2022年芯片EDA行業研究報告

導語

數模混合IC中通常模擬電路是核心，數字電路用來控制模擬

電路實現特定的算法。在IC設計部分，EDA軟件主要有模擬

IC和數字IC的兩大類設計軟件。

LEDA是“半導體皇冠上的明珠”

1.1.EDA是用于IC設計生產的工業軟件

EDA是用來輔助超大規模集成電路設計生產的工業軟件。EDA全

稱是電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation),是指

用于輔助完成超大規模集成電路芯片設計、制造、封裝、測試

整個流程的計算機軟件。隨著芯片設計的復雜程度不斷提升，

基于先進工藝節點的集成電路規模可達到數十億個半導體器

件，不借助EDA已經無法完成芯片設計。EDA與產業鏈結合愈加

緊密，已經成為提高設計效率、加速技術進步的關鍵推手。

EDA幾乎涉及集成電路的各個方面。在設計生產流程方面，EDA

被應用在芯片系統的設計、制造、封裝、測試全流程，涉及給

芯片設計公司使用的設計類軟件和給晶圓廠使用的晶圓制造軟

件等。從電子系統層級上看，EDA包括芯片、多芯片模塊和印制

電路(PCB)板多個層級。

圖1:EDA涉及集成電路的各個方面

EDA

數據來源：《超大規模集成電路物理設計》，CSDN,東吳證券研究所

EDA杠桿效應、經濟效應顯著。根據ESDAHiance和WSTS數

據，2020年全球EDA市場規模僅為115億美元，卻撬動著4404

億美元市場規模的半導體行業。一旦EDA這一產業鏈基礎出現

問題，整個集成電路產業都會受到重大影響，EDA行業也是最容

易被外國“卡脖子”的關鍵領域。此外，EDA對于節省芯片設計

成本有著舉足輕重的作用。根據加州大學圣迭戈分校

AndrewKahng教授在2013年的推測，2011年設計一款消費級應

用處理器芯片的成本約4,000萬美元，如果不考慮1993年至

2009年的EDA技術進步，相關設計成本可能高達77億美元，

EDA技術進步讓設計效率提升近200倍。以新思科技

(Synopsys)2021年8月推出的EDA設計平臺DSO.ai為例，

通過引入人工智能，芯片設計中不需要去完整模擬無數次可能

的布局，可以讓芯片設計在研發成本上減半，研發時間甚至也

可以從24個月減少到2周。

1.2.EDA的分類

針對不同種類芯片，EDA有不同的工具。集成電路芯片

(IntegratedCircuitChip,簡稱IC)從結構上可以分為數字

IC、模擬IC和數模混合IC。數字IC指用于傳遞、加工、處理

數字信號(0或1的非連續信號)的IC。模擬IC指處理連續性

的光、聲音、速度、溫度等自然模擬信號的IC。數模混合IC指

同時包含模擬電路部分和數字電路部分的IC。數模混合IC中通

常模擬電路是核心，數字電路用來控制模擬電路實現特定的算

法。在IC設計部分，EDA軟件主要有模擬IC和數字IC的兩大

類設計軟件。

從設計步驟上芯片設計分為前端設計和后端設計。前端設計和

后端設計并沒有統一嚴格的界限，根據具體公司和產品會略有

不同。一般來講用設計的電路實現想法就是前端設計；將設計

的電路制造出來，在工藝上實現想法就是后端設計。這就好比

修蓋房屋，建筑設計圖就屬于前端設計，設計出房子的外部造

型和內部結構；建筑施工圖屬于后端設計，細化到建筑施工的

步驟、方法和材料的用量、選擇。

圖3:芯片設計層級

行為級定義電路的功能和外部特性，將點分為若

干個抽象的功能模塊。

電路要描述成相互連接的若干個典型邏輯

系統級精

部件和控制其數據傳輸的狀態機。

度

使用硬件描述語言完成，數字電路都是由寄存器提

RTL級和寄存器之間的組合邏輯電路實現的，寄存器用

來保存數據，組合電路用于傳榆數據。升

門級描述的電路元件基本是門或與此同級別的

元件。

晶體管級描述的電路元件為最基礎的晶體管。

