为什么微软在操作系统市场中具有垄断地位?

1、 1/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 EDA行业深度行业深度:壁垒及市场空间、产业链及壁垒及市场空间、产业链及相关公司深度梳理相关公司深度梳理 目前中国大陆已经成为半导体产品最大的消费市场,且需求持续旺盛。随着半导体产业向中国转移,设计业、制造业产值快速增长,带动国内 EDA 市场需求。此外,国际政治经济形势日趋复杂,供应链安全受到重视,国家政策鼓励国内 EDA 企业发展。近年来,国内 EDA 企业融资明显增加,特别是概伦电概伦电子、华大九天、广立微子、华大九天、广立微等陆续上市,拓宽了融资渠道,加强了研发投入,有望

2、实现快速发展。根据中国半导体行业协会预测,2025 年中国 EDA 市场规模将达到 184.9 亿元, 年年均复合增速为14.71%。下面我们通过对 EDA 行业概述、产业链及相关公司、发展壁垒、驱动因素等方面的深度梳理,了解EDA 产业近年来的发展趋势及市场空间,希望感兴趣的朋友能得到一点启迪。一、一、EDA 行业概述行业概述 1.定义与分类定义与分类(1)定义:)定义:EDA 是专门用来设计芯片的软件是专门用来设计芯片的软件 EDA(Electronic Design Automation,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

3、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,处于集成电路产业链中的最上游,是设计厂商完成芯片设计、代工厂商实现成品率提升的核心基础工具,支撑规模庞大的集成电路市场乃至电子信息、数字经济市场。2/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 EDA 软件是集成电路领域的上游基础工具,贯穿于集成电路设计、制造、封测等环节,是集成电路产业的战略基础支柱之一。一个完整的集成电路设计和制造流程主要包括工艺平台开发、集成电路设计和集成电路制造三个阶段。各阶段主要内容及细分环节如下:XZPY2XZYYYmOpN8O9R6MnPqQtRsQ

4、kPnNzQkPqRwP6MnNzQNZnQrNMYrRsN 3/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 缺少 EDA 难以进行芯片设计。随着集成电路制程的进步,设计规模越来越大,制造工艺越来越复杂,设计师难以依靠手工完成相关工作,必须依靠 EDA 工具完成电路设计、版图设计、版图验证、性能分析等工作。EDA 在美国对华科技封锁过程中具有“一剑封喉”作用,中国发展 EDA 十分必要与迫切。目前,EDA是制约中国集成电路产业发展的短板之一(另一个短板是光刻机),中国发展 EDA 行业具备必要性和迫切性,EDA 国产化是中国集成电路行业发展的必经之路。4/

5、45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告(2)分类:按照应用场景)分类:按照应用场景 EDA 工具分为数字设计、模拟设工具分为数字设计、模拟设计、晶圆制造、封装、系计、晶圆制造、封装、系统等五大类统等五大类 EDA 产品线繁多,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。晶圆厂借助器件建模及仿真、良率分析等制造类 EDA 工具来协助其进行工艺平台开发,工艺平台开发完成后,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集成电路设计企业。设计类 ED

6、A 工具则是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。2.国内外发展对比国内外发展对比(1)国际)国际 EDA 的诞生和发展是伴随着集成电路规模逐步扩大和电子系统日趋复杂,整体看,其发展大致经历了四个阶段:计算机辅助设计(计算机辅助设计(CAD)阶段)阶段 20 世纪 70 年代,由于芯片复杂度低,芯片设计人员可以通过手工操作完成电路图的输入、布局和布线

7、。70 年代中期,可编程逻辑设计技术的出现使得芯片设计自动化成为可能。随着电路集成度的提升,设计人员开始尝试使用 CAD 工具进行设计工程自动化来替代手工绘图,实现交互图形编辑、IC 版图设计、PCB 布局布线、设计规则检查、门级电路模拟和验证等功能。计算机辅助工程(计算机辅助工程(CAE)阶段)阶段 20 世纪 80 年代,EDA 技术进入发展和完善阶段,推出的 EDA 工具以逻辑模拟、定时分析、故障分析、自动布局和布线为核心,重点解决功能检测等问题,利用这些工具,设计师能在产品制作之前预知产品功能和性能。80 年代后期,EDA 工具已可以进行设计描述、综合与优化和设计结果验证。这一时期ED

年代,随着芯片设计流程的标准化发展以及集成电路设计方法论的完善,以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特点的 EDA 工具就此出现。此后 EDA 技术获得了极大的突破发展,真正实现了设计的自动化。现代现代EDA时代时代 2000 年

9、前后,EDA 在仿真验证和设计两个层面支持标准硬件语言的 EDA 软件工具功能更加强大,更大规模的可编程逻辑器件不断推出,系统级、行为级硬件描述语言趋于更加高效和简单。目前 EDA 工具已能对集成电路的设计、制造、封装等环节实现全覆盖,应用于包括模拟电路、数字电路、FPGA、PCB、面板等多个领域的设计工作。(2)国内)国内 因技术封锁,中国 EDA 起步较晚且发展较为曲折,发展进度远远落后于发达国家。国内国内EDA产业起步产业起步 1978 年秋,“数字系统设计自动化”学术会议于桂林阳朔举行,有 67 个单位,140 多名代表参加了会议,这次会议被誉为“中国 EDA 事业的开端”,标志着中国

