2023年中国EDA行业词条报告

2023年中国EDA行业词条报告 作者：宋鹏 行业：头豹分类/信息传输、软件和信息技术服务业/软件和信息技术服务业/软件开发港股分类法/信息科技/软件服务 摘要：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。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。 1.EDA行业定义 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。EDA软件大幅提高芯片设计效率，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,使用全球最先进EDA产品设计5nm芯片，流片成本近4,000万美元，若无EDA软件，成本将高达77亿美元。 2.EDA行业分类 种类繁多，五大类EDA缺一不可。EDA产品线繁多，根据EDA工具应用场景不同，又将EDA工具分为数字设计类、模拟设计类、晶圆制造类、封装类、系统类五大类，其中系统类又可以细分为PCB、平板显示设计工具、系统仿真及原型验证和CPLD/FPGA设计工具等。 类型名称 类型说明 数字设计类 数字设计类EDA工具用于数字芯片设计环节，包括功能和指标定义、架构设计、RTL编辑、功能仿真、逻辑综合、静态时序仿真、形式验证等工具 模拟设计类 模拟设计类EDA工具用于模拟芯片设计环节，包括电路设计、电路仿真、版图设计、物理验证、寄生参数提取、射频设计解决方案 晶圆制造类 晶圆设计类EDA工具是晶圆厂在工艺平台开发和晶圆生产阶段必备工具，协助晶圆厂完成半导体器件和制造工艺设计，包括工艺与器件仿真工具（TCAD）、器件建模工具、工艺设计套件工具（PDK）、计算机光刻工具、掩模版校准工具和良率分析工具 封装类 封装类EDA工具主要是用于芯片封装环节的工具，包括封装设计、封装仿真以及信号完整性/电源完整性分析（SI/PI）工具。封装是指把芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，并用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的过程。封装不仅实现了内部芯片与外部电路的连接，也起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用 系统类 系统类EDA工具又可细分为PCB设计工具、平板显示设计工具、系统仿真工具和CPLD/FPGA等可编程器件上的电子系统设计工具。其中，PCB设计工具主要用于摆放元器件并将元器件的线连接起来，包括原理图编辑、版图设计、布局布线、SI/PI仿真、EMC/EMI仿真等工具；平板显示设计工具主要是应用于面板的研发、生产和制造的工具；系统仿真工具是主要面向系统级别的仿真工具 3.EDA行业趋势 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。 延续摩尔定律 设计方法学创新辅助平抑芯片设计成本 EDA工具的发展创新极大程度提高了芯片设计效率。EDA工具技术的进步和应用的推广一直以来是推动芯片设计成本保持在合理范围的重要方式。同时，可重复使用的平台模块、异构并行处理器的应用、基于先进封装集成技术的芯粒技术等成为驱动设计效率提升的重要方式，而上述方式的应用同样也是与EDA技术的进步相辅相成的。因此，EDA工具的发展从整体上提升了芯片设计的效率，从而平抑了芯片设计的总体成本。 拓展摩尔定律 人工智能技术赋能EDA工具，提高设计效率 芯片复杂度的提升以及设计效率需求的提高同样要求人工智能技术赋能EDA工具的升级，辅助降低芯片设计门槛、提升芯片设计效率。2017年美国国防部高级研究计划局（DARPA）推出的“电子复兴计划（ERI）”中的电子设备智能设计（IDEA）项目，描绘出新的AI技术赋能EDA工具发展目标与方向。其中，提出的目标是实现“设计工具在版图设计中无人干预的能力”，即通过人工智能和机器学习的方法将设计经验固化，进而形成统一的版图生成器，以期实现通过版图生成器在24小时之内完成SoC（系统级芯片）、SiP（系统级封装）和印刷电路板（PCB）的版图设计。 超越摩尔定律 云技术在EDA领域的应用日趋深入，降低设计成本 伴随EDA云平台的逐步发展，云技术在EDA领域的应用可以有效避免芯片设计企业因流程管理、计算资源不足带来的研发风险，保障企业研发生产效率；可以有效降低企业在服务器配置和维护方面的费用，让企业根据实际需求更加灵活地使用计算资源。 4.EDA发展历程 超大规模集成电路时代，对EDA提出更高要求。超大规模集成电路时代，EDA技术将包括软硬件协同设计、嵌入式设计、数模混合设计、IP、SoC、DSP、MPU、计算机等众多技术门类融合软件，成为推动微电子技术快速发展的重要工具。 开始时间：1970结束时间：1990阶段：萌芽期 行业动态：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。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。 行业影响/ 阶段特征：该阶段处于萌芽期，行业内处于CAD/CAE时代，标志着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。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。 开始时间：1990结束时间：2000阶段：启动期 行业动态：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。 