數據來源：CSDN,東吳證券研究所

從設計維度上芯片設計可以分為五個層級。設計類EDA工具根

據設計方法學的不同，按照設計層級自上而下，可進一步細分

為行為級、系統級、RTL級、門級、晶體管級EDA工具。各層級

EDA工具的仿真和驗證精度依次提升、速度依次降低，其擬實現

的目標和應用場景也有所不同。例如高層級的系統和行為級仿

真和驗證主要適用于產品設計早期的原型驗證，評估產品原型

的性能和功能；最底層的晶體管級仿真和驗證則主要決定了最

終產品的性能和良率。針對于大規模集成電路，設計方法往往

從系統和行為級設計開始，逐層設計、仿真、驗證和實現，并

輸出可以交付制造的晶體管級版圖信息。

數字芯片和模擬芯片設計流程有很大不同。數字IC設計主要在

抽象級別上完成，不需要關注門/晶體管級放置和路由的細節，

對設計人員經驗要求相對較低。模擬IC設計通常涉及每個電路

的個性化特點，甚至涉及每個晶體管的大小和細節，設計和驗

證更為復雜，對設計人員經驗要求更高。

從設計自動化程度上芯片設計又可以分為全定制、半定制設

計，全定制主要用于模擬芯片，半定制用于數字芯片。全定制

設計是指基于晶體管級，所有器件和互連版圖都用手工生成的

方法。這種設計的很多工作要由人工完成，不便于直接利用現

存電路的成果，設計周期較長，成本也高。全定制設計多用于

模擬IC和數模混合ICo半定制設計是基于門陣列和標準單元

的，按用戶所需功能，把成熟的、已優化的單元連接起來。半

定制設計成本低、周期短、芯片利用率低，適合于小批量、速

度快的生產，多用于數字IC。

因S:模擬芯片設計流程

規格與架

構設計

前端設計

電路設計

電路仿真

版圖設計

后端設計版圖驗證

版圖仿真

數據來源：CSDN,Synopsys官網，東吳證券研究所

正因為數字芯片在抽象級別上完成，且對自動化程度要求更

高，因此數字IC類EDA工具的技術門檻更高。

1.3.EDA的歷史：從CAD到EDA

第一階段：計算機輔助設計(CAD)時代。在集成電路應用的早

期階段，集成電路集成度較低，設計、布線等工作由設計人員

手工完成。20世紀70年代中期開始，隨著芯片集成度的提高，

設計人員開始嘗試將整個設計工程自動化，使用計算機輔助設

計(CAD)進行晶體管級版圖設計、PCB布局布線、設計規則檢

查、門級電路模擬和測試等流程。

第二階段：計算機輔助工程（CAED）時代。1980年卡弗爾?米

德和琳?康維發表的論文《超大規模集成電路系統導論》提出

了通過編程語言來進行芯片設計，是電子設計自動化發展的重

要標志。EDA工具也在這個時期開始走向商業化，全球EDA技術

領導廠商新思科技（Synopsys）、楷登電子（Cadence）、西門

子EDA（2017年收購的MentorGraphics）分別于1986年、

1988年和1981年在美國成立。

第三階段：電子設計自動化（EDA）時代。20世紀90年代以后

芯片集成度的不斷提高和可編程邏輯器件的廣泛應用給EDA技

術提出了更高的要求，也促進了EDA設計工具的普及和發展，

出現了以高級語言描述、系統級仿真和綜合技術為特征的EDA

技術。

第四階段：現代EDA時代。21世紀以來，EDA工具快速發展，

并已貫穿集成電路設計、制造、封測的全部環節。對于上億乃

至上百億個晶體管規模的芯片設計，EDA工具保證了各階段、各

層次設計過程的準確性，降低了設計成本、縮短了設計周期、

提高了設計效率，是集成電路產業產能、性能進步的源頭，EDA

工具的發展加速了集成電路產業的技術革新。同時伴隨著智能

手機、4G/5G、物聯網等技術的發展，射頻EDA軟件迎來了發展

的黃金階段。

1.4.EDA的未來：與先進技術結合

后摩爾時代技術演進驅動EDA技術應用延伸拓展。后摩爾時代

的集成電路技術演進方向主要包括延續摩爾定律、擴展摩爾定

律以及超越摩爾定律三類，主要發展目標涵蓋了建立在摩爾定

