头豹：2022年半导体行业研究-EDA革命火种再现-星火终将燎原

1©2022LeadLeowww.leadleo.com报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。2022年半导体行业研究：EDA革命火种再现，星火终将燎原企业标签：华大九天、概伦电子、广立微、思尔芯行研赋能产业创新发展2022 Semiconductor Industry Research2022年半導体産業調査主笔人：宋鹏 2©2022LeadLeowww.leadleo.com©2020LeadLeowww.leadleo.com碳中和系列研究报告|2022/02研究报告|2022/10研究目的本报告为半导体系列篇，将对EDA软件的类别、海内外市场格局、中国发展现状、中外技术对比、中外厂商进行梳理，以及对中国国产EDA软件市场规模做出预测。研究区域范围：中国研究周期：2022年研究对象：中国EDA开发厂商此研究将会回答的关键问题：①EDA行业特性②国内外EDA技术对比③中国发展现状EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化），是一种在计算机系统辅助下，完成IC功能设计、综合验证、物理设计等流程软件的统称，应用于设计、制造、封装、测试等各个环节。研究范畴核心价值市场规模趋势洞察竞争格局EDA软件大幅提升芯片设计效率，现今复杂数字芯片内包含数百亿晶体管，其设计过程中需要持续的模拟和验证，在集成电路设计领域EDA已成刚需，缺少EDA工具的帮助，理论上已不可能完成设计工作。全球EDA市场规模突破130亿美元。根据ESDAlliance数据，2021年全球EDA市场规模达到132.75亿美元，同比增长15.77%，预计2022年将达到133.83亿美元。根据VerifiedMarketResearch数据，预计2028年全球EDA市场规模有望达到215.6亿美元，2021-2028年CAGR为7.17%。国际三巨头占据绝对主导地位，2020年中国EDA市场约80%由国际三巨头占据；中国EDA供应商目前所占市场份额较小，其中，2020年华大九天占中国EDA市场份额约6%人工智能、云技术等技术赋能EDA工具。EDA工具保证各阶段、各层次设计过程的准确性，并降低设计成本、缩短设计周期、提高设计效率，是集成电路产业产能性能提升的源头，EDA工具的发展加速了集成电路产业的技术革新。 3©2022LeadLeowww.leadleo.com半导体系列研究报告|2022/10www.leadleo.com400-072-5588◆名词解释---------------------------04◆行业综述---------------------------05•定义：电子设计自动化（EDA）---------------------------06•发展历程：超大规模集成电路时代，对EDA提出更高要求---------------------------07•意义：芯片之母，撬动数十万亿美元市场---------------------------08•价值链：数字全流程价值量占半壁江山---------------------------09•政策：政府全产业链政策支持面对美国恶意竞争---------------------------10◆产业链---------------------------11•上游：操作系统被国际巨头垄断，硬件设备充分竞争---------------------------12•中游：三巨头全领域覆盖，中国点工具百花齐放---------------------------13•下游：台积电稳坐代工龙头，封测环节中国竞争较强---------------------------14◆EDA详解---------------------------15•EDA工具：种类繁多，五大类EDA缺一不可---------------------------16•模拟设计EDA：国内外差距明显，电路仿真接近国际水平---------------------------17•数字设计EDA：中国龙头多款数字工具达到国际水平---------------------------18•制造类EDA：美国限制3nmGAA必需EDA，中国暂无替代---------------------------19◆现状及趋势---------------------------20•竞争格局：巨头稳坐前三甲，华大九天进入第二梯队---------------------------21•发展路径：点领域拔得头筹，以并购方式由点及面全域覆盖---------------------------22•发展趋势：人工智能、云技术等赋能EDA技术---------------------------23•厂商明细：国际三巨头全流程布局，中国细分领域多点开花---------------------------24◆规模及预测---------------------------25•规模：中国EDA软件有望突破180亿元，增速高于全球---------------------------26•国产EDA预测：营收有望突破45亿元，国产化率有望为35%---------------------------27◆相关标的---------------------------28•华大九天：中国EDA龙头，唯一部分提供全流程EDA企业---------------------------29•概伦电子：中国EDA领先企业，聚焦于器件建模与电路仿真---------------------------30•广立微：点工具领先企业，实现良率提升领域全流程覆盖---------------------------31◆方法论---------------------------39◆法律声明---------------------------40◼目录 4©2022LeadLeowww.leadleo.com半导体系列研究报告|2022/10www.leadleo.com400-072-5588◼名词解释◆EDA：ElectronicDesignAutomation的简称，即电子设计自动化，利用计算机辅助，来完成超大规模集成电路芯片的设计、制造、封测的大型工业软件◆IC设计/芯片设计：包括电路功能设计、结构设计、电路设计及仿真、版图设计和验证，以及后续处理过程等流程的集成电路设计过程。