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核心观点EDA是芯片之母,是芯片产业皇冠上的明珠:EDA软件工具涵盖了IC设计、布线、验证和仿真等所有方面。EDA是集成电路设计必需、也是最重要的软件工具,EDA产业是IC设计最上游、最高端的产业。全球EDA产业形成三巨头公司寡头垄断格局:EDA是集成电路产业链相对产值较小但又极其重要的关键环节,具有“体量小、集中度高”的特点。全球EDA70%的市场份额都由EDA三巨头Synopsys、Cadence和西门子旗下的MentorGraphics占据。在中国市场,集中度更高,EDA销售额的95%由以上三家瓜分。探究三巨头成功存在三要素:一、持续并购重组,二、高研发投入,三、美国*府的支持。国产EDA软件工具积淀已久,本土EDA企业蓄势待发:国内EDA产业发展从上世纪八十年代中后期开始,本土EDA企业有华大九天、芯禾科技、广立微电子、博达微科技、概伦电子、蓝海微科技、奥卡思微电等七家。这些企业虽然产品不够齐全、集成度不够高,但在点工具上取得了一定的成绩。其中,华大九天是全球唯一的能够提供全流程FPD设计解决方案的供应商,获得了大部分知名面板厂的市场份额。部分国产EDA软件公司:华大九天、芯愿景、广立微电子、概伦电子、芯禾科技、蓝海微科技、博达微科技、奥卡思微电等。风险提示:国际形势面临的不确定性风险、国家*府相关*策执行情况不确定性风险、EDA软件发展基础之IC全产业链发展不确定性风险。一中美科技博弈升级到“国策级别”
中共中央*治局常务委员会5月14日召开会议,会议指出,要实现产业基础再造和产业链提升工程,巩固传统产业优势,强化优势产业领先地位,抓紧布局战略性新兴产业、未来产业,提升产业基础高级化、产业链现代化水平。要发挥新型举国体制优势,加强科技创新和技术攻关,强化关键环节、关键领域、关键产品保障能力。
美国商务部15日表示,正在更改一项出口规则,对华为的芯片供应商进行“战略锁定”,只要这些供应商的直接产品用到美国某些软件或技术。
此有针对性的规则更改将使以下外国生产的物品受出口管理条例(EAR)的约束:
①由华为及其在实体清单上的关联公司(例如海思半导体)生产的半导体设计之类的商品,是某些美国商务控制清单(CCL)软件和技术的直接产品。
②根据华为或实体清单上的关联公司(例如海思半导体)的设计规范生产的芯片组之类的项目,它们是某些位于美国境外的CCL半导体制造设备的直接产品。此类外国生产的物品仅在知道要转出口、从国外出口或转移(在国内)到实体列表中的华为或其任何关联公司时才需要许可证。
美国商务部此次限制华为的芯片供应商出口管理条例体系。
图1:美限制华为的芯片供应条例体系
BIS表示:如“有合理原因相信”某实体“从事对美国国家安全或外交*策利益构成严重威胁的活动”,抑或该实体很可能从事上述活动,将会被列入作为条例附件的“实体清单”。
实体清单相关行业和美国《商业管制清单》(CCL)中所列的受控物项所在行业分类可以充分对应,甚至基本重合。
图2:美国出口控制分类编码(ECCN)行业类别
排除个人及新疆地区公安局后,被列入BIS实体清单的中国机构共家,包括企业家、独立研究机构41家、高校5家。
图3:中国4大领域实体清单机构数量
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二美国科技封锁,直击芯片产业核心上游EDA软件EAR的核心内容是限制或禁止任何公司、任何人与“特定国家”或该“特定国家”的公司进行与“管制物品”相关的交易。
BIS(美国商务部工业安全局)要求企业向被加入实体名单企业销售或转移受到EAR约束的物品前,需事先获得许可。
受EAR约束的产品包括:
?位于美国境内(包括美国对外贸易区内以及美国境内中转)的所有产品;
?位于美国境外但原产于美国的所有产品;
?非美国原产但含有“美国成分”(包括成品、软件、技术)且达一定比例(根据产品性质及类别,分别有0%、10%、25%三条最低标准线)的“外国产品”。
占比小于25%标准:一般情境下,当境外制造商品的美国原产项目价值占比小于25%标准时,该项目不受制于EAR。
占比小于0%/10%标准:部分信息安全、IC芯片、燃气涡轮发动机相关设备、软件和技术的再出口受到更严格的限制,
?利用美国技术或软件生产的特定产品;
?由美国境外工厂生产,但该工厂或工厂的主要部件源自美国技术或软件。
但这次新规跳过加严至EAR10%步骤,直接限制所有使用到美国技术的对华为出口产品,无比例要求,并专门点名半导体,因此对华为制约较大。
三EDA全景概述IC设计全流程IC产业链:芯片产业链包括设计、制造、封装、测试、销售,芯片核心实力重心在芯片设计,而芯片设计离不开芯片设计软件EDA,EDA可谓是芯片产业链“任督二脉”。
芯片设计流程:芯片设计可分为前端和后端,前端主要负责逻辑实现,后端跟工艺紧密结合。
图4:芯片产业链各流程主要企业
图5:芯片设计和生产流程
EDA软件分类EDA是广义CAD的一种,是细分的行业软件。利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,完成电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程。
图6:EDA分类
