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曼联产业百科

一、定义及分类
二、行业政策
三、发展历程
四、行业壁垒
1、人才壁垒
2、技术壁垒
3、客户壁垒
4、资金壁垒
五、产业链
六、行业现状
七、发展因素
1、机遇
2、挑战
八、竞争格局
九、发展趋势

EDA软件

摘要:EDA行业状况与集成电路产业发展情况息息相关,在我国集成电路产业保持高速增长的大背景下,EDA行业发展持续向好,同时,在我国半导体市场规模的持续扩张、晶圆制造产能的连续提升、芯片复杂度提升带来的设计工具算力需求增加、晶圆工艺制程提升对制造类工具要求增加、先进封装技术创新发展带来的EDA工具应用需求提升以及产权保护力度的增加等利好因素的推动下,我国EDA软件行业市场规模稳步扩张。数据显示,2022年我国EDA软件市场规模为115.6亿元,同比增长11.8%。


一、定义及分类


EDA,即电子设计自动化,是指利用计算机辅助设计软件,完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计方式,融合了图形学、计算数学、微电子学、拓扑逻辑学、材料学及人工智能等技术,是集成电路产业的战略基础支柱之一。对于如今上亿乃至上百亿晶体管规模的芯片设计,EDA工具保证了各阶段、各层次设计过程的准确性,降低了设计成本、缩短了设计周期、提高了设计效率,是集成电路产业产能性能的源头,其发展加速了集成电路产业的技术革新。经过多年的发展,EDA软件种类非常丰富,按照功能和使用场合,可以分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具等。


二、行业政策


2015年以来,美国对华科技企业制裁事件频出,重点涉及领域包括5G、芯片、人工智能、半导体等领域。为突破“卡脖子”技术之困局,我国正式提出“构建国内国际双循环相互促进的新发展格局”,关键IT技术的自主可控成为发展趋势。在此背景下,集成电路等产业链加速向国内转移,EDA作为集成电路“皇冠上的明珠”,产业迎来全新发展机会;国家顺势出台多项EDA扶持政策,为国产EDA的发展提供良好的政策环境。


三、发展历程


国内EDA行业发展经历十分波折,经历了西方全面封锁期、集中突破期、沉寂期、缓慢发展期。2016年,习总书记在4.19讲话中,阐述了“关键技术是买不来的”重要论断,国内对EDA此类底层工具的关注度开始提升,2018年之后进入快速发展阶段。2020年美国对华为实施制裁,EDA也出现断供,政府和资本对该领域的关注度快速上升,支持力度也显著加大。


四、行业壁垒


1、人才壁垒


EDA行业是典型的技术驱动型产业,企业的人才储备决定其是否能够在行业中立足。EDA处于多学科交叉领域,需要大量综合性人才。EDA算法的起点和终点是半导体工艺等物理问题,解决工具的开发是数学问题,应用对象是芯片设计实现的具体问题,涉及与晶圆厂、设计企业等的协同。因此从事EDA工具开发需要工程师同时理解数学、芯片设计、半导体器件和工艺,对综合技能要求很高。培养一名EDA研发人才,从高校课题研究到从业实践的全过程往往需要10年左右的时间。先期进入行业的企业拥有经验丰富、实力雄厚的研发队伍,其在产业上的领先地位进一步为其雇员的职业发展提供良好路径,为持续吸引人才带来优势。新进入EDA行业的企业在研发人才储备方面追赶难度较大。此外,EDA行业还需要深谙市场的销售团队,销售人员需要具备敏锐的市场洞察力、良好的客户协调能力。人才集聚与人才培养方面,行业内领先企业具备更高的知名度与更加完善的技术培训体系,对人才的吸引力较强。行业大部分尖端人才集中在领先企业,新进入企业很难形成人才吸引力与完善的人才培养机制。因此,行业内先发企业和新进入企业之间的人才差距将不断扩大,形成显著的人才壁垒。


