如何看懂EDA？七问七答国产 EDA 行业

EDA在半导体细分领域中具有较强的战略地位，本报告就投资者关注的EDA行业的相关问题作详细解析。

一、如何理解EDA行业的产业价值？EDA工具贯穿半导体产业链各个环节，并且是半导体行业不可或缺的重要研发和生产类工具，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。没有EDA工具的助力，现今的大规模集成电路设计和制造等都将面临产业停摆的境地。考虑到EDA行业全球的寡头垄断格局，自主可控的动力亦将倒逼国产EDA迅速发展，以实现国内半导体的产业链安全。

二、EDA行业商业模式如何？定期授权的商业模式让EDA成为半导体行业中较为稳健的细分领域，亦让EDA行业具有长期价值属性。海外龙头EDA厂商新思科技和铿腾电子均有近40年的发展历史，且近10年的营业收入仍保持稳健增长，虽然新思科技和铿腾电子是行业龙头，产品线已经成熟，并且在全球EDA市场上占据垄断地位，但是其业绩增速仍然维持在较高的水平。

三、如何看待全球和国内EDA行业的市场规模和成长性？根据 SEMI 统计，2020 年全球 EDA 市场规模为115 亿美元，同比增长 11.63%；根据中国半导体行业协会的数据，2020 年中国 EDA 市场规模约 93.1 亿元。根据赛迪智库数据，2018-2020年年，全球EDA市场规模分别为62.2、65.3、72.3亿美元。2019年、2020年增速分别为5.0%、10.7%，增速有明显提升趋势，分地区看，各地区保持稳健增长，亚太地区增速明显。国内EDA需求处于快速成长期， EDA行业发展的主要驱动力来源于半导体行业发展以及摩尔定律的不断往前推进，EDA商业模式本质上是服务于半导体企业的研发工作，通过销售License、IP和技术服务盈利，即EDA行业的发展受益于半导体企业数量以及研发投入的增长。

四、如何理解单点EDA工具和全流程EDA工具？复盘海外巨头新思科技和铿腾电子的发展历史可见，单点工具的绝对竞争力是EDA公司的立身之本，如新思科技的逻辑综合工具等，我们认为单点工具是EDA公司发展的起点，只有在具有足够强的单点工具的基础上，才能去谈全流程EDA工具的开发。在单点EDA工具中，我们认为国内EDA企业最好从仿真和验证类工具作为突破口，我们看好在某一细分单点领域具有较强竞争力，并且借助内生研发和外延资本力量不断由点及面拓展产品线的国产EDA公司，同时也看好具有全流程EDA工具并且获得客户不断迭代升级机会的国产EDA公司。

五、DTCO是什么，价值几何？DTCO（Design Technology Co-optimization，电路设计与工艺协同优化）指的是半导体工艺和具体电路设计做协同优化的方法和思路。随着摩尔定律和先进制程的不断推进，DTCO已然成为EDA行业发展的新趋势。DTCO是一种帮助半导体晶圆厂在先进工艺开发中降低成本和上市时间的方法。以新思科技DTCO解决方案为例，Synopsys DTCO 解决方案可使用功率、性能和面积（PPA）设计指标对新晶体管架构、材料和其他工艺选项进行有效评估和选择。DTCO贯穿设计与制造环节的多点工具，具备DTCO工具实力的EDA公司具备生态壁垒。通过DTCO，芯片设计厂商对于工艺开发将会有越来越多的参与度，对于EDA厂商而言，客户群体亦进一步得到扩展。我们认为DTCO是未来EDA行业发展的重要方向。

六、国内EDA放量时点什么时候到来？将EDA列入禁令对于美国来讲，是对我国半导体产业代价最小、效果最好的打击手段。2019年5月，HW被制裁，EDA软件无法升级，设计和制造均受到限制，此背景下，国内EDA产业不得不独立自主。当前大部分国内EDA公司的产品需要得到头部半导体企业的背书，才能更为顺利地向其他半导体企业进行推广，因此，我们认为头部半导体厂商所用的相关EDA工具跑通的时点就是国产EDA放量的时点，根据我们产业链调研了解到，国内大部分具有EDA产品的企业已经在积极寻求客户的迭代和认证机会。

