本文主要研究对象为集成电路EDA行业，本文首先介绍了EDA背景知识，梳理了EDA产业链、重要性以及行业壁垒，接着重点介绍了EDA分类和应用，分析了EDA行业竞争格局和未来发展趋势，对EDA行业三家上市公司进行了分析，为该行业的投资提供了建议。本文共计8284字，预计完成阅读21分钟。
一、EDA行业概述
（一）EDA背景知识
1、什么是EDA
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设计、仿真、验证等流程的设计方式，EDA是20世纪90 年代初从CAD、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和与计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的，EDA包括电路系统设计、系统仿真、设计综合、PCB 版图设计和制版的一整套自动化流程。简单讲，EDA是工业软件的一个分支，运用EDA技术形成的工具称为EDA工具，工程师利用 EDA 工具，将芯片的电路设计、性能分析、设计出 IC 版图的整个过程交由计算机自动处理完成，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，设计和制造这个版图的各个环节都需要用到相应的EDA工具；打开芯片的封装外壳，在高倍显微镜下对其表面进行观察，将会看到无数规则摆放的器件和连线，这就是芯片的版图，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。
2、EDA产业链
从产业链角度看，上游为设计各类EDA工具所使用的硬件设备、操作系统、开发工具和中间件等；下游为各环节使用者，包括IC设计厂商、晶圆制造商、封测厂商，其中Fabless设计厂商是EDA工具的主要使用者，向EDA厂商反馈新工艺和复杂设计中遇到的问题，EDA厂商、Fabless芯片设计企业和Foundry晶圆厂共同构成了行业不可分割的铁三角，Fabless芯片设计公司和Foundry晶圆厂的新需求、新工艺，以及对于EDA厂商的反馈，能让EDA厂商不断开发软件新功能和新工艺，实现快速更新迭代。
3、EDA的重要性
经济效用突出。芯片设计是一个复杂其工作量巨大的工程，从最早的数字或模拟电路设计，到封装和可测性设计等，若不使用EDA工具，开发者只能以人工画图的方式进行电路设计，而随着摩尔定律下制程的优化，人工画图已经变得不再现实，早前美国Andrew.B.Kahng教授统计分析数据显示，如果不使用EDA工具，设计一颗系统28nmSOC需要的费用大约是77亿美元；借助EDA工具，这笔费用会下降至4000万美元。
有效降低设计风险。利用EDA工具，设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，完成电子产品从电路设计、性能分析到设计出 IC 版图或 PCB 版图的整个过程，优化芯片制造工艺，驱动芯片产业链下游环节发展。一方面，由于芯片产品一经制造就无法更改，其设计的复杂度和高昂的制造和研发费用决定了需要通过EDA进行虚拟的设计、模拟和仿真， EDA能够将复杂物理问题用量化模型高度精确表述，在虚拟软件中模拟电路过程，再现芯片开发过程中的各种效应，从而发现潜在设计缺陷和风险；另一方面，在逻辑功能正确的前提下，模拟分析得出特定半导体工艺在各种条件下性能、功耗、成本等的最优解，解决多目标约束问题，从而减少了试错成本。
基石产业，撬动数十万亿产值。EDA作为贯穿集成电路设计、制造、封装、测试等产业链各个环节的基础工具，是集成电路、电子信息和数字经济这条倒金字塔型产业链的基石，相较于制造芯片的设备、生产线、原材料等动辄数亿美元的花销，EDA工具在集成电路企业的采购总额中占比较小，但是作用性一点不弱于其他环节，直接影响产品的性能和量产率，因此，EDA有着“芯片之母”称号，同时作为电子产品设计的“基石”和半导体行业的“七寸”，其所涉及的芯片IC设计、布线、验证和仿真等方面，都直接决定着产业竞争力。