律基礎上的生產工藝特征尺寸的進一步微縮、以增加系統集成

的多重功能為目標的芯片功能多樣化發展，以及通過三維封

裝、系統級封裝等方式實現器件功能的融合和產品的多樣化。

其中，面向延續摩爾定律方向，單芯片的集成規模呈現爆發性

增長，為EDA工具的設計效率提出了更高的要求。面向擴展摩

爾定律方向，伴隨邏輯、模擬、存儲等功能被疊加到同一芯

片，EDA工具需具備對復雜功能設計的更強支撐能力。面向超越

摩爾定律方向，新工藝、新材料、新器件等的應用要求EDA工

具的發展在仿真、驗證等關鍵環節實現方法學的創新。

后摩爾時代系統設計是EDA技術變化方向。在原有摩爾定律定

義下，芯片性能提升主要來自工藝和架構，但工藝制程提升接

近極限，摩爾定律顯著放緩。在此背景下，汽車、人工智能等

領域的大型公司都開始定制自己的片上新系統，將其認定為自

己差異化競爭的關鍵因素。因此，對于EDA廠商來說，把定位

從芯片設計轉換到基于軟硬件協同的系統級設計是未來重要發

展方向。

AI和云技術促使EDA更加智能化和自動化。AI智能化的目標是

從現有的EDA使用過程中大幅減少芯片架構探索、設計、布局

布線等重復性、低創造性工作的人力占比，利用AI算法進行自

動架構探索、設計生成和物理設計。隨著芯片設計復雜度的提

升，數據量和計算量直線上升，云技術的使用使得EDA軟件能

夠具有彈性計算、安全儲存、快速更新等功能，從而滿足大數

據量和計算量下的更高使用要求。

平臺化和服務化。現有EDA是“工具和IP集合包”，未來有望

發展為EDA平臺，EDA平臺化將更加方便設計、制造、測試、封

裝上下游產業鏈相互溝通，共享資源。同時EDA平臺有望鏈接

不同的設計、制造等廠商的橫向鏈接，促進生態建設。雖然智

能化不斷提升，但仍需要人工支持提供服務，服務平臺的構建

可以提供專業的咨詢和設計服務以及相關定制服務，從而滿足

個性化的需求。

2.全球EDA市場寡頭壟斷，國產EDA市場快速增長

2.1.全球EDA市場平穩發展，三大巨頭壟斷

2020年全球EDA市場規模為115億美元，已經進入平穩發展

期。根據ESDAlliance數據，2020年全球EDA市場規模為115

億美元，2010-2020年10年復合增速為8虬根據

VerifiedMarketResearch數據，2028年全球EDA市場規模有望

達到215.6億美元，2020-2028年8年復合增速為8.21%。總體

來看，全球EDA市場增速已經較為平穩。

數字IC為EDA市場主要構成部分。從下游芯片市場情況來看，

數字芯片占據大部分市場份額，根據WSTS數據，2020年數字芯

片市場規模達到3055.68億美元，占整體集成電路市場的

84.59%O受下游需求的影響，數字IC構成了EDA市場的主要部

分，根據ESDAlliance數據，2019年數字全流程EDA業務規模

達到36.04億美元，占總體市場的52.8%。

圖9：全球EDA市場規模2020年為115億美元

■EDA全球市場規模（億美元）

數據來源：ESDAlliance,VerifiedMarketResearch,東吳證券研究所

全球EDA企業按照業務水平可以大致分為三個梯隊。第一梯隊

由Synopsys、Cadence,SiemensEDA三家國際知名EDA企業組

成。該類企業業務遍布全球，科研實力雄厚，有全流程EDA產

品，在部分領域處于領先地位，2020年收入規模達到10-40億

美元。第二梯隊以ANSYS、Silvaco、Aldeclnc.,華大九天等

為代表，該類企業擁有特定領域全流程EDA產品，在局部領域

技術較為領先，2020年收入規模處于0.5-5億美元區間。第三

梯隊以Altium、ConceptEngineering＞概倫電子、廣立微、思

爾芯、DownStreamTechnologies等為代表，該類企業在EDA上

