（报告出品方/作者：海通证券/郑宏达）

1. 一颗芯片的诞生：什么是EDA

数字电路和模拟电路

半导体市场按照产品可以分 为集成电路和OSD（分立器 件、光电器件和传感器）。集成电路分为模拟IC和数字 IC。模拟信号是幅度和相位连续 变化的电信号；数字信号自 变量是离散的、因变量也是 离散的信号。模拟信号分辨 率精确，但容易受到噪声的 干扰，同时通常伴随着信号 的衰减。数字信号分辨率较 低，但其传播和处理现在已 变得十分简单。模拟芯片用来产生、放大和 处理各种模拟信号，而数字 芯片用来产生、放大和处理 各种数字信号。

芯片：当代艺术品

芯片（Chip）是集成电路（IC，IntegratedCircuit）的载体。集成电路采用一定 的工艺，把一个电路中所需的电阻、电容、电感等无源器件以及二极管和三极管 等有源器件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上， 然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。而这一切的实现都 是基于半导体，半导体材料具备独特的物理特性：导电性能介于导体和绝缘体之 间，导电性可受控制。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅目前是商业 上最具影响力的，在一片硅片上通过氧化、光刻、扩散、外延等半导体制造工艺， 将电路元件和其连线实现出来，就形成了芯片。

EDA工具：为什么要用EDA

-芯片设计是一个巨大且复杂的工程，包括数字与模拟电路设计、物理后端设计、封 装设计、可测性设计等。在没有诞生EDA工具前，开发者只能以人工画图的方式进 行电路设计。以设计一块具有4万个晶体管的集成电路为例， 其共有36个输入输出的端口，用来处理16位（也就是16个1、0组成的信号）或者8 位的信号，还需要考虑各种不同组织的相关标准要求。在原始单元级密度方面，7纳米节点的硅密度在每平方毫米0.9-1.02亿个晶体管之间，5 纳米 节点的硅密度在每平方毫米1.3-2.3亿个晶体管之间。

为什么要区分数字电路和模拟电路

所利用的半导体特性不同：模拟芯片利用的是晶体管的放大作用，数字芯片利用的是 晶体的开关作用。所追求的电路设计目标不同：模拟芯片追求卓越的性能；数字芯片追求更小的面积、 更低的功耗和更快的速度（比如PC越来越薄、待机时间更长、主频更高不卡顿）。这就导致电路设计方法不同：数字芯片遵循自上而下的设计流程，标准化程度高；模 拟电路讲究理论推导和软件仿真相结合，对工程师的水平要求较高，可以自上而下也 可以自下而上。电路设计方法和设计目标不同导致EDA软件的差异：我们认为数字EDA讲究“优 化”；模拟EDA讲究“高精度”，背后都是数学求解算法的支撑。

数字电路设计流程：后端设计

后端设计是先基于网表，在给定大小的硅片面积内，对电路进行布局（FloorPlan） 和绕线(PlaceandRoute)，再对布线的物理版图进行功能和时序上的各种验证 (DesignRuleCheck、LayoutVersusSchematic等)，后端设计也是一个迭代的流 程，验证不满足要求则需要重复之前的步骤，最终生成用于芯片生产的 GDS(GeometryDataStandard)版图。

在各个布线层之间的电阻变化程度比先 前大了2到3倍。以宏单元的形式出现的布线阻挡区域的数量增长了10倍。过孔阻 抗可以达到线路阻抗的2至3倍。复杂的时钟广泛存在，并且使得整体互连管理更 加不稳定。先进的芯片工艺和设计上的变化也要求在精确时序sign-off与实现过程 之间达成紧密的结合。芯片成品率的问题也不再当成设计后续事项来考虑，必须 在设计流程中结合进来。

2. EDA三巨头：Synopsys、Cadence、Mentor

EDA三巨头

1. 十年十倍股 2. 通过大规模并购完善产品线：Synopsys历史多达100次并购事件， Mentor于2016年被西门子45亿美元收购。3. 大力投入研发：近十年研发费用率 Synopsys在35%左右；Cadence在35-40%之间；Mentor在30%左右。4. 三巨头均是IC设计全流程覆盖，但是侧重点依然有差异：- Synopsys产品最全面，它的优势在于数字前端、数字后端和PTsignoff。模拟前端的XA，数字前端的VCS，后端的sign-offtool。Synopsys有垄断 市场90%的TCAD器件仿真和垄断市场50%的DFM工艺仿真。- Cadence的强项在于模拟或混合信号的定制化电路和版图设计，功能很 强大，PCB相对也较强，但是Signoff的工具偏弱。- 西门子EDA在后端布局布线较为强势，在PCB上也很有优势，它的优势 是Calibresignoff和DFT，但西门子EDA在集成度上难以与前两家抗衡。（报告来源：未来智库）