10、 EDA 事业在学术领域的萌芽。以桂林会议为起点,“六五”期间,我国陆续开发了国产 ICCAD 一级系统和二级系统。国产国产EDA问世问世 受制于“巴统”禁令的限制,国外 EDA 无法进入中国,国内的 ICCAD 工具研发停留在众多一级系统和二级系统。为了摆脱这种受制于人的状态,1986 年前后,国家动员了全国 17 个单位,200 多名专家聚集北京集成电路设计中心,开发属于自己的 EDA。1993 年,我国第一个自主研发的 ICCAD 系统问世,6/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 并被命名为“熊猫系统”。它填补了我国在 EDA 领域的空白,打

11、破了外国对中国的 EDA 工具封锁,获得国家科学技术进步一等奖。国内国内EDA产业发展遭遇挫折产业发展遭遇挫折 冷战结束后,1994 年“巴统”禁令取消,海外 EDA 三巨头大举进入中国市场,以技术成熟、价格便宜、免费赠送、多方合作等策略,快速获取市场份额。此外,在我国积极推动 WTO 全球化的背景下,国内EDA 产业缺少政策和市场支持,国产 EDA 工具研发和应用陷入低谷。国内国内EDA产业迎来重大发展机遇产业迎来重大发展机遇 2008 年 4 月,国家科技重大专项“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”实施方案经国务院常务会议审议并原则通过。作为国家中长期科学和技术发展规划纲要(200

12、6-2020 年)所确定的国家十六个科技重大专项之一,EDA 行业重新获得了鼓励和扶持。2008 年以来,国内 EDA 领域涌现了华大九天、概伦电子、广立微电子、国微集团和芯和半导体等公司,开始进入市场的主流视野。2018年以来,受中美贸易摩擦影响,国内高新技术企业如华为、中兴等陆续受到美国制裁,半导体供应链安全受到高度重视,自主可控需求增长。国家出台了一系列针对 EDA 产业的扶持政策,以加速行业成长,国内 EDA 产业迎来重大发展机遇。二、我国二、我国 EDA 发展壁垒发展壁垒 1.产品线短产品线短 产品线短,产品种类较少,并且难以匹配目前先进的工艺。(1)国产)国产 EDA 产品线较短,

13、产品种类较少,难以覆盖全流程产品线较短,产品种类较少,难以覆盖全流程 7/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 IC 设计流程复杂、环节众多,涉及到 90 多种不同技术,因此 EDA 软件种类较多。对于 EDA 软件的用户而言,平台化的 EDA 采购能够避免由于每个步骤应用不同的 EDA 软件而可能带来的兼容问题,因此产品线的齐备程度是判断 EDA 企业竞争实力的重要指标。目前,全球只有 Synopsys、Cadence 和西门子 EDA 三大国际巨头能提供从前端到后端的全流程解决方案。国内 EDA 企业虽然已在一些特定领域及部分点工具上实现了技术突

14、破,但依然缺失部分产品线无法独立提供全套的 EDA 工具。对于客户而言,由于本土厂商无法为其提供平台式的产品服务,采购本土 EDA 软件后还需要从海外三巨头购买大量产品进行搭配使用才能完成集成电路设计。(2)中国)中国 EDA 产品相对落后,难以匹配最先进的工艺产品相对落后,难以匹配最先进的工艺 海外三巨头都已与头部 Foundry 和 Fabless 深度捆绑,绑定头部

15、出的版图交由 Foundry 生产,EDA 厂商与Foundry 是强耦合关系。随着制程进步,每一次制程与工艺更新,都带动 EDA 软件的同步更新,凭借与头部 Foundry 的深度绑定与合作,头部 EDA 软件厂商在早期便能参与到新一代工艺的研发过程中,进一步稳固技术领先优势。由于缺乏头部 Foundry 合作,中国本土 EDA 工具难以匹配目前最先进的工艺。海外三巨头与头部Foundry 长期捆绑,始终处于工艺的领先地位。国产厂商缺乏与头部 Foundry 的合作,其 EDA 工具对先进工艺的支持不够,这导致国产 EDA 工具在高端芯片领域几乎没有份额。另外,本土 Foundry 工艺制程

16、与主流头部晶圆厂存在较大差距,这导致国内 EDA 生态整体比国外落后。目前,本土龙头 EDA 企业华大九天大多数工具仍无法支持 28nm 以下的制程,而国际三大巨头产品能支持的最先进工艺已经达到 2nm。2.人才短缺人才短缺 EDA 专业人才缺乏,高端技术人才培养和梯队建设需要大量时间和投入。(1)国内)国内 EDA 人才短缺,阻碍国产人才短缺,阻碍国产 EDA 发展发展 集成电路 EDA 行业是典型的人才密集型行业,富有丰富经验的优秀技术人才和管理人才有利于企业在行业内保持技术领先优势,提升运营管理效率,不断突破技术壁垒。由于我国 EDA 企业还处于发展初期,国内 EDA 企业薪酬整体偏低,

