国产EDA工具领军企业

公司基本情况(人民币) 投资逻辑 华大九天：中国大陆唯一可以提供全流程EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）工具的厂商。公司实现了模拟芯片设计和平板设计全流程EDA工具覆盖，布局了数字电路设计和晶圆制造领域的部分关键点工具。2021年实现营收5.8亿元，实现归母净利润1.4亿元，为本土营收体量最大的厂商。 EDA行业：EDA工具战略意义重大，美国三大巨头垄断，国产替代加速。 根据ESDAlliance，2021年全球EDA市场规模为130亿美元，我国规模为120亿元人民币，因为软件授权的商业模式，其周期性较半导体行业整体而言偏弱。全球前三大EDA厂商Cadence、Synopsys、西门子EDA占据了全球78%，国内77%的市场份额，高研发打造高壁垒，持续不断并购完善产品局部。目前EDA国产化率低于10%，EDA作为半导体产业关键基础软件，战略意义重大，国际形势迫使EDA国产化快速发展，同时我国集成电路设计也每年保持20%以上增速，设计公司数量从2018年的1700家增加到2810家，带来国产化快速渗透机会。 公司产品线布局广泛，模拟类全流程完善，数字类发力补全关键点工具。公司创始团队参与设计中国第一款具有自主知识产权的“熊猫”EDA，技术实力雄厚。产品技术国内领先，模拟设计EDA支持 28nm 制程，数字电路仿真等工具支持 5nm 制程，已满足大多数市场需求，平板设计EDA技术全球领先。EDA的发展需要上下游紧密协作，公司与国内外主要集成电路设计企业、晶圆制造企业华虹、平板厂京东方等建立了良好的合作关系 。预计2022-24年营收分别为7.7/10.2/13.3亿元，同比增长32%/33%/32%。 IPO发行1.09亿股，实际募资35亿元，重点强化数字设计验证能力，打造全流程设计平台。公司本次募集资金投资项目将提升现有EDA工具的功能、性能、容量等，进一步增强模拟设计和仿真领域优势，同时开发数字电路新产品和技术，填补国内EDA工具关键领域空白。 投资建议 预计2022-24年营收7.7/10.2/13.3亿元，归母净利润1.8/2.3/2.8亿元，同比增长34%/27%/22%，对应EPS为0.34/0.43/0.52元，以发行价32.69元测算，公司2022-24年PE分别为96/77/63倍，低于可比公司平均估值。 给予2022年150倍PE，预期合理市值276亿元，目标价51元/股。 风险提示 研发进展，产品迭代速度不及预期的风险；技术人员流失风险；国际贸易摩擦风险；占归母净利润较高的政府补助不可持续的风险。 一、EDA软件行业：不可或缺的设计工具，国产替代势不可当 1、EDA软件：集成电路设计与生产不可或缺的支撑 EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）是利用计算机辅助设计软件，来完成集成电路的功能设计、验证、物理设计(布局、布线、版图等)等流程的设计方式。工程师利用EDA工具，将芯片的电路设计、性能分析、设计出IC版图的整个过程交由计算机自动处理完成，EDA包括电路系统设计、系统仿真、设计综合、PCB版图设计和制版的一整套自动化流程。EDA的应用包括模拟电路、数字电路、FPGA、PCB、面板等多个领域的设计工作。 集成电路EDA工具可以分为制造类、设计类（数字和模拟）和封测类EDA工具。制造类EDA是晶圆厂借助器件建模及仿真、良率分析等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（Process Design Kit）或建立IP和标准单元库等方式提供给集成电路设计企业。设计类EDA工具是基于晶圆厂提供的PDK或IP及标准单元库为芯片设计厂商提供设计服务。广义的EDA还包括PCB、平板显示设计工具、系统仿真及原型验证和CPLD/FPGA等设计工具等。 