Synopsys

Synopsys是全球领先的EDA解决方案提供商及芯片接口IP供应商，同时也是信息 安全和软件质量的领导企业，为全球电子市场提供技术先进的IC设计与验证平台， 致力于复杂的片上系统（SoC）的开发。目前，公司是全球排名第一的芯片自动 化设计解决方案提供商，全球排名第一的芯片接口IP供应商，同时也是信息安全 和软件质量的全球领导者。作为半导体、人工智能、汽车电子及软件安全等产业 的核心技术驱动者，公司的技术一直深刻影响着当前全球五大新兴科技创新应用：智能汽车、物联网、人工智能、云计算和信息安全。

公司成立于1986年，20世纪80年代，公司凭借逻辑综合工具，公司取得了良好的效益。营 业收入由1987年的13万美元，到1989年的730万美元，2年间增长了55倍之多。自20世纪90 年代开始，公司凭借逻辑综合工具市场一家独大的地位开展了大量的并购，1990-1999年间 并购次数高达20次，至今并购次数合计在100次左右。21世纪初，公司掀起了更大规模的并 购潮，其中2002年收购的Avanti使Synopsys成为EDA历史上第一家可以提供顶级前后端完 整IC设计方案的领先EDA工具供应商，公司坐稳第二的位臵，并在2008年超越Cadence成 为全球最大的EDA工具厂商。2012年，公司收购当时全球第四大EDA工具商Magma，该公 司在复杂时序约束上有独到优势。早在1995年，公司就已经进入中国市场，并在实现中国本 土化上做出了很多努力。截至2020年5月，公司在中国已经有1400多名员工，在9个城市都 设有分公司，研发人员已经超过1000人。

Synopsys：业务结构

从细分产品和服务来看，公司业务可分为半导体和系统设计和软件完整性两部 分。软件完整性业务为客户提供开发全生命周期的解决方案，将安全性、质量和 合规性测试贯穿软件开发的整个流程中，对安全漏洞和缺陷进行及时的检测和修 复。

EDA工具对比

相对于另外两家EDA巨头,SynopsysEDA产品最全面，它的优势在于数字前端、数字后端和 PTsignoff。模拟前端的XA，数字前端的VCS，后端的sign-offtool，还有口碑极好的PT、 DC和ICC功能都很强大。Synopsys有垄断市场90%的TCAD器件仿真和垄断市场50%的 DFM工艺仿真,这是其在EDA产业竞争中的一把利器。Cadence的强项在于模拟或混合信号的定制化电路和版图设计，功能很强大，PCB相对也较 强，但是Signoff的工具偏弱。西门子EDA也是在后端布局布线这块比较强，在PCB上也很有优势，它的优势是 Calibresignoff和DFT，但西门子EDA在集成度上难以与前两家抗衡。

Synopsys：优势产品

SynopsysVCS是当前业内最高性能的仿真解决方案。VCS可提供业内最高性能的 仿真引擎、约束条件解算器引擎。VCS仿真引擎能够原生地充分利用当前的多核 和众核X86处理器，配备最先进的细粒度并行(FGP)技术，通过在运行时间配臵更 多芯核，让用户能够轻易地加快频繁调用的长周期测试。此外，全面的VCS解决方案支持原生测试平台(NTB)、广泛的SystemVerilog、验 证规划、覆盖率分析和收敛，并与业内实际的调试平台标准Verdi原生整合。VCS 经过独创设计，满足设计人员和验证工程师的需求，帮助他们应对当前SoC的挑 战和复杂性。（报告来源：未来智库）

3. 华大九天：立于国产EDA软件之巅，助力中国芯

产品结构：模拟、平板显示全覆盖

公司成立于2009年，为国内领先的EDA工具软件开发服务商，主要产品包括模拟 电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、平板显示电路设计全流 程EDA工具系统和晶圆制造EDA工具等EDA工具软件，并围绕相关领域提供技术 开发服务（测试芯片设计、半导体器件测试分析、器件模型提取等），是我国唯 一能够提供模拟电路设计全流程EDA工具系统的本土EDA企业。目前，公司已构 建出以上述四大板块为核心的平台化系统，布局全生态体系，从而实现全平台生 态替换。

