米乐M6网页版登录入口·国产EDA发展寒冬已过华大九天:工具龙头在国产化大

2024-03-19 04:17:36 1

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  EDA 是 Electronic Design Automation的简称,即电子设计自动化,是指利用计算机软件完成大规模集成电路的设计、仿真、验证等流程的设计方式,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。

  运用 EDA 技术形成的工具称为 EDA 工具。EDA 工具是集成电路设计、制造、封装、测试等工作的必备工具,是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。

  随着集成电路产业的快速发展,设计规模、复杂度、工艺先进性等不断提升,EDA 工具的作用更加突出,已成为提高设计效率、加速产业技术进步与革新的关键因素。

  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,2018年之后进入快速发展阶段。

  在 1994-2008 年间,虽然行业受到海外厂商的全面压制,但是国产 EDA 发展的种子依然还保留着。原“熊猫系统”的班底——北京集成电路设计中心,依然在坚持,2009年成立华大九天,并持续承担着核高基项目——EDA 的研发。

  2016 年,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;2020 年美国对华为的制裁升级,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。

  2022 年,中美在芯片领域的竞争进一步加剧,美国对中国的限制开始从“精准打击龙头”到“体系化限制”,EDA 将是封锁中国半导体产业的重要工具。

  2022年 8月美国推出《芯片与科学法案》并试图推动“CHIP4”芯片联盟打击竞争对手。8 月 12日,美国商务部工业和安全局(BIS)又发布一项新增的出口限制临时规定,对四项技术进行出口管制,包括设计GAAFET (全栅极场效应晶体管)结构集成电路所必需的 EDA/ECAD 软件。

  GAAFET 最早由三星于 2019 年提出,以解决 FinFET 在 5nm 以下制程遇到的问题。作为未来先进制程的重要技术方向,三星在其 3nm 工艺上已经在使用,台积电将在 2nm 节点使用该技术。国内设计水平目前在 7nm 左右,虽然离 3nm 还有一段距离,但是美国此举可能会延缓或阻断我国芯片产业继续向高端升级的进程。

  公司作为国内 EDA 产业的龙头,正在积极追赶国际龙头,提升国产化能力。华大九天成立之后,在技术开发和业务拓展上一直聚焦于 EDA 领域,围绕 EDA 技术不断创新。

  公司通过不断增强自身研发技术积累,准确把握行业技术趋势,目前已发展成为国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的 EDA 企业。

  公司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,并围绕相关领域提供技术开发服务。

  首先,设计全流程工具是我国集成电路产业健康持续发展的支撑和保障。EDA 主流工具种类繁多,任何一个关键环节的缺失,都将制约我国集成电路产业的发展。因此,实现 EDA 工具全流程覆盖契合我国集成电路产业发展的需要,也是公司行业战略地位的重要体现。

  其次,设计全流程工具可以提升公司的市场竞争力。对于用户而言,相比组合使用多家 EDA 厂商的点工具,采用同平台的全流程产品能够实现更好的数据兼容性、精度一致性,并且能够显著降低使用成本、提升使用效率。因此能够提供全流程 EDA 工具的厂商对客户吸引力更大,具有更强的市场竞争优势。

  最后,设计全流程工具可以促进国内生态链的建设和技术进步,实现对国外产品的全面替代,有利于促进国内集成电路产业自主生态链的建设。

  基于公司的全流程 EDA 工具系统,可以针对新材料、新工艺、新技术等提供全系统定制化服务,促进集成电路产业的技术进步。

  公司目前在模拟电路设计和平板显示电路设计领域已经实现了对设计全流程工具的覆盖,在数字电路设计 EDA 领域方面也在不断提升覆盖率。

  1)模拟电路方面,公司实现了 28nm 以上制程的全流程化,其中仿线nm。虽然公司模拟电路全流程工具整体上相比国际水平还有差距,但是由于模拟电路对工艺的依赖程度较低,成熟制程为主,公司的产品也能够解决大多数客户的需要。

  2)平板显示工具方面,由于该领域与模拟电路工具有一定的相似性,公司在该领域有着较强的产品能力,在国际市场上也处于领先地位。

  公司已发布的数字电路设计 EDA 工具中,5 款主要工具可支持 5nm 量产工艺制程,已经达到国际领先水平;单元库特征化提取工具能力提升最为明显,从上市时的 40nm 大幅提升到 7nm。

