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    華大九天研究報(bào)告:國產(chǎn)EDA龍頭的“勢”與“術(shù)”

    華大九天研究報(bào)告:國產(chǎn)EDA龍頭的“勢”與“術(shù)”

    (報(bào)告出品方/作者:浙商證券,田杰華,邱世梁)

    1.公司緣起:國產(chǎn)EDA領(lǐng)軍企業(yè),綜合實(shí)力國內(nèi)第一

    1.1.國內(nèi)一站式EDA軟件和服務(wù)領(lǐng)軍企業(yè)

    華大九天是國內(nèi)最早從事 EDA 研發(fā)的企業(yè)之一。公司成立于 2009 年,以 EDA 工具 軟件為核心,圍繞集成電路設(shè)計(jì)和晶圓制造等多種需求為客戶提供相關(guān)解決方案,在 EDA 工具軟件領(lǐng)域市場份額居本土企業(yè)首位。主要產(chǎn)品包括:模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 工具、平 板顯示電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)和晶圓制造 EDA 工具等 EDA 軟件產(chǎn)品,并 圍繞相關(guān)領(lǐng)域提供包含晶圓制造工程服務(wù)在內(nèi)的各類技術(shù)開發(fā)服務(wù)。公司總部位于北京,在南京、上海、成都和深圳設(shè)有全資子公司。

    華大九天前身是華大電子“熊貓”EDA 設(shè)計(jì)平臺:1992 年,公司初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)部分成員,包括創(chuàng)始人劉偉平參與研發(fā)的中國歷史上第一款 自研 EDA 工具“熊貓 ICCAD 系統(tǒng)”成功問世,象征著我國在 EDA 領(lǐng)域的“零的突 破”,榮獲國家科技進(jìn)步“一等獎”。1994 年“巴統(tǒng)”解散,海外成熟 EDA 隨著取消對中國禁運(yùn)而涌入國內(nèi)市場,國產(chǎn)熊 貓系統(tǒng)日漸式微,中國 EDA 產(chǎn)業(yè)陷入發(fā)展低谷。直到 2008 年,國務(wù)院通過了國家科技重大專項(xiàng)實(shí)施方案,EDA 行業(yè)迎來新生,承載 了“熊貓系統(tǒng)”的華大九天便是應(yīng)運(yùn)而生的第一批國產(chǎn) EDA 企業(yè)之一。 2009 年華大集團(tuán) EDA 部門獨(dú)立出來成立了華大九天。經(jīng)過十幾年發(fā)展,公司從 40 人的事業(yè)部壯大為員工近700人的本土優(yōu)秀EDA供應(yīng)商,擁有全球客戶超過400家。

    公司業(yè)務(wù)處于高速增長期,近幾年 EDA 軟件銷售業(yè)務(wù)占營收比大致在 85%左右:據(jù)招股說明書,公司 2019-2021 年?duì)I業(yè)收入為 2.57/4.15/5.79 億元,2020-2021 年同比 增速為 61.26%、39.66%,業(yè)績處于高速增長期。從不同業(yè)務(wù)的收入占比來看,EDA 軟件銷售為公司的主要業(yè)務(wù),2019-2021 年該業(yè) 務(wù)營收 2.15/3.45/4.86 億元,占總營收比 84.67%、84.96%、85.61%。公司 2019-2021 年凈利潤 0.57/1.04/1.39 億元,扣非后歸母凈利潤為 0.13/0.40/0.53 億 元。

    公司整體毛利率近幾年在 88%以上,研發(fā)投入保持高位:主營業(yè)務(wù)毛利率分別為 88.65%、88.68%、90.59%:其中 EDA 軟件毛利率 100%,技 術(shù)開發(fā)服務(wù)毛利率 2019-2021 年分別為 25.96%、24.74、34.62%。公司 2019-2021 年期間費(fèi)用為 2.30/3.14/4.74 億,占營收比例為 89.25%、75.58%、 81.89%。其中研發(fā)費(fèi)用為 1.35/1.83/3.05 億,占營收比例為 52.50%、44.22%、52.57%。2021 年公司期間費(fèi)用占營業(yè)收入比例較 2020 年度略有上升,主要原因?yàn)榧哟笱邪l(fā) 投入導(dǎo)致研發(fā)費(fèi)用增加。

    1.2.產(chǎn)品線寬度市場領(lǐng)先,技術(shù)優(yōu)勢顯著

    公司是國內(nèi)唯一能提供模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)的企業(yè)。集成電路的載體 是芯片,其設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試及使用等方面都離不開 EDA 工具。EDA 提高了芯片 設(shè)計(jì)的效率,是集成電路乃至數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基石,具有極強(qiáng)的杠桿效應(yīng)。在 IC 設(shè)計(jì)領(lǐng)域,公司是國內(nèi)唯一能提供模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)的 企業(yè),可滿足大部分模擬設(shè)計(jì)客戶的制程需要,其電路仿真工具已達(dá)到國際領(lǐng) 先水準(zhǔn);公司已發(fā)布的數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 工具中,5 款產(chǎn)品可支持 5nm 量產(chǎn)工 藝制程,達(dá)到國際領(lǐng)先水平。在 IC 制造領(lǐng)域,公司在晶圓制造方面的部分工具也具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。在 FPD 領(lǐng)域,公司平板顯示電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)填補(bǔ)了國內(nèi)平板設(shè) 計(jì) EDA 專業(yè)軟件的空白,為國內(nèi)平板設(shè)計(jì)快速發(fā)展提供了重要支撐。

    公司儲備大量知識產(chǎn)權(quán)、非專利技術(shù)、工具產(chǎn)品,在 EDA 領(lǐng)域形成了行業(yè)領(lǐng)先的 技術(shù)優(yōu)勢:截至 2021 年 12 月 31 日,公司共擁有已授權(quán)發(fā)明專利 150 項(xiàng),軟件著作權(quán) 67 項(xiàng), 曾榮獲“第二屆集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎(成果產(chǎn)業(yè)化獎)”、“中國半導(dǎo)體創(chuàng)新產(chǎn) 品和技術(shù)獎”、“第八屆中國電子信息博覽會創(chuàng)新獎”等多項(xiàng)榮譽(yù)。公司是“EDA 國家工程研究中心”的依托單位,憑借領(lǐng)先的科研實(shí)力承擔(dān)多項(xiàng)國家 重大項(xiàng)目,其中包括國家“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”重大科技 專項(xiàng)中的“先進(jìn) EDA 工具平臺開發(fā)”與“EDA 工具系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用”課題項(xiàng)目以及 科技部重點(diǎn)專項(xiàng)“超低電壓高精度時序分析技術(shù)”和“EDA 創(chuàng)新技術(shù)研究”課題項(xiàng) 目等。

    1.2.1.唯一國產(chǎn)模擬電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具

    公司是全球四大模擬設(shè)計(jì)全流程平臺之一,也是國內(nèi)唯一提供模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)的本土 EDA 企業(yè)。模擬集成電路設(shè)計(jì)是指對模擬電路進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、版 圖設(shè)計(jì)、功能和物理驗(yàn)證的全過程。公司模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)主要客戶群 體為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè),包括從事模擬芯片設(shè)計(jì)和大規(guī)模系統(tǒng)級芯片設(shè)計(jì)的企業(yè),廣泛應(yīng) 用于計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)中心、照明、家用電器、智能家居、消費(fèi)類電子等領(lǐng)域。

    公司模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)每年支持?jǐn)?shù)百款、數(shù)百億顆芯片出貨。目前 大部分模擬芯片產(chǎn)品仍在使用 28nm 及以上的成熟工藝制程,公司所有相關(guān) EDA 工具都 能支持。其中,電路仿真技術(shù)全球領(lǐng)先,基于異構(gòu)計(jì)算的電路仿真系統(tǒng) Empyrean ALPSGT 為全球首發(fā)。

