EDA 是芯片之母，是芯片產業皇冠上的明珠，是 IC 設計最上游、最高端的產業。 EDA 是電子設計自動化的簡稱，是從 CAD、CAM、CAT 和 CAE 的概念發展而來的，隨著集成電路技術 發展，EDA 越來越被業界予以“芯片設計軟件工具”的代名詞。EDA 是集成電路設計必需、也是最重要 的軟件工具，EDA 產業是 IC 設計最上游、最高端的產業。2018 年全球集成電路產值近 5 千億美金，中國 集成電路進口金額超 3 千億美金，EDA 是集成電路產業產能性能源頭，從仿真、綜合到版圖，從前端到後 端，從模擬到數字再到混合設計，以及後面的工藝製造等，EDA 軟件工具涵蓋了 IC 設計、佈線、驗證和 仿真等所有方面，是集成電路產業的“搖籃”。
一、EDA行業概要
1.1 IC 設計全流程
IC 產業鏈
芯片核心競爭力是衡量當代一國信息科技發展水平核心指標，芯片產業鏈包括設計、製造、封裝、測試、 銷售，其中芯片設計佔據重中之重的地位，芯片核心實力重心也在芯片設計。TMT 產業發展焦點的 5G 芯片、AI 芯片，也是著眼於芯片設計，而芯片設計離不開芯片設計軟件 EDA，其可謂是芯片產業鏈“任 督二脈”。
芯片產業鏈各流程主要企業
1.2 EDA 軟件分類
EDA工具軟件分類
1.3 EDA 發展歷程
1984 年 DAC 舉辦了第一個以電子設計自動化為主題的銷售展覽，EDA 在 80 年代開始真正起步，並逐 漸開始商業化，並催生了 Calma、ComputerVision、Applicon、Mentor Graphics、Daisy 和 Valid 等公司
EDA發展三個階段
1.4 EDA 產業情況
EDA 是集成電路產業領域內屬於“小而精”的產業鏈環節。數據顯示，2018 年整個 EDA 的市場規模僅 為 97.15 億美元，2014-2018 年複合增長率在 6.89%左右，相對於幾千億美金的集成電路產業來說不值 一提。可是如果缺少了這個產品，全球所有的芯片設計公司都得停擺。
2014-2018 年全球 EDA 市場規模(百萬美元)
經過三十餘年長足發展，目前全球 EDA 產業競爭格局主要由 Cadence、Synopsys 和西門子旗下的 Mentor Graphics 壟斷，三大 EDA 企業佔全球市場的份額超過 60%。其中，Synopsys 是全球最大的 EDA 企業，2018 年的市場份額已達到 32.1%;Cadence 僅次於 Synopsys，2018 年市場佔有率為 22.0%; Mentor Graphics 在被收購之前也能保持超過 10%的市場佔有率。
在 2017 年中國工業軟件企業排行榜中，Synopsys 排名 35 位，Cadence 和 Mentor Graphics 分列第 47、 48 位。
二、EDA 三巨頭 Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics
EDA三巨頭主要指EDA市場份額佔據前三位的三家企業Synopsys、Cadence和被西門子收購的Mentor
Graphics。
EDA三巨頭基本情況
Synopsys(新思科技)成立於 1986 年，由 Aart de Geus 帶領通用電氣公司微電子研究中心的工程師團 隊創立，在 2008 年成為全球排名第一的 EDA 軟件工具領導廠商，為全球電子市場提供技術先進的集成 電路設計與驗證平臺。Synopsys 在 EDA 行業的市場佔有率約 30%，它的邏輯綜合工具 DC 和時序分析 工具 PT 在全球 EDA 市場幾乎一統江山。
Cadence(鏗騰電子)是 EDA 行業銷售排名第二的公司，在 1988 年由 SDA 與 ECAD 兩家公司兼併而 成，Cadence 通過不斷擴展、兼併、收購，到 1992 年已佔據 EDA 行業龍頭地位，但到 2008 年被 Synopsys 超越。 Cadence 產品涵蓋了電子設計的整個流程，包括系統級設計、功能驗證、集成電路綜合及佈局佈線、IC 物理驗證、模擬混合信號及射頻集成電路設計、全定製集成電路設計、PCCE 設計和硬件仿真建模等，致力於為客戶提供電子設計自動化、軟件、硬件以及解決方案等服務，旨在幫助其縮短將電子設備打入 市場的時間和成本。全球知名半導體與電子系統公司均將 Cadence 軟件作為其全球設計的標準。 Cadence 的 Virtuso 工具歷經 27 年不衰，成為業內傳奇。
