EDA企业分析之一：华大九天

EDA故事的起点是在上世纪70年代，在经历了pre-EDA时期、EDA 1.0时期、EDA 2.0时期，到现在正在探索的EDA3.0 EDAaaS。这几十年中，伴随着行业主流企业的浮浮沉沉，EDA商业模式也在发生转变，但其中不变的是对关键技术的深耕，用拳头产品来锚定进而整合出全流程的平台，使得以核心技术为主的发展路线至今仍然充满创新生命力。

关于EDA的发展历史，大家可以去看我两年前的一篇文章《适合中国EDA发展的道路思考》，我认为到今天为止，里面的很多概念和观点都不过时。

那么，今天为何我要再度将目光聚焦到EDA行业呢？一是近期参加了一些EDA行业活动，有一些新的信息可以和大家分享，二是在地缘政治紧张的今天，EDA作为半导体产业的基础工具，国产化实在是太重要了。

关于国产化方向的内容，与非研究院做了很多梳理工作，诸如产业地图、企业案例、产业生态的对比分析等。EDA也是其中重要的一环，今年5月，我的同事就曾梳理出中国本土EDA/IP产业的大概情况，并发表了《中国本土EDA/IP产业地图（2024版）》一文。在其中，我们统计了83家本土EDA/IP企业的地域分布、产品系列，并对比分析了5家本土上市公司在2023年以及2024年一季度的营收、利润、研发投入近况。

1988年，在巴黎统筹委员会对中国实施禁运管制，中国无法购买到国外EDA工具的背景下，国内启动国产EDA工具“熊猫系统”的研发工作。

1992年，“熊猫ICCAD系统”问世（华大九天初创团队部分成员参与研制）。

2009年，北京华大九天软件有限公司（以下简称“华大九天”）成立；同年发布第一代时序功耗优化工具。

2010年，公司发布一站式版图集成分析工具。

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。

2015年，公司发布第一代高性能并行异构仿真系统。

2017年，公司发布高精度时序仿真分析工具；同年发布新一代大容量时序功耗分析工具，以及平板显示电路异形版图设计工具。

2018年，公司推出晶圆制造工程服务业务；同年发布异构仿真系统。

2019年，公司发布标准单元库特征化提取工具；同年发布平板显示可靠性分析工具。

2020年，公司发布新一代模拟电路设计全流程EDA设计工具；同年发布工艺模型提取工具。

2022年，公司在深圳证券交易所创业板上市；同年发布高性能晶体管级电源完整性分析工具。

2023年，公司发布存储电路设计全流程EDA工具系统，以及射频电路设计全流程EDA工具系统。

2024年，公司基于统一数据库开发了全定制设计平台生态系统PyAether，并在模拟设计自动化、仿真分析等领域发布了6款新工具。

如今，华大九天的EDA 工具软件产品和服务已经覆盖模拟电路设计、存储电路设计、射频电路设计、数字电路设计、平板显示电路设计、晶圆制造和先进封装设计等领域。

不过，根据华大九天2024年三季度报的数据显示，截至2024年前三季度，华大九天的总营收为74353.83万元，距离2023年总营收101040.21万元，还有1/4左右的差距，而市场给到的预测数据是127314.29万元，相对积极。

查看华大九天的季度性数据发现，确实公司的营收具有明显的季度性表现。

在利润侧，2018-2022年，无论是毛利润还是净利润都呈上涨态势；但到了2023年，受到半导体产业下行周期等影响，在毛利润增长幅度较大的情况下，净利润只是微涨；而到了2024年，净利润下滑明显。

此外，这里要指出的是，华大九天的其他收益较高，这是因为国内政府正在大力扶持EDA等半导体产业发展，因此给到了不少补贴、补助、奖励和返税政策。

在地缘政治紧张的今天，对于EDA企业来说，即是挑战也是机遇，而想要抓住机遇，就必须首先保证企业的生存。那么，对于EDA企业来说，如何才能在保障自身竞争力呢？

华大九天副总经理董森华认为：“谁能更快地把握系统级客户和IC设计公司的真正需求和痛点，拥有更好的产品和技术，并持续优化，谁就能主导市场，独领风骚。这也是EDA公司为什么需要在发展过程中，不断的通过技术的更新，产品的迭代，来保持在市场上的产品技术竞争力的原因所在。”