七、国内EDA公司如何估值？我们认为国内EDA公司可以采用PS进行估值。从盈利模式看，EDA行业主要盈利模式为软件工具授权，此模式下，该类业务具有较强的客户粘性，同时，研发投入发生于产品收入之前，并且完全进行了费用化，因此会对当期的利润水平产生较大影响，亦即净利润的增长会滞后于营业收入的增长，因此PE估值会有失真，不能充分反映该类公司业绩成长性和发展阶段。从盈利能力看，虽然部分公司已经实现盈利，但是仍处于发展早期阶段，盈利能力尚不稳定，为实现产品在市场上突破并拥有国际竞争力，国内EDA公司需要保持较高的研发投入、销售费用等，从而导致期间费用保持在较高水平，利润端或继续承压，从而导致PE估值失真。结合行业盈利模式、盈利能力稳定性等维度，我们认为国内EDA公司更适用PS估值，并且PS估值更能体现公司成长性等情况。

国产EDA公司梳理：

1）模拟设计类：模拟以及平板显示设计环节具有全流程EDA工具能力的华大九天、寄生参数提取及Signoff平台工具提供商行芯科技，针对模拟芯片设计流程中电磁场仿真工具的芯和半导体等；

2）数字设计类：数字后端设计布局布线产品提供商鸿芯微纳和立芯软件、数字设计ECO工具提供商芯行纪、数字前端验证和仿真等工具提供商芯华章、合见工业软件和汤谷智能、前端开发环境工具提供商九霄智能和若贝、数字前端形式验证工具提供商阿卡思微、形式验证和数字设计ECO工具提供商奇捷科技等；

3）射频类：芯和半导体、九同方等；

4）晶圆制造类：良率管理及电性测量领域的广立微、TCAD工具领域的珂晶达和鸿之微、良率优化和OPC工具提供商东方晶源和全芯智造等、无源器件建模仿真产品提供商芯和半导体等；

5）封装测试类：芯和半导体等；

6）系统类：原型验证领域的思尔芯和合见工业软件、硬件加速领域的亚科鸿禹和英诺达、PCB工具厂商立创、电子电气设计自动化和管理方案提供商奥肯思等、高速数字系统SIPI分析平台供应商芯和半导体等；

7）电磁热工程仿真类：芯瑞微、飞谱电子、芯和半导体等；

8）集成电路分析和设计服务：芯愿景等；

9）布局多家EDA公司的控股型公司：国微控股（港股上市）

产业发展风险提示：EDA市场规模相对有限、市场格局现状、国内EDA公司产品种类丰富度较低导致竞争风险及国产替代进度不及预期的风险；研发成果不达预期或者研发投入超过预期的风险；核心人员流失及技术人员成本上升风险。

一、如何理解EDA行业的产业价值？

EDA工具贯穿半导体产业链各个环节，并且是半导体行业不可或缺的重要研发和生产类工具。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。器件建模及仿真类工具就属于制造类EDA工具，晶圆厂（包括晶圆代工厂、IDM 制造部门等）借助器件建模及仿真、良率分析等制造类EDA工具来协助其工艺平台开发，工艺平台开发阶段主要由晶圆厂主导完成，在其完成半导体器件和制造工艺的设计后，建立半导体器件的模型并通过 PDK 或建立 IP 和标准单元库等方式提供给集成电路设计企业（包括芯片设计公司、半导体 IP 公司、IDM 设计部门等）。设计类EDA工具则是基于晶圆厂或代工厂提供的PDK或IP及标准单元库为芯片设计厂商提供设计服务，芯片设计厂商采用设计类EDA工具完成芯片的设计。封装类EDA工具主要是提供封装方案设计及仿真的功能，从而帮助芯片设计企业完成一颗芯片的全生命周期的设计服务。