17、本土人才流失较为严重。在人员规模上面,国内的 EDA 企业与国际巨头企业相比存在较大差距。2020 年我国 EDA 行业仅有 4400 余名人才,其中半数以上就职于外资企业,本土 EDA 企业总人数约 2000 人。海外三大 EDA 公司合计约 3 万人,其中新思科技约 1.5 万人 8/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告(2020 年)、铿腾电子约 9000 人(2020 年)、西门子 EDA 约 6000 人(2017 年),本土 EDA 人才不到海外三家的十分之一。(2)人才培养周期长,国内企业起步晚,人才短缺局面加剧)人才培养周期长,国内企

18、业起步晚,人才短缺局面加剧 对于 EDA 企业而言,需要经过较长时间的积累和大规模投入才能形成一只具备一定梯队的专业化团队。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。同时,随着行业需求的不断迭代、技术趋势的快速发展,从业者还需要在实践过程中不断学习积累,才能保证其技术水平能够符合行业要求。因此,对于本土 EDA 企业而言,组建一支在行业内具备竞争力的团队十分困难,这也成为了阻碍国内 EDA 企业发展的因素之一。而海外 EDA 龙头均在世界范围内通过产研合作来锁定人才,Synopsys 与 Cadence 早已与国内院校建立深入的合作关系。此外,行

19、业内领先企业具备更高的知名度与更加完善的技术培训体系,对人才的吸引力较强。3.客户认证壁垒高客户认证壁垒高 国际三巨头领先产品所形成的用户粘性使得国产 EDA 缺少陪跑者。(1)国际主流)国际主流 EDA 软件已经形成用户生态,在教育阶段就已经渗透软件已经形成用户生态,在教育阶段就已经渗透 目前国际主流的 EDA 软件已经形成用户生态,早在 IC 工程师教育阶段就已通过免费、低价的方式早期介入高校教育,养成了工程师的使用习惯,建立了非常稳固的用户基础。另一方面,主流 EDA 厂商通过与 Foundry 紧密合作,共同开发新工艺,建立了稳固的产业链生态。同时,由于国内 EDA 产品门类很难全覆盖

20、,芯片设计公司更倾向于使用大公司提供的全品类平台化的 EDA 工具。(2)新进入)新进入 EDA 企业渗透困难企业渗透困难 由于集成电路制造和设计企业对 EDA 企业的合作精力有限,对规模较小、成立时间较短的 EDA 企业很难提供相应合作资源。这意味着市场尾部 EDA 企业将难以获得最新的生产线工艺数据参数,在与工艺紧密相关的工具领域将无法进行技术布局,束缚了其业务的发展与完善。因此集成电路制造与设计企业一旦与 EDA 工具供应商形成稳定的合作关系,就不会轻易更换供应商,对合作供应商粘性较强,这无形中加大国产 EDA 厂商突破市场的难度。9/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业

21、|深度深度|研究报告研究报告(3)晶圆厂稳定)晶圆厂稳定生产线十分重要,切换工具风险大生产线十分重要,切换工具风险大 EDA 的下游客户之一为晶圆厂,晶圆厂整体投资金额巨大,生产线的稳定性及其重要,一旦产线稳定性受到影响甚至停产将给晶圆厂带来不可估量的损失。由于稳定生产线极为重要,因此晶圆厂通常对其供应商有着极为严苛的认证条件,这增加了中国本土 EDA 企业获得订单的难度。高昂的试错成本与较长的认证周期使得下游客户在与供应商形成稳定的合作关系后,通常不会轻易的更换供应商,这也就导致新进入 EDA 行业的企业难以获得客户资源,本土 EDA 企业市场开拓难度大。(4)海外)海外 EDA 产品具有先

22、发优势,客户粘性更产品具有先发优势,客户粘性更高高 本土 EDA 起步较晚,海外领先中国 50 年,大量集成电路设计和制造用户长期使用国外三巨头产品,已形成了一定的用户粘性。EDA 软件开发需要客户足够多的设计去不断完善 bug,而这一协同进步则需要客户和时间积累。获客难将导致本土 EDA 企业缺少客户陪跑,从而导致产品技术进步缓慢。三、三、EDA 国产化驱动因素国产化驱动因素 1.政策支持政策支持(1)中美科技摩擦加剧,政策扶持)中美科技摩擦加剧,政策扶持 EDA 行业刻不容缓行业刻不容缓 中美科技摩擦加剧,EDA 软件成为美国对华科技封锁的武器。2019 年以来,美国数次提高对国内部分高科

23、技企业的限制级别,尤其在集成电路和 EDA 工具领域。EDA 一旦受制于人,中国芯片产业的发展都可能停摆,发展国产 EDA 迫在眉睫,政府加大政策支持力度十分必要。10/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 (2)政府支持可协助)政府支持可协助 EDA 企业跨过创新死亡谷企业跨过创新死亡谷 EDA 行业规模小、技术难但不可或缺,是实现复杂芯片设计的必要工具,政府支持是行业发展的重要保障。以美国为例,美国 EDA 企业在 NSF 和 SRC 交互配合下,跨过创新死亡谷,最终发展壮大。11/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|

