EDA 为半导体产业链的关键上游环节。
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。EDA 作为半导体产业链的关键上游环节,为芯片设计提供电路设计、功能验证、 布局布线等核心步骤的支持,为晶圆制造环节的良率和效率提供了有效保障,并确保在 封测环节完成最终的设计验证。
集成电路是数字经济的基础,EDA 则是集成电路产业的发起点和支点。从市场价值来看, 根据赛迪智库数据,2020 年全球 EDA 的市场规模仅为 114.67 亿美元(含 IP 市场),却 支撑着数千亿美元的半导体产业以及数万亿美元的数字经济。作为芯片设计不可或缺的 工具,EDA 技术成为半导体产业链中的关键赋能者。
集成电路和 EDA 行业高度关联,两者形成双向正循环。集成电路制程提升拉动 EDA 技 术迭代升级,EDA 技术升级推动集成电路更新换代,两者形成双向正循环。随着全球对 智能手机、电脑、智能可穿戴设备等移动智能终端的需求不断上升,全球集成电路产业 规模也随之增大。根据 TechInsights 统计,2023 年全球集成电路产业规模达到 4522 亿美 元,同比 2022 年下滑 12.1%;预计在 2024 年全球集成电路产业规模达到 5017 亿美元, 同比增长 10.9%,全球集成电路行业市场规模呈波动增长态势。中投产业研究院指出, 2017-2023 年,我国集成电路制造业销售额呈增长态势,2023 年中国集成电路制造业销 售额为 3874 亿元,同比增长 0.5%,下游消费电子市场疲软等因素也对全球集成电路市 场规模产生影响,进而影响我国的集成电路销售额。
我国集成电路产业未来发展前景广阔。集成电路制造业是信息通讯、自动控制、网络技 术等众多领域现代化产品赖以发展的重要源泉。其产业规模与科研水平已成为评判国家 综合实力和科技水平的重要标准,受到世界各国的重点关注。集成电路制造业作为电子 信息技术发展的核心与基础,具有广阔的发展前景和重要的战略地位。未来,随着技术 升级、应用领域拓展、国产替代加速以及产业链协同发展等趋势的推动,我国集成电路 制造业将迎来更加广阔的发展空间和机遇。
随着制程工艺的演进,芯片技术迭代速度越来越块,集成度不断提高,EDA 工具在提高 设计效率、优化性能、缩短产品上市时间中的作用越来越大。根据中商产业研究院的数 据,2023 年世界 EDA 产业市场规模达到 145 亿美元,较 2022 年增长 8.2%。

我国 EDA 行业市场规模快速增长,占全球 EDA 市场的份额也同样保持增长趋势。EDA 是集成电路领域的上游基础工具,贯穿于集成电路设计、制造、封测等环节,是集成电 路产业的重要基础支柱之一。近年来,国内集成电路行业的快速发展带动了 EDA 市场规 模不断扩大,2023 年中国 EDA 市场规模达到了 120 亿元,随着国内 EDA 市场生态的持 续完善,中国 EDA 市场规模在全球份额将快速提升,目前约占全球 EDA 市场的 10%, 中商产业研究院预计,2024 年中国 EDA 市场规模将达到 135.9 亿元,实现同比增长约 13%。
EDA 行业全球市场集中度较高,可分为三大梯队。全球 EDA 行业主要由 Cadence(楷 登电子)、Synopsys(新思科技)和 SiemensEDA(西门子 EDA) 占据,凭借具有行业 领导地位的全流程解决方案以及具备核心竞争优势的点工具稳居第一梯队。华大九天与 其他几家企业,凭借核心优势产品在行业内形成局部领先,并可以提供具有行业领导地 位的关键流程解决方案。第三梯队的企业主要是通过深耕点工具方案或部分设计全流程 方案的 EDA 企业,目前在部分关键流程或特定工艺的全流程解决方案上具有较强竞争 力。
我国 EDA 厂商起步较晚,国内市场多为国外厂商所占据。受制于海外 EDA 龙头的深厚 技术、经验积累,国内 EDA 市场仍主要由三大巨头占据。虽然 EDA 国产化势头凶猛, 2020 年国际三大 EDA 巨头新思科技、Cadence 和西门子 EDA 在国内市场仍然占据明显 的头部优势,合计占据 70%以上的市场份额。国内企业来看,国产 EDA 企业逐步发力, 2020 年华大九天在国内 EDA 市场以 5.9%的市占率排名第四,已经超过另外两大海外大 厂 Ansys 和 Keysight。
