爭搶上市，國產(chǎn)EDA龍頭拔得頭籌

2021年中，國內(nèi)多家EDA公司紛紛掏出招股說明書，爭搶登陸二級市場，都試圖成為國內(nèi)第一家專注EDA的上市公司。其中，華大九天帶著2020年2.49億元營收和1.04億元凈利潤，于6月21日在深交所創(chuàng)業(yè)板提交IPO申請；概倫電子緊隨其后，憑借2020年1.37億元營收和2789萬元凈利潤，于6月25日發(fā)布上交所科創(chuàng)板的IPO公告；廣立微是6月30日提交的招股說明書，目標(biāo)是創(chuàng)業(yè)板；國微思爾芯“姍姍來遲”，于8月24日提交科創(chuàng)板IPO申請。

從結(jié)果來看，華大九天率先于9月2日過會；概倫電子依然緊隨其后，于9月22日得到科創(chuàng)板上市委的認(rèn)可，成功闖關(guān)；而廣立微和國微思爾芯尚處于問詢階段。如此密集的EDA公司申請上市，到底實力過硬的是哪家？又有哪些產(chǎn)品值得讓我們深思呢？與非網(wǎng)今天就帶大家來看一看，國產(chǎn)EDA龍頭華大九天的方方面面。

EDA是電子設(shè)計自動化技術(shù)（Electronic Design Automation）的簡稱，主要是利用計算機軟件來參與和完善大規(guī)模集成電路的設(shè)計、仿真、驗證等流程。這是一門需要復(fù)合型人才的行業(yè)，其融合了圖形學(xué)、計算數(shù)學(xué)、微電子學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、材料學(xué)，甚至人工智能等技術(shù)，并且貫穿了集成電路的整個產(chǎn)業(yè)鏈。從集成電路的設(shè)計到制造，再到封測，都離不開EDA工具的支持。

根據(jù)賽迪智庫的數(shù)據(jù)，2020年全球EDA工具總銷售額為72.3億美元，2018-2020年全球EDA軟件市場規(guī)模穩(wěn)定上升，CAGR為5.30%。其中，2020年中國EDA工具總銷售額為66.2億元，2018-2020年中國EDA總銷售額的CAGR為21.42%，是全球增速最快的地區(qū)。相對而言，國內(nèi)的EDA增速更高且穩(wěn)定。同時，較低的國產(chǎn)化率（10%）與集成電路行業(yè)內(nèi)的其他細(xì)分品類相似，都有著較大的成長或替代空間，這足以讓國內(nèi)為數(shù)不多的EDA公司卯足了勁發(fā)展，同時希望能夠借助資本市場來達(dá)到進一步擴張的目的。這或許就是近期EDA公司扎堆爭搶上市的原因之一。

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來源：中信證券研究部

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根據(jù)11月19日華大九天最新公告披露的招股說明書（注冊稿），該公司初步測算了三季報的業(yè)績：2021年1-9月，該公司的營收初步測算為3.45億元，同比增長114.4%；凈利潤為7682.52萬元，同比去年增長707.08%（實現(xiàn)扭虧為盈）；扣非凈利潤為1973.83萬元，同比增長149.06%（扭虧為盈）。如最終確認(rèn)，該公司業(yè)績增速已遠(yuǎn)超行業(yè)增速，同期，概倫電子預(yù)計前三季度營收為1.21億元（取中值），同比增幅39.5%，凈利潤預(yù)計為1150萬元（取中值），同比下降26.5%，略顯疲態(tài)。相對而言，華大九天的業(yè)績要扎實得多。雖然對于軟件行業(yè)來說，大多數(shù)收入是在第四季度確認(rèn)，但是華大九天在第三季度就已顯露出強勁的增長，并且其預(yù)計全年營收為5.75億元，而第四季度依然有1.3億元的營收空間待確認(rèn)。

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圖：2018-2020年度、2021預(yù)計三季度華大九天的相關(guān)經(jīng)營數(shù)據(jù) ?來源：與非網(wǎng)整理