对于这段话，有两个解读。一是，就如华大九天董事长对EDA产业的基本特点总结中所提到的，EDA是一个寡头垄断的行业，技术难度高、投资周期长，目前基本上是第一名吃盈利，第二名打平，第三名就要赔本的状态，换言之，如果做不到前两名，基本就没有机会了，所以讲究“独领风骚”；二是，就如文章开头所提到的，产品和核心技术很重要。

因此，我们来看华大九天的研发费用投入情况，如下图所示。

从图中我们可以看到，华大九天的研发费用总额虽然不比Synopsys、Cadence、Siemens EDA（具体对比情况，会在后期的行业对比分析文章中呈现），但研发费用率是非常高的，远高于国际行业巨头，这被认为是“中国的EDA企业正在用三分之一、五分之一的资源，通过十分之一的时间，去完成国外同等水平要很长时间才能完成的一件事”的代价和阵痛。

与研发费用同步增长的还有人才数量，根据公开数据显示，华大九天员工人数已经从2020年的477人，上升至当前的1070人。

对于EDA客户而言，全流程意味着使用体验1+1>2。因为再好用的点工具，在组合使用时都可能会面临各流程环节之间的衔接不畅问题，以及不同工具迭代更新不同步带来的流程前后不兼容问题等。而对于讲求效率与精度的集成电路下游客户而言，全流程工具可为其提供更好的便利性、一致性， 从而进一步提升设计效率。

这也是为什么Synopsys、Cadence、Siemens EDA这几家国际巨头通过收并购来不断整合点工具，形成更广泛的全流程平台的原因所在。据悉，在过去的35年中，三家EDA巨头企业共完成了近300起收并购案。

当然，对于国内企业而言，目前很难寻觅到国际上比较好的标的，并能成功实施收并购。因此在发展了十来年后，我们也可以零星看到几笔EDA产业的并购案，和EDA三大家相比，还相差甚远。不过，据不完全统计，当前国内有100多家大大小小的EDA企业，等这些小规模企业的点工具做得更加成熟时，一定会在洗牌中促成更多的收并购和重组融合案例。

就如今年上半年，华大九天就收购了国内唯一专注于芯片数字前端形式化验证的EDA软件供应商——阿卡思微电子，加强了华大九天在数字电路设计EDA工具领域的实力。

根据华大九天公告，目前公司产品包括全定制设计平台EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、晶圆制造EDA工具和先进封装设计EDA工具等软件及相关技术服务。

公司全定制设计平台EDA工具系统包括模拟电路设计流程EDA 工具系统、存储电路设计流程EDA工具系统、射频电路设计流程EDA工具系统和平板显示电路设计流程 EDA 工具系统。

公司2022年推出的晶体管级电源完整性分析工具Patron已经获得晶圆制造商Samsung Foundry的14nm认证；物理验证工具Argus DRC/LVS获得28nm认证；电路仿真工具ALPS继获得8nm及5nm认证后，又获得了4nm 认证。

公司原理图/版图编辑工具Aether、电路仿真工具ALPS、物理验证工具Argus DRC/LVS、功率器件可靠性分析工具Polas和晶体管级电源完整性分析工具Patron均获得ISO 26262 TCL3和IEC 61508 T2 国际标准认证证书，能够支持汽车安全完整性标准最高ASIL D级别的芯片设计。

此外，就在2024华大九天生态伙伴及用户大会上，公司推出了模拟设计自动化工具Andes-Analog，可为下游企业进一步提升设计效率，缩短迭代周期。

在设计存储电路时，需综合考虑数据的读写速度、功耗、可靠性及集成度等多方面因素，所以存储电路设计的核心是全定制电路设计。

华大九天针对存储电路设计特点提供了存储电路全定制设计全流程EDA工具系统，支持静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器以(DRAM)及闪速存储器(Flash)、磁随机存取存储器(MRAM)等多种类型的存储芯片设计。