Mentor Graphics(明導國際，2016 年被德國西門子收購)1981 年成立，90 年代遇到經營困境，軟件 的研發嚴重落後於進度，大量長期客戶流失，難以與其他兩家公司競爭。直到 94 年公司組織結構大調 整後，才重新崛起。
Mentor Graphics 是一家 EDA 軟件和硬件公司，也是電路板解決方案的市場領導者，主要提供電子設計 自動化先進系統電腦軟件與模擬硬件系統。Mento 的工具雖沒有前兩家全面，沒有涵蓋整個芯片設計和 生產環節，但在有些領域，如 PCB(印刷電路板)設計工具等方面有相對獨到之處。
從股市表現來看，Synopsys 和 Cadence 股價均穩步上升，當前 Synopsys 市值有 204.5 美元，市盈率47 倍;Cadence 市值有 211.3 億美元，市盈率 61 倍。
三巨頭產品差異比較：
EDA 公司提供給 IC 公司的一般都是全套工具，因此 EDA 集成度高的公司產品更有優勢。三巨頭基本都 能提供全套的芯片設計 EAD 解決方案。
Synopsys 最全面，它的優勢在於數字前端、數字後端和 PT signoff。模擬前端的 XA，數字前端的 VCS， 後端的 sign-off tool，還有口碑極好的 PT、DC 和 ICC 功能都很強大。Synopsys 有壟斷市場 90%的 TCAD 器件仿真和壟斷 50%的 DFM 工藝仿真,這是其在 EDA 產業競爭中的一把利器。
Cadence 的強項在於模擬或混合信號的定製化電路和版圖設計，功能很強大，PCB 相對也較強，但是 Sign off 的工具偏弱。
Mentor Graphic 也是在後端佈局佈線這塊比較強，在 PCB 上也很有優勢，它的優勢是 Calibre signoff 和 DFT，但 Mentor Graphic 在集成度上難以與前兩家抗衡。
此外，除了賣 license 以外，EDA 企業還可以提供 IP 授權(硬核和軟核)，這個對於很多中小規模的設 計公司是很有吸引力的。授權的 IP 通常有 memory，Serdes 和 Power management 之類的研發成本或 門檻相對較高的硬核。
Mentor 在 IP 業務上和 Synopsys 與 Cadence 幾乎沒有競爭力，目前 Synopsys 企業的 IP 業務全球排名 第二，Cadence 企業的 IP 業務銷售額也在逐年增加。
美國 EDA 巨頭下一代技術發展前沿
隨著 IC 設計複雜度的提升，新工藝的發展，EDA 行業有非常大的發展空間，目前產業兩大發展方向: 人工智能、雲計算等技術應用在 EDA 軟件，目前 Cadence 領先。
雲計算+EDA
2018 年，Cadence 推出了第一個能夠廣泛用於電子系統和半導體開發的廣泛雲產品組合——Cadence Cloud Portfolio。雲技術的應用主要有三大優點:快速部署可提高工程效率並加速項目完成;通過靈活 的解決方案和大規模可擴展的雲就緒工具實現無痛採用;經過驗證的解決方案據有很好的安全性，被許多客戶信賴和使用。
人工智能+EDA
芯片敏捷設計是未來發展的一個主要方向，深度學習等算法能夠提高 EDA 軟件的自主程度，提高 IC 設 計效率，縮短芯片研發週期。據 Cadence 的報告顯示，機器學習在 EDA 的應用可以分為四個方面:數 據快速提取模型;佈局中的熱點檢測;佈局和線路;電路仿真模型。Cadence 致力於研究將機器學習應 用在 Virtuoso 平臺上，並參與了 ERI 中智能設計芯片項目。新思科技也在利用人工智能加速時序驗證。
三、國內 EDA 產業情況
EDA 市場供應商高度集中，現在的 EDA 產業主要由 Cadence、Synopsys 和西門子旗下的 Mentor Graphics 壟斷。在中國市場，EDA 銷售額的 95%由以上三家瓜分，剩餘的 5%還有部分被 Ansys 等其 它外國公司佔據，給華大九天、芯禾科技等國產 EDA 公司留下了極少的份額，且後者在工具的完整性 方面與三強相比，有明顯的差距。而 EDA 的重要性不言而喻，一旦 EDA 受制於人，整個芯片軟件產業 的發展都可能停擺，發展國產 EDA 迫在眉睫。
3.1 國內 EDA 公司概覽
