计算机行业专题研究_芯片之母EDA,下个国产化核心领域

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1、 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 2020 年年 05 月月 29 日日 行业研究行业研究 评级评级 推荐推荐 维持维持 研究所 证券分析师 宝幼琛 S0350517010002 baoyc 联系人 张若凡 S0350119070030 zhangrf 芯片之母芯片之母 EDA 下个国产化核心领域 下个国产化核心领域 计算机计算机行业行业专题研究专题研究 最近一年行业走势 行业相对表现 表现 1M 3M 12M 计算机 0 8 9 0 20 3 沪深 300 0 2 2 1 5 0 相关报告 计算机行业周报 继续看好信创产业 金融 科技持续高景气 2020 05 25 计算机行业周

2、报 新基建政策开始落地 各 地投资加大 2020 05 17 计算机行业周报 国产服务器首次进入大规 模集采 关注华为信创 2020 05 10 计算机行业周报 板块一季度整体业绩承 压 不改全年增长预期 2020 05 05 计算机行业周报 一季度线上环节公司业绩 较好 公募基金大幅加仓计算机 2020 04 26 投资要点 投资要点 EDA 位于芯片产业链顶端 位于芯片产业链顶端 地位重要地位重要 行业高壁垒 行业高壁垒 EDA 工具软件 主要用于超大规模集成电路设计 位于芯片产业链顶端 是依赖性 极强的设计工具 EDA 在芯片设计中的地位极为重要 芯片设计环 节繁多 精细且复杂 对 ED

3、A 软件依赖极强 摩尔定律下芯片的复 杂程度和集成度快速提升 芯片设计对EDA工具要求不断提高 EDA 需要强大的数学理论基础支撑 同时需要数学 物理 计算机等行 业交叉的综合性人才 EDA 工具的开发也需要与晶圆厂 Fabless 等产业链环节协同推进 行业壁垒高 先发优势明显 海外三大海外三大 EDA 厂商占据全球主要市场厂商占据全球主要市场 全球 EDA 软件市场规模约 105 亿美元 其中 Synopsys Cadence Mentor Graphics 市场份 额约分别为 32 22 10 海外三大 EDA 软件厂商全球市场份 额超过 64 在中国的市场份额更是超过 95 Synop

4、sys 拥有最 为齐全的 EDA 工具产品线 其逻辑综合工具 DC 和时序分析工具 PT 市占率极高 EDA 软件是其最重要业务 Intel 是公司最大客户 Cadence 产品涵盖了电子设计的全流程 强项在于模拟或混合信号 的定制化电路和版图设计 Cadence 是三家厂商中在中国布局最好 的 2019 年 Cadence 收入 23 4 亿美元 其中约 2 42 亿美元来自中 国 Mentor 主要提供电子设计自动化先进系统电脑软件以及模拟硬 件系统 其产品线没有 Synopsys 和 Cadence 齐全 但在有些领域 具备优势 我国我国 EDA 厂商开始崭露头角 厂商开始崭露头角 我国

5、 EDA 产业规模 5 4 亿美元 海 外三大厂商占据 95 市场份额 再考虑到 ZUKEN Altium 等海外 厂商 国内自主 EDA 软件份额极其有限 目前国内 EDA 软件公司 主要有华大九天 芯愿景 芯禾科技 广立微电子 博达微电子 蓝海微科技 奥卡思微电 概伦电子等 华大九天承载了熊猫系统 的技术 在是目前国内规模最大 技术实力最强的 EDA 企业 能提 供全流程 FPD 设计解决方案 目前中国电子持有华大九天 33 45 股权 上海建元股权投资基金 申通地铁持股 70 持有华大九天 17 42 股份 芯愿景拥有 IC 分析服务 IC 设计服务及 EDA 软件授 权三大业务板块 公