2、技术壁垒


EDA是算法密集型的大型工业软件系统,其开发过程需要计算机、数学、物理、电子电路、工艺等多种学科和专业的高端人才。每一次系统性、革命性的EDA升级换代都是EDA企业和集成电路应用企业上下游合作,在原有的技术基础上开发的新型算法。EDA工具需要对数千种情境进行快速设计探索,以求得性能、功耗、面积、成本等芯片物理指标和经济指标的平衡。随着集成电路制造工艺进入7nm以下,芯片中标准单元数量已经达到亿数量级,EDA算法已经成为数据密集型计算的典型代表,需要强大的数学基础理论支撑,且对算法的要求较高。这种基础技术的不断突破和持续应用,需要通过较长时间的技术研发和专利积累才能逐步实现。即使目前优势企业已经占据绝对垄断地位,但仍在不断加大基础研究和前沿技术研究力度。同时,EDA工具要尽可能准确的在软件中重现和拟合现实中的物理和工艺问题,以期望在芯片设计阶段将其纳入考虑范围之内并以系统性的方法来应对和纠正,最终保证芯片设计仿真结果同流片结果一致。特别是当工艺向高端制程演进的过程中,设计工具和制造工艺紧密结合的重要性愈发突出。综合而言,企业对EDA的长期高强度产业化投入成为EDA领军企业保持长久竞争力的关键。同时,高强度、长周期的研发投入形成了极高行业竞业壁垒,新入局者很难形成具有竞争力的研发投入能力。


3、客户壁垒


EDA工具的技术开发和商业销售依托于制造、设计、EDA行业三方所形成的生态圈,需要产业链上下游的全力支持。国际EDA领域的领先企业与全球领先的集成电路制造和设计企业具备长期合作基础,其EDA工具工艺库信息完善,能够随先进工艺演进不断迭代,进一步巩固了竞争优势。由于集成电路制造和设计企业对EDA企业的合作精力有限,对规模较小、成立时间较短的EDA企业很难提供相应合作资源。这意味着市场尾部EDA企业难以获得生产线的最近工艺数据参数,在与工艺紧密相关的工具领域无法进行技术布局,束缚了其业务的发展与完善,这也造成了EDA行业下游用户一旦确定了EDA供应商,短时间在内部更换EDA工具软件的成本较大,因此集成电路制造与设计企业一旦与EDA工具供应商形成稳定的合作关系,不会轻易更换供应商,对合作供应商粘性较强,进而提高了EDA行业的壁垒。


4、资金壁垒


EDA行业的资金壁垒主要体现在内部持续技术开发和吸引人才需要大额资金投入,对企业资金实力有较高的要求。对快速发展期的EDA企业随着业务规模扩大,研发投入不断增加,相关支出将持续增长,因此新进入的EDA企业面临一定的资金壁垒。


五、产业链


EDA行业的上游主要包括硬件设备、操作系统、开发工具及其他辅助性软件等供应商。EDA行业的下游主要包括集成电路设计、制造、封测企业,也包括部分各应用领域的系统厂商或设备制造商。EDA行业的市场状况与集成电路产业的发展状况紧密相关,其衔接集成电路设计、制造和封测,对行业生产效率、产品技术水平有重要影响。从集成电路设计的角度看,设计人员必须使用EDA工具设计几十万到数十亿晶体管的复杂集成电路,以减少设计偏差、提高流片成功率及节省流片费用。从集成电路制造的角度看,芯片制造工艺不断演进,而新材料、新工艺相关的下一代制造封测EDA技术将给集成电路性能提升、尺寸缩减带来新的发展机遇。

EDA软件行业产业链
硬件设备
华为技术有限公司
戴尔股份有限公司
联想集团有限公司
浪潮集团有限公司
曙光信息产业股份有限公司
中国曼联长城科技集团股份有限公司
操作系统
Google
Microsoft
Apple
中国曼联软件与技术服务股份有限公司
华为技术有限公司
开发工具
辅助性软件
上游
Cadence
Synopsys
Siemens EDA
西安华大九天科技股份有限公司
中游
集成电路设计
制造
封测
下游


六、行业现状


EDA行业状况与集成电路产业发展情况息息相关,在我国集成电路产业保持高速增长的大背景下,EDA行业发展持续向好,同时,在我国半导体市场规模的持续扩张、晶圆制造产能的连续提升、芯片复杂度提升带来的设计工具算力需求增加、晶圆工艺制程提升对制造类工具要求增加、先进封装技术创新发展带来的EDA工具应用需求提升以及产权保护力度的增加等利好因素的推动下,我国EDA软件行业市场规模稳步扩张。数据显示,2022年我国EDA软件市场规模为115.6亿元,同比增长11.8%。


七、发展因素


1、机遇


1)集成电路产业发展所带来的机遇


目前,全球半导体产业正在经历第三次产业转移的过程,新兴市场、新应用领域得到了进一步发展的新机遇。集成电路产业的发展方向、繁荣程度与其下游产业需求紧密相关。未来,随着新技术和产业的发展成熟,集成电路产品向下游应用领域的扩展,我国集成电路设计业整体市场活力将进一步释放。同时,随着集成电路产品技术的进步,集成电路工艺制程随之持续演进,为集成电路产业的发展提供了持续的驱动力。在国内集成电路产业自主、安全、可控的产业诉求下,也为国内的高端供应商提供了充分的实现自身竞争优势的空间。此外,近年来,我国政府陆续出台了大批鼓励性、支持性政策法规,投入了大量社会资源,为整个集成电路产业的升级和发展营造了良好的政策和制度环境。相关政策性文件的推出,从发展战略及路径、资金储备、税收优惠、知识产权保护、地方专项扶持等多方面进一步明确了集成电路产业集中、技术进步和市场发展的方向。