國內從上世紀八十年代中後期開始，就投入到 EDA 產業的研發當中。國內為了更好發展集成電路產業， 在 1986 年開始研發我國自有的集成電路計算機輔助設計系統——熊貓系統，並在攻堅多年之後，於 1993 年國產首套 EDA 熊貓系統問世。之後的國內 EDA 發展曲折而緩慢。
因各種因素影響，國產 EDA 產業沒有取得實質性成功，但在這個過程中，國內已經出現多個 EDA 廠商 萌芽。據相關資料顯示，在 2008 年，國內從事 EDA 研究領域湧現了華大電子、華天中匯、芯願景、愛 克賽利、聖景微、技業思、廣立微和訊美等公司。之後十年發展，華大九天、芯禾科技、廣立微、博達 微等幾個企業從國產 EDA 陣型中展露生機。
我國 EDA 企業成立時間
國產 EDA 公司主要產品及特點
國產 EDA 公司主要產品及特點
四、國內EDA公司
4.1華大九天
北京華大九天軟件有限公司成立於 2009 年 6 月，前身是華大集團 EDA 部門，為中國電子信息產業集團 (CEC)旗下集成電路業務板塊二級企業，集成電路設計自動化(EDA)軟件及硅知識產權(IP)提供 商。於 2018 年 1 月完成第一輪融資，國中創投領投，投資額過億;於 2018 年 9 月完成新一輪融資， 國家集成電路產業投資基金領投。
華大九天承載了熊貓系統的技術，在 EDA 和 IP 方面擁有多年的積累，現在的他們能夠提供數模混合/ 全定製 IC 設計、平板(FPD)全流程設計及高端 SoC 數字後端優化方向的 EDA 解決方案，擁有多項 全球獨創的領先技術。尤其是在 FPD 領域，華大九天更是成為全球唯一的能夠提供全流程 FPD 設計解 決方案的供應商，獲得了大部分知名面板廠的市場份額。其他圍繞 EDA 提供的相關服務包括 IP 設計服 務及晶圓製造工程服務。
4.2芯禾科技
芯禾科技成立於 2010 年，天使輪投資方為海博創投;A 輪融資額為 2000 萬元，領投方為海博創投;B
輪融資額為 4000 萬元，領投方為中芯聚源。 據公司官網介紹，他們能為半導體芯片設計公司和系統廠商提供差異化的軟件產品和芯片小型化解決方案，包括高速數字設計、IC 封裝設計、和射頻模擬混合信號設計等。這些產品和方案可以應用到智能手機、平板電腦和可穿戴等移動設備上，也可以應用到高速數據通信設備上。
4.3廣立微電子
廣立微電子有限公司由硅谷歸國精英和浙大資深科學家共同創立於 2003 年，技術來源於浙江大學超大規模集成電路設計研究所。
該公司專業從事集成電路成品率提升服務和 EDA 軟件開發。廣立微已經可以提供基於測試芯片的軟、 硬件系統產品以及整體解決方案，幫助工程師實現高效測試芯片自動設計、高速電學測試和智能數據分 析，同時還能為晶圓代工廠的新工藝製程研發提供整合性的技術服務，包括從早期設計、中後期量產時 的可尋址測試結構，直到 yield ramp 階段基於產品版圖的測試芯片，幫助提高 IC 設計的可製造性、性 能、成品率並縮短產品上市時間。
4.4 北京博達微科技
以 SPICE Model 參數提取著稱的北京博達微則致力於提供高速、高頻和高可靠性集成電路 EDA 解決方 案和相關的設計支持服務。公司可以提供的業務範圍含括器件模型、PDK、標準單元庫相關 EDA 工具 和設計服務和半導體器件量測系統。能夠針對高端設計公司和代工廠提供一站式的設計支持服務和完整 的設計評估和加固技術服務解決方案。
由全球電子技術領域的領先媒體集團 ASPENCORE 舉辦的― 2019 中國 IC 設計成就獎 ―將年度創新 EDA 公司頒給了北京博達微科技有限公司
4.5 概倫電子
概倫電子成立於 2010 年，致力於提升先進半導體工藝下高端集成電路設計的競爭力，提供世界領先水 平、創新的集成電路設計解決方案，是國內公司難得的幾乎全部產線均可做到的世界級公司。概倫電子 在 Spice Model 領域一直是行業的領導者，全球擁有超過 100 多家客戶，幾乎覆蓋了全部的主流代工廠 和設計公司。2010 年後發展的大容量和快速仿真器產品具有很大的競爭力。它的噪聲標準也被作為業 界"黃金標準"。
其產品發展方向包括新一代大規模高精度仿真及設計驗證平臺、針對納米級製造技術的半導體器件建模 庫平臺及測試驗證系統等。技術包括被作為業界"黃金標準"的 SPICE 建模工具 BSIMProPlus 和低頻噪 聲測試系統、業界獨創的千兆級 SPICE 仿真器 NanoSpice Giga 和電路與工藝互動設計平臺 MEPro 等。
