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2023年，为提升国内芯片企业在全球范围的影响力，促进和记录国内芯片的技术、市场应用进程，芯师爷特别策划《2023年硬核芯产业专题报告》。
在《2023年硬核芯产业专题报告》中，芯师爷对芯片IP、EDA、MCU、智能芯片、存储芯片、射频芯片、功率器件、通讯芯片、电源管理芯片、信号链芯片、处理器芯片、传感器等12类芯片产品领域进行调研，通过分析各芯片领域技术概况、市场格局、发展趋势、代表企业、代表产品概述，以及应用方向等，力求展示现阶段国内半导体产业发展情况。
本篇为系列专题报告之《由点及面加速迸发，国产EDA如日方升》，内容为2023年国内EDA产业报告及产品选型参考。以下为报告全文：
EDA行业概述
1.1、EDA的定义
EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化）是集成电路领域的上游基础工具，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，贯穿于集成电路设计、制造、封测等环节，是集成电路产业的战略基础支柱之一，素有“半导体产业皇冠上的明珠”之名。
1.2EDA工具分类
EDA产品线繁多，按照集成电路产业链划分，集成电路EDA工具可以分为制造类EDA工具、设计类EDA工具及封测类EDA工具。
根据EDA工具的应用场景不同，又可以将EDA工具分为数字设计类、模拟设计类、晶圆制造类、封装类、系统类等五大类。
图1：EDA工具应用场景,资料来源：公开资料整理
中国EDA市场竞争格局
2.1海外巨头高度垄断，国产替代打开EDA新局面
EDA市场规模相对较小，约为百亿美元，但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。根据SEMI统计，2020年全球EDA市场规模为114.67亿美元，同比增长11.62%。2012-2020年全球EDA市场规模复合增速为7.28%，呈现较为稳定的持续增长态势[1]。
作为典型的技术驱动行业，EDA对研发投入、研发人员、用户协同等都有较高要求，具有较强的行业壁垒：70%以上的市场份额，都被Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登电子）、Mentor（明导国际，被西门子收购后更名Siemens EDA）三巨头垄断。
TrendForce公布统计数据显示[2]，2021年Synopsys、Cadence、Siemens EDA分别占据32%、30%和13%的全球市场份额，合计市场份额为75%。纵观全球EDA软件市场，预计2020年至2024年市场规模将从81亿美元增长至136亿美元，复合年增长率为13.8%。
图2：2021年全球EDA软件市场份额,资料来源：TrendForce
2022年，美国宣布对14nm或以下制程的EDA工具出口限制供应，给原本就严峻的国产EDA 发展形势带来了更多的不确定性，我国发展EDA行业必要且迫切，中国 EDA在封锁的桎梏中，踏上了跨越鸿沟的路，开始有机会依靠市场机制，来解决卡脖子问题。
国产EDA行业在需求、供给和政策的三重驱动下，国内EDA企业如雨后春笋般成立，据统计数量已多达120余家，诞生了以华大九天、概伦电子、广立微、芯华章等为代表的领先企业与黑马企业，在短短几年内取得了显著进步，并且在某些领域已经具备了与国际领先企业竞争的能力。
图3：我国EDA厂商产品布局梳理（部分）,资料来源：企业官网、公开资料
与国际市场相比，中国EDA市场规模较小，但增长迅速。根据中国半导体行业协会预测[3]，2025年我国EDA市场规模将达到184.9亿元，2020-2025年年均复合增速为14.71%。但由于我国EDA起步较晚，本土EDA产品在性能与技术方面与国际龙头相比仍存在较大差距，国内市场份额基本为海外厂商所占。
图4：2021年中国EDA市场企业份额占比,资料来源：赛迪顾问