    1.2.2.數(shù)字電路設(shè)計(jì)EDA工具單點(diǎn)突破

    公司擁有多款數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 點(diǎn)工具。數(shù)字電路設(shè)計(jì)是指電路功能設(shè)計(jì)、邏輯綜 合、物理實(shí)現(xiàn)以及電路和版圖分析驗(yàn)證的過程。這一過程通常分為數(shù)字前端和數(shù)字后端兩 部分,主要包括單元庫準(zhǔn)備、邏輯仿真與綜合、布局布線、時序和功耗的分析與優(yōu)化、物 理驗(yàn)證和版圖集成與分析等環(huán)節(jié)。公司的數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 工具為數(shù)字電路設(shè)計(jì)的部分 環(huán)節(jié)提供了特色解決方案,具體包括單元庫特征化提取工具 Liberal、單元庫/IP 質(zhì)量驗(yàn)證 工具 Qualib、時序仿真分析工具 XTime、時序功耗優(yōu)化工具 XTop 以及版圖集成與分析工 具 Skipper 等。

    公司大部分?jǐn)?shù)字 EDA 工具處于國際領(lǐng)先水平,已有 100 余家國內(nèi)外先進(jìn) SOC 廠商使 用。單元庫/IP 質(zhì)量驗(yàn)證工具、高精度時序仿真分析工具、時序功耗優(yōu)化工具、版圖集成 與分析工具和時鐘質(zhì)量檢視與分析工具都可以支持 5nm 的工藝制程,單元庫特征化提取 工具由于開發(fā)完成時間較短,與國際水平仍有一定距離。

    1.2.3.晶圓制造EDA工具部分性能全球領(lǐng)先

    公司芯片制造服務(wù)覆蓋國內(nèi) 70%晶圓制造企業(yè),版圖及掩膜版數(shù)據(jù)處理軟件性能全 球第一。集成電路設(shè)計(jì)完成之后,需要送至晶圓制造廠生產(chǎn),這個過程涉及到的 EDA 工 具有建模建庫工具、工藝和電學(xué)仿真工具、可制造性工具、良率分析與優(yōu)化工具,公司可 提供器件模型提取工具 XModel、存儲器編譯器開發(fā)工具 SMCB、單元庫特征化提取工具 Liberal、單元庫/IP 質(zhì)量驗(yàn)證工具 Qualib、版圖集成與分析工具 Skipper 等。

    1.2.4.平板顯示電路設(shè)計(jì)全流程EDA系統(tǒng)

    公司平板顯示電路設(shè)計(jì) EDA 產(chǎn)品國內(nèi)占有率第一,支撐國內(nèi) 90%以上高世代平板 產(chǎn)線。平板顯示電路設(shè)計(jì)與模擬電路的設(shè)計(jì)理念、過程和原則有一定的相似性。公司在已 有模擬電路設(shè)計(jì)工具的基礎(chǔ)上,結(jié)合平板顯示電路設(shè)計(jì)的特點(diǎn),開發(fā)了全球領(lǐng)先的平板顯 示電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)。

    1.3.聚集國內(nèi)供職于本土企業(yè)1/4的EDA專業(yè)人才

    EDA 行業(yè)是典型的技術(shù)驅(qū)動型產(chǎn)業(yè),企業(yè)的人才儲備決定其是否能夠在行業(yè)中立足。 EDA 處于多學(xué)科交叉領(lǐng)域,需要大量綜合性人才。EDA 算法的起點(diǎn)和終點(diǎn)是半導(dǎo)體工藝 等物理問題,解決工具的開發(fā)是數(shù)學(xué)問題,應(yīng)用對象是芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的具體問題,涉及與 晶圓廠、設(shè)計(jì)企業(yè)等的協(xié)同。因此從事 EDA 工具開發(fā)需要工程師同時理解數(shù)學(xué)、芯片設(shè) 計(jì)、半導(dǎo)體器件和工藝,對綜合技能要求很高。培養(yǎng)一名 EDA 研發(fā)人才,從高校課題研 究到從業(yè)實(shí)踐的全過程往往需要 10 年左右的時間。

    隨著集成電路制造工藝進(jìn)入 7nm 以下,芯片中標(biāo)準(zhǔn)單元數(shù)量已經(jīng)達(dá)到億數(shù)量級,EDA 算法已經(jīng)成為數(shù)據(jù)密集型計(jì)算的典型代表,需要強(qiáng)大的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論支撐,且對算法的要 求較高。此外,EDA 工具的復(fù)雜性和開發(fā)難度導(dǎo)致了其對人才質(zhì)量的高要求。EDA 工具 的開發(fā)還需要與晶圓廠、Fabless 等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)協(xié)同推進(jìn),行業(yè)壁壘高,這也使得相關(guān)人 才難以獲得與行業(yè)需求相匹配的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

    根據(jù)賽迪智庫數(shù)據(jù),2018-2020 年我國 EDA 行業(yè)人才總規(guī)模分別為約 2,800 人、3,700 人和 4,400 人,其中供職于本土企業(yè)的分別約 700 人、1,400 人和 2,000 人。2020 年,在 行業(yè)、市場共同發(fā)力的促進(jìn)下,我國 EDA 行業(yè)從業(yè)人員數(shù)量大幅增加,同比增長約 20%。 其中 2020 年我國本土 EDA 企業(yè)總?cè)藬?shù)約 2,000 人,同比增長超過 40%,占全國 EDA 行 業(yè)總從業(yè)人數(shù)近一半的比重,較 2019 年提升近 8 個百分點(diǎn)。我國本土 EDA 企業(yè)人員正 在逐步成為我國 EDA 行業(yè)的主要從業(yè)群體。

    公司 2021 年共有 660 名員工,假設(shè)本土企業(yè)從業(yè)人員保持 40%增長,則公司員工數(shù) 量占本土企業(yè)總體的 1/4 比例。近年來,華大九天研發(fā)投入及技術(shù)人員數(shù)量不斷增加,遠(yuǎn) 超同行業(yè)可比公司平均值。2021 年,公司研發(fā)與技術(shù)人員數(shù)量達(dá) 494 人,占公司總?cè)藬?shù) 比例達(dá) 74.85%。

    公司建立了強(qiáng)大的人才培養(yǎng)機(jī)制。目前國產(chǎn) EDA 工具研發(fā)人員數(shù)量與美國相比差距 較大,高校 EDA 技術(shù)教師人數(shù)以及國內(nèi)每年應(yīng)屆生選擇 EDA 技術(shù)開發(fā)方向的人數(shù)有限。 針對這種情況,華大九天與多家高校建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,開展 EDA 碩士班的聯(lián)合培養(yǎng)工 作;簽訂碩士、博士培養(yǎng)協(xié)議的高校數(shù)量分別達(dá)到 30 多家和 12 家,將學(xué)校資源和企業(yè) 資源整合。教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合,能夠快速培養(yǎng)技術(shù)優(yōu)秀人才,解決短期高端專業(yè)人才嚴(yán)重不 足以及長期人才供應(yīng)的難題,滿足企業(yè)人才需求,同時解決就業(yè)與職業(yè)規(guī)劃問題。此外公 司還擁有 EDA 企業(yè)中唯一的博士后科研工作站,有多名博士后進(jìn)站工作。形成了碩士、 博士、博士后在內(nèi)的系統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式。

    1.4.公司治理:EDA國之棟梁,肩負(fù)國產(chǎn)替代重任

    華大九天國資背景強(qiáng)大,扛起國產(chǎn) EDA 大旗。華大九天前八大股東中有四家國有股 東,包括中國電子有限公司、中電金投、大基金和深創(chuàng)投,國資股東合計(jì)持股比例為 54.94%, 雄厚的國資背書能夠強(qiáng)力支撐公司成長。EDA 是集成電路產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性支柱技術(shù),地位舉足輕重,而目前美國在 EDA 領(lǐng)域 具有絕對壟斷地位,屢屢通過限制 EDA 輸出達(dá)成制裁目的,導(dǎo)致我國部分行業(yè)及公司遭 遇“卡脖子”,國內(nèi) EDA 工具自主可控的需求越來越強(qiáng),亟需依靠自主創(chuàng)新突破行業(yè)重 圍。