4.6 天津藍海微科技
天津藍海微科技有限公司從事專業化的 EDA 軟件服務與 EDA 工具定製化開發業務。公司團隊具有深厚 的 EDA 技術背景，深刻理解 IC 設計當前存在的難點問題，提供強有力的技術解決方案。公司創始團隊 具有近 20 年的 EDA 開發、市場和運營經驗，在寄生參數提取、版圖驗證、OpenAccess 平臺軟件開發、 PDK 開發與自動生成等多個領域具有獨到的技術優勢。
4.7成都奧卡思微電科技
成都奧卡思微電科技有限公司自 2016 年 1 月成立於硅谷，2017 年 12 月推出 AVE 自動化驗證工具軟件(已開放兩款邏輯驗證產品，多項預研中)，公司是由三位硅谷中國博士創立，現在落地於成都高新園 區。主要業務為集成電路設計自動化系統(EDA)軟件的研發和銷售;集成電路芯片設計、技術開發、技 術服務、技術轉讓。
五、IC 產業鏈
半導體行業包括集成電路、敏感器件、光電子器件、分立元件等，其中集成電路佔比超過 80%，集成電路又分為 IC 設計、晶圓製造及加工、封測三個環節，EDA 為集成電路的上游支撐行業。
半導體芯片企業按照運作模式的差別，可分為 IDM 企業、IC 設計企業(Fabless)、晶圓製造代工企業 (Foundry)、封裝測試企業(Package&Testing House)。
5.1IDM(Integrated Device Manufacture)
早期的集成電路以 IDM 模式為主，也稱為垂直集成模式，特點是集芯片設計、芯片製造、芯片封裝和測 試等多個產業鏈環節於一身，目前全球半導體前 20 大廠商中大部分仍為 IDM 廠商，包括三星、TI、英 特爾等公司。
垂直集成模式相比於 垂直分工模式來 說，設計、製造 等環節能夠協 同優化，有助於 充分發掘技術潛 力， 儘可能地擴大產能、降低成本，有條件率先實驗並推行新的半導體技術。
但另一方面 IDM 對企業要求更大:公司規模龐大重資產，管理成本、運營費用較高，風險更大;公司需 要不斷的提升工藝製程技術，研發投入高，中國本土 IDM 公司相對國外 IDM 巨頭處於起步階段。
部分本土 IDM 上市公司 2018 年經營情況(單位:億元)
5.2Fabless
隨著集成電路製程節點的縮小，製造技術難度成倍增加，能跟隨工藝發展的製造廠商越來越少，Fabless 模 式應運而生。Fabless 模式下，IC 設計企業只負責芯片的電路設計與銷售，將生產、測試、封裝等環節外包， 主要企業包括聯發科、博通等。
Fabless 模式大大降低了 IC 行業的進入門檻，初始投資規模小，創業難度相對較低，充分體現了專業化分工 的優勢，因此被大部分集成電路設計企業採用，目前國內 IC 設計公司大多數都採用了 Fabless 模式。
但 Fabless 與 IDM 相比無法實現工藝協同優化，難以完成指標嚴苛的設計;與 Foundry 相比需要承擔各種市 場風險，一旦失誤可能萬劫不復。由於 Fabless 公司有相對輕資產的發展屬性，中國本土 Fabless 公司相對 本土 IDM 公司已經發展到具有一定技術和市場領先性。
部分本土 Fabless 上市公司 2018 年經營情況(單位:億元)
5.3 Foundry
Foundry 模式專注代工生產，只負責製造、封裝或測試的其中一個環節，不負責芯片設計，可以同時為多家 設計公司提供服務。 晶圓製造及加工 是芯片製造的核 心工藝，，此 處的設備投資非 常龐大，能佔 到全部設備 投資的 70%以上。封測就是封裝+測試。目的是把做好的集成電路放到保護殼中，防止損壞、腐蝕。
Foundry 模式不承擔由於市場調研不準、產品設計缺陷等決策風險，能夠發揮規模優勢。但投資規模較大， 維持生產線正常運作費用較高;需要持續投入維持工藝水平，一旦落後追趕難度較大。雖然是重資產類型公 司，但是由於芯片產業鏈不可獲取的實現環節，因此，國內近年在此領域也是通過各種形式加大投入建設力 度，已經湧現出具有一定競爭力的本土廠商。
主要本土代工上市公司 2018 年經營情況(單位:億元)
主要本土封測上市公司 2018 年經營情況(單位:億元)
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