4、EDA行业壁垒高
EDA 行业是典型的技术驱动型产业，行业壁垒高，比如培养一名EDA研发人才，从高校课 题研究到从业实践的全过程往往需要10年左右的时间。
（二）EDA分类和应用
1、分类
按照集成电路产业链划分，集成电路EDA工具可以分为制造类EDA工具、设计类EDA工具及封测类EDA工具。其中制造类EDA工具，主要用于Foundry晶圆厂，可以借助器件建模及仿真、良率分析等，来协助其进行工艺平台开发，工艺平台开发完成后，Foundry晶圆厂建立集成电路器件的模型并通过PDK或建立IP和标准单元库等方式提供给Fabless集成电路设计企业；设计类EDA工具主要使用者为集成电路设计厂商，基于晶圆厂或代工厂提供的PDK或IP及标准单元库为芯片设计厂商提供设计服务；封测类EDA工具主要是提供封装方案设计及仿真的功能，从而帮助芯片设计企业完成设计。
根据EDA工具的应用场景不同，可以将EDA工具分为数字设计类、模拟设计类、晶圆制造类、封装类、系统类等五大类。
市场份额方面，据不完全统计，数字设计工具占比约50%，其中逻辑综合、布局布线工具的份额最大，分别约占数字设计工具EDA的40%、20%；模拟芯片设计工具、晶圆制造以及其他在EDA市场的份额分别约20%、10%、20%。
2、应用领域简介
（1）数字设计类
数字芯片用来产生、放大和处理各种数字信号，其利用的是晶体的开关作用，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），这就导致数字芯片遵循自上而下的设计流程，标准化程度高。以物理实现为分界，数字芯片设计可以划分为前端（逻辑设计）与后端（物理设计），主要包括单元库建库、逻辑仿真、逻辑综合、布局布线、寄生参数提取、时序分析与优化、物理验证和版图集成与分析等环节。
数字前端设计流程从设计架构开始，用硬件语言对芯片功能进行描述编码；通过仿真工具进行逻辑仿真，检验设计代码的正确性；然后通过逻辑综合将设计代码映射到电路结构，输出描述数字电路结构的电路网表文件。数字后端设计流程负责将前端设计生成的电路网表实现为可生产的物理版图。通过布局布线工具将电路网表中使用到的各种单元和 IP 在版图上进行合理摆放、连接，形成布局布线后的电路网表和版图；对布局布线后的版图进行寄生参数提取，再进行时序分析和优化、物理验证等工作，确认设计不存在功能和物理规则上的问题；最后进行版图集成，形成最终交付晶圆代工厂生产的版图。
（2）模拟设计类
模拟芯片用来产生、放大和处理各种模拟信号，是直接感知信号的芯片，其利用的是晶体管的放大作用，追求的是卓越的性能，所以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，模拟EDA更讲究“高精度”。拟集成电路设计是指对模拟电路进行结构设计、版图设计、功能和物理验证的全过程，这一过程包括原理图编辑、电路仿真、版图编辑、物理验证、寄生参数提取、可靠性分析等环节。
（3）晶圆制造类
晶圆制造类EDA工具是晶圆厂在工艺平台开发和晶圆生产阶段应用的工具，协助晶圆厂完成半导体器件和制造工艺的设计，包括工艺与器件仿真工具（TCAD）、器件建模工具、工艺设计套件工具（PDK）、计算光刻工具、掩膜版校准工具和良率分析工具等，晶圆制造环节的主要EDA需求在于建模建库、TCAD、坏点查询、良率分析等，由于晶圆制造厂的产线数据相对敏感，EDA厂商人员往往需要驻场，面对产线做调试升级，生态壁垒会更高。
（4）先进封装类
封装是把晶圆厂生产出来的集成电路裸片（Die）放到一块起承载作用的基板上，用引线将 Die 上的集成电路与管脚互连，再把管脚引出来，然后固定包装成为一个整体。它可以起到保护芯片的作用，相当于是芯片的外壳，不仅能固定、密封芯片，完成信号分配，还能增强其电热性能，封装对集成电路而言非常重要，目前先进封装设计EDA工具是各家研发的焦点。
