2024年国产EDA和IP厂商调研分析报告

报告概要 “EDA/IP”是半导体这颗皇冠上的明珠，体量虽小但发挥的价值巨大。EDA和IP让IC设计工程师设计出可以容纳上千亿个晶体管的复杂芯片，而晶圆和封测厂商则借助这些工具和材料提升量产良率，为IC设计客户提供可靠质量且价格合理的芯片产品。因此，对EDA和IP这些细分产业进行分析，并对相关企业进行对比评估至关重要。深芯盟半导体产业研究部门的分析师团队对全球和中国的EDA及IP企业和市场进行了纵深分析和横向对比，发布了这份报告，主要内容包括全球EDA和IP市场及TOP3供应商、国产EDA和IP上市公司TOP3、国产EDA和IP厂商TOP10榜单，以及50家国产EDA供应商和25家IP供应商的信息汇总。 报告内容目录 一、EDA和IP基础二、EDA和IP市场趋势三、全球EDA三巨头四、全球IP上市公司TOP 3五、国产EDATOP 10六、国产IPTOP 10七、50家国产EDA厂商信息汇总八、25家国产IP厂商信息汇总九、新兴技术和应用机会十、国产EDAxIP的发展思路 一、EDA和IP基础 俗话说：“工欲善其事，必先利其器”，对IC设计工程师来说，EDA就是其成功设计芯片的利器。一般IC设计的流程大都包括如下步骤：系统规范和功能描述、逻辑设计、逻辑综合、物理设计/布局布线、仿真、物理验证和签核、版图-掩膜-流片，以及封装测试等。相应地，EDA工具产品主要有如下类别：模拟设计、数字设计、射频类、晶圆制造、封装测试、仿真类、分析与验证、功能安全，以及服务类产品等。 复杂的系统级芯片（SoC）设计不但需要得力的EDA工具，还会使用很多经过验证的可复用功能模块（即IP），以便设计团队将有限资源投入到自己的核心优势上，同时加快芯片开发周期和上市时间。跟EDA一样，IP也是由专门的公司针对特定功能需求而开发的标准产品，主要分为处理器IP、有线和无线接口IP、模拟IP、存储IP、物理和基础IP，以及安全和AI加速等IP产品。 二、EDA/IP市场趋势 根据SEMI数据，2017年-2021年，全球EDA市场规模分别为92.87、97.04、102.73、114.67、132.00亿美元，2024年将达到157亿美元，预计2026年全球EDA市场将达到183.34亿美元。 2017年中国EDA市场规模为64.1亿元，而在2020年迅速增长至93.1亿元，2024年预计达到153亿元，预计2026年中国EDA市场规模将达到221.88亿元。 对于IP市场来说，基本不受半导体整体市场变化的影响，即便在衰退期IC设计公司仍然需要继续研发设计新产品而购买IP。据IPNest统计，2016-2021年期间，全球IP市场增长约10%CAGR，从34.23亿美元增长至54.52亿美元。而从2021至2026期间，市场增长将达到15%CAGR，预计到2026年将达到110亿美元。其中，接口类IP类别增长最快（比如PCIe和DDR细分类别IP），预计到2026年将达到30亿美元规模。 另据研究机构Omdia的报告，2024年采用芯粒（Chiplet）的处理器芯片全球市场规模将达58亿美元，到2035年将达到570亿美元。Chiplet作为新的IP模式，将为全球IP市场带来巨大的增长。 三、全球EDA三巨头 伴随着半导体产业的发展和芯片设计复杂度的提升，EDA和IP细分市场经过30多年的自然增长和兼并收购，逐渐发展成为少数几家寡头垄断的格局。全球EDA市场现在有四巨头并存，IP行业也逐渐形成3-4家头部企业霸占市场的局面。 根据SEMI和其它权威半导体市调机构的统计和预测，2022年全球EDA行业的销售额约为117亿美元，相比2021年增长13%；2023年大约有15%的增长，达到约135亿美元，其中TOP4（新思、Cadence、ANSYS和西门子EDA）就占据了高达90%的份额。下面列出了这几家公司从2021年到今年的营收情况（西门子EDA现在是西门子数字软件业务部门的一部分，估计2023年营收在25-30亿美元之间） 1.