可喜的是，海外EDA三大厂商在中国的市场份额合计约为77.7%，已经低于早些年的80%。华大九天的市场份额更是高达5.9%，超越另外两大国外EDA企业 Ansys、Keysight，位居第四名。根据华大九天披露，其在本土EDA企业国内市场份额占比保持在50%以上推算，国产EDA在国内的市场份额合计已超过10%。
图5：2022年中国EDA上市企业财务数据,资料来源：企业2022年年度报告
从头部EDA厂商披露的财报来看[4]，华大九天2022年营业收入同比增长37.76%，净利润同比增长33.17%；概伦电子2022年营业收入同比增长43.68%，净利润同比增长56.92%；广立微2022年营业收入同比增长79.48%，净利润同比增长104.01%；三家上市企业均表现出良好的发展态势。
2.2 国产EDA实现突破，支撑高端芯片研发
图6：全球EDA厂商最先进制程一览（部分）,资料来源：公开资料整理
华大九天、概伦电子、广立微、思尔芯等从海外EDA三巨头业务链的夹缝中切入市场，再次推动EDA国产化，在先进制程方面也有不俗的表现：作为国内唯一能够提供模拟电路设计全流程EDA工具的本土企业，华大九天模拟全流程整体可支持28nm及以上制程设计，其中电路仿真工具可支持5nm，晶体管级电源完整性分析工具可支持14nm；概伦电子的EDA技术可以支撑7nm/5nm/3nm等先进工艺节点下的大规模复杂的IC设计和制造，但无法实现EDA全领域的自主可控。
国内EDA资本市场，加速向前
近几年，国内EDA企业数量、融资案例数量和金额、产品与技术发布都呈快速增加态势，多家EDA公司纷纷抢滩登陆二级市场，我国EDA行业正以前所未有的速度驶入发展的快车道。据芯师爷不完全统计，2022年至2023年10月期间，中国EDA行业发生融资事件超20起，融资企业超16家，融资规模或超20亿元。
图7：2022至2023国内EDA融资事件一览，资料来源：公开资料整理
其中初期轮次融资占65%，共17起。投资事件投后估值主要集中于0-15亿人民币，大多数为5亿元以下，3家企业投后估值在15-30亿人民币，仅1家企业投后估值达70亿人民币。值得注意的是，芯华章和芯瑞微两家公司在此期间均拿下了多轮融资。
然而，EDA工具和设计流程的研发投入巨大，需要大量前期基础研究和迭代优化，投资回报周期较长，但国内资本更倾向快速产出和回报的领域，难以持续提供EDA领域所需的巨额研发资金投入。
同时，国内缺乏一批专注EDA等电子设计工具领域的风险投资基金，无法形成持续推动产业创新的资本力量，这导致国内EDA企业资金链长期处于高度紧张状态，严重制约了工具和流程优化迭代的速度，难以跟上国际先进水平，需进一步拓宽融资渠道，改善资本环境，为EDA创新发展提供坚实的资金保障。
在企业IPO方面，由于国内大部分EDA企业处于发展初期，仅概伦电子、华大九天和广立微3家企业已完成IPO，补全了EDA上市公司空白。
图8：国内EDA上市企业一览，整理来源：公开资料整理
国内EDA行业发展的困境与挑战
随着摩尔定律的推进，芯片的集成度越来越高，晶体管数目呈指数级增长。这为EDA软件开发带来了两方面挑战：第一，超大规模集成电路设计的复杂性大幅提高，使EDA软件面临巨大的性能压力。EDA软件需要处理亿量级门电路和复杂的时序约束，对算法优化、软硬件协同都提出了更高要求。第二，进程技术的迭代也给EDA工具带来影响，新工艺的物理效应和设计规范需要EDA软件进行适配。历经光刻、化学增强、栅隔绝等技术革新，EDA亟需不断升级以承受先进工艺的压力。
因此，摩尔定律所驱动的芯片集成度提升，导致了EDA软件需处理更大规模的设计复杂性，并不断适配新兴工艺技术。这成为EDA软件开发日益艰巨的根本驱动力，也推动着EDA软件向更智能、高效的方向发展。
4.2人才是限制国产EDA发展的第一要素
《中国集成电路产业人才发展报告（2020-2021年版）》显示[5]，2020年我国直接从事集成电路产业的人员约54.1万人，同比增长5.7%。其中，设计业、制造业和封装测试业的从业人员规模分别为19.96万人、1812万人和16.02万人。预计到2023年前后，全行业人才需求将达到76.65万人左右，集成电路行业人才或存在20多万人的缺口。