传统封装通常是指将晶圆切割成单个芯片再进行封装的工艺形式，随着电子产品不断追求高速化、小型化、系统化和低成本化，传统封装的局限性越来越突出，先进封装应运而生；先进封装主要包括倒装芯片（Flip Chip）封装、晶圆级封装（Wafer Level Package）、2.5D封装和3D封装等，先进封装采用先进的设计思路和集成工艺，对芯片进行封装级重构，有效满足了芯片小尺寸、高性能、高可靠性和低成本的要求，已被广泛应用于计算机、通信、消费类电子、医疗、航空航天等领域，极大推动了封装技术以及整个电子行业向前发展。
（5）系统类
系统类EDA工具又可细分为 PCB设计工具、平板显示设计工具、系统仿真工具和 CPLD/FPGA等可编程器件上的电子系统设计工具。其中，PCB设计工具主要用于摆放元器件并将元器件的线连接起来，包括原理图编辑、版图设计、布局布线、SI/PI 仿真、EMC/EMI 仿真等工具；平板显示设计工具主要是应用于面板的研发、生产和制造的工具；系统仿真工具是主要面向系统级别的仿真工具。
（三）EDA行业竞争格局
1、CR3集中度高
从全球范围内来看，拥有完整的、全流程产品的Synopsys、Cadence、Siemens EDA具有明显的竞争优势，位列第一梯队，EDA市场份额方面，CR3高达近70%。
Synopsys（新思科技）是全球领先的EDA解决方案提供商之一, 成立于1986年，总部位于美国加利福尼亚州的Mountain View，公司在全球拥有超过60家分公司，分布在北美、欧洲和亚洲；作为全球排名第一的芯片自动化设计解决方案提供商和芯片接口IP供应商，Synopsys在信息安全与软件质量方面也是全球领导者，Synopsys在全球EDA市场中占据重要地位，其技术和解决方案深刻影响着智能汽车、物联网、人工智能、云计算和信息安全等新兴科技创新应用。Synopsys自1995年进入中国市场以来，一直致力于加快中国IC设计产业的发展，在中国，Synopsys建立了上海、北京两个研发中心，中国分部不仅提供EDA工具，还基于咨询提供定制解决方案。2022年，Synopsys加入英特尔代工服务（IFS）新成立的Accelerator生态系统联盟中的EDA和IP联盟，2024年1月16日，Synopsys宣布将以350亿美元收购Ansys，进一步巩固其行业地位。
Cadence（楷登电子科技）是全球EDA行业的龙头企业之一，专注于提供电子设计自动化软件、硬件、IP和专业服务，帮助客户设计和验证电子系统和半导体，成立于1988年，由SDA Systems和ECAD两家公司合并而成，总部位于美国加州圣何塞（San Jose），公司在全球设有销售办事处、设计及研发中心，在国际EDA市场份额仅次于Synopsys。
Siemens EDA（西门子EDA事业部），原名Mentor Graphics（明导国际），是全球EDA行业的重要参与者之一，成立于1981年，2016年被西门子以45亿美元收购，后于2021年1月正式更名为Siemens EDA，目前在全球EDA市场中占有约14%的市场份额，位列全球EDA行业第三位。
2、国内厂商加速追赶
目前，国产EDA厂商距第一梯队还有一定差距，三大巨头是全球仅有的拥有设计全流程 EDA 工具解决方案的企业，其他企业缺少布局设计全流程工具技术的实力。国内目前技术较为全面的华大九天，其与其他几家中外企业，在部分领域拥有全流程工具或具有领先优势，处于全球EDA行业的第二梯队，约占据全球市场约15%的份额。另外，部分国内企业位于第三梯队，这些企业主要聚焦于某些特定领域或用途的点工具，整体规模和产品完整度与前两大梯队的企业存在明显差距，约占全球15%市场份额。