24、研究报告研究报告 (3)政府频繁出台支持政策,通过减税政策、补贴与引导资金注入共同推动行业发展)政府频繁出台支持政策,通过减税政策、补贴与引导资金注入共同推动行业发展 近年来,国家通过减税政策、补贴与引导资金注入三个手段推动 EDA 行业快速发展,政府在将 EDA 认定为高新技术行业给予税收优惠的基础上,通过“核高基”等计划与政府大力补贴,改善了本土 EDA企业的现金流情况;另一方面,以国家集成电路产业投资基金为代表的基金引导社会资本进入 EDA 行业,能够让更多资金流向 EDA 企业,促进本土 EDA 研发。2.产业链协同发展产业链协同发展 12/45 2022 年年 9 月月 17 日日

25、行业行业|深度深度|研究报告研究报告 产业链协同发展是 EDA 进步的基础,中国 EDA 产业生态正逐步形成。(1)全产业链协同发展是)全产业链协同发展是 EDA 进步的基础进步的基础 全产业链协同发展是 EDA 进步的基础,EDA 进步的背后是整个产业链能力的提升。EDA 厂商为Fabless 提供设计工具,Fabless 向 EDA 厂商不断反馈复杂设计和新工艺设计中遇到的问题,帮助 EDA改进设计工具。EDA 厂商通过 Foundry 厂提供的工艺文件和工艺参数(PDK)将设计出的曲线与实际流片曲线进行拟合,不断提高吻合度。(2)国内芯片产业快速发展奠定国产)国内芯片产业快速发展奠定国产

26、 EDA 土壤土壤 虽然目前国内 EDA 市场仍被海外三巨头垄断,但是国产企业已崭露头角。2020 年,华大九天在国内EDA 市场以 4.5%的市占率排名第四,已经超过另外两大海外大厂 Ansys 和 Keysight;概伦电子也初步打入市场。国内芯片产业发展迅速,奠定国产 EDA 发展的土壤。从产业链角度看,芯片制造主要分为芯片设计、芯片制造、封装/测试三个环节,中国已在多个环节取得进步。(3)国内芯片各环节均取得一定进步)国内芯片各环节均取得一定进步 国内芯片各环节已取得一定进步:1)芯片设计环节:华为海思等 Fabless 厂商已经进入世界前列;2)芯片制造环节:中国在国际上有明显的竞争

27、力,在世界营收排名前九的晶圆厂中,中芯国际位居第五,华虹集团位居第六;3)芯片封装测试环节:中国在封装测试竞争力较强,已与国际先进水平比肩,世界营收前十的封装测试厂中,长电科技位居第三、通富微电位居第五,华天科技位居第六。3.收幵购土壤收幵购土壤 收并购是 EDA 企业扩张的核心手段,中国收并购土壤逐步形成。(1)收幵购是)收幵购是 EDA 企业扩张的核心手段企业扩张的核心手段 收购和并购是 EDA 企业扩张的核心手段,能够使 EDA 企业快速完善产品线。由于 EDA 工具种类繁多、分工精细、领域内技术壁垒高,国外三巨头都是在某一特定领域崛起后依靠收并购来拓展自己的产品线,依靠技术与资本的双重

28、力量,在扩充加强产品线的同时将潜在的挑战者“扼杀”在萌芽状态。自三巨头成立以来至今,Synopsys 进行了近百次的收购,Cadence 本身就是并购形成,50 年间进行了超过 70 多次的收购,Mentor Graphics 则进行了近 70 多次的收购。收并购最频繁的 Synopsys 占有了全球最多的市场份额。Cadence 是 1988 年由 ECAD Systems 和

29、深度深度|研究报告研究报告 (2)中国)中国 EDA 企业数量逐渐增多,收幵购土壤将逐渐形成企业数量逐渐增多,收幵购土壤将逐渐形成 14/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 四四、EDA 行业产业链及相关公司行业产业链及相关公司 EDA 产业链上游为硬件设备、操作系统、开发工具、中间件等,中游为 EDA,下游为 IC 设计、制造、封测。1.上游上游(1)硬件设备:受疫情影响,居家办公、在线教育成为常态,)硬件设备:受疫情影响,居家办公、在线教育成为常态,2019 年后年后 PC 需求恢需求恢复增长复增长 疫情彻底改变人们生活方式,疫情彻底改变人们生

30、活方式,2019年年PC需求恢复增长需求恢复增长 产业链上游主要是为工业软件产品制造提供基础服务的软硬件,其中,硬件主要为计算机设备。经历了十余年高增长后,智能手机和平板电脑的崛起取代了部分电脑办公+上网的功能,2012 年后全球 PC 市场起逐年萎缩,多年以来处于存量盘整期。2019 年受疫情影响,远程居家办公、在线学习以及游戏的需求旺盛,全球 PC 出货量恢复增长。2020

31、于大部分国家选择与疫情共存,预计 PC 出货量将增长缓慢甚至下降。15/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 PC市场马太效应明显联想长期居首位市场马太效应明显联想长期居首位 主要 PC 厂商包括苹果、惠普、联想、戴尔、三星等企业,PC 市场马太效应凸显,联想电脑市占率长年位居首位、且处于持续提升阶段。2021 年联想出货量占据全球份额的 24%,排名世界第一;惠普则以22%的份额排名第二,紧随其后的分别为戴尔、苹果、宏碁,市场份额依次为 17%、9%、7%。老牌 PC企业华硕掉出前五,被算到“其它”里面。16/45 2022 年年 9 月月 17