  相比国内其他厂商,公司走的是先实现某些领域工具的全流程解决方案,然后通过市场化和加大研发投入来提升整体技术水平。

  针对数字电路领域,公司的策略也是试图打造全流程工具,相关的研发工作正在推进中,比如重点投入的逻辑综合工具、时序分析优化等领域。

  国内其他厂商,则是考虑从点工具入手,突破关键环节的解决方案,不断提升竞争力,代表性的厂商包括概伦电子、广立微和芯华章等,比如概伦电子在存储和制造环节有着比较强的竞争力,广立微则强在成品率提升相关的工具,芯华章在验证工具方面进行着持续的投入,这些企业部分点工具甚至可以进入国际市场。

  EDA 是典型的技术密集型行业,需要持续保持高强度的研发投入来开发先进、关键和基础性技术,以保证公司业务经营的独立性、完整性及其技术服务的安全可靠性。截至 2021 年 12 月 31 日,公司共拥有已授权发明专利 150 项,软件著作权 67 项。

  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 2019 年、2020 年和 2021 年研发费用分别为 1.35 亿元、1.83亿元和 3.05亿元,占营业收入的比例分别为 52.50%、44.22%和 52.57%。从 2021年的费用投向来看,主要使用在模拟电路设计全流程技术升级开发、数字电路设计工具技术升级开发等方面。

  EDA 行业对于专业人才尤其是研发人员的依赖程度较高,专业技术人员是公司生存和发展的重要基石。截至 2021 年 12月 31 日,公司总人数 660人,员工中博士学位人数为 51人,硕士学位人数为 351人。

  公司董事长刘伟平技术出身,同时也是公司核心技术人员,对 EDA 行业有着深刻的理解。刘伟平是复旦大学半导体物理与半导体器件物理专业硕士,清华大学计算机科学与技术专业博士。

  1989 年 8 月至 2002 年 6 月,历任北京集成电路设计中心(后更名为中国华大集成电路设计中心)课题组长、部门理、副总经理、副总裁;2002年 6月至 2009年 6月,任北京中电华大电子设计有限责任公司总经理。华大九天成立之后,刘伟平一直担任公司总经理。

  公司相较于国际巨头新思、锴登电子和西门子 EDA 等有较大差距,但是凭借着国内国产化市场的提速,市场份额表现出较大的提升潜力。

  公司招股说明书数据显示,2020年公司在国内市场上的份额为 6%,排在三巨头之后,位列国产厂商第一位。

  2021 年,公司实现营业收入 5.79 亿元,同比增长 39.66%。其中,EDA 软件是公司收入最主要的来源,2021年达到 4.86 亿元,占整体收入的比重为 83.94%。2022 年上半年,公司实现营业收入 2.66 亿元,同比增长 46.13%。

  2021年,公司前 5客户占到公司收入 45.40%,包括 K1、上海华虹、中国电子、中芯国际和北京智芯微等。直销是公司主要的销售模式,授权费是主要收入来源。

  公司 EDA 软件的盈利模式为授权模式,即公司向客户销售指定版本的软件,并收取合同约定期间的授权费。根据授权期间的不同,又可分为永久期限授权和固定期限授权。

  客户根据自身业务需求,选择不同期限授权的 EDA 软件。对软件换代需求不迫切的企业,通常采购永久期限授权软件;对软件换代需求迫切的企业,通常采购固定期限授权软件。

  公司的固定期限授权通常为 1-3年,根据客户自身需求及与公司的协商,合同可约定在固定期限内提供一次或多次授权。多次授权模式下,公司分次向客户提供 license,于每次提供 license后取得收货(安装)确认单,并确认收入。

  1)EDA 软件销售业务中,产品是以软件形式交付,具有明显的“0 边际成本”的特点,公司的 EDA 产品销售业务的毛利率为 100%;

  2)技术开发服务业务中,需要投入的人工成本和委外费用较大,故毛利率相对较低,此外单个项目的毛利率与为客户提供的服务项目难易程度、客户的规模等相关,因而存在一定波动。

  公司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。