2022年概伦电子研究报告 概伦电子专注器件建模和电路仿真技术

1. 概伦电子:专注器件建模和电路仿真的领先者

1.1 概况:国内 EDA 领军

概伦电子是国内 EDA 头部厂商,成立于 2010 年,主要提供面向集成电路设计和制造的 EDA 产品及解决方 案,EDA 产品已经覆盖设计与制造两大环节,形成深度联动,2020 年在国产 EDA 市场占有率率预计达到 5% 左右。公司目前主要客户包括台积电、三星电子、SK 海力士、美光科技、联电、中芯国际等全球领先的 IC 企业。 公司控股股东和实控人为刘志宏,持股平台占比较高。公司有境内控股子公司 5 家,境外控股子公司 2 家, 境内分公司 1 家,境外分支机构 1 家,无对外参股公司。

业务方面,围绕器件建模和电路仿真,推动设计与制造领域的高效联动,加快工艺开发和集成电路设计过程 的快速迭代,帮助挖掘工艺平台的潜能,提升芯片性能和良率。近五年先进工艺节点向 10nm 以下演进,设 计和制造复杂度及风险成都大幅提升,公司在“设计-工艺协同优化(DTCO)”方法理念指导下,产品技术不 断迭代升级,已经得到业界高度认可。

1.2 技术:专注器件建模和电路仿真

公司产品分为设计类 EDA、制造类 EDA、半导体器件特性测试仪器、半导体工程服务四类。 其中设计类 EDA 制造类 EDA 半导体器件特性测试仪器是用于测量半导体器件各类特性的工具,为制造类 EDA 工具提供高效精准的数据支撑。 半导体工程服务为客户提供专业的建模和测试服务,帮助客户更加快速、有效地使用公司产品,增加客户粘 性,是公司与国际领先集成电路企业互动的重要窗口。

制造类 EDA:主要为器件建模及验证 EDA 工具,用于快速准确地建立半导体器件模型,是集成电路制造领 域的核心关键工具之一。公司制造类 EDA 工具已国际知名,市场地位较为稳固,被台积电、三星电子、联 电、格芯、中芯国际等全球前十大晶圆代工厂中的九家所使用。

设计类 EDA 产品分为高精度中小规模 SPICE 仿真器、较高精度大规模 GigaSPICE 仿真器、中高精度超大规 模 FastSPICE 仿真器等类型。在全球处理器芯片领域取得较强的竞争优势,实现对全球领先企业的部分替代, 客户包括三星电子、SK 海力士、美光科技全球排名前三的存储器厂商。2020 年,上述三家公司收入占公司 设计类 EDA 工具收入比例超 40%。国内的长鑫存储等企业亦使用此 EDA 工具。

公司的半导体器件特性测试仪器能够支持多种类型的半导体器件,具备精度高、测量速度快和可多任务并行 处理等特点,能够满足晶圆厂和集成电路设计企业对测试数据多维度和高精度的要求。半导体器件特性测试 仪器已获得全球领先集成电路制造与设计厂商、知名大学及专业研究机构的广泛采用。

公司为客户提供器件建模和半导体器件特性测试服务,测试结构设计、半导体器件测试、器件模型建模和验 证、PDK 生成和验证等。基于自有 EDA 工具的技术优势、专业工程服务团队和测试环境,公司半导体工程 服务能够覆盖各类半导体器件和各种模型标准,并通过基于人工智能的 SDEP 自动化建模平台减少建模所需 时间,缩短工程服务交付周期。该等服务与公司其他各类产品相互配合,可组成更为完善、附加值更高的解 决方案,亦可促进客户对公司其他产品更为高效的使用,从而进一步增加客户粘性,是公司与国际领先集成 电路企业互动的重要窗口。

除此之外,公司还为初建的晶圆厂提供知识体系培训、建模流程搭建、测试环境设置等服务,协助客户完成 全套初版器件模型和 PDK 开发,帮助客户快速通过初期建设阶段。客户顺利完成初期阶段的建设后,通常 有较大意愿采购公司产品,从而为公司产品带来新的订单机会。

公司半导体工程服务所提供的模型在质量、精度、可靠性、交付周期等方面具有较强的市场认可度,客户包 括台积电、三星电子、联电、中芯国际等全球前五大晶圆厂中的四家,及多家国内外知名集成电路企业。 公司提供 EDA 产品及服务,量价齐升,保持高速增长。公司 EDA 工具包含大量功能模块,不同客户采购时 按照自身需求所选择的每套软件所包含的模块种类各不相同,相应价格亦差异较大;同时公司亦会根据不同 客户所采购软件套数及每套软件所包含模块种类等确定不同的折扣率,进一步加大了价格的差异性。