    公司創(chuàng)始人及管理團(tuán)隊(duì)核心成員具備豐富 EDA 工程經(jīng)驗(yàn)。公司以創(chuàng)始人劉偉平為主 體的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)成員共 5 人,其中創(chuàng)始人劉偉平曾參與中國第一款具有自主知識產(chǎn)權(quán) 的全流程 EDA 系統(tǒng)——“熊貓 ICCAD 系統(tǒng)”的研發(fā)工作,在 EDA 和集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域深 耕三十余年,為國產(chǎn) EDA 行業(yè)領(lǐng)軍人物,研發(fā)管理經(jīng)驗(yàn)豐富。 公司核心技術(shù)管理團(tuán)隊(duì)成員均具備頂尖院校碩士及以上學(xué)歷,擁有深厚且與公司業(yè) 務(wù)匹配的資歷背景以及多項(xiàng)研究工作成果,承擔(dān)了許多重大科研項(xiàng)目,包括牽頭承擔(dān)了四 項(xiàng)國家級 EDA 科研項(xiàng)目以及“EDA 國家工程研究中心”的依托單位,具備豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn) 和技術(shù)積累。

    2.產(chǎn)業(yè)趨勢:國產(chǎn)替代加速與新技術(shù)變革浪潮疊加

    全球 EDA 行業(yè)早已處于成熟期,而在大陸半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展的背景下,疊加 國家支持+產(chǎn)業(yè)全鏈路突破驅(qū)動,國內(nèi) EDA 市場呈現(xiàn)快速國產(chǎn)替代的趨勢,國產(chǎn) EDA 市場規(guī)模有望從 2020 年的 11.17 億元增長至 2025 年的 40.7 億元,CAGR 達(dá) 29.5%。

    2.1.IC產(chǎn)業(yè)基石,EDA軟件技術(shù)發(fā)展至成熟階段

    EDA 軟件是 IC 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前提。EDA(Electronics Design Automation)是以計(jì) 算機(jī)為工具,利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來完成超大規(guī)模集成電路芯片的功能設(shè)計(jì)、仿 真、驗(yàn)證、物理設(shè)計(jì)等流程的設(shè)計(jì)方式,是 IC 設(shè)計(jì)的上游支撐層。除了芯片生產(chǎn)的 最初設(shè)計(jì)階段,EDA 軟件還廣泛應(yīng)用于集成電路設(shè)計(jì)與制造鏈條的中游封裝、測試 等環(huán)節(jié),對行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重要影響,是 IC 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。當(dāng)任何材料工藝、半導(dǎo) 體工藝出現(xiàn)新的進(jìn)展時,均需通過 EDA 工具才能傳導(dǎo)至 IC 設(shè)計(jì)端的企業(yè)。

    EDA 行業(yè)已發(fā)展到成熟階段。EDA 軟件隨計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、集成電路開始快速發(fā)展 而興起,芯片的集成規(guī)模、功能、工藝不斷驅(qū)動 EDA 技術(shù)發(fā)展革新。EDA 行業(yè)的發(fā)展歷 史可以分為三個階段:1)初級階段(1970-1980):設(shè)計(jì)工程自動化代替人工,CAD 時代 到來;2)發(fā)展階段(1980-1990):語言編程奠定設(shè)計(jì)思想基礎(chǔ),EDA 走向商業(yè)化;3) 成熟階段(1990 至今):系統(tǒng)級 EDA 技術(shù)成熟,軟件逐步平臺化。21 世紀(jì)后,EDA 技 術(shù)更加成熟,EDA 也從輔助軟件工具逐漸走向平臺化,加速集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)革新:更 大規(guī)模的可編程邏輯器件,系統(tǒng)級、行為級硬件描述語言趨于更加高效和簡單。

    2.2.全球EDA市場格局:三巨頭長期壟斷

    全球 EDA 市場集中度高,呈現(xiàn)三足鼎立局面。目前全球 EDA 市場處于 Synopsys(新 思科技)、Cadence(鏗騰電子)、Mentor(明導(dǎo)電子/西門子 EDA)三家廠商壟斷格局, 其擁有綜合領(lǐng)先的完整全流程產(chǎn)品,合計(jì)在全球市場中的占有率超過 77%,屬于第一梯 隊(duì)企業(yè)。華大九天、Ansys、Keysight Technologies 等公司位于第二梯隊(duì),擁有特定領(lǐng)域全 流程 EDA 解決方案,并在局部領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先,合計(jì)約占全球市場份額 15%。第三梯隊(duì)企 業(yè)主要聚焦于特定領(lǐng)域及用途的點(diǎn)工具,全球范圍內(nèi)優(yōu)先突破關(guān)鍵環(huán)節(jié)核心工具的典型 公司有概倫電子、PDF Solution、廣立微等。

    EDA 三巨頭在中國亦占主導(dǎo)地位,市場集中度高。中國 EDA 行業(yè)與全球類似,呈現(xiàn) 市場份額高度集中的格局。2020 年國際 EDA 三巨頭在國內(nèi) EDA 市場占 77.7%份額,其 中新思科技與鏗騰電子較為領(lǐng)先,合計(jì)占比 61.1%。

    2.3.滲透率+自給率提升,國產(chǎn)EDA市場高速增長

    中國 EDA 軟件市場增速遠(yuǎn)超全球。據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)顯示,2020 年全球 EDA 市場規(guī)模 為 114.67 億美元,2012 年-2020 年 CAGR 為 7.28%,市場平穩(wěn)增長。而根據(jù)中國半導(dǎo)體 行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示,2020 年中國 EDA 市場規(guī)模約為 93.1 億元,預(yù)計(jì) 2025 年達(dá)到 185 億 元,CAGR 為 14.7%,遠(yuǎn)高于全球增速。

    在國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的大背景下,下游應(yīng)用的需求擴(kuò)張直接拉動 EDA 市場快 速增長。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021 年我國半導(dǎo)體行業(yè)銷售規(guī)模達(dá)到 1925 億元,同 比增長 27%;同年我國半導(dǎo)體行業(yè)共發(fā)生投融資事件 618 起,同比增長 43.51%,融資規(guī) 模達(dá) 2014 億元。2022 年上半年科創(chuàng)板 54 家 IPO 企業(yè)中有 18 家為半導(dǎo)體企業(yè),占比高達(dá) 33%。國產(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)迎來一輪新的爆發(fā),將有力地刺激國內(nèi) EDA 市場規(guī)模增長。

    我國為突破“卡脖子”技術(shù)提出“十四五”雙循環(huán)格局,EDA 產(chǎn)業(yè)迎來政策紅利。 2015 年以來,美國對華科技企業(yè)制裁事件頻出,重點(diǎn)涉及領(lǐng)域包括 5G、芯片、人工智能、 半導(dǎo)體等領(lǐng)域。為突破“卡脖子”技術(shù)之困局,我國正式提出“構(gòu)建國內(nèi)國際雙循環(huán)相互 促進(jìn)的新發(fā)展格局”,關(guān)鍵 IT 技術(shù)的自主可控成為發(fā)展趨勢。在此背景下,集成電路等 產(chǎn)業(yè)鏈加速向國內(nèi)轉(zhuǎn)移,EDA 作為集成電路“皇冠上的明珠”,產(chǎn)業(yè)迎來全新發(fā)展機(jī)會; 國家順勢出臺多項(xiàng) EDA 扶持政策,為國產(chǎn) EDA 的發(fā)展提供良好的政策環(huán)境。

    預(yù)計(jì) 2025 年國產(chǎn) EDA 市場規(guī)模將達(dá)到 40.7 億元,年復(fù)合增速近 30%。根據(jù) CSIA 統(tǒng)計(jì),2020 年我國國產(chǎn) EDA 工具市場份額僅為 12%,自給率極低。而據(jù) IC Insights 統(tǒng) 計(jì),2021 年中國大陸的 IC 產(chǎn)量占其 1865 億美元市場總量的 16.7%,并預(yù)測 2026 年國產(chǎn) 化率將比 2021 年增加 4.5 個百分點(diǎn)至 21.2%。因此我們預(yù)計(jì)在國內(nèi)政策及產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替 代的驅(qū)動下,輕資產(chǎn)、易實(shí)現(xiàn)替代的 EDA 軟件 2025 年國產(chǎn)份額有望達(dá)到 22%。 結(jié)合中國半導(dǎo)體協(xié)會預(yù)測,2025 年我國 EDA 行業(yè)市場規(guī)模為 185 億元,即國產(chǎn) EDA 工具銷售總額有望從 2020 年的 11.17 億元提升至 2025 年的 40.7 億元,CAGR 達(dá) 29.5%。