EDA发展历程何谓EDA?EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的简称,是从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)概念发展而来。
图7:EDA历史沿革
国内EDA历史沿革:国内EDA产业发展从上世纪八十年代中后期开始,国产首套EDA熊猫系统于年开始研发并于年问世。之后的国内EDA发展曲折而缓慢,因各种因素影响,国产EDA产业没有取得实质成功,但近十年发展中,华大九天、芯禾科技、广立微、博达微等几个企业从国产EDA阵型中展露生机。
EDA是集成电路产业领域内“小而精”的环节,产值较小但又极其重要。数据显示,年整个EDA的市场规模仅为97.15亿美元,-年复合增长率在6.89%左右,相对于几千亿美金的集成电路产业来说不值一提,但如果缺少了这个产品,全球所有的芯片设计公司都得停摆。
在年,IP核的交易已经超越了EDA工具和服务本身,成为EDA产业交易规模最大的一部分。
图8:近年来全球EDA市场规模
四EDA三巨头:Synopsys、Cadence、MentorGraphicsEDA市场份额占据前三位的Synopsys、Cadence和被西门子收购的MentorGraphics。
三大EDA企业占全球市场的份额超过60%。其中,Synopsys是全球最大的EDA企业,年的市场份额已达到32.1%;Cadence仅次于Synopsys,年市场占有率为22.0%;MentorGraphics在被收购之前也能保持超过10%的市场占有率。在年中国工业软件企业排行榜中,Synopsys排名35位,Cadence和MentorGraphics分列第47、48位。
图9:-年EDA三巨头公司收入所占份额
图10:EDA三巨头基本情况
EDA三巨头之SynopsysSynopsys(新思科技)成立于年,由AartdeGeus带领通用电气工程师团队创立,在年成为全球排名第一的EDA软件工具领导厂商,为全球电子市场提供技术先进的集成电路设计与验证平台。
Synopsys在EDA行业的市场占有率约30%,它的逻辑综合工具DC和时序分析工具PT在全球EDA市场几乎一统江山。
图11:Synopsys近年营收情况
EDA三巨头之CadenceCadence(铿腾电子)是EDA行业销售排名第二的公司,在年由SDA与ECAD两家公司兼并而成,Cadence通过不断扩展、兼并、收购,到年已占据EDA行业龙头地位,但到年被Synopsys超越。
Cadence产品涵盖了电子设计的整个流程,包括系统级设计、功能验证、集成电路综合及布局布线、IC物理验证、模拟混合信号及射频集成电路设计、全定制集成电路设计、PCCE设计和硬件仿真建模等。全球知名半导体与电子系统公司均将Cadence软件作为其全球设计的标准。Cadence的Virtuso工具历经27年不衰,成为业内传奇。
图12:Cadence近年营收情况
EDA三巨头之MentorGraphicsMentorGraphics(明导国际,年被德国西门子收购)年成立,90年代遇到经营困境,软件的研发严重落后于进度,大量长期客户流失。直到94年公司组织结构大调整后,才重新崛起。
MentorGraphics是一家EDA软件和硬件公司,也是电路板解决方案的市场领导者,主要提供电子设计自动化先进系统电脑软件与模拟硬件系统。Mento的工具虽没有前两家全面,没有涵盖整个芯片设计和生产环节,但在有些领域,如PCB(印刷电路板)设计工具等方面有相对独到之处。
图13:MentorGraphics近年营收情况
EDA三巨头产品及客户总体比较EDA公司提供给IC公司的一般都是全套工具,因此EDA集成度高的公司产品更有优势。三巨头基本都能提供全套的芯片设计EAD解决方案。
①Synopsys最全面,它的优势在于数字前端、数字后端和PTsignoff。模拟前端的XA,数字前端的VCS,后端的sign-offtool,还有口碑极好的PT、DC和ICC功能都很强大。Synopsys有垄断市场90%的TCAD器件仿真和垄断50%的DFM工艺仿真,这是其在EDA产业竞争中的一把利器。
②Cadence的强项在于模拟或混合信号的定制化电路和版图设计,功能很强大,PCB相对也较强,但是Signoff的工具偏弱。
③MentorGraphic在后端布局布线这块比较强,在PCB上也很有优势,它的优势是Calibresignoff和DFT,但MentorGraphic在集成度上难以与前两家抗衡。
此外,除了卖license以外,EDA企
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业还可以提供IP授权(硬核和软核),这个对于很多中小规模的设计公司是很有吸引力的。授权的IP通常有memory,Serdes和Powermanagement之类的研发成本或门槛相对较高的硬核。
①目前Synopsys企业的IP业务全球排名第二;
②Cadence的IP业务销售额也在逐年增加;
③Mentor在IP业务上和Synopsys与Cadence几乎没有竞争力。
芯片设计部分流程使用的三巨头工具:
图14:芯片设计部分流程使用软件工具情况
Synopsys的产品及客户Synopsys提供的产品与服务主要分为四类:EDA、IP、制造解决方案、专业服务与其他,其中EDA产品占Synopsys总收入中的一半以上。
图15:Synopsys产品分类
Synopsys是EDA三大巨头之首。占据统治地位的产品为逻辑综合工具DC(design