图表1：集成电路设计和制造流程、关键环节及相应EDA支撑关系 PDK是一组描述半导体工艺细节的文件，由晶圆代工厂提供，供芯片设计EDA工具使用。PDK一般会包含反映制造工艺基本的元素：晶体管、接触孔，互连线等。PDK的内容中包括设计规则文件、电学规则文件、版图层次定义文件、SPICE仿真模型、器件版图和器件定制参数等。 集成电路的复杂程度提升推动EDA发展。单个芯片内部的晶体管数量在“摩尔定律”的推动下每18个月翻一倍，如今 5nm 的芯片可以容纳125亿个晶体管，需要一套高度自动化的设计工具与设计流程来完成电路设计、版图设计、版图验证、性能分析等工作。目前海外成熟的EDA公司都对各类IC设计流程的各个环节实现了全覆盖。 以数字IC设计EDA工具为例，主要分为IC前端设计（逻辑设计：从设计需求到输出门级网表电路，前端设计主要流程包括规格制定、详细设计、HDL编码、仿真验证、逻辑综合、静态时序分析、形式验证）和后端设计（物理设计：从门级网表电路到输出IC设计版图，后端设计的主要流程包括可测性设计、布局规划、时钟树综合、布线、寄生参数提取、版图物理验证）两个部分。 图表2：数字IC设计EDA工具前端逻辑设计和后端物理设计 2、全球市场规模130亿美元，国内市场120亿元人民币 EDA行业占整个集成电路行业市场规模的比例虽然较小，但以百亿美元左右规模体量，支撑和影响着数千亿美元的集成电路行业。受益于先进工艺的技术迭代和众多下游领域需求的驱动，全球EDA市场规模呈现稳定上升趋势。根据ESDAlliance统计，2021年全球EDA市场规模为130亿美元，同比增长13%。根据中国半导体行业协会的数据，2021年中国EDA市场规模约120亿元人民币，同比增长29%，约占全球市场份额的14%。 图表3：全球EDA2021年市场规模约为130亿美元 图表4：国内EDA2021年市场规模约为120亿元人民币 2020年EDA全球各主要市场收入中，美洲地区最大，其次是亚太地区。 2020年，美洲市场销售收入接近49亿美元，占整个EDA收入的比重为43%。 亚太地区占总收入的比重为35%，其中最主要的市场是中国大陆和中国台湾。细分领域看，计算机辅助工程与IP核为EDA主要的销售部分，各环节占比基本保持稳定。根据ESD Alliance，IP核的交易为EDA产业交易规模最大的一部分，在2020年占据着35%的市场份额；其次则是计算机辅助工程，占比为32%；而物理设计与验证、PCB和MCM则分别占据21%、9%的市场份额。 图表5：北美为EDA第一大市场 图表6：IP核和计算机辅助工程为EDA主要细分领域 3、美国公司垄断，高研发打造壁垒，持续并购扩张 EDA行业市场集中度较高，国际三大EDA巨头Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登电子）和Siemens EDA（2016年收购Mentor Graphic）垄断。上述三家公司属于具有显著领先优势的第一梯队,全球市场占比接近80%。华大九天与其他几家企业，凭借部分领域的全流程工具或在局部领域的领先优势，位列全球EDA行业的第二梯队。第三梯队的企业主要聚焦于某些特定领域或用途的点工具，整体规模和产品完整度与前两大梯队的企业存在明显的差距。 图表7：全球EDA市场被三大巨头Synopsys、Cadence和Siemens EDA垄断 图表8：2020年全球EDA工具竞争格局 图表9：2020年国内EDA工具竞争格局 海外公司中，三巨头均具备提供全套的芯片设计EDA解决方案的能力，但在具体的细分领域和应用中竞争力有差异，拥有不同的优势产品。 1)Synopsys：公司成立于1986年，总部位于美国加州。