芯师爷经调研发现，我国半导体行业发展中的人才局限，主要体现在对专业能力强和工程经验丰富的高端芯片人才有着大量需求，其中3年芯片设计研发工作经验是起步要求，5年及以上则为性价比最佳选择，但这类高端人才既稀缺又不易快速培养。在行业内核心研发和工程师队伍中，中青年技术骨干明显不足，无法获得持续人才资源补充。
另外，高端人才流动性高、容易流向薪酬更高的企业等，难以实现核心人才的长期固定，且培养成本也颇为高昂。行业人士表示，培养一个EDA人才，从高校课题研究到能够真正实践从业，往往需要十年的时间。由此可见，EDA乃至半导体行业普遍存在人才供给短板问题，已严重制约了行业技术创新和产业发展，必须从根本上完善人才培养机制、建立人才激励体系，才能为行业发展提供坚实的人才保障。
4.3海外EDA用户粘性强，需打破生态壁垒
国内EDA企业与国际先进水平还存在较大差距，不仅体现在无法完全匹配芯片设计的需求，还体现在EDA生态发展仍不成熟，制约了国产化进程，需要通过以下多个方面切入，进一步完善顶层设计，推动形成良性竞争的产业生态，从而加速用户使用国产EDA工具的进程。
分工合作：国内任何一家EDA公司都无法覆盖整个EDA产业链，各自都有自己专注和擅长的领域。不同EDA公司可以根据自身的专长和擅长领域进行分工合作，各司其职，互相补充，形成一个完整的产业链。
行业标准建设：大部分国内EDA企业仍在使用基于美国几大EDA公司定义的行业标准和行业基础，亟需联合上下游合作伙伴，共同参与制定行业标准和规范，提高产业链的协同效率和互操作性，促进国产EDA工具的广泛高效应用。
EDA人才培养和自主EDA应用：高校作为人才培养的基地，需要依托校企联合、校地共建的产教融合创新培养模式，引进EDA大学计划，促进产教融合的EDA人才培养与自主EDA应用，打造EDA产教融合创新平台。如华大九天通过各类合作方式向至少四百余家高校提供提供软件产品和课程服务，一年至少有3000名师生在使用华大九天的国产EDA工具。此外还有概伦电子、国微芯、速石科技、嘉立创、芯思维等多家国产EDA企业联合高校展开EDA人才培养工作，借助产学研一体化教学培养专项技术人才。
产业链协同模式：全产业链协同发展是EDA进步的基础，一方面，从设计到制造再到封装测试，每一个环节都需要EDA工具支持。另一方面，只有EDA工具与主流芯片设计公司、晶圆制造商、封装测试公司等保持密切合作，才能及时了解产业链用户的实际需求，从细节入手不断优化工具，实现产品性能、功能、质量等方面的提升。其中，EDA、Fabless和Foundry是芯片制造的铁三角，尤其是Foundry厂商，需要与EDA形成相对比较紧密的匹配度和结合度，从各自擅长的方面解决问题，共同升级迭代，最终推动行业生态的建设。
图9：产业链协同发展，整理来源：公开资料整理
EDA行业未来发展展望
在5G和万物互联的新时代，海量的数据需要符合应用场景的算力来实现它的价值。而算法到算力的快速实现是半导体和系统公司实现差异化，提高竞争壁垒重要途径。AI大模型极度依赖算力，算力芯片复杂度和数量需求急剧上升，变相提升了EDA需求。另一方面，AI技术也可以优化EDA工具，进一步提升芯片设计的效率。
据Cadence的报告显示，机器学习在EDA的应用可以分为四个方面：数据快速提取模型；布局中的热点检测；布局和线路；电路仿真模型。基于深度学习等前沿AI技术的EDA工具，能够实现对庞大设计空间的深度学习和超高维建模，并以此指导芯片设计全流程的智能选择和优化，大幅提高设计效率和质量；另外，AI技术还可用于收集和学习大量的设计经验数据，实现对设计问题的模式识别及智能诊断，辅助工程师完成设计闭环；
总体来说，AI为EDA工具提供了实现从“自动化”向“智能化”跨越的可能性，带来空前的深度升级和颠覆机遇，将大幅推进整个EDA产业的智能化转型。
今年，Synopsys宣布推出业界首个全栈式AI驱动型EDA解决方案Synopsys.ai，涵盖设计、验证、测试和模拟电路设计阶段，以实现行业领先的功耗、性能、面积（PPA）目标和良率，并覆盖从架构设计到制造的整个设计流程。