32、日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告(2)操作系统:全球桌面操作系统市场格局已基本稳定,“)操作系统:全球桌面操作系统市场格局已基本稳定,“Windows+OSX”合计占”合计占90%左右份额左右份额 全球桌面操作系统市场被微软全球桌面操作系统市场被微软windows和苹果和苹果OSX垄断垄断 操作系统(operating system,简称 OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序,在计算机系统层次结构中的第三层,由机器指令和广义指令组成。全球桌面操作系统市场主要产品包括 Windows、OSX、Linux、ChromeOS 等。截至 2021 年 12 月,全球桌面操作系统市场中

33、,Windows 市场占有率为 73.72%,远高于其他操作系统,但呈现逐年下滑趋势。位居第二名的是苹果公司 OSX,其市占率为 15.33%,其他 Linux、ChromeOS 等占比约 10.95%。中国桌面操作系统市场被中国桌面操作系统市场被windows绝对垄断绝对垄断 目前中国桌面机操作系统领域基本被 Windows 和苹果 OSX 所垄断。其中微软的 Windows

34、69%,ChromeOS 等其它操作系统占比约 7.6%。现在,中国虽然已经有不少的国产计算机操作系统,但是微软大势已成,产生了用户黏性。而且微软的生态十分完善,和市场上主流的软件都适配,因此 windows 垄断地位短期内难以撼动。17/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2.中游中游(1)全球)全球 EDA 市场市场 全球全球EDA市场发展提速市场发展提速 EDA 可以大大缩短产品的研发周期,并极大提高产品性能与性价比,全球 EDA 市场发展逐渐提速。2020 年,随着大规模集成电路、计算机和电子系统设计技术的发展,EDA 软件的需求增长速度明

分地区看,亚太地区(含日本)EDA 市场规模增长明显,北美地区作为 EDA 软件的主要供给与使用地区市场规模一直保持高位。2021 年,北美地区 EDA 市场规模为 57.24 亿美元,占全球 43%;亚太地区(含日本)受益

36、于下游产业迁移,市场快速增长,并于 2020 年超过北美地区,成为全球第一大 EDA市场,2021 年市场规模为 57.55 亿美元,占全球 43%;欧洲、中东和非洲地区 2021 年市场规模为17.97 亿美元,占全球 14%。19/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 全球全球EDA市场由三巨头垄断市场由三巨头垄断 从全球范围内来看,拥有完整的、全流程产品的 Synopsys、Cadence、SiemensEDA 具有明显的竞争优势,位列第一梯队,已垄断 EDA 市场,CR3 高达近 70%。国产 EDA 厂商距第一梯队还有一定差距,华大九天与其

37、他几家企业,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,共占据全球市场约 15%的份额。第三梯队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。海外三巨头均拥有全流程工具并各自具有明显竞争优势。20/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 (2)中国)中国 EDA 市场市场 规模小,但增长迅速规模小,但增长迅速 与国际市场相比,中国 EDA 市场规模较小,但增长迅速。2017 年中国 EDA 市场规模为 64.1 亿元,而在 2020 年,中国 EDA

38、 迅速增长至 93.1 亿元,预计 2026 年中国 EDA 市场规模将达到 221.88 亿元。21/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 中国中国EDA市场也基本被国外三巨头垄断市场也基本被国外三巨头垄断 由于中国 EDA 起步较晚,中国本土 EDA 产品在性能与技术方面均没有优势,国内市场份额基本为国外厂商占领。2020 年,Synopsys、Cadence 两家 EDA 巨头占据中国 60%市场,处于垄断地位,2021 年其市场份额基本保持稳定。22/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 国内 ED

39、A 供应商目前所占市场份额较小,华大九天为本土 EDA 龙头企业,仅占国内约 4.5%的份额。本土 EDA 企业难以提供全流程产品,仅在部分细分领域具有优势,个别点工具功能强大。例如华大九华大九天天是世界唯一提供全流程 FPD 设计解决方案的供应商,概伦电子概伦电子在 SPICE 建模工具及噪声测试系统方面技术处于领先地位,广立微广立微在良率分析和工艺检测的测试机方面具有明显优势。23/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 (3)EDA 各细分市场各细分市场 EDA可划分为五大板块其中半导体知识产权(可划分为五大板块其中半导体知识产权(SIP)板块规

40、模最大)板块规模最大 根据 ESD 的分类统计口径,全球 EDA 市场可分为计算机辅助工程(CAE)、印刷电路板和多芯片模块(PCB 和 MCM)、IC 物理设计和验证、半导体知识产权(SIP)及服务五大板块,2021 年各板块市场规模分别为 41.07 亿美元、12.06 亿美元、25.01 亿美元、50.06 亿美元和 4.55 亿美元。24/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 EDA各板块占比均比较稳定,变化不大各板块占比均比较稳定,变化不大 从市场结构看,EDA 各板块占比比较稳定,变化不大。半导体知识产权板块 2021 年占比 37.71

3.下游下游(1)中国集成电路需求旺盛,自给量不足,需大量进口,对外依赖度高,贸易逆差较)中国集成电路需求旺盛,自给量不足,需大量进口,对外依赖度高,贸易逆差较大大 中国集成电路市场销售额增长较快,设计占比逐渐提高,结构更加合理中国集成电路市场销售额增长较快,设计占比逐渐提高,结构更加合理 中国集成电路市场规模从 2017 年的 5411 亿元增