Synopsys的产品线是三巨头中最为全面的，从前端设计起家，收购Avanti进入后端设计领域，其优势在于数字前端、数字后端和验证测试； 2)Cadence：公司于1988年由SDA与ECAD合并成立，总部同样位于美国加州，其优势在于模拟和混合信号的定制化电路和版图设计； 3)SiemensEDA（原Mentor Graphics）：公司成立于1981年，总部位于美国俄州威尔森维尔 ，2016年 ， 西门子以45亿美元收购Mentor Graphics，并入西门子数字化工业软件部门，之后西门子又先后收购了SOLIDO、COMSA、UltraSoC等EDA公司，进一步丰富了公司的产品线。优势在于物理验证领域优势较为突出，在印制电路板方面也有一定优势。 EDA行业研发费用占比营收比例高达30%-40%，构筑高壁垒，毛利率达到80%上下。EDA需要对数千种情境进行快速设计探索，涉及计算机、数学、物理、以及集成电路设计制造等多学科的结合应用。我们认为EDA公司的发展需要进行长时间的技术研发投入、人才培养和专利积累。头部企业对EDA的长期高强度的研发投入成为其保持长久竞争力的关键因素之一，Synopsys长期研发费用占比维持在35%左右， 毛利率约在80%上下； Cadence研发费用占比约在40%，毛利率较Synopsys略高。 图表10：Synopsys和Cadence研发投入占比在30%-40% 图表11：Synopsys和Cadence毛利率在80%上下 龙头EDA企业通过并购扩张，产品线快速完善。EDA的发展史就是一部并购史，三巨头之一的Cadence本身就是在1988年由ECAD Systems和SDA Systems两个公司合并而成的。以Cadence/Synopsys/Mentor为代表的EDA企业，在过去的30年中，发生在EDA行业的并购近300次。EDA公司并购一方面想要扩充自己的产品线，另一方面将竞争对手扼杀在萌芽中。2001年Synopsys收购Avanti，一举补齐了数字集成电路EDA全流程技术，获得了后端布局布线近四成的市场 ；2008年Synopsys又通过收购Synpicity成功进入FPGA和快速增长的原型市场。 图表12：Synopsys近百余次的并购完善产品布局 4、国产替代加速，国产EDA厂商迎历史性机遇 美国对中国EDA软件技术的封锁，促使国内EDA企业加快研发进度，打开国内市场。EDA行业三巨头Synopsys、Cadence和Siemens EDA的总部均在美国，美国在EDA行业中占据主导性地位。1993年华大电子成功研发了中国历史上第一款自主知识产权的EDA工具“熊猫ICCAD系统”。1994年，美国就取消对中国的EDA限制，国内企业均使用外购EDA软件，使国产EDA软件技术发展停滞。2018年以来美国商务部对中兴通讯和华为等公司的限制，为国内EDA企业加快研发进度，进一步打开国内市场提供了机遇。 图表13：美国在EDA行业中占主导地位，中国EDA失去的20年 随着中国集成电路产业的快速发展，中国的集成电路设计业收入、设计企业数量快速增加，EDA工具作为集成电路设计的基础工具，也将受益于高度活跃的下游市场，不断扩大市场规模。 图表14：中国集成电路设计业收入保持20%以上增长 图表15：中国芯片设计企业数量持续增长 EDA行业是人才密集型行业，我国本土企业人才数量持续提升。EDA行业是技术和人才密集型行业，技术要求复杂，产品研发难度大，需要研发人员具备计算机、软件开发、集成电路、物理等多方面的专业知识，行业壁垒高，培养一个EDA人才大约需要10年的时间。2018年到2020年，虽然境内外资企业的中国EDA行业人才数量高于本土企业的人才数，但是差距在日渐缩小。国产EDA销售额也在逐步扩大：2018-2020年，EDA领域国内市场总销售额分别为2.8亿元、4.6亿元和7.6亿元，公司在EDA领域市场份额稳居本土EDA企业首位，份额占比保持在50%以上。 图表16：中国EDA企业数量持续快速增长 图表17：本土企业人才数量大幅增长 图表18：国产EDA工具境内外的销售情况 图表19：华大九天国内EDA龙头，