早些年，由于国外巨头已在国内市场抢占先机，大量本土芯片企业以往均使用海外三巨头的产品，如华为海思、中兴等企业长期使用新思科技、铿腾电子的产品，但近年来由于贸易争端及地缘政治因素致使国产替代趋势显著，尤其是2018年以来，美国商务部对中兴通讯和华为等公司限制加强，但是我国有全球头部的IC设计公司，全球最多的代工厂和全球最大的半导体消费市场，这样的制造和消费格局，为国内EDA企业加快研发进度，进一步打开国内市场提供了机遇，从实际追赶过程来看，虽然从前端设计（逻辑实现）-前端仿真/验证-后端设计（物理实现 -后端验证/仿真-流片的全流程设计平台基本被国际巨头垄断，护城河极深，国产EDA进入壁垒较大，但是机会还是存在的，大多数国内厂商选择以点工具为突破口，由点及面逐步发展。
（四）EDA行业发展趋势
1、市场持续稳定增长
全球方面，根据ESD Alliance和Verified Market Research的数据显示，2020年全球EDA市场规模达到115亿美元，预计2028年全球EDA市场规模有望达到215.6亿美元，2020-2028年CAGR为8.59%。
根据中国半导体协会平台发布的数据显示，2022年我国EDA行业市场规模达到115.6 亿元，增长率达到11.80%，超过全球行业发展速率。预计2022-2025 年中国EDA市场将保持高速增长,复合年均增长率为15.64%，到2025年，中国EDA行业总投资规模将超过184 亿元。此外，随着国产 EDA 企业加大研发和市场投入，国内头部EDA公司在部分领域已经达到国际领先的技术水平。
2、三大发展趋势
后摩尔时代迭代升级迎来挑战。在EDA软件技术的发展上，随着集成电路工艺节点逐渐逼近物理极限，加之汽车电子和 5G 等应用领域的深入对芯片性能提出了更高的要求，驱动芯片的设计、制造与封装都在寻求更多元化的技术优化以产品降低功耗、提升性能及面积利用率，这对EDA软件的迭代创新也提出了更大的挑战。
AI技术融入EDA软件。人工智能（AI）技术的快速进步和应用备受关注，EDA软件作为工业用软件的一种类型，业界普遍认为，AI 技术将会对EDA软件的发展产生深远的意义，人工智能或机器学习技术的引入，能够加快芯片设计速度和准确性，通过数据及模型的训练和推断提高芯片设计师的生产力，帮助设计人员更快地收敛和验证，同时降低成本并提高结果质量，业界部分EDA企业正在积极地将AI技术融入各类的EDA软件中。
云计算在EDA领域日趋深入。云技术在 EDA 领域的应用可以有效避免芯片设计企业因流程管理、计算资源不足带来的研发风险，保障企业研发生产效率；同时可以有效降低企业在服务器配置和维护方面的费用，让企业根据实际需求更加灵活地使用计算资源；此外，还可以使芯片设计工作摆脱物理环境制约，同时有助于EDA技术在教育领域的推广和应用，构建教育生态。
二、行业内企业一览
（一）国内龙头企业介绍
1、华大九天：国内EDA全流程/领域龙头
公司成立于2009年，2022年在创业板上市，一直聚焦于 EDA 工具的开发、销售及相关服务业务，致力于成为全流程、全领域、全球领先的EDA 提供商，公司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、晶圆制造 EDA 工具和先进封装设计 EDA 工具等软件，2023年公司新推出了存储电路设计全流程 EDA 工具系统和射频电路设计全流程 EDA 工具系统等软件，除此之外，公司还在开展基础 IP 业务，为众多客户提供了 IP 解决方案，成功支持了客户的产品设计及流片。
财务方面，2023年，公司实现营业收入10.10亿元，同比增长 26.61%；归母净利润2.01亿元，同比增长8.20%。2024年一季度实现营业收入2.13 亿元，同比增长 33.59%；归母净利润 0.08亿元，同比下降 63.75%。
2、概伦电子：国内首家EDA上市公司
公司成立于2010年，2021年在科创板上市，是国内首家上市的 EDA 公司，也是国内少有的具备全球竞争力的EDA公司，公司起家于制造EDA中的器件建模工具，自器件建模平台发布后，陆续被绝大部分头部晶圆代工厂采用，后续公司通过内生研发和外延收购，先后推出了电路仿真器和测试仪器业务，将业务布局拓展至设计类EDA和测试工具领域，先后被多家国内外领先的集成电路企业特别是存储器厂商大规模采用，上市后公司进一步丰富了产品矩阵，推出了面向存储领域的EDA全流程工具Nano Designer，以及数字仿真工具 VeriSim。目前公司的主要产品及服务包括制造类 EDA、设计类 EDA、半导体器件特性测试系统和技术开发解决方案等。2023年公司经营简况如下：