发展历程

自成立以来，公司一直聚焦于EDA工具的研发工作。2011年，公司发布第一代模 拟电路设计全流程EDA工具系统；2014年公司发布平板显示电路设计全流程EDA 工具系统；2018年公司推出晶圆制造工程服务业务并发布异构仿真系统；2020年 公司发布新一代模拟电路设计全流程EDA工具系统和工艺模型提取工具，是目前 国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的EDA工具提供商。

以技术为核心：高研发投入

公司拥有覆盖模拟电路设 计、数字电路设计、平板 显示电路设计和晶圆制造 等多领域EDA产品的研发 团队，截至2020年12月31 日，公司研发和技术人员 总数322人，占总员工比例 达到67.51%。为保持自身 的竞争力，公司保持了持 续高比例的研发投入。公 司2018年度、2019年度、 2020年度研发费用分别为 0.75、1.35、1.83亿元，占 营业收入的比例分别为 49.81%、52.50%、 44.22%。

以技术为核心：优秀的管理层

公司已组成以创始人刘伟平为主体的核心技术团队，目前成员共计5人。核心团队 成员均具备硕士及以上学历，拥有深厚且与公司业务匹配的资历背景，对公司主 要产品的研发具有重要、突出的贡献，目前在公司研发部门担任重要职务。

收入结构

近三年收入占比均在 80%以上。2020年，公司EDA软件销售收入为3.45亿元，同比增长60.47%。技术 开发服务在近三年中保持着较快的增速，2020年公司技术开发实现收入0.61亿 元，同比增长56.41%。（报告来源：未来智库）

营收快速增长

2018-2020年，公司 取得营业收入1.51亿 元、2.57亿元和4.15 亿元，2019和2020 年增速分别达到 70.59%和61.26%；归母净利润分别为 0.49亿元、0.57亿 元、1.04亿元，2019 年和2020年增速分别 达到17.80%和 81.18%。营业收入 及利润均保持较高增 速。

4. 概伦电子：以器件建模和电路仿真验证切入全流程 EDA

1.简况

概伦电子成立于2010年，公司的主营业务为向客户提供被全球领先集成 电路设计和制造企业长期广泛验证和使用的EDA产品及解决方案，主要 产品及服务包括制造类EDA工具、设计类EDA工具、半导体器件特性测 试仪器和半导体工程服务等。公司的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集成电路企业。

2.股权结构

公司经历了多次增资和股权转让， LIUZHIHONG（刘志宏）持有公司17.94%的股份，且与共青城峰伦为一 致行动人，合计控制公司24.14%股份，为公司的实际控制人。共青城明 伦、共青城伟伦、共青城经伦、共青城毅伦、共青城智伦、井冈山兴伦的 执行事务合伙人为梅晓东先生，为公司高级管理人员。金秋投资、静远投 资、睿橙投资、国兴同赢的执行事务合伙人以及嘉橙投资执行事务合伙人 的间接控股股东为陈晓飞先生，为公司董事。

3.主营业务——概览

公司在EDA行业的整体 战略是围绕DTCO（设计 -工艺协同优化）方法学, 在器件建模和电路仿真 验证两大集成电路制造 和设计的关键环节进行 重点突破，其技术可有 效支撑7nm/5nm/3nm等 先进工艺节点下的大规 模复杂集成电路的设计 和制造，帮助晶圆厂在 工艺开发阶段评估优化 工艺平台的可靠性和良 率等特性，建立精确的 器件模型、PDK和标准 单元库，并通过快速精 准的电路仿真帮助集成 电路设计企业有效预测 芯片的性能和良率，优 化电路设计。

4.财务：营收规模快速增长

2018-2020年公司营业收入分别为0.52、0.65、1.37 亿元，主营业务占比分别为98.49%、98.80%、99.64%，其他业务收入为投资性房 地产租赁收入，占比较小。受EDA市场需求与国家政策支持影响，公司营业收入呈 快速增长趋势，2019和2020年增速分别为26.06%和109.94%。公司扣非后归母净 利润有显著改善，2018-2020年分别为-0.08、0.03、0.21亿元，2019和2020年增 速分别为137.32%和615.30%。

报告节选