42、长至 2021 年的约 10458 亿元, 年复合增长率为 17.9%。从细分产业看,目前中国集成电路发展仍以集成电路设计为主,且销售额占比不断增加,2021 年集成电路设计占比约为 43%。未来中国集成电路设计占比将逐渐上升,集成电路制造占比将基本保持平稳,集成电路封测占比将有所下降。26/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 因自给量不足,中国集成电路需要大量进口因自给量不足,中国集成电路需要大量进口 中国集成电路需求旺盛,国内自给量不足,需要大量进口,对外依赖度较高。根据海关总署的统计数据,2021 年中国集成电路产品进口数量

43、为 6354.81 亿个,出口数量为 3107 亿个,进口金额为 4396.94 亿美元,出口金额为 1563 亿美元,存在较大的贸易逆差。27/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 (2)2021 年全球集成电路市场规模年全球集成电路市场规模 4596.90 亿美元,制造占比最高为亿美元,制造占比最高为 50.56%2020年全球集成电路市场重回增长,年全球集成电路市场重回增长,2021年达到年达到4596.90亿美元亿美元 根据 WSTS 统计,2019 年,受中美贸易摩擦影响,全球集成电路产业总收入为 3,333.50 亿美元,较2018 年度

44、下降 15.24%。随着贸易争端问题缓和、全球疫情逐步得到控制、5G、物联网、人工智能、可穿戴设备等新兴应用领域持续蓬勃发展,2020 年全球集成电路产业市场规模重回增长。28/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 全球范围集成电路制造占比最高全球范围集成电路制造占比最高 从全球范围来看,集成电路制造占比较高 2021 年为 50.56%,集成电路设计占比 36%,集成电路封测占比 13.44%,未来预计集成电路制造和设计的占比将上升,封测占比将下降。29/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 (3)集成电

45、路市场垂直分工深化,专业设计重要性凸显,未来将快速增长)集成电路市场垂直分工深化,专业设计重要性凸显,未来将快速增长 集成电路制造分工深化,集成电路制造分工深化,Fabless设计模式具有轻资产优势设计模式具有轻资产优势 为了适应技术的发展和市场需求,集成电路产业模式经历了由垂直整合模式(Integrated Device Manufacture,IDM 模式)到垂直分工模式(Fabless、Foundry、OSAT)。Fabless 专注于芯片设计环节,将制造和封测环节外包,芯片设计企业具有轻资产优势;Foundry 专注于晶圆代工领域,代工厂商承接芯片设计企业委外订单,并形成规模效应,此类

46、企业投资规模较大,维持生产线正常运作的经营成本较高;OSAT 则专注于封装测试环节。IDM 是指厂商承担设计、制造、封装测试的全部流程,该模式具备产业链整合优势。集成电路制造产业链上下游分工模式集成电路制造产业链上下游分工模式 30/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 中国集成电路设计将快速增长中国集成电路设计将快速增长 全球前十大集成电路设计公司主要为海外企业全球前十大集成电路设计公司主要为海外企业 预计预计2026年中国集成电路制造销售额将达到年中国集成电路制造销售额将达到7880.48亿元亿元 31/45 2022 年年 9 月月 17 日日

47、 行业行业|深度深度|研究报告研究报告(4)全球晶圆代工区域集)全球晶圆代工区域集中度较高,中国台湾和韩国拥有最先进制程晶圆生产能力中度较高,中国台湾和韩国拥有最先进制程晶圆生产能力 2021年全球主要晶圆厂产能及市占率情况年全球主要晶圆厂产能及市占率情况 2021年底中国大陆晶圆产能全球占比仅年底中国大陆晶圆产能全球占比仅16%32/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 先进晶圆产能基本为国外企业或中国台湾企业掌握先进晶圆产能基本为国外企业或中国台湾企业掌握 (5)封测环节已成为中国大陆集成电路产业中最成熟环节,内资企业快速崛起)封测环节已成为中国

48、大陆集成电路产业中最成熟环节,内资企业快速崛起 先进封装已成为提升电子系统级性能的关键环节先进封装已成为提升电子系统级性能的关键环节 集成电路封装测试包括封装和测试两个环节,是集成电路产业链的下游。封装环节价值占比约为 80%-85%,测试环节价值占比约为 15%-20%。近些年,随着芯片工艺不断演进,硅的工艺发展趋近于其物理瓶颈,晶体管再变小变得愈加困难,先进封装能同时提高产品性能和降低成本是后摩尔时代的主流发展方向。目前封测行业正在从传统封装(SOT、QFN、BGA 等)向先进封装(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP 等)转型。先进封装主要向小型化和集成化方向发展。中国大陆封测厂

49、商技术平台已基本和海外厂商同步中国大陆封测厂商技术平台已基本和海外厂商同步 2021年中国集成电路封测市场销售额达年中国集成电路封测市场销售额达2763亿元亿元 33/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 集成电路封测市场内资企业快速崛起集成电路封测市场内资企业快速崛起 4.相关公司相关公司(1)华大九天)华大九天 华大九天为国内规模最大、产品线最完整的 EDA 供应商,部分工具支持最先进制程。国内国内EDA领军企业,拥有模拟电路、平板显示电路全流程领军企业,拥有模拟电路、平板显示电路全流程EDA工具系统工具系统 北京华大九天科技股份有限公司(简称“