国内亦不逞相让，加速布局AI+EDA路线，试图实现弯道超车。如隼瞻科技则已将AI+EDA引入产品WingStudio当中，通过人工智能技术的深度介入，实现架构探索的自动化，从而“进化”出PPA最优的处理器架构；奇捷科技在AI方面也已经开展相关的研究工作，核心的关注点是如何利用AI提高ECO的质量，优化逻辑补丁的尺寸等核心算法性能，未来将有基于AI技术的EDA产品推向市场；芯华章成立了国内首家EDA企业研究院，计划三年投入超亿元开展行业共性和前沿技术的开发，已经在AI辅助EDA设计和验证等多个方向上开展研发，以推动下一代EDA
2.0的发展。
5.2 EDA上云，渐入佳境
随着云计算时代的到来，转云成为软件企业确定性的发展趋势，这种趋势同样蔓延到了EDA领域，云平台的应用模式的变化，也越来越多得到产业的认可。多家EDA企业向芯师爷表示，EDA工具上云可以提供灵活弹性的计算资源，提升设计团队多地点协作的时效，实现对各类工具的无缝连接，同时降低用户自身的IT基础设施运维成本。但也需要注意数据安全、网络依赖性增加等潜在风险，在获得云服务优势的同时保持风险意识，制定切实可行的应对策略，使EDA上云发挥最大效益。
5.3把握EDA+IP双命脉，提升市场竞争力
随着芯片复杂度的不断提升，越来越多的半导体企业开始意识到，只有IP核与EDA工具形成正向循环促进，设计效率和质量才能不断提高，充分发挥两者互补协同作用，对IC设计自动化实现质的飞跃具有重要意义。Synopsys的2021财年报告显示[6]，其“EDA+IP”的收入占比已达90%左右，其中EDA收入占比为58
%，IP授权收入占比35%。
国内同样开始有EDA企业选择了这种发展路线，如合见工软即在EDA新国产多维演进论坛上发布了多款全新国产自主自研的EDA与IP产品，力求在数字芯片全流程EDA工具与设计IP、系统级领域达到多维演进、广泛布局；隼瞻科技充分利用自身丰富的半导体IP资源和强大的EDA设计工具，向客户提供基于DSA专用处理器子系统的芯片定制设计服务，在行业下行周期迎来逆势增长，预计今年将实现数千万的营收；专注打造数字IC前端仿真EDA工具链的九霄智能同样表示，将在未来逐渐形成以EDA工具授权、芯片IP授权、设计服务相辅相成的业务模式。
5.4加快收购兼并步伐，完善产品线
回望全球EDA头部厂商的发展历程，不难发现Synopsys、Cadence、Mentor三巨头的产品线完善离不开对多家EDA点工具公司的收购：Synopsys进行了近百次收购，Cadence在五十年间完成了超过70次收购，Mentor自身更是被西门子以45亿美元收购后更名为Simens
EDA，前后进行了近50次收购。
无独有偶，国内EDA企业的发展同样离不开收并购，借助政府部门和监管机构对头部企业的重点扶持，通过对合适点工具EDA企业的直接并购整合以及间接股权投资，加速推动打造EDA全流程工具链。
以概伦电子为例，先后完成了对博达微、Entasys和芯智联科技的收购整合，并直接投资了伴芯科技，还通过对外合作设立专项产业投资平台，先后投资了启芯软件、新语软件、东方晶源、泛利科技、鸿之微、上海思尔芯等数家EDA产业链相关企业。
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资料来源
[1]调研机构SEMI.org
[2]TrendForce，New US EDA Software Ban May Affect China's Advanced IC Design
[3]调研机构赛迪顾问
[4]华大九天、概伦电子、广立微，2022年年度报告
[5]中国集成电路产业人才发展报告（2020-2021年版）
[6]Synopsys，2021财年报告
注：以上资料及数据截至2023年10月。因篇幅限制，本报告“代表企业及产品选型参考”中仅展示由所列举企业提供的官方资料。
如有更多该领域未提及的企业和芯片产品可供市场选型，请将贵司简介及联系方式发至邮箱：news@gsi24.com。收到企业资料后，我们将在后续更新的系列报告中展示该领域更多“代表企业及产品选型参考”。
报告作者：吴澄悦（Valencia.Wu）
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