总之，没有EDA工具的助力，现今的大规模集成电路设计和制造等都将面临产业停摆的境地。

另外考虑到EDA行业全球的寡头垄断格局，国产EDA渗透率仍然处于较低的水平，自主可控的动力亦将倒逼国产EDA迅速发展，以实现国内半导体的产业链安全。

二、EDA行业的商业模式如何？

EDA软件的收费模式为 “定期授权”模式，并且软件版本会存在定期的升级迭代。该收费模式有利于平滑行业内各厂商的营收情况，减轻下游行业波动影响。EDA软件通常会因半导体制程的精进、设计工艺的升级而做出相应的软件更新，每次更新后，下游IC设计厂商都需要对新版本进行重新购买以获得权限，授权的有效时长约在3年左右。相比于按下游芯片产量收费的“版税”模式，“定期授权”模式能够平滑EDA厂商的收入情况，使整个EDA行业保持平稳增长。根据IC Insights数据，2016-2020年全球IC市场整体CAGR为8.1%，2017年储存器市场供不应求，DRAM与NAND Flash需求大幅增长，导致该年IC市场增速达24.9%；2019年，DRAM和NAND Flash销售额下滑，拖累全球半导体市场下滑15.0%。相比之下，EDA市场增速保持稳定，根据ESDA数据，2016-2020年，全球EDA市场增速保持在4.3%-9.5%之间，CAGR为7.8%。

定期授权的商业模式让EDA成为半导体行业中较为稳健的细分领域，亦让EDA行业具有长期价值属性。海外龙头EDA厂商新思科技和铿腾电子均有近40年的发展历史，且近10年的营业收入仍保持稳健增长，虽然新思科技和铿腾电子是行业龙头，产品线已经成熟，并且在全球EDA市场上占据垄断地位，但是其业绩增速仍然维持在较高的水平，并且近十余年来，除了铿腾电子在2008-2009年全球金融危机期间出现营业收入的同比下滑外，其余年份均保持较为稳健的增长态势。

三、如何看待全球和国内EDA行业的市场规模和成长性？

市场规模方面，根据 SEMI 统计，2020 年全球 EDA 市场规模为115 亿美元，同比增长 11.63%；根据中国半导体行业协会的数据，2020 年中国 EDA 市场规模约 93.1 亿元。EDA是集成电路产业链的支点，具有重要杠杆效应。全球电子产品和半导体市场呈倒金字塔分布，顶层是数万亿美元体量的全球电子信息市场以及数十万亿美元的数字经济市场，而底层的支点则是70亿美元的EDA产业。EDA工具能够帮助设计人员在复杂的IC设计环节中降低设计难度，减少设计偏差，提高流片的成功率。EDA产值虽小，但其决定了整个产业的效率以及产品的质量，具有巨大的杠杆效应。一旦EDA产业受到冲击，整个集成电路产业的稳定性将会受到巨大影响。

全球EDA市场发展逐渐提速，亚太地区增速明显。根据赛迪智库数据，2018-2020年年，全球EDA市场规模分别为62.2、65.3、72.3亿美元。2019年、2020年增速分别为5.0%、10.7%，增速有明显提升趋势。分地区看，各地区保持稳健增长，亚太地区增速明显。2018-2020年，北美地区EDA市场规模分别为27.4、28.1、29.6亿美元，同比增速分别为2.55%、5.34%；而亚太地区受益于下游产业迁移趋势，市场规模整体增速明显，并与2020年超过北美地区，成为全球第一大EDA市场，近三年亚太地区市场规模分别为24.2、26.1、30.1亿美元，同比增速分别为7.85%、16.48%，远高于其他地区增速；欧洲地区近三年市场规模分别为10.6、11.1、12.3亿美元，同比增速分别为4.72%、10.81%。

国内EDA市场规模较小，但增长迅速。根据赛迪智库数据，2018年，我国EDA市场规模为44.9亿元，而在2020年，我国EDA迅速增长至66.2亿元，CAGR为21.42%，高于7.81%的全球增速。但由于我国EDA厂商起步较晚，在产品性能与技术水平方面均不占有，国内市场份额大多为国外厂商所占据。2018年，仅Synopsys、Cadence、Siemens EDA、Ansys等多家国外EDA巨头便占据了我国84.6%的市场份额，而到2020年，该比值上升至85.8%头部化趋势依旧明显。