因此, 公司所销售软件产品数量及单价不具有可比性或统计意义。 2018-2020 年,公司器件建模及验证和电路仿真及验证 EDAI 具授权客户数量分别从 53、23 家增长至 64、30 家,两大工具授权客户数均快速增长。公司器件建模及验证和电路仿真及验证 EDA 工具单客户平均贡献收 入分别从 56.14、59.05 万元增长至 92 54、118.70 万元,两大工具授权客单价均高速增长,产品价值不断提升。

1.3 财务:扭亏为盈,营收多元化

2020 年收入 1.37 亿元,近年保持高速增长,2018-2020 年 CAGR 为 62.7%。公司主营业务为提供覆盖数据测 试、建模建库、电路仿真及验证、可靠性和良率分析、电路优化等流程的 EDA 解决方案。公司主营业务收 入占比维持在 99%左右。归母净利润 2020 年扭亏为盈,为 2901.3 万元。 截至 2020 年末,公司合并报表未分配利润为-1594.4 万元,公司合并报表存在未弥补亏损系计提股权激励支 付费用所致,为偶发性因素。对员工进行股权激励,有利于公司吸引人才及维持团队稳定,未来盈利有望消 除上述未弥补亏损。

公司 2018-2020 营收从 5195 万元增长至 1.37 亿元,CAGR 为 62.7%,各项业务多元化发展。其中制造类 EDA 工具:2018-2020 年营收从 2976 万元增长至 5922 万元,CAGR 为 41.08%;设计类 EDA 工具: 2018-2020 年 营 收从 1358 万元增长至 3561 万元,CAGR 为 61 .93%。半导体器件特性测试仪器:2018-2020 年 营收从 69 万 元增长至 2443 万元,CAGR 为 495.78%。半导体工程服务 2018-2020 年 营收从 714 万元增长至 1772 万元, CAGR 为 63 .62%。

公司境内收入高速增长,占比近半,占比持续提升。2018-2020 年,公司境内及海外收入均持续增长,公司 抓住国内集成电路行业快速发展的机遇,大力开拓境内客户,来自于境内销售比例分别为 19.21%、28.45%、46.75%;公司海外销售占比分别为 80.79%、71.55%、53.25%,主要来自美国、韩国、日本、中国台湾等区域。 受客户采购计划及春节因素影响,一季度占比较低,四季度占比较高。

2. 集成电路行业规模扩容,渗透率提升

2.1 政策:密集发布,坚定支持

集成电路是信息技术产业的核心和国民经济信息化的基础,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、 基础性和先导性产业,是国家创新驱动发展战略的重点发展领域。在集成电路产业发展历程中,由于集成电 路设计分工的精细化、工艺制程的不断微缩,集成电路设计与研发过程中对利用计算机工具提高设计自动化 程度的需求持续提升,EDA 工具应运而生,并不断迭代升级。EDA 工具是集成电路设计和制造流程的支撑, 是集成电路设计方法学的载体,也是连接设计和制造两个环节的纽带和桥梁。集成电路相关政策密集出台, 催化产业链迅速发展。

2.2 规模:CAGR 超 10%,国产空间广阔

受益于全球半导体产业链第三次转移,中国下游场景需求旺盛拉动半导体销量,我国集成电路市场规模增速 高于全球平均水平。根据 WSTS 数据,2020 年全球集成电路市场规模为 3612.26 亿美元,2013-2020 年 CAGR 为 5.29%。WSTS 预测 2021 年全球集成电路市场规模为 4363.72 亿美元,同比增长 20.8%。根据中国半导体 行业协会数据,2020 年中国集成电路市场规模为 8848 亿元,2015-2020 年 CAGR 为 19.64%,高于世界平均 水平。

根据 SEMI 数据,2020 年全球 EDA 软件市场规模为 115 亿美元,同比增长 11.63%。2012-2020 年全球 EDA 软件市场规模稳定上升,CAGR 为 7.28%。根据赛迪顾问数据,2019 年中国 EDA 软件市场规模为 5.8 亿美元, 85%以上份额被国际 EDA 厂商占据,国产化率低于 10%。2019 年中国 EDA 软件市场规模较集成电路行业规 模比例为 0.44%,远低于全球平均水平。根据 2013-2020 年全球 EDA 软件相对集成电路的 2.85%平均渗透率 测算,2020 年中国 EDA 市场理论规模应为 40.73 亿美元(包含半导体 IP)。GIA 预计中国 EDA 市场 2020-2027 年 CAGR 为 11.7%。