该系统包括存储电路原理图编辑工具、存储电路版图编辑工具、电路仿真工具、存储电路快速仿真工具、存储电路物理验证工具、存储电路寄生参数提取工具和存储电路可靠性分析工具等。

华大九天的存储电路设计流程EDA工具系统推出时间不久，但在近期有较多进展，比如存储电路快速仿真工具ALPS-FS在性能优化和精度可靠性方面进步显著。具体来讲，在性能方面，该工具通过优化算法使得整体仿真时间缩短40%；在精度方面，该工具改进了模型降阶算法、精度控制算法和功耗建模技术，提高了功耗仿真的精度，能够精确预测电路在不同工作条件下的功耗表现，助力优化电源管理设计。

此外，ALPS-FS工具还优化了同态技术，支持十亿数量级的超大存储电路的层次化反标，解决了超大存储电路芯片后仿的瓶颈问题。

射频电路设计流程与模拟电路具有一定的相似性，是指通过对射频电路进行电路设计、版图设计、功能仿真和物理验证以实现射频设计的全过程。

射频电路分为硅基工艺及化合物工艺，其中，硅基工艺射频电路全流程设计可以通过华大九天模拟电路设计全流程EDA工具系统实现；而化合物工艺艺射频电路设计拥有其特殊性，华大九天针对性地推出了了化合物射频 电路设计全流程EDA工具系统，形成了完整的射频电路设计全流程EDA工具系统。

该系统是国内唯一的射频电路设计全流程EDA工具系统，主要用于射频芯片与模组的设计和验证，具体包括射频模型提取工具、射频电路原理图编辑工具、射频电路版图编辑工具、射频电路仿真工具、射频电路物理验证工具等；同时，通过开放标准接口集成了合作伙伴的电磁场仿真工具，实现了射频电路设计全流程的贯通，可为用户提供从电路到版图、从设计到仿真验证的完整解决方案。

该EDA工具系统包含平板显示电路设计器件模型提取工具、平板显示电路设计原理图编辑工具、平板显示电路设计版图编辑工具、平板显示电路设计电路仿真工具、平板显示电路设计物理验证工具、平板显示电路设计寄生参数提取工具和平板显示电路设计可靠性分析工具等。以上工具被集成在统一的设计平台中，可为设计师提供从原理图到版图，从设计到验证的一站式解决方案。

据悉，华大九天在平板显示电路设计EDA方面起步较早，伴随着国内于家用电器、智能家居、消费类电子等领域LCD/OLED矩形和异形设计、触摸屏设计需求的成长，因此在国内和国际上，都拥有绝对的优势，国内新建产线市占率90%以上。

数字电路设计通常分为数字前端和数字后端两部分，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。

华大九天的EDA工具一直以偏模拟类别的著称，因此在数字电路设计EDA工具方面，还没有形成全流程的工具平台，暂时可覆盖部分关键环节，包括单元库特征化提取工具、存储器电路特征化提取工具、混合信号电路模块特征化提取工具、单元库/IP质量验证工 具、逻辑综合工具、时序功耗优化工具、高精度时序仿真分析工具、时钟质量检视与分析工具、版图集成与分析工具、大规模数字物理验证和大规模数字寄生参数提取工具等。

不过近期我们可以看到华大九天在数字领域的投入，包括前面提到的在今年上半年收购了阿卡思微电子来夯实数字领域的能力。此外，华大九天在数字电力设计领域的点工具单元库/IP质量验证工具Qualib可圈可点，已经获得ISO 26262 TCL3和IEC 61508 T2国际标准认证证书，能够支持汽车安全完整性标准最高ASIL D级别的芯片设计。

在产品推新方面，华大九天新推出了基于GPU平台的单元库特征化提取工具Liberal-GT。针对单元库特征化提取仿真过程中的海量计算特点，该工具对模拟电路仿真器的底层数据结构、分析任务管理、器件模型计算、方程组求解、仿真结果测量等进行了优化，利用GPU加速技术实现海量任务并行处理，提取速度提 升十余倍。