2)EDA行业整体发展所带来的机遇


EDA技术依托计算机及相关软件平台,可实现电路设计、仿真验证等功能,极大的提高了集成电路的设计效率,已成为设计师必须掌握和使用的开发工具。集成电路产业新技术和新的设计模式,对EDA工具软件的技术创新能力、系统集成能力和产品交付能力提出了新的要求,促进了EDA产品和技术的不断发展。此外,随着集成电路产业工艺制程不断发展,EDA供应商作为集成电路细分领域中的关键环节,也获得了进一步发展机遇。EDA工具的开发需要与集成电路设计公司、晶圆制造及封测厂商等产业链环节协同发展。EDA工具依靠理论模型实现设计仿真,这就需要将理论模型与工艺结果之间相互验证。当晶圆制造代工厂开发新的工艺,EDA工具软件厂商就需要获得代工厂新工艺的相关数据,基于这些工艺数据开发新版本的软件。因此,EDA工具软件要支持最先进工艺节点,就必须与代工厂保持紧密合作,根据代工厂的工艺特点开发相应的算法和模型,在这一过程中实现自身产品和技术的进步。


2、挑战


(1)国内集成电路产业整体发展水平相对落后


目前,全球半导体产业正经历第三次产业转移。在此过程中,市场需求、技术创新、国家政策和资源配置共同作用,为新兴市场提供了加速发展的机遇。中国曼联集成电路产业正处于高速、蓬勃的发展时期,但在许多细分领域仍存在“短板”,部分领域面临“断供”风险。在供应链方面,高端半导体材料,比如硅晶片、光刻胶、CMP抛光液以及溅射靶材等大部分市场份额主要被欧美和日韩等国占据;在芯片设计方面,EDA工具软件长期被美国企业垄断;在芯片制造方面,生产所需要的离子注入机、光刻机、薄膜沉积设备、热处理成膜设备等关键设备也由美国、荷兰和日本等国垄断。EDA工具软件作为集成电路产业中的重要一环,其整体发展受到我国集成电路产业整体相对落后的制约。而国外EDA企业受益于其发达的集成电路产业环境,能够及时参与或紧随重大技术变革,使其能够持续保持EDA领域的优势地位。


(2)EDA领域专业人才相对缺乏


EDA行业对专业人才有着较高要求,一方面,新一代集成电路技术的加速发展加大了企业对软件开发、集成电路设计及人工智能技术等方面人才的需求;另一方面,EDA工具软件产品和相关的服务需求类型多样,差异较大,企业需要依据客户需求不断研发和改进产品和技术,进一步提高了对专业人才数量和综合素质的要求。虽然近年来国家对EDA行业给予鼓励和支持,但由于国内企业相比国际领先企业起步相对较晚,专业人才仍然较为缺乏,尤其高端人才更加稀缺,对公司人才队伍建设形成了一定的压力。


八、竞争格局


从行业市场格局方面来看,目前,国内EDA市场仍旧被楷登电子(Cadence)、新思科技(Synopsys)、和西门子EDA(Siemens EDA)三家国际公司占据主导地位,在技术水平、产品完成度和丰富度方面大幅领先国内相关企业。但在政策支持、人才爆发、企业大力投入研发的背景下,华大九天、概伦电子、广立微等领先国产EDA企业已经崭露头角,其中,龙头企业华大九天在面板电路EDA工具领域的技术已经达到了国际领先水平,在模拟电路EDA工具领域实现了全流程覆盖,在数字电路EDA工具领域实现的点工具的突破,市场份额超过了另外两大国外企业Ansys、Keysight,有望打破垄断局面,逐步实现国产替代化。


九、发展趋势


随着集成电路技术的不断进步,设计与制造的分离导致设计在制造过程中遭遇挑战,为解决此问题,EDA工具正逐渐转型为设计与制造协同的桥梁,EDA工具利用程序与算法简化工程师工作,尤其在人工智能技术的助力下,其能提升设计效率、降低设计门槛。同时,随着云技术的成熟,EDA工具正逐步向云服务化转变,简化销售渠道、降低使用门槛,为后进企业提供了弯道超越的机遇。这一变革不仅优化了行业生态,也为集成电路设计制造领域带来了新的活力。

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EDA软件 2023-09-08

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