的布局主要以點工具為主，缺少EDA特定領域全流程產品，

2020年收入規模低于0.5億美元。

三大巨頭壟斷全球EDA市場。根據ESDAlliance和前瞻產業研

究院數據，新思科技（Synopsys）、楷登電子（Cadence）與西

門子EDA（2016年收購的MentorGraphics）三大寡頭2020年

全球EDA市場營收份額占比約為70%o三大巨頭是全球僅有的擁

有設計全流程EDA工具解決方案的企業，其他企業缺少布局設

計全流程工具技術的實力。

其中，Synopsys（新思科技，美國）一直致力于復雜芯片系統

（SoCs）的開發。Synopsys的邏輯綜合工具DC（designcompiler）

和時序分析工具PT（PrimeTime）在全球EDA市場認可度較高。

Cadence（楷登電子科技，美國）產品涵蓋了電子設計的整個流

程。全球知名半導體與電子系統公司均將Cadence軟件作為其

全球設計的標準。MentorGraphics（明導國際，2016年被德國

西門子收購）工具雖沒有前兩家全面，但在某些領域，如PCB

（印刷電路板）設計工具等方面有可圈可點的獨到之處。

全球EDA第一廠商Synopsys（新思科技）。新思科技成立于

1986年，在2008年成為全球營收排名第一的EDA軟件廠商。

2020年新思科技營收為36.85億美元，歸母凈利潤為6.63億

美元，2020年在全球EDA市場的營收份額為32%。新思科技產

品線最為全面，是全球唯一一家覆蓋了從硅的生產制造、芯片

測試、到設計全流程的EDA公司，公司產品優勢體現在數字前

端、數字后端和驗證測試等環節。

曾經的霸主Cadence（楷登電子）。Cadence在1988年由SDA

與ECAD兩家公司兼并而成，Cadence通過一系列收并購，在

1992年成為EDA行業營收第一名的霸主，但在2008年被

Synopsys超越，2020年營收為26.83億美元，歸母凈利潤為

5.91億美元。Cadence的優勢在于模擬和混合信號的定制化電

路和版圖設計。

MentorGraphics（明導國際，2016年被德國西門子收購）。

MentorGraphics于1981年成立，20世紀90年代遇到經營困

境，產品研發落后于行業競爭對手，大量長期客戶流失，難以

與其他兩家公司競爭，直到1994年公司組織結構大調整后，才

重新崛起。MentorGraphics2016年被西門子收購，不再單獨披

露相關財務數據，2016年營收為12.82億美元，歸母凈利潤為

1.55億美元。MentorGraphics在物理驗證和PCB領域優勢明

顯。

圖14:Synopsys2018-2020年營收拆分

數據來源：Wind,東吳證券研究所

2.2.中國EDA市場增長迅速，國產化率極低

與國際市場相比，中國EDA市場規模增速更快。根據賽迪智庫

數據，2018年，我國EDA市場總銷售額為44.9億元，而到

2020年我國EDA市場銷售額已經達到66.2億元，2年復合增速

為21.42%,遠高于全球市場營收規模2018-2020年2年9%的復

合增速。

中國EDA市場國產化率極低，三大巨頭仍然壟斷。雖然中國EDA

市場營收規模增速遠高于全球增速，但由于我國EDA廠商起步

較晚，在產品性能與生態協同方面均處于劣勢，國內市場份額

大多為國外廠商所占據。根據賽迪智庫和前瞻產業研究院數

據，2020年國際EDA三大巨頭Synopsys,Cadence和

SiemensEDA在我國合計營收規模市場份額占比為78%,國產廠

商占比不到15樂國產化率極低，國產替代空間廣闊。

圖19:2018-2020年我國EDA市場銷售額增長迅速

數據來源：賽迪智庫，東吳證券研究所

2.3.IP業務是EDA新增長極

計算機輔助工程(CAE)和IP為EDA市場業務主要構成部分。