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華大九天業(yè)績的快速增長主要歸功于公司的經(jīng)營保持持續(xù)快速發(fā)展的態(tài)勢。以EDA軟件銷售收入為主，帶動公司營收收入同比有了大幅提升，同時帶動盈利情況顯著改善。另外，前三季度，公司經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量凈額為2.75億元，同比增長113.28%，主要系公司2020年末的應(yīng)收賬款陸續(xù)收回，及報告期內(nèi)營收的大幅增長。換句話說，公司賺到的錢在陸陸續(xù)續(xù)進入自己的“口袋”，現(xiàn)金流較為健康，為長期持續(xù)投入的研發(fā)起到支撐作用。

華大九天的具體產(chǎn)品：

①?? ?模擬電路設(shè)計全流程 EDA 工具系統(tǒng)
模擬集成電路設(shè)計指的是對模擬電路進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、版圖設(shè)計、功能和物理驗證的整個過程。在這個過程中，包含了以下環(huán)節(jié)：原理圖編輯、電路仿真、版圖編輯、物理驗證、寄生參數(shù)提取、可靠性分析。

對應(yīng)地，華大九天對模擬電路設(shè)計的全流程工具覆蓋，意味著其能提供每個環(huán)節(jié)所需要使用的EDA工具，為用戶提供了從電路到版圖、從設(shè)計到驗證的一站式解決方案。

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工藝制程方面，目前華大九天的模擬電路設(shè)計EDA工具除了在電路仿真工具方面達(dá)到了5nm，其他方面還停留在28nm的工藝制程，與國際領(lǐng)先水平尚存在一定的差距。但模擬芯片本身具有較長的生命周期，對先進工藝制程依賴不高，通常采用更穩(wěn)定、更成熟的工藝制程，對于性能指標(biāo)、可靠性和成本會更關(guān)注。因此，目前市場上多數(shù)模擬芯片仍然在使用28nm及以上的成熟工藝。華大九天也仍然有一定的時間來在工藝制程上追趕國際巨頭。短期內(nèi)，產(chǎn)品競爭的更多關(guān)注點還是落在了EDA工具本身的技術(shù)水平上，包括了完備性、可靠性和應(yīng)對復(fù)雜使用環(huán)境的適應(yīng)性等。

A、原理圖和版圖編輯工具 Aether
華大九天的原理圖和版圖編輯工具Aether主要通過模擬版圖布線技術(shù)和原理圖驅(qū)動版圖技術(shù)來實現(xiàn)相關(guān)功能。相較傳統(tǒng)手工布線低下的效率，模擬版圖布線技術(shù)通過平面搜索算法完成版圖的自動連線，然后結(jié)合手動編輯連線的功能，完成交互式與自動化結(jié)合的模擬電路版圖布線，大幅提升了版圖設(shè)計的效率；原理圖驅(qū)動版圖技術(shù)則通過自動匹配、自動連接及自動生成算法，達(dá)到基于原理圖的初版版圖自動生成的目的。同時還可以通過自動建立原理圖單元與版圖單元的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)版圖隨原理圖同步更新的功能，顯著提升了版圖設(shè)計的效率。

B、電路仿真工具 ALPS 和異構(gòu)仿真系統(tǒng) ALPS-GT
華大九天的電路仿真工具ALPS通過創(chuàng)新地開發(fā)大規(guī)模矩陣智能求解技術(shù)，解決了先進工藝版圖后仿真耗時過長的難題。該技術(shù)根據(jù)電路中不同模塊的矩陣特點，從數(shù)十種算法中自動選擇最優(yōu)的矩陣求解算法，大幅提升了矩陣的求解效率。另外，該公司基于CPU-GPU異構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新地開發(fā)了帶有仿真加速技術(shù)的ALPS-GT系統(tǒng)，顯著提升了電路仿真效率。該技術(shù)根據(jù)GPU的運算架構(gòu)特點，對電路仿真算法中的器件計算、矩陣求解等運算量較大的模塊采用GPU來計算，通過適配GPU的高速智能矩陣求解器，對不同性質(zhì)的矩陣自動選擇最有存儲結(jié)構(gòu)和求解算法。

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C、物理驗證工具 Argus
華大九天的物理驗證工具Argus用于檢查電路設(shè)計版圖與制造加工之間的適配性以及版圖設(shè)計與電路設(shè)計之間的一致性，對于消除設(shè)計錯誤、降低成本、減少設(shè)計失敗的風(fēng)險具有重要作用。