国内半导体产业蓬勃发展，国内EDA需求处于快速成长期。从行业发展历史看，EDA行业发展的主要驱动力来源于半导体行业发展以及摩尔定律的不断往前推进。EDA商业模式本质上是服务于半导体企业的研发工作，通过销售License、IP和技术服务盈利，即EDA行业的发展受益于半导体企业数量以及研发投入的增长。根据中国半导体协会数据，2020年中国半导体设计公司数量达到2218家，相较上年大幅增长24.6%。从员工数量划分看，小于100人的IC设计公司占比较高，即初创类型的公司占比较高，中国半导体行业工程师数量20万左右，每个工程师带来的EDA需求大约在3700美元，相较于2018年两年复合增长约8%，那么粗略测算2020年来自中国半导体设计公司的EDA需求为7.4亿美元。

四、如何理解单点EDA工具和全流程EDA工具？

复盘海外巨头新思科技和铿腾电子的发展历史可见，单点工具的绝对竞争力是EDA公司的立身之本，如新思科技的逻辑综合工具等。我们认为单点工具是EDA公司发展的起点，只有在具有足够强的单点工具的基础上，才能去谈全流程EDA工具的开发。

另外，在单点EDA工具中，我们认为国内EDA企业最好从仿真和验证类工具作为突破口，因为仿真、验证类工具主要关系到的是工具的运行效率以及精度相关，如若能在效率和精度上比肩海外龙头的某些仿真和验证类点工具，该类工具就能得到客户的认可和购买。反观，流程类的EDA工具则难度最大，因为对于客户而言考核的指标主要是PPA（功耗、性能和面积），客户追求的是极致的PPA，只有满足客户PPA要求的流程类工具才有可能实现客户的认可和购买，即流程类EDA工具主要是“可用”与“不可用”的区别，因此相对单点仿真或者验证类工具而言，流程类工具的突破难度更大。对全流程EDA工具而言，客户试用和迭代机会将大大提升全流程EDA工具的“可用性”。

综上，我们看好在某一细分单点领域具有较强竞争力，并且借助内生研发和外延资本力量不断由点及面拓展产品线的国产EDA公司，同时也看好具有全流程EDA工具并且获得客户不断迭代升级机会的国产EDA公司。

五、DTCO是什么？价值几何？

随着摩尔定律和先进制程的不断推进，DTCO已然成为EDA行业发展的新趋势。DTCO（Design Technology Co-optimization，电路设计与工艺协同优化）指的是半导体工艺和具体电路设计做协同优化的方法和思路。具体而言，晶圆厂在开发新一代工艺时，会使用一些常规的电路设计来评估新一代工艺，同时，晶圆厂会与给合作的设计厂商提供评估版本的PDK（Process Design Kit），设计厂商使用PDK来设计电路，并且为晶圆厂提供反馈以帮助晶圆厂迭代工艺设计。

DTCO是一种帮助半导体晶圆厂在先进工艺开发中降低成本和上市时间的方法。以新思科技DTCO解决方案为例，Synopsys DTCO 解决方案可使用功率、性能和面积 (PPA) 设计指标对新晶体管架构、材料和其他工艺选项进行有效评估和选择。通过部署 DTCO，技术开发团队使用 Proteus Mask Synthesis 和 Sentaurus 光刻开发新的图案化技术，使用 QuantumATK 对新材料建模，使用 Sentaurus TCAD 和 Process Explorer 评估和优化新晶体管架构，并使用 Mystic 提取紧凑模型，然后使用从这些工艺选项衍生的设计规则来设计和表征带有 SiliconSmart 和 HSPICE 的标准单元库，并使用基于 IC Compiler II、StarRC、PrimeTime 和IC Validator。