    2.4.新技術(shù)變革為國產(chǎn)EDA帶來“換道超車”機(jī)遇

    我們認(rèn)為后摩爾時代,從新材料(第三代半導(dǎo)體)到新工藝(5/3nm)、新模式(AI+ 云)的自下而上全鏈路國產(chǎn)化突破將為國產(chǎn) EDA 廠商帶來更大的發(fā)展機(jī)遇。 2.4.1. 新材料:國產(chǎn)第三代半導(dǎo)體制造廠商加速突破 (1)第三代半導(dǎo)體材料更適配 5G:與第一二代半導(dǎo)體材料相比,第三代半導(dǎo)體主要由 SiC、GaN、AIN 等化合物構(gòu)成, 禁帶寬度提升至 3 倍,同時能量密度更高,因而具備更高的擊穿電場、更高的熱導(dǎo)率等性 能優(yōu)勢,特別適用于 5G 射頻器件和高電壓功率器件。

    (2)國產(chǎn)第三代半導(dǎo)體材料廠商趕超國外:以 SiC 為例,在國際局勢動蕩的背景下,國產(chǎn)廠商目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了襯底+外延+器件 的全覆蓋,其中山東天岳在 2019、2020 年已經(jīng)成為全球半絕緣型碳化硅襯底市場的世界 前三,市占率從 18%提升至 30%,并且還成功掌握了導(dǎo)電型碳化硅襯底材料制備的技術(shù) 和產(chǎn)業(yè)化能力,從中低端舊技術(shù)向中高端新技術(shù)的趨勢已經(jīng)明晰。

    2.4.2.新工藝:5/3nm帶來EDA工具變革機(jī)遇

    (1)后摩爾時代巨頭領(lǐng)先勢頭放緩:芯片開發(fā)周期拉長,研發(fā)成本大幅提升,性能提升趨緩。從 28nm 到 5nm 制程進(jìn)階 的過程中,芯片開發(fā)周期已經(jīng)從 18-24 個月拉長至 18-36 個月,且單款芯片開發(fā)成本從 0.51 億提升至 5.42 億,性能提升也逐漸趨緩,摩爾定律形成的老牌廠商多年先發(fā)優(yōu)勢將 逐步減弱。

    (2)巨頭內(nèi)部技術(shù)創(chuàng)新較難,更依賴并購創(chuàng)新技術(shù)公司,關(guān)鍵工藝節(jié)點(diǎn)變革帶來后發(fā)機(jī)遇。EDA+Foundry+IC 設(shè)計(jì)鐵三角開發(fā)模式意味著如果 Foundry 能夠?yàn)?EDA 廠商提供獨(dú)家工藝參數(shù),并且先進(jìn)工藝研發(fā)中存在一些尚未解決的問題時,EDA 廠商可以根據(jù) 新工藝路線研發(fā)出顛覆性的 EDA 產(chǎn)品從而后發(fā)先至。例如美國 EDA 公司 Magma 在 90nm 至 65/45nm 制程進(jìn)步的過程中開發(fā)出了 Cobra 系統(tǒng),在解決良品率優(yōu)化、片上變異和信 號完整性等問題的同時,設(shè)計(jì)速度比其它主流工具快 10 倍,從而短時間內(nèi)在設(shè)計(jì)流程領(lǐng) 域占據(jù)了 33%的市場份額,發(fā)展速度遠(yuǎn)超當(dāng)時的巨頭 Synopsys。

    (3)3nm 為重大節(jié)點(diǎn),預(yù)計(jì)工藝會出現(xiàn)斷崖式變化:芯片工藝節(jié)點(diǎn)演進(jìn)可分為大節(jié)點(diǎn)和小節(jié)點(diǎn),如 28nm 到 16nm 屬于大節(jié)點(diǎn),設(shè)計(jì)從平 面設(shè)計(jì)進(jìn)入 FinFET 設(shè)計(jì),此時工具和名稱都會進(jìn)行更換,變化極大。而 10nm 到 8nm 甚 至到 5nm 屬于小節(jié)點(diǎn),這類工藝都是基于 FinFET 設(shè)計(jì),變化較小。 目前 FinFET 工藝已出現(xiàn) 20 年、商用 10 年,用于 5nm 已逼近極限,而基于全新的 GAA 晶體管結(jié)構(gòu),三星通過使用納米片設(shè)備制造出了 MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET, 多橋-通道場效應(yīng)管),與現(xiàn)在的 7nm 工藝相比,3nm 工藝可將核心面積減少 45%,功耗 降低 50%,性能提升 35%。

    2.4.3.新模式:AI+云算力優(yōu)勢可部分彌補(bǔ)算法短板

    (1)為提高設(shè)計(jì)效率、降低算力資源不足的風(fēng)險(xiǎn)和企業(yè)在服務(wù)器配置和維護(hù)方面的費(fèi)用,使用云平臺+ AI 輔助設(shè)計(jì)的 EDA 工具架構(gòu)已經(jīng)成為業(yè)界共識。云架構(gòu)可以大幅降低設(shè)計(jì)企業(yè)的門檻費(fèi)用、用算力大幅提升設(shè)計(jì)效率,同時根本上解 決軟件授權(quán)問題,保護(hù)了正版 EDA 廠商的盈利:1)高彈性:芯片設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)在投片前 3 個 月,對算力的需求接近“無限”,云化可以按需調(diào)用更多資源。以 SOC 設(shè)計(jì)為例,后端 環(huán)節(jié)的資源需求占據(jù)了整體資源需求的 50%-60%,通過云計(jì)算,可以短周期內(nèi)臨時調(diào)用大集群來滿足算力需求,并在完成后釋放算力資源。

    2)控成本:云服務(wù)可以在減少自購 服務(wù)器成本投入的同時大幅提升運(yùn)算效率。芯片設(shè)計(jì)企業(yè)不再需要大量自購服務(wù)器,云 端 100 臺服務(wù)器運(yùn)算 1 小時的成本幾乎等于 1 臺服務(wù)器運(yùn)算 100 小時的成本,可以在需 求滿足后釋放算力資源來控制成本。3)付費(fèi)習(xí)慣優(yōu)化:云服務(wù)為按時長付費(fèi),這使得芯 片設(shè)計(jì)企業(yè)更愿意為正版付費(fèi)。

    AI 則可以大幅提高工作效率。如 Synopsys 在 2020 年發(fā)布的 DSO.ai 軟件在芯片上排 放各種組件的可能方案數(shù)量大約有 10 的 9 萬次方個,DSO.ai 則可以提高 18%的工作頻 率,而且降低 21%的功耗,同時將工程時間從六個月縮短到一個月。

    2.5.公司全面布局新方向,積極把握變革期

    華大九天已面向新材料、新工藝、新模式進(jìn)行了全面布局,我們認(rèn)為公司可借助芯片 全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化的大趨勢,在產(chǎn)業(yè)變革中把握崛起機(jī)遇。 (1)新材料:公司開發(fā)了面向第三代化合物半導(dǎo)體主要應(yīng)用領(lǐng)域的全套電路解決方案,在第三代半導(dǎo)體應(yīng)用上具備一定的優(yōu)勢。第三代化合物半導(dǎo)體目前的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括光電領(lǐng)域(半導(dǎo)體顯示、照明、光通信 等)、微波射頻(移動通信、導(dǎo)航、雷達(dá)及空間通信等)、電力電子(新能源汽車、風(fēng)力 /光伏發(fā)電、智能電網(wǎng)、高鐵等),并且具有器件模型多樣化、不連續(xù)、版圖幾何形狀復(fù) 雜、可靠性分析要求高、設(shè)計(jì)需求個性化強(qiáng)等難點(diǎn)。

    針對這些設(shè)計(jì)難點(diǎn),公司提供了完善的器件參數(shù)提取和建模工具,并開發(fā)了電路仿真 及光學(xué)仿真技術(shù)、多樣化的異形版圖設(shè)計(jì)技術(shù)以及高精度的可靠性分析平臺,可以支持用 戶豐富的定制功能開發(fā)需要。 在應(yīng)用成果上,已有客戶使用該解決方案進(jìn)行電源管理芯片的設(shè)計(jì),每年 tape out 的 芯片種類達(dá)幾百種,數(shù)量達(dá)幾十億顆;在光電顯示半導(dǎo)體領(lǐng)域,LCD 和 OLED 產(chǎn)品已成 功應(yīng)用,現(xiàn)在正在合作開發(fā)基于 miniLED 和 microLED 技術(shù)的新型面板解決方案。