EDA市場業務主要可以細分為計算機輔助工程(CAE)、IC物理

設計及驗證、PCB與多芯片模塊以及半導體IP核等。根據

ESDAlliance數據，從細分領域看，EDA各細分領域營收占比基

本保持穩定，2020年占據市場規模較大的部分為CAE與IP,兩

者合計占比達到近67%。其中CAE

(ComputerAidedEngineering)主要包括電子系統級設計及綜

合驗證、設計輸入、邏輯驗證、模擬和混合信號模擬器、形式

驗證、時序/仿真分析以及測試/測試自動化設計。IP

(IntellectualPropertyCore)是芯片設計圖中具有獨立功能

電路模塊的成熟設計。設計師可以把成熟的IP模塊設計應用于

多個復雜的芯片的電路設計圖中，能避免復雜和重復的設計工

作，縮短設計周期，提高芯片設計的成功率。IP業務從2010年

開始在EDA市場營收占比開始不斷增長，到2020年已經達到

35.22%,成為了營收占比最大的業務領域。

IP已經成為海外EDA公司的重要收入。Synopsys和Cadence的

IP收入占總營收比重逐年增長，尤其是Synopsys,2020年，

Synopsys的IP收入占總營收比重已經達到33%。Synopsys對

于IP業務的布局，更加穩固了其在EDA市場全球領先的地位。

三大巨頭中的MentorGraphics對于IP的定位不同，于2004年

就選擇退出IP市場，也一定程度上導致了最終被Siemens收購

的結局。

圖22:2008-2020年全球EDA市場細分領域業務占比情況

100%

90%

80%

70%

60%IIIIIIIIIII

50%

40%

30%

20%

10%

0%

2I0102I011I2012I2013I2014I2015I2016I2017I2018I2019I2020

■服務?IPPCB和MCM■物理設計及臉證?CAE

數據來源：ESDAlliance,東吳證券研究所

3.從美國EDA強盛之路看EDA產業發展規律

3.1.政府支持是基石

美國國家科學基金每年提供大量資金支持。美國國家科學基金

(NSF)主要負責促進突破性的發現，據IEEE數據，美國國家

科學基金(NSF)在1984年至2015年間共支持了1190個與

EDA強相關的研究課題，每年投資額大約在800萬美元到1200

萬美元。

半導體研究聯盟促進企業集中技術創新。除NSF外，半導體研

究聯盟(SRC)也為美國EDA行業的發展提供了幫助。SRC是世

界領先的大學半導體和相關技術研究聯盟，是推動美國半導體

共性技術發展的關鍵性力量。其行業合作伙伴包括應用材料公

司AM、格羅方德GLOBALFOUNDRIES、IBM、英特爾公司、美光科

技公司、雷神公司、德州儀器公司和聯合技術公司。SRC在整合

行業資源、專注于共性的“競爭前”領域起到了關鍵作用，各

家EDA企業通過SRC將研究資金聚集起來集中力量進行產業共

性技術創新。

NSF與SRC相互合作幫助企業渡過初期難關。NSF資助的EDA研

究項目主要為剛剛起步、較為初期的階段，在項目技術成熟度

逐漸提高后，SRC成為了接棒者，繼續給予支持。EDA是技術密

集型行業，前期需要大量的研發投入，商業回報較小，需要像

NSF、SRC這樣的政府機構給予支持。

美國DARPA實行ERI計劃為EDA企業持續賦能。為迎接后摩爾

定律的挑戰，美國國防高級研究計劃局(DAPRA)于2017年啟

動電子復興計劃(ERI),在隨后2018-2023年內投資約15億

美元，旨在解決半導體技術的發展瓶頸，2020年美國兩黨兩院

建議追加20億美元用于ERI計劃。ERI計劃主要聚焦于三個重

點方向：材料和集成、架構和設計，其中設計部分可以拆分為

IDEA與POSH兩部分。2018年7月，美國首屆“ERI”峰會召

開，會議選出了ERI第一批入圍扶持項目。其中，Cadence獲得