50、华大九天”)成立于 2009 年,主要从事 EDA 工具软件的开发、销售及相关服务,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。经过多年发展创新,华大九天已经成为国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的本土 EDA 企业。模拟电路模拟电路EDA工具覆盖全流程,电路仿真工具工具覆盖全流程,电路仿真工具支持支持5nm制程制程 华大九天电路仿真工具支持最先进的 5nm 量产工艺制程,处于国际领先水平;其他模拟电路设计 EDA工具支持 28nm 工艺制程。五大数字电路设计五大数字电路设计EDA工

51、具支持工具支持5nm制程制程 34/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 华大九天目前在数字电路设计中有六大工具,除单元库特征化提取工具外(目前可支持 40nm 量产工艺制程),其余五大工具均可支持目前国际最先进的 5nm 量产工艺制程,处于国际领先水平。平板显示电路设计全流程平板显示电路设计全流程EDA工具系统全球领先工具系统全球领先 华大九天平板显示电路设计全流程 EDA 工具提供从原理图到版图、从设计到验证的一站式解决方案。为晶圆为晶圆制造厂提供了相关的晶圆制造制造厂提供了相关的晶圆制造EDA工具工具 收入净利润增长较快,高研发投入助力公司维持

52、本土龙头优势收入净利润增长较快,高研发投入助力公司维持本土龙头优势 (2)概伦电子)概伦电子 概伦电子在存储芯片 EDA 设计方面优势显著,产品已获得客户广泛认可。具有国际竞争力的器件建模与仿真领域具有国际竞争力的器件建模与仿真领域EDA工具供应商工具供应商 概伦电子成立于 2010 年,是大规模高精度集成电路仿真、高端半导体器件建模、半导体参数测试解决方案的供应商。概伦电子的主要产品包含制造类 EDA 工具、设计类 EDA 工具、半导体器件测试仪器以及半导体工程服务四个部分。各项产品及服务共同为客户提供覆盖数据测试、建模建库、电路仿真及验证、可靠性和良率分析、电路优化等流程的 EDA 解决方

53、案。35/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 产品优势明显已获得客户认可产品优势明显已获得客户认可 概伦电子的主要产品包含制造类 EDA 工具、设计类 EDA 工具、半导体器件测试仪器以及半导体工程服务四个部分。公司产品、服务技术实力较强已取得客户认可,形成一定客户优势。36/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 收入净利润增长较快,高研发投入保障技术壁垒,助力公司维持竞争优势收入净利润增长较快,高研发投入保障技术壁垒,助力公司维持竞争优势 (3)广立微)广立微 广立微是国内极少数能够在单一应用领域提供全

54、流程覆盖的产品及服务的企业。提供制造类提供制造类EDA软件、电性测试设备和芯片成品率提升方案软件、电性测试设备和芯片成品率提升方案 以结构设计测试工具切入市场,向以结构设计测试工具切入市场,向优化芯片成品率服务商转变优化芯片成品率服务商转变 37/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 广立微已与一线厂商紧密合作,共同向先进节点演进广立微已与一线厂商紧密合作,共同向先进节点演进 广立微的产品和服务受到了国内外一线厂商认可,与行业领先的制造厂商已形成稳定的合作关系,这将有利于产品快速迭代,并确保技术和服务始终跟随先进节点持续演进。广立微的客户已涵盖三星电

55、子等 IDM 厂商,华虹集团、粤芯半导体、合肥晶合、长鑫存储等 Foundry厂商以及部分 Fabless 厂商。国内极少数能够在单一应用领域提供全流程产品及服务的企业国内极少数能够在单一应用领域提供全流程产品及服务的企业 在成品率提升领域,公司不仅能提供与成品率提升相关的测试芯片设计工具、测试数据分析工具等 EDA软件、用于制造数据采集的晶圆级 WAT 电性测试设备及成品率提升相关的技术服务,还可以基于上述EDA 软件、设备及技术服务提供成品率提升全流程的整体解决方案。在成品率相关 EDA 工具、技术服务及 WAT 测试设备等领域,国际厂商目前占据了主要的市场份额。公司是少数可以提供相应产品

56、及服务的国内厂商。在 WAT 测试设备领域,公司打破了 Keysight 的垄断,实现了国产替代。(4)思尔芯)思尔芯 思尔芯为国内数字芯片 EDA 行业的先行者,国产原型验证领域龙头企业。国内知名国内知名EDA解决方案提供公司解决方案提供公司 国微思尔芯成立于 2004 年,由国微集团控股,主营业务可分为原型验证系统和验证云服务两大业务板块。验证系统产品线主要可分为:面向中小规模设计的逻辑模块、面向中大规模设计的逻辑系统以及面向超大规模设计的逻辑矩阵三大系列。思尔芯产品已获得国内外下游客户的广泛认可思尔芯产品已获得国内外下游客户的广泛认可 思尔芯通过业内领先的系统性能与全球化的服务网络为客户

