产EDA单点突破:2020年以来,国产EDA在单点上取得突破,华大九天在模拟电路和显示面板方面可以做到全流程工具支持,在自主创新、推动国产替代上迈出了坚实一步。3家EDA企业上市:目前华大九天、概伦电子、广立微3家国产EDA软件企业已上市。国产EDA的生存环境发生了改变。芯片赛道受重视而获得资本青睐,另一方面受益于市场的需求增加。2020年中国EDA公司保有数量28家,而在2017年只有16家,3年时间EDA公司保有数量增长了75%。 1.5 环境:国家颁布出台多项举措,大力扶持EDA产业的快速发展13集成电路产业和软件产业是信息产业的核心,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。我国正在承接第三次转移,通过长期引进外部技术,培养新型技术人才,承接低端组装和制造,我国完成了半导体产业的原始积累。根据SEMI的数据,到2020年底,中国大陆的芯片产能已经占到了全球的22.8%左右,超过了中国台湾和日本,位居全球第一。成熟工艺方面,到2021年底,中国大陆在8寸晶圆上的产能,约占全球的18%,同样全球第一。加快拉近与美国的差距,发布多项鼓励支持政策,积极推进EDA产业的发展。2020年8

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