了IDEA項目2410萬美元的補貼，該項目致力于創建一個“無

需人工參與”的芯片布局規劃生成器。Synopsys獲得了POSH項

目610萬美元的補貼，該項目旨在用開源的方式，實現復雜SoC

的低成本設計。

注重大學研究，建立大學研究中心網絡，為大學提供充足資金

支持。2013年，SRC公布了STARnet計劃，與美國國防部高級

研究計劃局（DARPA）投資的大學研究中心網絡，跨越24個州

的42所大學，計劃在2013-2018年向六個大學研究中心投資

L94億美元，重點研究下一代微電子技術。STARnet計劃所研

究的技術可能至少在未來10T5年內都不會具有商業可行性，

但成員們將能夠對產生的IP進行再授權。STARnet計劃是對

“焦點中心研究計劃（FCRP）”的延續。2008年，全國共有5個

FCRP中心，其中GSRC和C2s2中心與EDA項目直接相關，來自

這兩個中心的與EDA相關的資金估計在400萬美元到500萬美

元之間。同時在2018年DARPA發布的ERI第一批資助名單中，

IDEA與POSH計劃提供給各入圍大學共計約6000萬美元。

圖24:NSF和SRC協助EDA企業跨過創新死亡谷

資

源

投

、

數據來源：NSFDirectoratefbrEngineering,東吳證券研究所

3.2.人才、技術和生態是EDA行業的核心競爭要素

人才是EDA發展的核心。EDA軟件涉及半導體、數學、芯片設計

三方面知識，需要掌握這三方面知識的復合人才。根據新思科

技中國區副總經理陳志昌先生所言，培養一個EDA人才不容

易，從高校課題研究到能夠真正實踐從業，往往需要十年的時

間。根據第23屆中國集成電路制造年會披露數據，全球EDA行

業從業人數僅有4萬人左右，因此EDA人才培養體系十分重

要。

以新思科技為例，新思科技注重人才培養，其人才培養戰略包

括新思科技大學課程體系、新思科技大學計劃以及積極參與國

家人才戰略等方面。新思科技開發了一套集成電路設計全套教

程，包括131門本科及研究生課程、24門訓練課程、37門講座

及實驗，適用于集成電路相關專業的大學本科和碩士研究生。

從EDA人才培養成果上看，僅2019-2020年這一年時間內，已

有30000人參與到了新思科技人才項目當中，20所國內高校與

新思科技建立了人才培養相關合作。

持續研發是EDA發展的動力。EDA軟件是算法密集型的大型工業

軟件系統，EDA開發需要涉及到計算機、物理、數學等多方面知

識。芯片設計更迭速度不斷加快，EDA軟件公司需要不斷加大研

發投入，確保自己技術領先。同時，EDA巨頭們正是憑借大量的

知識產權保持領先地位。全球三大巨頭壟斷的格局在2000年后

就較為穩定，2010-2020年三大巨頭營收年復合增速都接近

10%,但仍然保持著30240%的研發費用率，個別年份超過

40%o2020年，Synopsys和Cadence的研發費用分別高達13億

和10億美元，幾乎是2020年中國EDA市場銷售規模的兩倍。

國27:2019-2020年Synopsys人才項目成果

2019~2020年新思科技人才項目成果

30,000人??■■MA才事日20所zewm人才?日

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數據來源：Synopsys官網，東吳證券研究所

產業鏈協同是EDA發展的保障。芯片設計的先進工藝是由晶圓

廠、設計公司和EDA軟件廠商共同推進的成果。晶圓廠從材

料、化學、工藝過程等制造步驟來尋求工藝突破；EDA公司借助

晶圓廠的測試數據和工藝細節文件來改進EDA軟件；芯片設計

公司使用新的EDA模型進行設計、試生產，反饋到晶圓廠和EDA

公司改善制造工藝和軟件模型。晶圓廠、EDA軟件公司、設計公

司相輔相成，互相合作，共同推進技術進步。