财务方面，2023年，公司实现营业收入3.29 亿元，同比增长 18.07%；归母净利润-0.56 亿元，同比下降 225.46%。2024 年一季度实现营业收入 0.82 亿元，同比增长 27.97%；归母净利润-0.36 亿元，而去年同期仅为-49.38 万元。
3、广立微：EDA软件和晶圆级电性测试设备供应商
公司成立于2003 年，是领先的集成电路EDA软件与晶圆级电性测试设备供应商，多年来利用业界领先的高效测试芯片自动设计、高速电性测试和智能数据分析的全流程平台与技术方法，为 Foundry 与 Fabless 厂商提供从EDA软件、测试芯片设计服务、电性测试设备到数据分析等一系列产品与服务，目前形成“软件开发及授权、测试设备及配件、测试服务及其他”三大核心业务。
2023年经营简况如下：
财务方面，2023年，公司实现营业收入4.78亿元，同比增长 34.31%；归母净利润1.29亿元，同比增长5.30%；扣非净利润1.10亿元，同比增长 7.09%。2024年一季度实现营业收入0.44亿元，同比增长100.65%；归母净利润-0.23 亿元，同比下降 667.92%。
（二）估值分析
三、投资建议
行业宏观背景层面，EDA 行业是半导体工业软件皇冠上的明珠，属于典型高技术附加值产业，也是我国集成电路产业发展的关键环节，市场长期把握在国际三巨头手中，是最容易被卡脖子的工业软件；为摆脱卡脖子的困境，实现自主可控，国内政策支持力度较大，国内厂商面临的宏观环境较好，国内替代逻辑通畅。
行业自身角度看，EDA行业是多学科交叉领域，具有人才培养周期长、储备壁垒高，长期高强度研发投入、技术壁垒高，上下游高度协同、客户粘度高等特点，决定了EDA行业是一个赢家通吃，先发优势明显的行业，行业自身具有垄断属性，这也是国际三巨头长期占据主要份额的原因，国内厂商也是在2018年后，才迎来的发展的良机，虽然有一定的进步，抢占了部分国际巨头的市场份额，如模拟设计领域，但是这个国产替代的过程是缓慢的，我们需要清楚的认识到，当前国产EDA工具产品线不够全，难以匹配目前先进的工艺，本土EDA企业高端技术人才的培养和梯队建设还需要大量时间和投入，国际三巨头领先产品所形成的用户粘性短时间内也不会丧失。
从投资标的来看，EDA行业内大多数公司未上市，目前上市的仅有华大九天、概伦电子和广立微三家，华大九天是流程和领域覆盖最广的国内EDA提供商；概伦电子虽然上市较早，通过并购整合延展EDA工具链，也覆盖了制造类EDA和设计类EDA，但是离实现EDA全流程解决方案的目标尚需时间；广立微专注于晶圆制造领域的良率分析，提供的是点工具产品，EDA软件销售规模较小，大部分营收由晶圆级电性测试设备业务提供。从估值结果来看，市场给予华大九天的估值最高，其次是概伦电子，估值最低的为广立微，符合行业基本面；另外，由于股价提前反映了国产替代预期，近两年半导体行业的整体欠景气，使得三家公司发展速度偏慢，致使股价呈现持续下跌趋势，即使到现在，股价仍然算不上被低估。
从未来的投资机会来看，一方面需要继续关注国产替代逻辑，尤其是特朗普赢得大选后可能带来的中美贸易战升级，或许会进一步限制国内企业使用三巨头的先进EDA软件；另一方面，关注行业并购事件，尤其是概伦电子和广立微的并购事件，由于EDA行业需要大量的研发投入，比如国际三巨头的研发投入有时占据销售收入的比重达30%，所以资金实力强的公司有望通过并购做大做强，不同领域的EDA还具有协同效应，资源整合使得公司更加良性发展；最后还需要关注公司自身的技术进步和人才培养，不过这是长期趋势。
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