芯片设计工艺复杂,“摩尔定律”推动晶体管数量显著增长。随着“摩尔定律”推动, 单个芯片内部的晶体管数量每 18 个月翻一倍,5nm 的芯片可容纳 125 亿个晶体管,未来 3nm 芯片将容纳近 160 亿个晶体管。芯片设计环节繁多且复杂,如果没有高度自动化的 设计工具与设计流程,芯片设计图纸将无法完成,依靠 EDA 工具完成集成电路设计、版 图设计、版图验证、性能分析等工作是必不可少的。因此对 EDA 软件的可靠性与计算能力要求越来越高,开发难度也逐渐增大。
在“摩尔定律”的推动下,集成电路芯片的设计成本逐代攀升。以 SoC 芯片为例,IBS 数据显示,28nm 制程 SoC 芯片设计成本为 5130 万美元,制程上升至 5nm 芯片的设计成 本更是高达 54220 万美元,IC 设计高昂的成本使得 EDA 软件愈发重要。EDA 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业积累才能逐步实现。目前 优势企业尽管已经占据绝对领先地位,但仍在不断加大基础研究和前沿技术研究力度, 通过和集成电路应用企业上下游合作,在原有的技术基础上积极开发新型算法。
EDA 行业高强度及长周期的研发投入造就行业较高的技术壁垒。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。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。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领先地位,但仍在不断加大基础研究和前沿技术研究力度。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 的研发投入形成了高行业竞争壁垒,新入局者很难形成具有竞争力的研发投入能力。
EDA 行业是典型的技术驱动型产业,人才储备是其立足根本。EDA 处于多学科交叉领 域,电路设计和仿真验证属于电子、物理范畴,程序设计和算法属于计算机、数学问题, 制造过程综合了材料、工艺等问题,凝聚了数学、物理、计算机、材料、工艺等学科知 识。因此从事 EDA 开发需要大量综合性人才,而培养一名 EDA 研发人才,从高校课题 研究到从业实践的全过程往往需 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,而新进入 EDA 行业的企业在研发人才储备方面追赶难度较 大。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,这也成为了阻碍后进 EDA 企业发展的关键因素 之一。
EDA 人才的数量及水平提升将会显著推动公司经营规模与盈利水平。根据赛迪智库数据, 2018 年我国 EDA 行业人才总规模约为 2,800 人,其中供职于本土企业人才占比仅为 25%, 在行业、市场共同发力的促进下,我国 EDA 行业从业人员数量大幅增加,其中 2020 年我国本土 EDA 企业总人数约 2,000 人,同比增长超过 40%,接近全国 EDA 行业总人数 的一半,随着国内 EDA 行业持续发展,我国本土 EDA 企业人员持续回流,并逐步成为 我国 EDA 行业的核心群体。参考 EDA 行业的国际领先企业 SYNOPSYS,2016 年-2023 年员工人数持续扩张,由 2016 年的 10669 人增长至 2023 年的 20300 人,CAGR 约为 9.6%,其中人均创收、人均创利分别由 22.71 万美元和 2.50 万美元增长至 28.78 万美元 和 6.06 万美元。人才在 EDA 行业是无比重要的,人才数量的增长和人效的提升将会产 生显著的规模效应,并将会提升公司经营规模与盈利水平。
集成电路制造与设计企业对合作 EDA 供应商粘性较强,形成产业生态圈。从整个产业链 来看,芯片制造厂商为 EDA 厂商提供工艺文件、工艺参数(PDK)上的支持,EDA 厂商 从而将设计出的曲线与实际流片曲线进行拟合,吻合度越好说明工具越成熟。芯片设计 厂商是 EDA 工具的主要使用者,并向 EDA 厂商反馈新工艺和复杂设计中遇到的问题, EDA 厂商从而为芯片制造厂商解决设计过程中遇到的各种问题,以实现与芯片制造厂商 的共同进步。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。