近年来，受众所周知的原因影响，中国半导体产业受制于人的窘状得到了越来越多普通群众的高度关注。

在愈发严峻的国际环境下，国人对集成电路领域自主可控的呼声也越来越高，尤其是产业链上游的核心设备以及核心原材料等方面，国产化替代势在必行。

相比光刻机，虽然EDA软件的热度不是特别高，但这类软件对于整个半导体产业而言却相当重要。

一、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。

二、 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。

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）

三、 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。

四、概伦电子

概伦电子已经在12月8日正式启动照顾流程，如果顺利的话将成为A股资本市场“EDA第一股”。

据公开资料显示，概伦电子正式成立于2010年，至今为止公司发展史只有11年的时间。

相比新思、凯登电子等，概伦电子只能算是一个行业新秀，不过，正是这家行业新秀，在短短十年间成功掌握了自主可控的EDA核心技术。

笔者了解到，概伦电子的EDA产品已经可以支持7nm、5nm甚至3nm等高精度芯片制造工艺，这在国内十分罕见。

基于此，概伦电子成为了在全球市场中为数不多的具备出色的国际竞争力的中国EDA企业。

而之所以概伦电子能够在相对较短的时间内，在EDA这个高度垄断且技术壁垒极高的市场占据一席之地，在笔者看来主要有三方面的原因。

一方面是概伦电子在核心技术研发上的坚持。自成立以来，概伦电子便一直专注于EDA工具的研发，并且主动与存储器芯片领域的客户加深合作，以便于更好地满足客户需求。

而此次登陆资本市场，也是为了募集12亿元的资金用于推进先进工艺节点的研究，投资相关项目，进而巩固自身在行业的地位。

另一方面则是，概伦电子在自主研发的同时，也不忘借鉴海外巨头的发展经验，对行业内优质资产实施并购。

相关资料表明，在2019年时概伦电子成功收购博达微，紧接着又在2021年6月份斥资并购了韩国的EDA企业Entasys。

在中国企业与国际大厂之间体量差距巨大的情况下，利用资本运作进行商业并购，是一个非常高效且常用的扩张手段。

不仅仅是概伦电子，其他领域的行业头部企业也都曾利用投资并购来壮大自身实力。这在增加企业市场占有率的同时，也有助于公司吸收海外技术和经验，推动创新。

截至目前，概伦电子的客户阵营中有九家排行全球前十的晶圆代工厂，例如三星、台积电、联电、中芯国际等等。

有了这些重磅客户的支持，概伦电子的EDA工具有望得到进一步升级，从普通的国产EDA软件转变为全球知名EDA软件。

值得一提的是，除了概伦电子之外，华大九天的成绩也十分出众。笔者了解到，该公司虽然没有掌握许多重磅客户，但已经研制出了全流程的EDA工具系统。

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%。

写在最后

所以，在笔者看来，国产EDA的崛起需要各方共同努力，既需要企业努力研发，又需要国内的下游客户能够为国货提供一定的生存空间，助力国货持续改进和升级。

如此一来，国产EDA才能够逐渐变强，直至真正实现100%进口替代。

文章来源： 未来智库，靠谱科技社