DTCO工具的布局是EDA公司构筑生态壁垒的过程。我们认为EDA公司的发展之路可以分为四个阶段，第一阶段，EDA工具能够实现基本功能，并且实现“从无到有”的突破；第二阶段，EDA工具能够支持芯片的实际设计和制造过程，并且达到工艺开发需求及芯片设计指标，从而达到“可用”的水平，即产品基本可以实现商业化；第三阶段，EDA工具能够进一步帮助客户提升良率，并且实现设计制造流程的再优化，从而达到“好用”的水平，该阶段需要EDA公司突破部分技术壁垒，并且实现相关工具的较强竞争力；第四阶段，EDA工具体现核心价值，实现多工具协同优化，并且形成较高的技术和生态壁垒及客户依赖度高、替代成本高，DTCO贯穿设计与制造环节的多点工具，具备DTCO工具实力的EDA公司具备生态壁垒。纵观当前国内EDA公司，大部分公司仍然处于第一、二阶段，想要达到第三阶段需要更多的迭代升级和客户的支持，而第四阶段更是海外EDA巨头集中力量布局的领域。

通过DTCO，芯片设计厂商对于工艺开发将会有越来越多的参与度，对于EDA厂商而言，客户群体亦进一步得到扩展。随着摩尔定律的不断推进，下一代工艺开发成本不断提升，设计厂商使用新工艺成本亦不断提升，DTCO可以使得晶圆厂和芯片设计厂商保持紧密合作，降低半导体新工艺的开发和使用风险。

六、国内EDA放量时点什么时候到来？

将EDA列入禁令对于美国来讲，是对我国半导体产业代价最小、效果最好的打击手段。2019年5月，HW被制裁，EDA软件无法升级，设计和制造均受到限制，此背景下，国内EDA产业不得不独立自主。当前大部分国内EDA公司的产品需要得到头部半导体企业的背书，才能更为顺利地向其他半导体企业进行推广，因此，我们认为国内头部半导体厂商所用的相关EDA工具跑通的时点就是国产EDA放量的时点，根据我们产业链调研了解到，国内大部分具有EDA产品的企业已经在积极寻求客户的迭代和认证机会。

七、国内EDA公司如何估值？

我们认为国内EDA公司可以采用PS进行估值。从盈利模式看，EDA行业主要盈利模式为软件工具授权，此模式下，该类业务具有较强的客户粘性，同时，研发投入发生于产品收入之前，并且完全进行了费用化，因此会对当期的利润水平产生较大影响，亦即净利润的增长会滞后于营业收入的增长，因此PE估值会有失真，不能充分反映该类公司业绩成长性和发展阶段。从盈利能力看，虽然部分公司已经实现盈利，但是仍处于发展早期阶段，盈利能力尚不稳定，为实现产品在市场上突破并拥有国际竞争力，国内EDA公司需要保持较高的研发投入、销售费用等，从而导致期间费用保持在较高水平，利润端或继续承压，从而导致PE估值失真。结合行业盈利模式、盈利能力稳定性等维度，我们认为国内EDA公司更适用PS估值，并且PS估值更能体现公司成长性等情况。

考虑到国内EDA公司均未上市，我们参考海外主要的EDA龙头企业Synopsys、Cadence和Ansys等公司的股价走势及估值情况。从三家的历史股价走势看，基本均实现了数十倍的涨幅，属于名副其实的长牛股，这与EDA行业属性息息相关，主要原因系：1）EDA行业需求主要系半导体研发驱动，全球半导体行业过去数十年的蓬勃发展与EDA行业互相成就；2）EDA行业的商业模式为软件授权费用，客户群体稳定后每年的收入利润相对比较稳定，并且周期性较弱，以Synopsys年收入为例，即使经历08年金融危机后，Synopsys在2009财年收入端仍然实现了1.73%的增长；3）EDA公司的成长史亦是并购史，公司发展过程中不断收购和整合各类点工具，最终形成强大的平台化企业，而优先上市的公司的具有较强的资本先发优势。

从估值角度看，Synopsys和Cadence上市时PE和PS均较高，而且即使其成为国际EDA寡头垄断的龙头企业，当前PE和PS均处于历史较高水平。