該公司通過深入研究傳統(tǒng)的掃描線技術(shù)，研發(fā)了基于幾何圖形邊的掃描線技術(shù)；又通過倒序樹算法和自適應(yīng)掃描線算法實現(xiàn)了對版圖中各種不規(guī)則圖形的快速掃描計算，顯著提升了掃描線算法的效率和精度。另外，該公司開發(fā)的版圖預(yù)處理技術(shù)通過版圖索引算法、多線程數(shù)據(jù)讀取算法、搞笑的版圖層次結(jié)構(gòu)分析和層次提升算法，實現(xiàn)了快速的版圖數(shù)據(jù)讀取和層次預(yù)處理。

D、寄生參數(shù)提取工具 RCExplorer
華大九天的寄生參數(shù)提取工具RCExplorer通過電阻網(wǎng)絡(luò)快速提取技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模版圖電阻網(wǎng)絡(luò)的快速提取。該技術(shù)主要依靠大規(guī)模版圖快速切割算法、不規(guī)則圖形的平行邊切割算法、圖形連接性快速判定算法以及電阻網(wǎng)絡(luò)的等效約簡算法等。另外，該工具通過基于邊界元素法的偏微分方程求解技術(shù)實現(xiàn)了高精度的寄生參數(shù)提取。該技術(shù)主要依靠邊界元素法的區(qū)域分解加速算法、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分算法以及高效的迭代求解算法。

RCExplorer工具支持晶體管級和單元級寄生參數(shù)的提取，根據(jù)不同的精度要求，提供了三位高精度提取模式和準(zhǔn)三維快速提取模式。并且，該工具還提供了基于版圖的點到點寄生參數(shù)計算和延時分析功能，給設(shè)計師分析電路功能、性能和可靠性提供了技術(shù)支撐。

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②?? ?數(shù)字電路設(shè)計 EDA 工具
相對模擬工程師主要把重心放在具體物理實現(xiàn)上，數(shù)字工程師的注意力更集中在系統(tǒng)架構(gòu)。數(shù)字電路設(shè)計主要包括了前端和后端兩個部分，共有單元庫準(zhǔn)備、邏輯仿真、邏輯綜合、布局布線、寄生參數(shù)提取、時序分析與優(yōu)化、物理驗證和版圖繼承與分析等環(huán)節(jié)。每一個環(huán)節(jié)都會有對應(yīng)的EDA工具來提供相關(guān)的支持。華大九天目前在數(shù)字電路EDA領(lǐng)域僅覆蓋數(shù)字電路設(shè)計的部分流程，尚未完全實現(xiàn)全流程工具覆蓋。本次IPO，華大九天即打算借助募資來補這塊短板。

工藝制程方面，華大九天的EDA工具在單元庫/IP 質(zhì)量驗證工具、高精度時序仿真分析工具、時序功耗優(yōu)化工具、版圖集成與分析工具和時鐘質(zhì)量檢視與分析工具方面均與全球先進水平的最高量產(chǎn)工藝5nm制程保持一致，僅在單元庫特征化提取工具方面，因僅支持40nm制程而落后。因此，總體來說，華大九天已發(fā)布的數(shù)字EDA工具除個別工具外，均已處于國際領(lǐng)先水平，可支持5nm量產(chǎn)工藝制程。

關(guān)于數(shù)字EDA的具體工具，華大九天也通過一些自己的技術(shù)，通過不斷地創(chuàng)新，研發(fā)出了屬于自己的工具，在此不再一一描述。

③?? ?平板顯示電路設(shè)計全流程 EDA 工具系統(tǒng)
平板顯示電路設(shè)計與模擬電路設(shè)計的理念、過程和原則有一定的相似性，因此華大九天在已有模擬電路設(shè)計工具的及穿上，結(jié)合了平板顯示電路設(shè)計的特點，也做到了相關(guān)EDA工具系統(tǒng)的全流程覆蓋。