其中，PDK(ProcessDesignKit)是溝通IC設計公司、代工廠

與EDA廠商的橋梁。具體來說，PDK是一組描述半導體工藝細節

的文件，供芯片設計EDA工具使用。客戶會在投產前使用晶圓

廠的PDK,確保晶圓廠能夠基于客戶的設計生產芯片，保證芯片

的預期功能和性能。PDK包含了反映制造工藝基本的元素：晶體

管、接觸孔、互連線等，包括設計規則文件、電學規則文件、

版圖層次定義文件、SPICE仿真模型、器件版圖和期間定制參

數。完善的產業鏈使得客戶的PDK可以給予EDA廠商充分反

饋，使廠商根據PDK改進產品以滿足客戶需求。獲得更全、更

新的PDK也往往成為頭部EDA廠商的比較優勢。

圖28:EDA全球三巨頭2006-2020年保持高研發費用率

數據來源：Bloomberg,東吳證券研究所

3.3,并購是EDA廠商擴張的重要手段

并購是EDA企業成長的最佳選擇。全球三大巨頭的成長史就是

一部并購史，其中全球EDA巨頭Synopsys自1986年成立至

2021年4月，共完成112起收并購案。并購在EDA行業如此興

盛的原因有：

1）行業小細分領域繁多。根據ESDAlliance和WSTS數據，

2020年全球EDA行業市場規模只有115億美元，相比于下游半

導體行業4404億美元的市場規模，是一個“小行業”，但由于

EDA軟件要服務于芯片設計生產的整個產業鏈，EDA的技術流程

很長，需要種類繁多的點工具相互配合形成工具鏈，同時，客

戶希望EDA廠商能夠提供整體解決方案。2）技術更新迭代速度

快。在摩爾定律的驅動下，芯片更新換代速度很快，新技術不

斷涌現，作為上游設計軟件的EDA廠商每年也要投入大量的研

發資金來適應技術的革新上，但還是會有很多創業公司創造出

全新的點工具。行業小細分領域繁多，客戶又希望EDA廠商提

供完整解決方案，于是EDA廠商在不斷想辦法補全自己產業

鏈。但技術的快速迭代，行業內不斷有小公司帶著創新點工具

出現，行業小導致自研技術去取代這些公司成本較高，并購是

最佳選擇。

Cadence通過并購成為一代霸主。Cadence于1989年收購

Verilog是其最為重要的一次并購，通過這次并購Cadence成

功解決了復雜度帶來的芯片性能驗證問題，也標志著EDA從設

計領域，拓展進入了軟件模擬和硬件仿真領域，設計與仿真能

夠通過使用同一家公司的不同套軟件來完成。2001年Cadence

收購SiliconPerspective,將IC布局工具和SI分析工具收入

囊中，為下一代布局布線做技術儲備；2002年收購Simplex,

補足寄生參數提取和分析方面的能力；同年收購IBM硬件仿真

業務，真正占領硬件仿真高地。

圖31:三大巨頭自成立至2021年4月收并購次數

Synopsys通過并購超越Cadence,鑄就全球EDA龍頭地位。縱

觀Synopsys的發展歷史，不僅通過大量的并購完善了公司業

務，實現了全流程覆蓋，同時也通過數次關鍵并購從而直接在

與剩余兩大巨頭的競爭中脫穎而出，成為全球EDA龍頭。根據

芯思想數據，2002年，Synopsys以8.3億美元收購與Cadence

結束專利訴訟的Avanti,從而成為EDA歷史上第一家可以提供

頂級前后端完整IC設計方案的領先EDA工具商。這場收購改變

了傳統上“Synopsys占前端，Cadence占后端”的格局，讓

Synopsys在進入到后摩爾定律時代之前完成基石技術的布局。

4.國產EDA星星之火可以燎原

4.1.從中外對比看國產EDA現狀

海外EDA產品矩陣更全。從EDA產品矩陣的完整度來看，根據

我們測算，EDA工具鏈大約有40個細分領域，國內廠商尚未如

國際三大家一樣實現EDA全流程、全細分領域的覆蓋。截至

2021年12月，國產EDA龍頭華大九天，也僅能夠實現模擬芯片

設計和平板設計全流程覆蓋，覆蓋率約為40%,其他國產EDA廠