从行业发展历史看,EDA 行业发展的主要驱动力来源于半导体行业发展以及摩尔定律的不断往前推进。EDA 商业模式本质上是服务于半导体企业的研发工作,通过销售 License、IP 和技术服务盈利,即 EDA 行业的发 展受益于半导体企业数量以及研发投入的增长。粗略估算,2025 年中国 EDA 市场规模可达 1.7 亿美元。

2.3 格局:国外主导,国产奋起

受限于 EDA 软件技术研发和产品验证迭代缓慢、行业生态发展和支撑落后等因素影响,我国 EDA 软件和世 界先进水平具有一定差距,但政策支持、贸易摩擦、行业需求、人才回流等各方面利好因素下,我国 EDA 企业有望加速成长。 目前全球 EDA 市场处于新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 三家厂商垄断的格局,行业高度集中。通过多年 来的研发投入和行业整合并购,三家厂商已建立起较为完善的行业生态圈,形成了较高的行业壁垒和用户粘 性,近年来市场份额维持稳定。

国内 EDA 市场集中度较高,大部分市场份额由国际 EDA 巨头占据。国内 EDA 公司各自专注于不同的领域 且经营规模普遍较小,在工具的完整性方面较为欠缺,少有进入全球领先客户的能力,市场影响力相对较小。 国内企业主要有国微集团、广立微、芯和半导体等,均为非上市公司。此外,与概伦电子同属于集成电路上 游提供设计与制造所需工具和功能模块、具有业务相似性的国内上市公司主要有芯原股份、寒武纪等。

3. 概伦电子系国产 EDA 领军企业,有望把握行业发展机遇

从行业的角度看,国产替代是未来国产 EDA 供应商面临的重大机遇,有望带来较高的行业 β。国产 EDA 行 业起步较早,20 世纪 80 年代即已开始研发自有 EDA 系统,但由于行业生态环境的发展和支撑相对滞后,技 术研发优化和产品验证迭代相对缓慢,目前整体行业技术水平与国际 EDA 巨头存在很大差距,自给率很低。 目前来看,海外 EDA 厂商无论是产业渗透深度、研发投入还是收入规模等均远远高于国产 EDA,而 EDA 本 身发展又与产业生态息息相关,因此国产 EDA 厂商发展受限。

但是近几年欧美国家通过科技封锁对我国高 科技行业进行科技制裁,制约了我国科技行业的发展,EDA 软件产业本身虽然在集成电路行业整体规模占比 较小,但系集成电路行业上游关键“卡脖子”环节,因此安全性与重要程度不言而喻。受益于政策支持,国产 EDA 厂商在海外厂商压制下得以有发展机遇,虽然短期仍有一定差距,但是伴随国产 EDA 产业生态不断完 善,未来在政策支持的加持下国产 EDA 厂商占比有望提升,迎来行业发展机遇。

从公司自身的 α 来看,公司凭借 DTCO 方法学(设计-工艺协同优化)从关键工具入手逐步拓展部分设计应 用全流程解决方案。从 EDA 公司产品类型划分来看,主要分为两类,一类是优先突破关键环节核心工具, 另一类是优先突破部分设计应用全流程解决方案。公司属于前者,围绕 DTCO 方法学,公司首先以面向制造 环节的器件建模及验证 EDA 工具为起点,在产品具备国际市场竞争力后,进一步推出了面向设计环节的电 路仿真及验证 EDA 工具,成功覆盖了设计与制造两大关键环节。

目前公司在器件建模和电路仿真两大集成 电路制造和设计的关键环节掌握了具备国际市场竞争力、自主可控的 EDA 核心技术,形成了核心关键工具, 能够支持 7nm/5nm/3nm 等先进工艺节点和 FinFET、FD-SOI 等各类半导体工艺路线,构建了较高的技术壁 垒,并且公司目前在存储器领域已与全球领先的存储器厂商开展合作,支持其高端存储器芯片的研发,获得 了客户的广泛认可和量产采用。展望未来,EDA 行业技术壁垒深,先发优势明显,并且下游客户合作稳定性 较高,伴随产品切入未来有望拓展合作领域,公司有望凭借当下的技术、产品、客户积累把握行业发展机遇。


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