    (2)在新工藝適配度方面,以公司為首的部分國產(chǎn)廠商目前已經(jīng)在部分工具、工藝 中達(dá)到了全球領(lǐng)先水平,未來 EDA 行業(yè)的并購整合也將進(jìn)一步縮小與巨頭差距。 國產(chǎn) Foundry 工藝進(jìn)步將提供更先進(jìn)的參數(shù)。中芯國際將在 EUV 光刻機(jī)到貨后進(jìn) 行 5nm 的研發(fā),我們認(rèn)為國產(chǎn) Foundry 制造工藝的進(jìn)步也將為國產(chǎn) EDA 廠商帶來更領(lǐng)先 的工藝參數(shù)。 部分 EDA 工具在現(xiàn)有工藝條件下已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

    公司目前在模擬電路設(shè)計(jì)中 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全流程覆蓋,技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平;數(shù)字電路設(shè)計(jì)在單元庫/IP 質(zhì)量驗(yàn)證工具 等 5 個單點(diǎn)工具上已經(jīng)支持目前國際最先進(jìn)的 5nm 量產(chǎn)工藝制程。此外,募投項(xiàng)目中的 “電路仿真及數(shù)字分析優(yōu)化 EDA 工具升級項(xiàng)目”和“數(shù)字設(shè)計(jì)綜合及驗(yàn)證 EDA 工具開 發(fā)項(xiàng)目”將提升數(shù)字電路 EDA 的覆蓋面并支持更高工藝。 產(chǎn)業(yè)環(huán)境良好,并購整合將加速。國家發(fā)改委、工信部、科技部明確表示加大對 EDA 廠商的支持,而國內(nèi)上百家 EDA 公司中,預(yù)計(jì)未來大多數(shù)會被幾家頭部公司兼并實(shí)現(xiàn)技術(shù)整合,進(jìn)而推動國內(nèi) EDA 工具由點(diǎn)到面,從而進(jìn)一步縮小國內(nèi)廠商與國際領(lǐng)先水平的 差距。

    (3)在新模式方面,公司已著力布局 AI+云平臺模式并取得單點(diǎn)突破。1)在云方面,電路仿真器、數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元庫特征化工具等高算力商用產(chǎn)品,由于采 用并行算法,適合云端進(jìn)行適配,可取得較線下使用方式高達(dá)數(shù)十倍的效率提升。 2)在 AI 方面,公司成立了專門的團(tuán)隊(duì)研究 AI 算法,目前已在標(biāo)準(zhǔn)單元庫跨 Corner 快速生成、器件和電路的建模與自動優(yōu)化等多款工具環(huán)節(jié)中,利用 AI 技術(shù)來解決效率問 題,Empyrean Qualib-AI 已經(jīng)成功將 IP 核 timing arc 驗(yàn)證周期從幾周縮短至 1 天,同時 arc 預(yù)測精度達(dá)到 99%以上。 綜上,我們認(rèn)為公司已積極投身于產(chǎn)業(yè)變革之中,有能力抓住“三新”的機(jī)遇實(shí)現(xiàn)彎 道超車。

    3.形勢格局:看好華大九天勝出的四個差異化認(rèn)知

    國際三巨頭歷史上系隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)發(fā)展循序漸進(jìn),由此塑造了“穩(wěn)扎穩(wěn)打”模 式的典型案例。而在當(dāng)前國內(nèi)較為特殊的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下,我們認(rèn)為“高舉高打”模式也大有 可為。公司作為這一模式的代表,在模擬電路領(lǐng)域已形成卡位優(yōu)勢,在數(shù)字電路領(lǐng)域即將 向制高點(diǎn)進(jìn)軍,有望成為第一批實(shí)現(xiàn)全流程覆蓋的本土 EDA 企業(yè)。

    3.1.審時度勢,公司全流程布局呼應(yīng)國產(chǎn)替代訴求

    梳理國際 EDA 三巨頭的發(fā)展史,可以發(fā)現(xiàn)兩個規(guī)律:一是 EDA 行業(yè)的發(fā)展軌跡與 集成電路產(chǎn)業(yè)整體的技術(shù)進(jìn)步節(jié)奏相吻合。作為產(chǎn)業(yè)鏈一環(huán),下游設(shè)計(jì)、制造等企業(yè)不斷 對 EDA 工具提出新需求;二是具備核心優(yōu)勢產(chǎn)品+大規(guī)模并購才能成就全球壟斷的龍頭 企業(yè)。 然而與歐美日韓等國家相比,我國屬于全球集成電路領(lǐng)域的后起之秀,當(dāng)前國內(nèi)產(chǎn)業(yè) 環(huán)境與前者的歷史環(huán)境相比固然有相似之處,但更多的是不同:1)在國際供應(yīng)鏈日趨波 動的大背景下,我國不得不加快發(fā)展自身的集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈,推動著設(shè)備、材料、制造 等細(xì)分板塊都呈現(xiàn)出快速追趕國際先進(jìn)水平的非線性增長,并不遵循自然升級的技術(shù)發(fā)展規(guī)律,且目前仍亟需能實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)替代的 EDA 企業(yè)崛起來打破現(xiàn)有的壟斷體系;2) 國內(nèi)擁有成熟產(chǎn)品的中小 EDA 企業(yè)尚且不多,短期內(nèi)合適的并購標(biāo)的較為匱乏。

    因此在必要性方面,先實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié) EDA 產(chǎn)品的從“無”到“有”的突破,在部分領(lǐng) 域率先完成國產(chǎn)替代,再實(shí)現(xiàn)從“有”到“優(yōu)”的升級,此種發(fā)展路線符合時代背景下的 產(chǎn)業(yè)趨勢?;诋?dāng)前我國 EDA 產(chǎn)業(yè)面臨的基本環(huán)境和打破國際廠商壟斷的急迫性,優(yōu)先 突破部分設(shè)計(jì)應(yīng)用形成全流程解決方案,然后逐步提升各環(huán)節(jié) EDA 工具競爭力,實(shí)現(xiàn)對 高端市場的占領(lǐng),有其發(fā)展必要性與合理性。

    而在確定性方面,下游客戶的新興需求和應(yīng)用反饋能夠加速 EDA 廠商技術(shù)迭代。在 EDA 的生態(tài)中,EDA 廠商與 IC 設(shè)計(jì)廠商、晶圓制造商是互相聯(lián)動的三角關(guān)系,前者為 后者提供最先進(jìn)的 EDA 工具來提升生產(chǎn)效率,后者為 EDA 廠商提供使用反饋助其改進(jìn) 軟件性能。具體而言,晶圓制造商提供的 PDK 是三角信息流的基礎(chǔ),而 IC 設(shè)計(jì)廠商在 與晶圓制造商進(jìn)行先進(jìn)工藝磨合時能夠?qū)l(fā)現(xiàn)的問題反饋給 EDA 廠商作為產(chǎn)品迭代依 據(jù),下游數(shù)據(jù)的實(shí)時更新保證了 EDA 廠商能快速滿足 IC 設(shè)計(jì)最前沿需求。這也是工業(yè) 軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的端到端開發(fā)流程,產(chǎn)品研發(fā) 應(yīng)用 反饋提升閉環(huán)缺一不可。

    公司的研發(fā)鐵三角已成型,正向反饋將驅(qū)動產(chǎn)品技術(shù)快速進(jìn)步。全流程覆蓋的 EDA 企業(yè),其發(fā)展重難點(diǎn)在于不斷突破單點(diǎn)技術(shù)和不斷提升系統(tǒng)平臺中大量點(diǎn)工具產(chǎn)品的性 能及工藝節(jié)點(diǎn)。華大九天與眾多 IC 設(shè)計(jì)商和晶圓制造商建立了深入合作關(guān)系,已經(jīng)形成 EDA+Foundry+IC 鐵三角的研發(fā)閉環(huán);借助該生態(tài),未來公司在全流程方案基礎(chǔ)上的產(chǎn)品 力提升和底層技術(shù)突破有望加速實(shí)現(xiàn)全面替代。