6、司已累计研发了 6 套 EDA 系统 共 30 多个软 件 累计发放授权认证超过 3 万个 EDA 软件用户群包括国内外芯 片设计公司 研究所 高校和知识产权服务机构等 2020 年 5 月 20 00 10 00 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00 计算机 沪深300 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 2 芯愿景科创板上市已获上交所受理 行业评级及投资策略行业评级及投资策略 EDA 位于集成电路产业链上游 当前芯片的 复杂程度和集成度极高 芯片设计对 EDA 的依赖极强 目前海外三 家 EDA 巨头把控全球及中国 EDA 市场 国内 EDA 厂商开

7、始崭露头 角 在美国对中国技术封锁持续加大的背景下 国产自主可控 EDA 软件或将迎来大的发展机遇 给予 EDA 软件行业 推荐 评级 但 由于目前国内 EDA 厂商均没有上市 A 股市场缺乏直接相关标的 仅芯愿景科创板上市获上交所受理 我们暂时不做个股推荐 风险提示 风险提示 1 国内 EDA 行业竞争加剧的风险 2 国内 EDA 行业 发展不及预期的风险 3 相关个股业绩不及预期的风险 4 系统 性风险 单击此处输入文字 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 3 内容目录内容目录 1 EDA 是芯片产业皇冠上的明珠 5 1 1 EDA 用于大规模集成电路设计 5 1 2 EDA 在芯

8、片设计中地位重要 5 1 3 EDA 软件壁垒高企 6 2 海外三大 EDA 软件厂商占据全球主要市场 7 3 国内 EDA 厂商开始崭露头角 9 4 行业评级及投资策略 12 5 风险提示 12 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 4 图表目录图表目录 图 1 EDA 发展历程 5 图 2 芯片产业链及芯片设计流程 6 图 3 全球 EDA 软件行业市场规模 7 图 4 全球 EDA 软件行业竞争格局 2018 年 7 图 5 中国 EDA 软件行业市场规模 亿美元 9 图 6 中国 EDA 软件行业竞争格局 2018 年 9 图 7 华大九天 EDA 相关产品 10 图 8 芯愿景

9、主要业务 11 表 1 三大 EDA 软件厂商对比 8 表 2 芯片设计部分流程使用的三大 EDA 厂商工具 9 表 3 国内 EDA 厂商介绍 10 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 5 1 EDA 是芯片产业皇冠上的明珠是芯片产业皇冠上的明珠 1 1 EDA 用于大规模集成电路设计用于大规模集成电路设计 EDA 工具工具软件主要软件主要用于用于超大规模集成电路设计超大规模集成电路设计 EDA 是电子设计自动化 Electronic Design Automation 的缩写 在 20 世纪 60 年代中期从计算机辅 助设计 CAD 计算机辅助制造 CAM 计算机辅助测试 CAT

10、和计算机 辅助工程 CAE 的概念发展而来 EDA 技术就是以计算机为工具 设计者在 EDA 软件平台上 用硬件描述语言 VHDL 完成设计文件 然后由计算机自动地 完成逻辑编译 化简 分割 综合 优化 布局 布线和仿真 直至对于特定目 标芯片的适配编译 逻辑映射和编程下载等工作 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 完成从电路设计 性能分析到设 出 IC 版图或 PCB 版图的整个过程 图图 1 EDA 发展历程发展历程 资料来源 e works 国海证券研究所 EDA 工具可以分为工具可以分为电子电路设计与仿真工具 电子电路设计与仿真工具 PCB 设计软

11、件 设计软件 IC 设计软件设计软件 PLB 设计工具设计工具等 等 电子电路设计与仿真工具主要是对已经设计好的电路进行模 拟 设计师再通过分析改进优化电路设计 主要工具有 SPICE PSPICE EWB Matlab 等 PCB 设计软件用于画板级电路图 以及布局布线和仿真 主要工具 有 Protel ORCAD PowerPCB IC 设计软件中包含了设计输入 设计仿真 逻辑综合 布局和布线 物理验证 模拟电路仿真器等一系列子工具 Cadence Mentor Graphics Synopsys 为全球主要的 IC 软件供应商 PLB 设计工具用于 根据需要自行构造逻辑功能 主要厂商有