行业影响/ 阶段特征：该阶段行业实现从系统行为级描述到系统综合、系统仿真与系统测试，真正实现了设计的自动化。此时国内由于巴统禁运解除，三大巨头进入中国，国产EDA遇冷。 开始时间：2000阶段：高速发展期 行业动态：以超深亚微米（VDSM）工艺和IP核复用技术为支撑的系统芯片（SoC)技术是国际超大规模集成电路发展趋势。故对微电子和EDA技术要求更加严苛。 行业影响/ 阶段特征：超大规模集成电路的出现和发展电路设计复杂度进一步提高设计工具功能增加。此时，国内EDA被列入国家“核高基”重大科技专项，重新获得了多项政策鼓励和扶持；华大九天成立，承担EDA核高基任务；国产EDA再次走向舞台。 5.EDA产业链分析 EDA行业上游由硬件设备、操作系统、开发工具及辅助型软件组成；中游是各类EDA厂商；EDA行业下游主要由芯片设计、制造及封测等企业构成。 EDA行业上游中，中国操作系统市场长期被国际巨头垄断，微软独占85.82%；中国硬件设备市场处于充分竞争阶段、本土产品矩阵成熟，对EDA厂商议价能力较弱；在EDA软件中，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%。EDA行业下游中，中国在晶圆制造与封测领域较为领先，但在芯片设计领域明显落后于国际厂商，主要源于EDA软件受制于人，目前国产EDA最先进可提供部分5nm软件，而国际EDA已实现3nm全流程软件供应。 IP核丰富度欠缺，与头部Foundry深度合作缺乏。海外EDA巨头拥有完整EDA产品线、工具链以及丰富的IP库，通过为客户提供丰富多样、具有自主知识产权的IP核，而IP授权对于Fabless客户的研发进展不可或缺，客户黏性进一步提升，从而构建具有深度护城河。此外国内厂商缺乏与头部Foundry深度合作，国产EDA产品难以匹配最先进的工艺，这也导致本土企业难以进入高端芯片设计领域。 上游环节 上游分析 上游参与方 硬件设备、操作系统、开发上游硬件设备供应商包括服务器厂商、网络设备厂商及电脑厂商。全球硬件设备市场目惠普、苹果、H3C、HISILICON、微软、工具及辅助型软件前处于完全竞争阶段，市场成熟度高。操作系统代表性企业包括微软、苹果、谷歌等。谷歌、Linux、甲骨文、中国软件、IBM 中国操作系统市场被国际巨头把控，缺乏良好的操作系统供应商发展的生态环境，中国操作系统市场长期被国际巨头垄断，微软独占85.82%。软件开发是一个产出与人力成本投入刚性相关行业，代表性企业有微软、甲骨文、中国软件、东软集团等。中国的软件开发市场被国际巨头垄断，本土企业发展较难。辅助型软件企业包括IBM、微软、金蝶国际软件集团等。工业软件以应用软件为主，中国工业软件高端产品及技术较少，主要聚焦于地段及管理类产品。 中游环节 中游分析 中游参与方 各类EDA厂商 国外三巨头全领域覆盖，中国点工具百花齐放。EDA行业是技术高度密集的行业，工具Altium、Pulsic、SiemensMentor、Concep种类较多、细分程度较高、流程复杂。EDA工具研发难度大，对复合型人才需求高，市tEngineering、MunEDA、DefactoTechno场准入门槛高且验证周期长。因此，单一企业往往难以在短时间内研发出具有市场竞争logies、intentoDesign、Magwel、Synopsy力的EDA关键工具，需要通过长时间不断的行业并购整合来实现对EDA全流程的覆盖。s、Cadence、Ansys、KeySight、downstre目前所有EDA品类中，国产工具覆盖率仅有70%左右，尚未形成完整的平台和工具链;amtech、silvaco、Altair、Agnisys、AMIQ在销售收入方面，全球EDA总体市场为78亿美元，国产仅占其中的1.8亿美元;研发投入EDA、Breker、CLIOSOFT、ICManage、上，全球EDA产业每年投入约46亿美元，中国企业的总投入是2.7亿美元;全球EDA从业infinisim、Perforce、Semifore、skilIcA 人员约43,000人，中国EDA从业人员约4,500人;全球120家EDA企业中，中国占到70家，D、vayavy、zuken、广立微、法动科技、但200人以上的企业目前只有7家。行芯科技、蓝海微、英诺达、概伦电子、 芯和、阿卡思、合见工业软件、立芯软件、复旦微、鸿之微、安路信息、若贝电子、珂晶达、飞谱电子、汤谷智能、芯华章、芯行纪、玖熠半导体、亚科鸿禹、南创、九同方、立创EDA、愿景、智芯仿真、华大九天、全芯智造、国微思尔芯、鸿芯微纳、国微福芯、睿晶聚源、华芯巨数、伴芯科技、超逸达、嘉立创、奇捷科技 下游环节 下游分析 下游参与方 IC设计、制造、封测等企业IDM模式是指集成电路公司包含设计、制造及封测三大环节，适用于存储产品及品类多恩智浦、intel、三星电子、英飞凌、意法及IDM厂商样画的功率产品。EDA软件贯穿IC设计全流程，国内仅华大九天可提供部分全流程EDA半导体、士兰微、扬杰科技、华润微电 软件。2021年中国IC设计企业达到2,218家，EDA国产应用空间广阔。Foundry代工模式子、上海贝岭、高通、BROADCOM、英适用于生产对制程技术要求高的逻辑产品等，代表企业有台积电、中芯国际等。封测为伟达、圣邦微电子、君正、中芯国际、台中国集成电路领域最具有竞争力环节，其中长电科技在国际市场中竞争力较强。在2019积电、华虹集团、格芯、世界先进、力积年我国前十大封测企业中，内资企业占比32.05%，外资企业、合资企业销售额占比分别电、长电科技、华天科技、富通微电 为34.17%和3.78%。 EDA行业规模 核