商產品多為點工具，尚不能為客戶提供特定領域全流程產品服

務。

海外EDA產品支持的工藝更先進。從EDA產品的技術先進性

看，國際三大巨頭產品能支持的最先進工藝已經達到2nm,而國

內廠商僅有部分產品支持較先進的工藝制程。如華大九天的模

擬設計全流程工具中，僅有一款電路仿真工具支持5nm制程，

其余僅支持28nm制程，思爾芯的EDA產品僅支持10nm制程。

IP已經成為海外EDA公司的重要收入，但國產EDA公司尚未大

規模布局。EDA三巨頭中的Synopsys和Cadence同樣也是IP

市場的巨頭，Synopsys和CadencelP市場營收規模占有率為全

球第二和第三，僅次于ARM。相比之下，國產EDA廠商大多還在

研制EDA工具，未布局IP產品。隨著集成電路產業的不斷發

展，IP的作用會愈發顯著，國內外的EDA公司在IP的發展上已

經產生了較大差距。

海外EDA產品先發優勢明顯，客戶粘性較高。從20世紀70年

代，軟件被用于輔助芯片設計算起，國外EDA產業已經發展近

50年，先發優勢明顯，技術、生態和客戶使用習慣均較為完

善。另外，2021年先進制程芯片流片費用已經高達數億元人民

幣，EDA工具選擇關乎流片的成功率，客戶更換EDA工具帶來的

風險極高，當客戶使用國產EDA跑出數據與國際巨頭EDA工具

不一致時，甚至需要國產廠商對結果進行解釋。

國內EDA專業人才數量匱乏，且多數任職于外資EDA企業。根

據賽迪智庫數據，2020年我國EDA行業從業人員數量約為4400

人,其中本土EDA企業總人數約2000人。雖然相比2018年的

700人有了大幅度的增長，但是相比于海外還是存在較大差距。

根據第23屆中國集成電路制造年會披露數據，全球EDA行業從

業人數在4萬人左右，而截至2021年12月，僅Synopsys員工

數量就達到了1.5萬人以上。

我國EDA儲備人才培養體系不夠完善。海外EDA培養體系較為

成熟，2015年，美國SRC公布了STARnet計劃，計劃在五年內

向六個大學研究中心投資L94億美元，其中多個項目直接與

EDA相關。Synopsys進入中國以來，已經與清華大學、東南大

學、華中科技大學等知名高校合作，為其提供軟件支持，成立

合作交流中心。我國目前僅有少數院校擁有EDA方向的研究和

人才培養計劃，國產EDA公司與高校的合作也是剛剛開始，人

才培養體系還不夠完善。

圖35:Synopsys和Cadence也是全球IP巨頭

■ARM

■Synopsys

Cadence

■Imagination

■Ceva

■Verisilicon

■Achronix

°Rambus

■cMcmory

■WavesComputing

■SST

■其他

數據來源：IPnest,東吳證券研究所

注：從內到外分別為2017、2018、2019,2020年各公司全球IP市場營收占比數據

海外半導體產業鏈協同更加緊密。EDA軟件不是獨立發展的，

EDA需要與芯片設計廠商和晶圓制造廠共同協作，打磨產品，推

進技術的進步。海外半導體產業鏈齊全，有英偉達、英特爾和

AMD等頭部芯片設計廠商，也有三星、臺積電、格羅方德等大型

晶圓制造廠。合作伙伴們本身都是細分賽道的龍頭企業，在產

業鏈中扮演關鍵角色，強強協同下更能提升EDA產品的競爭

力。

海外EDA并購土壤肥沃。EDA三大巨頭主要通過并購補全自身產

業鏈，并購需要的不僅僅是資金，還有可供并購的優質標的群

體。根據crunchbase數據，2020年，海外共有600多家（美

國200多家），這為巨頭并購提供了豐沃的土壤，相比之下國

內僅有幾十家EDA國產企業，一定程度上也制約了國內EDA產

業的發展。

4.2.EDA國產化勢在必行

中美科技脫鉤，趨勢愈演愈烈。美國不僅繞開世界貿易組織，

直接對正在崛起的中國施加額外貿易關稅，而且在科技領域也

針對“中國制造2025”等采