12、ALTERA Xilinx Lattice 1 2 EDA 在芯片设计中地位重要在芯片设计中地位重要 EDA 软件位于芯片产业链上游 软件位于芯片产业链上游 芯片产业链包括芯片设计 晶圆制造 封装 测试等环节 芯片设计分为前端设计和后端设计 前端设计 也称逻辑设计 和 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 6 后端设计 也称物理设计 并没有统一严格的界限 一般通过前端设计得到了芯 片的门级网表电路 后端设计主要涉及与工艺有关的设计 EDA 主要应用与芯 片设计环节 位于芯片产业链上游 是依赖性极强的设计工具 图图 2 芯片产业链及芯片设计流程芯片产业链及芯片设计流程 资料来源 搜狐 国海

13、证券研究所 EDA 在芯片设计中的作用十分重要 在芯片设计中的作用十分重要 芯片设计环节繁多 精细且复杂 EDA 工 具在其中承载了极为重要作用 包括但不限于 1 将复杂物理问题用数学模型 高度精确化表述 在虚拟软件中重现芯片制造过程中的各种物理效应和问题 2 在确保逻辑功能正确的前提下 利用数学工具解决多目标多约束的最优化问题 求得特定半导体工艺条件下 性能 功耗 面积 电气特性 成本等的最优解 3 验证模型一致性问题 确保芯片在多个设计环节的迭代中逻辑功能一致 芯片设计对芯片设计对 EDA 软件依赖极强软件依赖极强 要求不断提高 要求不断提高 摩尔定律下 IC 芯片的复杂程 度和集成度与日

14、俱增 IC 设计对 EDA 的要求与依赖也是越来越高 IC 芯片从传 统的单一功能的芯片 存储器 逻辑 RF I O 发展到数字模拟混合电路 SOC 3DIC IP 复用 多功能集成系统等复杂系统芯片 而目前 EDA 的产品与设计流 程都需要做相应的增强和调整 另外 设计的规模日益增长也对 EDA 工具的仿 真容量和速度精度都提出了更为苛刻的要求 有一些 EDA 厂商开始把目光投向 云计算 以期获得更快的运行速度 人工智能的技术也将被更多地引入 EDA 工 具中 来实现 EDA 自动设计流程中的 工具智能化 1 3 EDA 软件软件壁垒壁垒高企高企 EDA 软件需要与晶圆厂 软件需要与晶圆厂

15、Fabless 等产业链环节协同推进等产业链环节协同推进 新器件结构的发明 不断带来晶体管电学和物理特性的变革 摩尔定律的演进伴随着众多不可预知的 物理问题逐渐浮现 处于新制程和新工艺推进一线的晶圆厂从材料 化学 工艺 过程控制等各种制造细节来创新 调试和求证 EDA 公司借助晶圆厂积累的大 量测试数据探索物理效应和工艺实施细节的准确和高精度模型化 顶尖 Fabless 证券研究报告 请务必阅读正文后免责条款部分 7 公司将基于此模型和工具进行芯片设计与试产 并且依托强大和丰富的芯片设计 不断发现和排除新工艺节点在模型和制造中的各种量产问题 在此期间 需要晶 圆厂 Fabless EDA 等产

16、业链环节的通力合作 反复迭代 以将达到商用和量 产要求的工艺节点推向市场 EDA 需要强大的数学基础理论支撑需要强大的数学基础理论支撑 算法 算法要求高要求高 EDA 工具要尽可能高精度的 在软件中重新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 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 同时 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 数字芯片中标准单元数量已经达到亿数量级 EDA 算法已经 成为典型的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 法的要求高 EDA 处于多学科交叉领域 需要大量综合性人才 处于多学科交叉领域 需要大量综合性人才 EDA 算法问题起点和终点是 半导体工艺等物理问题 解决工具是数学问题 应用对象是芯片设计实现具体问 题 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 综合技能要求高 2 海外三大海外三大 EDA 软件厂商占据全球主要市场软件厂商占据全球