新思科技（Synopsys）：截至今年7月份的12个月营收为64.94亿美元；2023年营收为58.43亿美元；2022年为50.82亿美元；2021年为42.04亿美元。 2.Cadence：截至今年9月份的12个月营收为43.54亿美元；2023年营收为40.9亿美元；2022年为35.62亿美元；2021年为29.88亿美元。 3.ANSYS：截至今年9月份的12个月营收为24.68亿美元；2023年营收为22.7亿美元；2022年为20.66亿美元；2021年为19.07亿美元。 EDA行业的并购持续活跃，越来越集中到少数几家行业寡头手中。随着新思收购ANSYS、Cadence收购Invecas和BETACAESystems、西门子EDA收购AltairEngineering，以及瑞萨收购Altium，全球EDATOP3将占据整个EDA市场的90%以上。 新思科技（Synopsys） Synopsys的2023年营收超过58亿美元，全球员工超过1.9万人，成为全球EDA/IP市场当之无愧的龙头老大。其主要产品包括EDA、IP、应用安全和测试软件等，具体如下图所示。 此外，将要被新思科技并购的安似（ANSYS）算是全球EDA的NO.4，专注于工程仿真50年，其2023财年营收超过22亿美元。除持续维持系统仿真领域的技术领先外，该公司最近几年也因着先进封装的市场火热而获益，因为2.5/3D封装面临前所未有的电磁、热和应力仿真挑战。 Ansys的产品涵盖3D设计、数字孪生、声学分析、光学、光电子、材料和结构等领域。其针对半导体设计、验证和仿真的产品包括ClockFX、Exalto、PathFinder-SC、PowerArtist、RaptorH、RedHawk-SC、RedHawk-SCElectrothermal、 Totem/Totem-SC、VeloceRF和RaptorQu等。 Ansys的多物理场解决方案正从传统的系统工程仿真深入到半导体设计和制造领域。例如，AnsysRedHawk-SC(数字)和Ansys Totem(模拟)是全球领先的SoC电源完整性分析工具，可让用户以晶圆厂认证的签核精确度对供电电压变量进行建模，从而可以降低来自封装和PCB板的整体电源噪声影响。其电流密度和电子迁移分析功能可让芯片和封装层的电源金属和信号互联对散热设计有清晰的认知。 Cadence 作为第二大EDA厂商，Cadence全球员工超过9300人，2022年营收超过40亿美元。Cadence的EDA和IP产品类别如下： 1.数字设计和签核：逻辑等效检验、SoC规划和实施、功能性ECO、低功耗验证、综合、电源分析、约束和CDC签核、硅签核及验证等；2.定制IC/模拟/RF设计：电路设计、电路仿真、布局设计、布局验证、库特征参数、RF/微波方案；3.验证和仿真：仿真、AI验证、仿真与原型、静态和形式验证、调试、系统VIP、功能安全等；4.IC封装设计和分析：交叉平台协同设计和分析、IC封装设计、IC封装及点工具的SI/PI分析、IC封装设计流程；5.多物理场系统分析：流体动力计算、电磁仿真、RF/微波设计、信号和电源完整性、热仿真；6.PCB设计：PCB布局布线、模拟/混合信号仿真、PCB设计的SI/PI分析、RF/微波分析、AR Lab工具等；7.IP系列：Tensilica处理器和AI、112G/56GSerDes、接口IP、PCIe和CXL、Chiplet和D2D、存储接口IP等。 自从收购Mentor后，西门子EDA作为西门子数字化工业软件集团的一部分，已经覆盖从IC设计到电子系统设计的全设计链工具，并结合西门子全产品生命周期管理技术，为IC设计公司和系统厂商提供完整的EDA解决方案。 