④?? ?晶圓制造 EDA 工具
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總的來說，華大九天自2009年成立以來，一直專注于EDA工具的研發(fā)、銷售及相關(guān)業(yè)務(wù)。該公司還多次承擔(dān)“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”等國家重大科技專項。也正是這么多年的積累，才成就了如今國內(nèi)EDA工具的龍頭地位。根據(jù)東吳證券研究所的測算，目前華大九天產(chǎn)品覆蓋率為40%，與海外巨頭的全覆蓋差距還比較大。

目前全球EDA市場處于Synopsys、Cadence、Siemens EDA三家廠商壟斷的格局，行業(yè)高度集中。通過多年來的研發(fā)投入和行業(yè)整合并購，三家廠商已建立起較為完善的行業(yè)生態(tài)圈，形成了較高的行業(yè)壁壘和用戶粘性，近年來市場份額維持穩(wěn)定。

?第二梯隊包括在某些領(lǐng)域具備全流程覆蓋能力，并在細(xì)分環(huán)節(jié)具有優(yōu)勢的廠商，如 Altium（PCB設(shè)計），PDF Solutions（良率）、ANSYS（電路仿真）。華大九天作為對模擬電路設(shè)計工具的全流程覆蓋，也處于第二梯隊中。

?第三梯隊廠商大多是在某些特定領(lǐng)域內(nèi)有突出功能，而不具備全流程覆蓋能力，大部分的國產(chǎn)廠商處于第三梯隊。

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來源：中信證券研究部

從研發(fā)費用看與巨頭的差距

從研發(fā)費用上看，2020年Synopsys與Cadence兩家EDA巨頭研發(fā)支出均超10億美元，分別為12.8億美元（yoy+12.28%）和10.3億美元（yoy+9.57%），2013-2020年研發(fā)支出CAGR近10%。Synopsys的研發(fā)費用率常年保持在35%左右，Cadence的研發(fā)費用率近年有提升趨勢，維持在40%左右，超過其他類工業(yè)軟件公司。
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來源：中信證券研究部

就絕對值而言，華大九天的研發(fā)費用要低很多，但是占營收的比重并不低，2018-2020年華大九天研發(fā)費用占比為49.81%、52.5%、44.22%，近三年基本占總營收的近50%。并且，因規(guī)模與國際龍頭相差較大，我們從人均研發(fā)費用來看。Cadence全球大約有9000名全職員工，其2020年人均研發(fā)費用約為11.44萬美元。Synopsys大約擁有員工14800名，2020年人均研發(fā)費用約為8.65萬美元。華大九天員工人數(shù)為477人，2020年人均研發(fā)費用為38.45萬人民幣，約等于6.02萬美元。雖然絕對數(shù)值上仍有一定差距，但考慮到匯率因素，以及華大九天業(yè)績與研發(fā)費用歷年的高速增長，我們對于華大九天的追趕，還是可以保留一定期待的。

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圖：華大九天2018-2020年研發(fā)費用及銷售占比情況 ?來源：與非網(wǎng)整理

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結(jié)語：

縱觀EDA發(fā)展史，從上世紀(jì)70年代的CAD技術(shù)——“手工操作”到人機交互起步；到80年代的CAED——EDA技術(shù)逐步進入發(fā)展和完善階段并商業(yè)化加速；再到90年代芯片設(shè)計工具百花齊放，自頂向下的設(shè)計方法成為主流；進入21世紀(jì)，EDA貫穿半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈全流程，支持更大規(guī)模的電路設(shè)計。即使是三大EDA國際巨頭，也是經(jīng)歷了功能由點即面，通過不斷并購逐步上位。

這么看來，國產(chǎn)EDA依然有機會，部分優(yōu)質(zhì)公司可以憑借自身的優(yōu)勢，尤其是像華大九天，已經(jīng)在向平臺化發(fā)展。反倒是一些第三梯隊以下的國產(chǎn)EDA企業(yè)，尤其是一些目前還未起步或者短期內(nèi)依然只能在點突破上掙扎的EDA企業(yè)，如果不能抓住國產(chǎn)EDA份額快速增長的窗口期，未來二級市場上國產(chǎn)EDA公司很可能也會出現(xiàn)群雄爭霸的局面。屆時，競爭也會更加激烈，出現(xiàn)大魚吃小魚的畫面?；蛟S這也是這幫家伙近期紛紛爭搶上市的又一原因吧。
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