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中美科技战系列报告之四：电子设计软件EDA是美国限制华为封喉之剑

核心观点

• EDA是芯片设计的核心工具，被誉为“芯片之母”。
• 美国通过出口管制规则限制华为及其关联企业的芯片设计工具和相关技术。
• 国内EDA产业虽有发展，但整体仍处于技术薄弱、市场份额小的阶段。
• 国产EDA企业如华大九天在特定领域有竞争力，但需突破全流程工具、先进工艺支持及制造封测系统等瓶颈。

工业软件行业概况

主要业务类型

• 研发设计类：包括PLM、CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM、EDA、BIM等，用于提升研发效率。
• 生产调度和过程控制类：包括MES、工业自动化系统，用于提高制造过程的管控水平。
• 业务管理类：包括ERP、SCM、CRM等，用于提升企业管理效率。

市场规模

• 全球工业软件市场规模快速增长，2018年达到3893亿美元，亚太区增速高于全球平均水平。
• 中国工业软件市场增速快，2018年市场规模为1603亿元，未来发展空间巨大。

国产化意义

• 国内工业软件市场仍被国际巨头垄断，国产化具有战略意义。
• 新基建和工业互联网的发展为本土工业软件带来机遇。

EDA全景概述

IC设计全流程

• EDA是芯片设计不可或缺的软件工具，涵盖设计输入、仿真、逻辑综合、时序分析、形式验证、DFT、布局布线、寄生参数提取、物理验证等。
• 芯片设计分为前端和后端，前端负责逻辑实现，后端与工艺结合紧密。

EDA发展历程

• 20世纪70年代：CAD阶段，开始使用计算机辅助设计。
• 20世纪80年代：CAE阶段，发展出完整的IC设计流程。
• 20世纪90年代：EDA阶段，技术突破，支持大规模集成电路设计。

EDA产业情况

• 全球EDA市场规模较小，2018年为97.15亿美元，但对芯片设计至关重要。
• 2017年IP核交易成为EDA产业的重要组成部分。

EDA三巨头

发展状况与总体比较

• Synopsys：全球最大的EDA企业，市场份额32.1%，优势在数字前端、后端和Signoff工具。
• Cadence：全球第二大EDA企业，市场份额22.0%，强项在模拟和PCB设计。
• Mentor Graphics：被西门子收购后，不再单独披露收入，主要优势在PCB和DFT工具。

在华布局

• Cadence：1992年进入中国，布局最广。
• Synopsys：1995年进入中国，布局较广。
• Mentor Graphics：总部设于上海，北京和深圳有销售办公室。

技术前沿

• 三巨头正推动云计算+EDA和人工智能+EDA技术发展。
• Cadence在人工智能应用方面处于领先地位，如Virtuoso平台集成机器学习技术。

国内EDA产业

公司概览

• 国内主要EDA公司包括：华大九天、芯禾科技、广立微电子、博达微科技、概伦电子、蓝海微科技、奥卡思微电等。
• 华大九天是唯一能提供全流程FPD设计解决方案的供应商，覆盖主要面板厂。

竞争优势

• 技术积累：拥有30年EDA技术积累，具备多项全球领先技术。
• 客户覆盖：服务中芯国际、华为海思、京东方等国内龙头企业。
• 产品布局：包括数模混合IC设计、SoC后端设计、FPD设计、IP服务等。

产业短板

• 缺乏全流程数字芯片设计工具。
• 对先进工艺支持不足，仅少数工具支持7nm及以下制程。
• 缺乏制造及封测EDA系统，难以满足封测厂商需求。

IC产业链

• EDA产业基础：是IC设计的上游核心环节，对芯片设计至关重要。
• IDM：集成器件制造企业，负责设计、制造、封测全流程。
• Fabless：无晶圆厂设计公司，依赖Foundry制造。
• Foundry：晶圆代工企业，为Fabless提供制造服务。

风险提示

• 国际形势不确定性。
• 国家政策执行不确定性。
• EDA软件发展依赖于IC全产业链发展。

国产EDA公司

华大九天

• 成立于2009年，前身是华大集团EDA部门。
• 技术团队硕博士占比超80%，拥有国家“千人计划”专家。
• 股东包括中国电子，持股33%。
• 融资历史显示其获得大量社会资本支持。

公司战略

• 做全产品，覆盖全流程设计。
• 技术升级，解决先进工艺支持问题。

公司业务板块

• 数模混合IC设计：Empyrean Aether、Empyrean ALPS、Empyrean PVE等。
• SoC后端设计：提供优化和验证工具。
• FPD设计：覆盖平板显示设计全流程。
• IP服务：提供硅知识产权和设计服务。

存在差距

• 缺乏数字芯片设计核心工具。
• 对先进工艺支持不足。
• 缺乏制造及封测EDA系统。

结论

EDA作为芯片设计的核心，其技术自主可控对国家科技安全至关重要。美国通过政策和法规手段对华为进行限制，凸显出EDA在科技博弈中的战略地位。国内EDA产业虽有进展，但仍面临技术、产品、市场份额等多方面的挑战。推动国产EDA发展，不仅有助于芯片产业的自主可控，也符合国家战略需求。