    近年來我國半導(dǎo)體行業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展,在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域,國內(nèi) IC 設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量和 行業(yè)整體銷售額節(jié)節(jié)攀升,僅 2021 年就新增了 592 家設(shè)計(jì)公司,同比增長 26.7%;2021 年中國芯片設(shè)計(jì)行業(yè)銷售額約為 4586.9 億元,同比增長 20.1%。

    在晶圓制造領(lǐng)域,大陸雖起步較晚,但提高制造國產(chǎn)化率的重要性日益凸顯,國家陸 續(xù)出臺政策支持境內(nèi)晶圓代工行業(yè)的發(fā)展;另一方面,部分境內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)亟需尋 找可以滿足其需求的境內(nèi)產(chǎn)能以保證其生產(chǎn)安全,因而近年來國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)公司對晶圓 代工服務(wù)的需求日益提升,中國大陸晶圓代工行業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展。根據(jù) Frost & Sullivan 的統(tǒng)計(jì),2015 年至 2020 年,中國大陸晶圓代工市場規(guī)模從 48.1 億美元增長至 148.9 億美元,年均復(fù)合增長率為 25.4%;預(yù)計(jì)未來行業(yè)市場規(guī)模將保持增長趨勢。

    可見國內(nèi)鐵三角的兩“角”發(fā)展突飛猛進(jìn),華大九天作為第三“角”崛起恰逢其時; 目前公司產(chǎn)品已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用階段,工藝迭代逐漸加速。作為有著深厚技術(shù)底蘊(yùn)的國產(chǎn) EDA 領(lǐng)軍企業(yè),公司有望實(shí)現(xiàn)數(shù)字、模擬電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域全覆蓋。

    3.2.模擬芯片百花齊放帶來市場擴(kuò)容,公司卡位優(yōu)勢凸顯

    由于我國數(shù)字電路設(shè)計(jì)企業(yè)近年來銷售額增長最快的方向是 SoC,而在數(shù)字芯片另 外半壁江山——邏輯 IC 上與全球巨頭如 Intel、AMD、NVIDIA 的技術(shù)和產(chǎn)值差距較大, 導(dǎo)致數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 在國內(nèi)設(shè)計(jì)類 EDA 整體市場規(guī)模中占比很可能小于全球比例 (79%),例如 Synopsys 2017-2019 年來自 Intel 及其下屬企業(yè)的營收占比高達(dá) 17.9%、 15.4%和 12.8%。

    反觀模擬芯片,國內(nèi)企業(yè)在 PMIC、信號鏈等領(lǐng)域形成了多點(diǎn)突破之勢,涌現(xiàn)出圣邦 股份、卓勝微、思瑞浦等優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計(jì)企業(yè),因而此消彼長之下,我們判斷國內(nèi)模 擬電路設(shè)計(jì) EDA 在整體設(shè)計(jì)類 EDA 市場中占比相應(yīng)高于在全球市場的比例(21%), 預(yù)計(jì)可達(dá) 30%左右。

    考慮到模擬芯片主要采用 28nm 以上的成熟制程,國內(nèi)晶圓代工廠如中芯、華虹等企 業(yè)的現(xiàn)有產(chǎn)線都可以滿足生產(chǎn)需求,此時 EDA 就成為國內(nèi)模擬芯片行業(yè)“任督二脈”,對拉通完整的全國產(chǎn)供應(yīng)鏈有著至關(guān)重要的意義。在此背景下,公司的全流程 EDA 工具 構(gòu)建了顯著的卡位優(yōu)勢,能夠充分受益于國內(nèi)模擬芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)崛起。

    此外,全流程布局的優(yōu)勢是對技術(shù)理解更深刻,例如公司針對平板顯示電路設(shè)計(jì)與 模擬電路設(shè)計(jì)理念的相似性,在已有模擬電路設(shè)計(jì)工具的基礎(chǔ)上開發(fā)了全球領(lǐng)先的平板 顯示電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)。配合近年來國內(nèi)面板企業(yè)大舉擴(kuò)產(chǎn),迅速在國內(nèi) 90% 以上高世代線實(shí)現(xiàn)了全面應(yīng)用。

    3.3.晶圓制造服務(wù)國內(nèi)覆蓋率7成,軟件產(chǎn)品快速導(dǎo)入

    在晶圓制造領(lǐng)域,公司主要提供晶圓制造 EDA 軟件和工程服務(wù),其中工程服務(wù)業(yè)務(wù) 在 2018 年正式推出之后發(fā)展迅速,至 2020 年已覆蓋國內(nèi) 70%的晶圓制造企業(yè);EDA 方 面主要提供的軟件是公司在模擬和數(shù)字兩條產(chǎn)品線中具備國際競爭力的領(lǐng)先產(chǎn)品,例如 物理驗(yàn)證、版圖分析等。 根據(jù)行業(yè)一般規(guī)律,EDA 企業(yè)與 foundry 客戶合作模式為首先幫助晶圓廠在工藝開 發(fā)階段評估優(yōu)化工藝平臺的可靠性和良率等特性,建立器件模型、 PDK 和標(biāo)準(zhǔn)單元庫, 并通過電路仿真幫助集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)預(yù)測芯片的性能和良率,優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。即雙方合 作模式上通常是先采購工程服務(wù),再采購具體 EDA 產(chǎn)品。

    因此我們認(rèn)為,2018 年以來公司技術(shù)開發(fā)服務(wù)收入是隨著對客戶數(shù)量的覆蓋率提升 呈線性增長,而晶圓制造 EDA 工具收入則是隨著在已服務(wù)客戶的滲透率提升呈指數(shù)增 長。目前公司已成為國內(nèi)晶圓制造領(lǐng)域領(lǐng)先的服務(wù)提供商,持續(xù)與國內(nèi)外頭部 foundry 深 入合作,例如華虹宏力:1)2013 年,采用公司的一站式版圖分析處理工具 Skipper ;2) 2017 年,采用公司全新高速高精度并行仿真器 ALPS 完成多個模擬及嵌入式非易失性存 儲器 IP 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的前后仿真/數(shù)?;旌戏抡娌⒊晒α髌?;3)2020 年 4 月,又成功采用公 司 Empyrean Liberal 工具,完成其 12 英寸 65 納米數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元庫特征化建模流程,并 成功實(shí)現(xiàn)客戶交付。

    在國際市場上,2021 年華大九天 SPICE 電路仿真工具 Empyrean ALPS 成功通過三星 Foundry EDA 工具認(rèn)證流程 SAFE -QEDA,實(shí)現(xiàn)對三星 8nm(8LPP)工藝制程的支持。 在當(dāng)年 11 月的三星先進(jìn)晶圓代工生態(tài)系統(tǒng) SAFE 論壇上,三星正式宣布華大九天加入 其 SAFE -EDA 生態(tài)系統(tǒng)。

    據(jù) SIA,2020 年我國半導(dǎo)體制造業(yè)規(guī)模為 2560.1 億元,2015 年-2020 年的復(fù)合增長 率達(dá)到 23%;預(yù)計(jì)到 2030 年,中國大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)能將占全球的 24%。公司目前在晶圓 制造領(lǐng)域已形成了較多應(yīng)用案例和客戶積累,我們預(yù)計(jì)未來隨著晶圓制造專用 EDA 軟件 如器件建模仿真 EDA 等產(chǎn)品發(fā)布和性能優(yōu)化,產(chǎn)品線的充實(shí)可帶來客單價(jià)提升;而下游 市場高速增長帶來客戶數(shù)量增加(包括現(xiàn)有客戶擴(kuò)產(chǎn)),量價(jià)齊升之下公司在晶圓制造領(lǐng) 域仍有長足發(fā)展空間。