与此同时，单元库特征化提取工具Liberal优化了LVF算法，解决了低压LVF模型精度难题，可支持客户在先进工艺下的低压设计；同时，该工具开发了用户可灵活配置和使用的自动向量生成流程，可支持功能复杂的标准单元尤其是定制化单元的时序提取需求，大大提升了工具易用性。

值得一提的是，华大九天近期在物理验证工具Argus的基础上，新开发了多重掩膜版拆分功能Layout Decomposer，为掩膜版图形的拆分提供了高性能的EDA解决方案。该功能基于设计规则将版图图形拆分到多张掩膜版上，利用多重曝光技术可以支持更高图形密度的工艺设计，以满足先进工艺下晶圆制造要

求。

先进封装设计是指将多个小芯粒以2.5D中介板或3D堆叠的方式整合在一个封装体内，流程主要包括基板和中介转接板结构设计、版图设计、功能和物理验证等。

在先进封装的版图设计环节中，需要处理大量高密度I/O（输入/输出）管脚，这使得传统的手动布线耗时巨大，严重影响设计效率。

针对该挑战，华大九天面向业界主流的先进封装硅基工艺和有机RDL（ReDistribution Layer 重布线层）工艺，推出了先进封装自动布线工具Storm，实现了多芯片间的大规模互联布线、高密度逃逸式布线以及大面积电源地平面布线等功能。

此外，随着先进封装向小型化及高集成方向发展，大规模异形版图验证以及热效应导致的版图变形检查等成为亟待解决的问题，先进封装物理验证面临巨大挑战。

针对该挑战，华大九天又推出了先进封装物理验证工具Argus-PKG采用了异形版图处理、容差处理、异构多芯片整合以及系统连接关系检查等关键核心技术，突破了先进封装转接板中电源地信号开路真假难辨的问题，并和先进封装自动布线工具深度耦合，让使用者在版图设计期间，就能快速根据局部区域和检查项目筛选进行快速设计规则检查，实现了验证前移，整体校错精度和效率都得到了大幅提升。

2023年，国产EDA在全球已经拿下了3%左右的份额，而在国内也拿下了20%左右的份额了。其中，华大九天占本土EDA企业市场份额的50%以上。

关于华大九天的成长性，从大环境层面，随着中美贸易对抗、科技封锁等事件不断出现，集成电路产业链的自主可控一定会受到更多的关注。而华大九天作为本土EDA企业之首，从政策层面必将获得更多支持倾斜，我们从近年来华大九天获得的退税、补贴、补助、奖励等金额的增长便可见一斑。

值得一提的是，近期中国电子入主华大九天，合计持股比例为34.06%，成为公司实际控制人。换言之，华大九天被央企正式“收编”，这意味着未来可以借助中国电子集团的资源优势，对接国家部委、地方政府、央企单位及有关行业力量，进一步在关键标的投资、国家项目承担、产业政策争取等方面发挥积极作用，帮助华大九天尽快解决在资金、技术、团队、政策等方面的发展需求。

从公司战略布局层面，华大九天一直在努力打造全流程工具，并计划到2025年完成集成电路设计所需全流程工具系统的建设，全面实现设计类工具国产化替代，同时更多产品达到国际领先水平，完成晶圆制造EDA核心工具的开发，产品覆盖晶圆制造领域所需EDA工具的一半以上；到2030年全面实现集成电路设计和制造各领域的EDA工具全流程覆盖，多个产品达到国际领先水平，成为全球EDA行业的领导者。

在产品特色方面，华大九天除了延续其在模拟电路设计全流程和平板显示电路设计全流程EDA工具系统方面的优势外，同步还在拓宽自身的产品线，如近两年在射频和存储电路设计EDA工具方面的产出。

在市场推广方面，华大九天以直营为主，除了本土市场外，公司在美国、韩国、日本设立了子公司，另外借着当前国际产业链向东南亚转移的机会，正在同步开拓海外市场。值得一提的是，在今年举办的华大九天生态伙伴及用户大会上，马来西亚微电子系统研究院许达维院士出来站台，并分享了《东盟与马来西亚集成电路发展和未来趋势》主题演讲。

注：本文题图来自摄图网、作者自制、媒体公开资料、皆已授权。

点点“在看”↘，与朋友分享你的世界