西门子EDA产品包括： 1.IC设计、验证和制造：Veloce硬件平台、Tessent硅生命周期管理、Calibre设计方案、Catapult、Aprisa、mPower、Oasys-RTL、PowerPro、模拟FasrSPICE平台、Eldo、Kronos、ModelSim、Questa等； 2.IC封装设计和验证：XpeditionIC封装设计、2.5D/3D衬底集成、封装仿真、3DDRC/LVS验证、3DIC、Calibre3DSTACK等；3.电子系统和PCB设计和制造：Xpedition Enterprise、PADS、HyperLynx、VALOR等。 除了以上简要介绍的三巨头外，下面这张图清晰地展现出全球EDA产业的竞争格局，大致分为三个梯队。 EDA三巨头将垄断全球超过80%的市场，每家都有所谓的全流程EDA产品系列，在特定细分领域占据绝对主导地位，明显属于第一梯队； 第二梯队的EDA企业拥有部分领域的全流程EDA工具，且在局部领域具有绝对优势，例如Keysight在电磁仿真和射频综合领域、华大九天在FPD面板领域，这一梯队的企业占据约15%的市场份额。除了ANSYS和Altium被并购外，跻身第二梯队的企业还有是德科技、ZUKEN、SILVACO、PDFSOLUTIONS，以及国内的华大九天和概伦电子等； 第三梯队的EDA公司主要聚焦于某些特定领域的点工具，还难以形成全流程EDA工具链，整体规模和产品完整度与前两类的企业存在明显差距。该梯队的企业数量很多（远超过50家），一般营收不超过5000万美元， 合计起来的市场份额大约在5%左右。当然，这个梯队还可以细分出不同的档次，比如国内的广立微、芯华章、合见工软、鸿芯微纳和芯和半导体等都在各自擅长领域拥有核心技术、独特产品和客户基础，有的已经开始筹划上市。 四、全球IP上市公司TOP 3 挑选的这三家代表性IP厂商分别是： Arm：全球处理器IP老大Arm的203年营收为28.17亿美元，占据了整个IP市场的42%。2022和2023年相比此前的5年营收明显增长，这要得益于Arm处理器IP授权业务在AI、数据中心和智能驾驶等高性能计算领域的应用需求强劲。 Arm的IP授权方式有FlexibleAccess、标准授权和架构授权等。其IP产品类型包括处理器内核IP、系统IP、物理IP、安全IP及各种子系统IP。其中处理器IP包括Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M、Ethos-NPU、Neoverse，以及Immortalis和Mali GPU等。 AlphawaveSemi：这家专注于高速互联接口IP和Chiplet的IP供应商过去3年享受到了AI应用爆发式增长带来的红利，其2023年营收为3.22亿美元。 CEVA：这家专注于RF、无线通信和IoT市场的IP供应商过去几年经历了转型的痛苦，营收没有明显增长，其2023年营收为9742万美元，相比2022年还有下降，预计2024年略有增长，在1亿美元左右。 CEVA的IP产品包括：面向5G和蜂窝移动应用的基带处理器IP系列（PentaG-RAN/PentaG2/XC4500/XC16/BX2）；面向无线连接IoT应用的蓝牙和WiFi IP系列（Bluebud/Dragonfly NB2，以及RivieraWavesBluetooth/WiFi/UWB）；面向嵌入式AI和计算机视觉应用的NeoPro-M/S、XM6、SensPro）；面向语音和音频应用的DSP系列IP（Bluebud/BX1/BX2）；系统和安全IP等。 全球IP产业的并购不像EDA市场那样活跃，过去几年TOP10供应商相对稳定，这可能跟IP市场自身的性质有关。 龙头老大Arm虽然经历了退市、被收购和再上市的资本市场风风雨雨，但其处理器架构和IP一直是移动通信芯片厂商的首选，最近2年又把握住智能驾驶和AI应用的浪潮，随着基于Arm架构的PC和服务器CPU逐渐餐食传统x86市场，我们可以预见Arm的未来增长仍然十分乐观。 新思和Cadenc