    3.4.數(shù)字電路EDA勇攀高峰,有望鑄就數(shù)?;旌掀脚_型廠商

    研發(fā)路線選擇導(dǎo)致數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 產(chǎn)品暫時較少。近年來公司研發(fā)重心主要放在 模擬及平板電路設(shè)計(jì)類 EDA,以公司產(chǎn)品體系發(fā)展歷程為例,2010 年以來公司發(fā)布的模 擬電路類、數(shù)字電路類、平板電路類和晶圓制造類的工具/系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)量分別為 4 項(xiàng)、3 項(xiàng)、 3 項(xiàng)、1 項(xiàng)。我們認(rèn)為公司的研發(fā)路線選擇與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)環(huán)境和企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略有關(guān),相比模 擬領(lǐng)域全流程布局,數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 暫為公司產(chǎn)品體系短板的原因并不在于研發(fā)實(shí)力。

    從產(chǎn)業(yè)環(huán)境來看,目前國內(nèi)先進(jìn)邏輯 IC 的供應(yīng)鏈還很不成熟,除了設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和部分 設(shè)備、EDA 點(diǎn)工具之外能夠達(dá)到 5nm 工藝制程之外,其他環(huán)節(jié)尚不具備國際競爭力和完 全的國產(chǎn)替代能力,公司未來能夠與國產(chǎn)供應(yīng)鏈深入合作、共同成長。

    從數(shù)字電路設(shè)計(jì)的流程環(huán)節(jié)和對應(yīng)的點(diǎn)工具開發(fā)難度來說,整體上呈現(xiàn)鐘形曲線,即 難度最高的是位于中間環(huán)節(jié)的布局布線,其次是數(shù)字前端邏輯綜合,最后是前后端的驗(yàn) 證、仿真、分析等環(huán)節(jié)。公司目前遵循從易到難、逐級攻克的路徑,即將投入到第二“高 峰”——邏輯綜合的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品研發(fā)階段。國內(nèi)尚不具備在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證測試兩 條產(chǎn)品線都擁有全流程解決方案的EDA企業(yè),多數(shù)是在單點(diǎn)或多個同類流程上有所建樹, 而很少有像華大九天一樣打通不同底層技術(shù)的廠商。例如擁有近 300 名研發(fā)人才的芯華 章在 2021 年發(fā)布四款數(shù)字驗(yàn)證 EDA 產(chǎn)品及統(tǒng)一底層架構(gòu)智 V 驗(yàn)證平臺,也僅是針對前 后端驗(yàn)證環(huán)節(jié)形成了局部流程系統(tǒng)。

    公司有望率先實(shí)現(xiàn)數(shù)字 EDA 領(lǐng)域全流程覆蓋。從技術(shù)積累來看,公司擁有數(shù)款支持 最先進(jìn)量產(chǎn)制程的數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 點(diǎn)工具,以及全球首發(fā)基于 AI 算法的 IP 庫驗(yàn)證工 具 Liberal(由于開發(fā)時間較短,目前支持到 40nm 制程)等技術(shù)獨(dú)到的產(chǎn)品。隨著模擬全 流程系統(tǒng)逐漸成熟和進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,公司上市后將重點(diǎn)加強(qiáng)數(shù)字電路領(lǐng)域的研發(fā)。

    例如針對目前工藝節(jié)點(diǎn)相對落后的 Liberal,募投項(xiàng)目“電路仿真及數(shù)字分析優(yōu)化 EDA 工具升級”將基于先進(jìn)工藝的設(shè)計(jì)需求,開發(fā)適應(yīng)先進(jìn)工藝的電路仿真技術(shù)、單元庫特征 化噪聲模型和工藝偏差模型提取技術(shù)、關(guān)鍵時序路徑篩選分組技術(shù)及大規(guī)模數(shù)字電路設(shè) 計(jì)多場景并行時序優(yōu)化技術(shù)等,滿足先進(jìn)工藝的設(shè)計(jì)需要。 從全部研發(fā)項(xiàng)目來看,數(shù)字類 EDA 研發(fā)項(xiàng)目投資金額占比達(dá) 60%,“電路仿真及數(shù) 字分析優(yōu)化 EDA 工具升級項(xiàng)目”和“數(shù)字設(shè)計(jì)綜合及驗(yàn)證 EDA 工具開發(fā)項(xiàng)目”等都著 眼于提升公司數(shù)字電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域 EDA 工具的覆蓋完整率,促進(jìn)對更高水平工藝制程的支 持,從而提升公司在數(shù)字電路 EDA 領(lǐng)域的綜合競爭水平。

    綜上可見,公司在數(shù)字設(shè)計(jì)領(lǐng)域具備持續(xù)單點(diǎn)突破能力,且通過以往發(fā)布的幾款點(diǎn)工 具展現(xiàn)了多種跨度較大的核心技術(shù)積累?;诠救諠u強(qiáng)大的人才實(shí)力和研發(fā)體系,我們 看好華大九天在數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 領(lǐng)域于國產(chǎn)廠商中率先實(shí)現(xiàn)全流程覆蓋。

    3.5.兼具資金實(shí)力與人才吸引力,長期并購實(shí)現(xiàn)跨越式增長

    內(nèi)生增長與外延并購,是 EDA 公司成為產(chǎn)業(yè)巨頭的必經(jīng)之路。EDA 行業(yè)具有產(chǎn)品 驗(yàn)證難、市場門檻高的特點(diǎn),產(chǎn)品的研發(fā)先進(jìn)性和版本快速迭代能力對于公司保持行業(yè)領(lǐng) 先地位尤為重要。在自主研發(fā)內(nèi)生增長之外,廠商有必要對業(yè)務(wù)契合的潛在標(biāo)的采取收購 或戰(zhàn)略投資優(yōu)化整合戰(zhàn)略,以增強(qiáng)公司核心競爭力。雖然如前文所述,短期維度國內(nèi)擁有 成熟產(chǎn)品的并購標(biāo)的較少,但從長期來看,我國同時存在幾十家乃至上百家 EDA 公司的 格局必然無法持續(xù),并購整合是必然趨勢。

    海外三大 EDA 龍頭公司之一的 Synopsys 就是依靠著超過 80 次并購的擴(kuò)張策略不斷 的獲取新的技術(shù)和生產(chǎn)能力。無論是 2002 年并購 Avanti 公司成為 EDA 行業(yè)中第一家能 夠提供前后端完整 IC 設(shè)計(jì)方案的 EDA 工具廠商,還是 2012 年收購當(dāng)時的第六大最常用的 EDA 供應(yīng)商 Novas Software 從而獲得調(diào)試和可見性增強(qiáng)產(chǎn)品的能力,都讓 Synopsys 不斷的更新和鞏固行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位,在激烈的競爭和高速的技術(shù)更新中站穩(wěn)腳跟。

    對于 Cadence 來說,外延并購和自主革新是其立足 EDA 市場的核心手段。在 1989 年,Cadence 收購了 Verilog 硬件描述語言的開發(fā)商 Gateway Design Automation(一年后, Cadence 將 Verilog 置于公共領(lǐng)域,并成為使用最廣泛的硬件描述語言)。同年,JimSolomon 創(chuàng)立了 Cadence 模擬部門,通過努力使 Cadence 成為定制/模擬設(shè)計(jì)自動化工具領(lǐng)域無可 爭議的領(lǐng)導(dǎo)者。2014 年 8 月,Cadence 收購了 Plainfield Precision Holdings 的三個運(yùn)營業(yè) 務(wù)部門,此次收購使 Cadence 成為醫(yī)療、汽車、國防和工業(yè)產(chǎn)品所用技術(shù)和服務(wù)的全球頂 級供應(yīng)商。

    EDA 行業(yè)排名第三的 Mentor Graphics(已被西門子收購)從成立開始發(fā)起了 66 次 并購。1983 年 Mentor Graphics 首次收購了一家公司 California Automated Design, Inc. (CADI),彼時 CADI 正在開發(fā)類似于 Daisy 的軟件,此次收購加強(qiáng)了 Mentor Graphics 在 其主要競爭對手中的地位。在 2010 年,通過收購 Valor Computerized Systems,Ltd.,Mentor 成為第一家將其范圍擴(kuò)展到 PCB 系統(tǒng)制造解決方案市場的主要 EDA 供應(yīng)商。