57、提供优质的原型验证解决方案,与索尼、英特尔、三星、瑞昱、紫光、豪威、君正、寒武纪等超过 500 家国内外企业建立了良好的合作关系。公司 38/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 原型验证解决方案已被 2020 年世界前十五大半导体企业中的六家、中国前十大集成电路设计企业中的七家公司所使用。原型验证系统国产化,占国内原型验证系统国产化,占国内50%以上市场,全球市占率第二以上市场,全球市占率第二 (5)芯华章)芯华章 芯华章在数字验证及仿真技术领域多项技术可实现国产化替代。芯华章提供芯华章提供EDA数字验证及仿真技术相关的软件和系统数字验证及仿真技术

58、相关的软件和系统 芯华章创立于 2020 年 3 月,其产品体系以智能调试、智能编译、智能验证座舱为基座,形成硬件仿真系统、FPGA 原型验证系统、智能验证、形式验证以及逻辑仿真五大产品线。芯华章不断研发新产品与技术,实力得到国家顶级专家认可芯华章不断研发新产品与技术,实力得到国家顶级专家认可 2020年年8月至月至2021年年1月完成月完成5轮融资,累计融资轮融资,累计融资12亿元亿元 39/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 芯华章芯华章多项研发、技术打破国外限制,可实现国产化替代多项研发、技术打破国外限制,可实现国产化替代 五五、EDA 行业

59、发展趋势、行业发展趋势、融资情况融资情况及市场规模及市场规模 1.行业发展趋势行业发展趋势(1)EDA+云云 EDA 上云可显著降低设计流程的耗时,有助于优化购买成本,提高资源利用率。EDA+云具有弹性算力支持、算力智能调度、便于研发协同优势云具有弹性算力支持、算力智能调度、便于研发协同优势 EDA 与云结合包括 EDA 上云与云原生 EDA 两种方式。EDA 上云指将 EDA 软件部署于云服务器,有助于通过弹性算力解决动态资源调配的问题。云原生则是软硬件架构深度调整,具有弹性算力调配、后台一体化、数据一体化、支持异构计算等优势。40/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度

60、深度|研究报告研究报告 海外厂商海外厂商EDA+云的探索已逐步展开云的探索已逐步展开 41/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 (2)EDA+AI EDA+AI 使 PPA 更优化,流程更智能化。AI可缩短芯片布局时间、加速验证过程可缩短芯片布局时间、加速验证过程 确定芯片 Block 布局是芯片设计过程中最复杂的阶段,核心目标是使功率、性能和面积最即小化,即PPA(Power、Performance and Area)最小化。AI 用机器学习的方式快速给出最优的布局方案,大幅缩短所需时间。AI 对于加速验证过程,缩短芯片设计周期起到了显著促进作用

61、。42/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 全球领先全球领先EDA厂商已布局厂商已布局AI,提升设计效率,提升设计效率 全球领先 EDA 厂商均已布局 AI,AI 助力实现高精度设计,提升设计效率。Synopsys 在 2020 年 3 月12 日推出了业界首个用于芯片设计的自主人工智能应用程序DSO.ai,DSO

62、中,随着设计尺寸的不断缩小,光的衍射效应愈发明显,因此设计图形可能产生光学影像退化,使得光刻后的实际图形与设计不一致,Mentor 创新性的运用 MLOPC 技术修正光学临近效应。43/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告(3)EDA+IP IP 使设计流程简化,全球领先厂商均已布局,中国进入该领域的企业较少。IP是集成电路进步发展的产物,与是集成电路进步发展的产物,与EDA共同构成芯片设计的支柱共同构成芯片设计的支柱 集成电路 IP 是指已验证的、可重复利用的、具有某种特定功能的集成电路模块,通常由第三方开发。随着摩尔定律的发展,大规模集成电路(V

63、LSI)逐渐占据行业主流,单个芯片上集成的晶体管数量已达上亿个,芯片设计流程愈发复杂。同时伴随着芯片种类的丰富和先进制程的涌现,集成电路 IP 为简化IC 设计流程提供了极大便利。按照存在形式,可以将 IP 内核分为软核、硬核和固核。全球领先全球领先EDA厂商均已布局厂商均已布局IP 从 IP 应用领域看,设计 IP 可分为处理器

17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 中国 EDA 起步晚,大部分企业处于发展初期,只有少数企业已经完成 IPO 或者正在进行 IPO。3.市场规模市场规模 2025 年中国 EDA 市场规模有望达到 18

65、5 亿元。中国半导体行业协会预测,2025 年我国 EDA 市场规模将达到 184.9 亿元,占全球 EDA 市场比例将达到 18.1%; 年年均复合增速为 15.64%。45/45 2022 年年 9 月月 17 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 参考资料参考资料 1.亿渡数据-2022 年中国 EDA 行业深度研究报告 2.国信证券-计算机行业 EDA 系列报告之(2):我们为什么看好 EDA 软件的国产机遇 3.国联证券-计算机行业:半导体产业基石,中国 EDA 迎国产替代机遇 4.民生证券-电子行业 EDA 深度报告:半导体赋能基石,国产突围势在必行 免责声明:以上内容仅供学习交流,不构成投资建议。慧博慧博官网官网:https:/https:/ 电话:电话:806- 邮箱:邮箱:

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