◆工艺制程：集成电路内电路的线宽；线宽越小，工艺制程越先进，精度越高，同等功能的IC体积越小、功耗越小。◆摩尔定律：集成电路产业的一种现象，即集成电路设计技术每18个月就更新换代一次，具体来说，是指IC上可容纳的晶体管数目每隔约18个月便会增加一倍，性能也提升一倍。◆仿真：使用数学模型来对电子电路的真实行为进行模拟的工程方法。◆模拟集成电路：处理连续性模拟信号的集成电路芯片；模拟信号是指用电参数（电流/电压）来模拟其他自然物理量形成的连续性电信号。◆数字集成电路：基于数字逻辑设计和运行的，用于处理数字信号（0/1）的集成电路。◆SoC：System-on-Chip的简称，即芯片级系统，是在单个芯片上集成CPU、GPU等整个电子系统的产品。◆License：软件授权。◆单元库：集成电路芯片后端设计过程中的基础部分，包括版图库、符号库、电路逻辑库等，包含了组合逻辑、时序逻辑、功能单元和特殊类型单元。◆IP核：可被复用的已实现特定功能的电路模块。◆PDK：ProcessDesignKit，即工艺设计套件，是为集成电路设计而提供的完整工艺文件集合，包含了版图图层、器件仿真模型、版图验证规则、可变参数单元等信息，是沟通设计公司、晶圆制造厂与EDA公司的桥梁。◆FPD：FlatPanelDisplay的简称，被称为平板显示或面板显示。平板显示由控制电路（薄膜晶体管TFT)结合不同显示方式（液晶显示LCD、有机发光显示OLED、微型发光显示MicroLED等）构成，属于集成电路光电器件产品。◆SPICE：Simulationprogramwithintegratedcircuitemphasis的简称，即模拟电路仿真器。◆AMOLED：主动矩阵有机发光二级管面板，一种具有低功耗、自发光、快响应、大视角、宽色域、可弯折等优势的显示面板类型。 5©2022LeadLeowww.leadleo.com半导体系列研究报告|2022/10www.leadleo.com400-072-5588Chapter 1行业综述◼定义◼发展历程◼意义◼价值链◼政策 6©2022LeadLeowww.leadleo.com半导体系列研究报告|2022/10www.leadleo.com400-072-5588图表：EDA在集成电路中的应用来源：《概伦电子招股说明书》、头豹研究院EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化），是一种在计算机系统辅助下，完成IC功能设计、综合验证、物理设计等流程软件的统称，应用于设计、制造、封装、测试等各个环节❑IDM制造与晶圆代工厂主导工艺平台开发阶段。晶圆厂在完成半导体器件和制造工艺设计后，建立半导体器件模型并通过PDK或单元库建设，即建立IP和标准单元库提供给IC设计公司、半导体IP公司与IDM设计部。❑IC设计公司与IDM设计部门主导集成电路设计阶段。设计公司及设计部门通过晶圆厂提供的PDK或IP和标准单元库，基于预期功能进行IC设计，并对设计成果进行电路仿真及验证，若仿真机验证结果符合设计要求，则进行物理实现，若不符合预期，则反复优化设计直至仿真及验证结果符合预期。待物理实现满足晶圆厂指标方可进行集成电路制造阶段。在大规模集成电路设计过程中，由于工艺复杂、集成度高等因素，电路设计、仿真及验证和物理实现环节往往需要反复进行。❑晶圆厂根据达标后设计文件进行晶圆制造。若芯片性能不足预期，则需返回工艺开发阶段进行工艺平台的调整和优化，并重新生成器件模型及PDK提供给集成电路设计企业进行设计改进。◼定义：电子设计自动化（EDA）完整版登录www.leadleo.com搜索《2022年半导体行业研究：EDA革命火种再现，星火终将燎原》 7©2022LeadLeowww.leadleo.com半导体系列研究报告|2022/10www.leadleo.com400-072-5588图表：EDA发展历程，1970-至今来源：《电子设计自动化与IC设计》、公开资料整理、头豹研究院❑初期电子CAD系统功能较为简单，自动化、智能化程度都很低；随后其功能大幅度增强，除绘图外把电路功能设计和结构设计通过电气连接网络表结合，自此计算机辅助工程设计（CAE）概念诞生。❑图纸设计由手绘转变为借助计算机完成，工作人员工作量减少，效率提高。1970s2000-至今1990s1980sCAD/CAE时代初期EDA形成EDA渗入IC设计环节SoC设计要求更先进EDA❑随着VLSI和多层PCB设计需求、计算机图形工作站的问世以及PC机的发展，初级具有自动化功能EDA诞生。❑EDA是继CAD之后的新一代电子设计技术，是电子CAD工具和相关技术的总称，一个EDA软件包含数十个CAD工具。❑1990年后，EDA技术已经渗透到电子系统与集成电路设计的各个环节，发展迅速。形成了区别于传统设计的设计思想和发展，对电子设计和电子产品设计和结构产生根本性变革。❑实现从系统行为级描述到系统综合、系统仿真与系统测试，真正实现