    通過核心優(yōu)勢產(chǎn)品建立市場影響力,再以并購打造全流程解決方案進(jìn)而占據(jù)壟斷地 位,即是國際龍頭的崛起路徑。華大九天也曾在 2010 年 7 月收購了北京華天中匯科技有 限公司,并購后華大九天成為擁有全定制 IC 設(shè)計(jì)全流程解決方案、數(shù)字 IC 設(shè)計(jì)優(yōu)化解 決方案和全流程設(shè)計(jì)生產(chǎn)服務(wù)的綜合性 EDA 及設(shè)計(jì)服務(wù)企業(yè),對于提升本土 EDA 產(chǎn)業(yè) 的國際競爭力,加強(qiáng)對于本土 IC 設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的支撐都具有及其重要的意義。 作為我國 EDA 龍頭企業(yè),華大九天已在產(chǎn)品布局、技術(shù)積累和客戶規(guī)模等方面具備 領(lǐng)先優(yōu)勢,未來隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)環(huán)境發(fā)展成熟,公司兼具資金實(shí)力與人才吸引力,有望通過 內(nèi)生外延雙輪驅(qū)動的方式構(gòu)建長期競爭力。

    4.盈利預(yù)測

    收入端核心假設(shè): 華大九天是國內(nèi) EDA 軟件的領(lǐng)先企業(yè),業(yè)務(wù)可分為 EDA 軟件銷售、技術(shù)開發(fā)服務(wù) 和極少量其他業(yè)務(wù)。 (1)EDA 軟件銷售: 公司 EDA 軟件又可進(jìn)一步細(xì)分為全流程 EDA 工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 工具和 晶圓制造 EDA 工具,其中全流程 EDA 工具系統(tǒng)包括模擬電路全流程工具和 FPD 平板顯 示電路全流程工具。

    從市場空間來看,根據(jù) ESD 2020 年數(shù)據(jù),全球 EDA 細(xì)分領(lǐng)域市場規(guī)模中數(shù)字設(shè)計(jì) 類 EDA 和模擬設(shè)計(jì)類 EDA 市場份額分別為 65.0%和 17.1%,數(shù)字設(shè)計(jì)市場規(guī)模遠(yuǎn)大于模 擬設(shè)計(jì),與下游數(shù)字芯片和模擬芯片市場比例基本一致。而如前文所述,我們判斷國內(nèi)模 擬電路設(shè)計(jì)在整體設(shè)計(jì)類 EDA 市場中占比要高于在全球市場的比例。若國內(nèi)市場規(guī)模采 用半導(dǎo)體協(xié)會數(shù)據(jù),則我們估算 2021 年數(shù)字類、模擬類 EDA 市場規(guī)模分別為 65 億和 28 億左右。

    從國產(chǎn)化替代趨勢看,受國際貿(mào)易摩擦影響,國內(nèi)半導(dǎo)體廠商紛紛尋求國產(chǎn)替代,公 司全套產(chǎn)品綜合實(shí)力在國內(nèi)首屈一指,已獲得 IC 設(shè)計(jì)、晶圓代工、面板生產(chǎn)等全球數(shù)百 家客戶采購。整個國產(chǎn) EDA 行業(yè)也在群策群力,多家初創(chuàng)公司紛紛取得點(diǎn)工具突破,因 此預(yù)計(jì)未來行業(yè)國產(chǎn)化率提升速度較快。

    從公司產(chǎn)品業(yè)務(wù)角度來看,公司模擬 IC、FPD 兩條全流程 EDA 工具系統(tǒng)產(chǎn)品線分 別達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先和全球領(lǐng)先水平,數(shù)字 IC 部分點(diǎn)工具可達(dá)世界前列,預(yù)計(jì)經(jīng)過上市后加 大數(shù)字電路方向研發(fā)投入,兩年左右可以開始放量,目前主要增長動力還來自于模擬電路 和晶圓制造 EDA: 1)當(dāng)前公司在模擬電路設(shè)計(jì) EDA 的市場份額超過 10%,隨著性能持續(xù)提升和市場 推廣,預(yù)計(jì) 2025 年份額達(dá)到 30%,屆時國內(nèi)模擬市場規(guī)模達(dá)到 40 億,即 2022-2024 年復(fù) 合增速為 43%; 2)根據(jù)公司招股書的發(fā)展目標(biāo),2025 年計(jì)劃“完成集成電路設(shè)計(jì)所需全流程工具系 統(tǒng)的建設(shè),全面實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)類工具國產(chǎn)化替代”,結(jié)合當(dāng)前數(shù)字電路設(shè)計(jì) EDA 研發(fā)進(jìn)度和 研發(fā)方向,保守預(yù)計(jì) 2024 年數(shù)字類產(chǎn)品開始放量,2022-2024 年復(fù)合增速為 34.6%;

    3)晶圓制造 EDA 工具當(dāng)前收入基數(shù)較低,且不同于輕資產(chǎn)的設(shè)計(jì)行業(yè),大陸晶圓制 造行業(yè)起步更晚,當(dāng)前無論是營收規(guī)模還是工藝水平都與全球領(lǐng)先企業(yè)差距較大,其使用 EDA 的量、價(jià)都有很大提升空間。公司晶圓制造工程服務(wù)已覆蓋國內(nèi) 7 成客戶,根據(jù)行 業(yè)規(guī)律為先導(dǎo)入后放量,預(yù)計(jì)產(chǎn)品端可以維持高增長,2022-2024 年復(fù)合增速為 60%。 綜上所述,我們預(yù)測公司 EDA 軟件業(yè)務(wù) 2022、2023、2024 年?duì)I收增速為 45.8%、 39.6%、41.5%。

    (2)技術(shù)開發(fā)服務(wù)及其他: 公司基于在集成電路領(lǐng)域多年的技術(shù)積累,建立了完善的自動化設(shè)計(jì)服務(wù)流程,為集 成電路設(shè)計(jì)和制造客戶提供設(shè)計(jì)支持服務(wù)和晶圓制造工程服務(wù),主要涉及測試芯片設(shè)計(jì)、 半導(dǎo)體器件測試分析、器件模型提取、單元庫設(shè)計(jì)及存儲器編譯器開發(fā)服務(wù)等。 由于:1)技術(shù)服務(wù)商業(yè)模式對人員占用較多,毛利率偏低,我們判斷僅是公司在開 拓大客戶時提供的配套支持服務(wù),不會作為主要業(yè)務(wù)發(fā)展;2)技術(shù)開發(fā)服務(wù)是跟隨客戶 數(shù)量線性增長,公司已基本完成客戶覆蓋,因此預(yù)測技術(shù)開發(fā)服務(wù) 2022、2023、2024 年 營收增速為 30%、20%、10%。 毛利率方面,EDA 產(chǎn)品為純軟件形式,毛利率為 100%;假設(shè)技術(shù)開發(fā)服務(wù)和其他業(yè) 務(wù)毛利率穩(wěn)定在 2021 年的水平。

    費(fèi)用率預(yù)測:(1)銷售費(fèi)用率:公司采用直銷模式,由于尚處于快速發(fā)展期,隨著業(yè)務(wù)規(guī)模擴(kuò)大, 上市后公司將加強(qiáng)自身營銷中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、加大市場推廣力度,預(yù)計(jì)銷售費(fèi)用率會穩(wěn)中有 升,2022-2024 年銷售費(fèi)用率分別為 17.09%、18.70%、19.19%。 (2)管理費(fèi)用率:隨著業(yè)務(wù)規(guī)模擴(kuò)大,管理費(fèi)用的規(guī)模效應(yīng)體現(xiàn),預(yù)計(jì) 2022-2024 年管理費(fèi)用率分別為 12.27%、10.61%、8.97%。 (3)研發(fā)費(fèi)用:公司建立了完善的持續(xù)創(chuàng)新機(jī)制,持續(xù)強(qiáng)化人才引進(jìn)和培養(yǎng),加強(qiáng) 產(chǎn)業(yè)鏈上下游的價(jià)值發(fā)現(xiàn),積極學(xué)習(xí)吸收、研發(fā)新產(chǎn)品,我們預(yù)計(jì)公司為了保持較高的競 爭力以及在數(shù)字設(shè)計(jì)領(lǐng)域快速突破,仍會投入較多研發(fā)費(fèi)用,2022-2024 年研發(fā)費(fèi)用率分 別為 55.11%、56.25%、55.68%。

    綜上,預(yù)計(jì)公司2022-2024年歸母凈利潤分別為1.81、2.41、3.28億元,增速為30.16%、 32.70%、36.27%。

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