2023年概伦电子研究报告:联动制造与设计,打造EDA全流程工具链

  • 来源:安信证券
  • 发布时间:2023/11/15
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概伦电子研究报告:联动制造与设计,打造EDA全流程工具链。根据华经产业研究院,2022年全球EDA市场空间为150亿美元,增速为12.78%,行业保持较快发展。但在格局方面,海外头部EDA企业垄断了约90%市场,而国内EDA公司收入体量普遍较小,仅在部分全流程工具或点工具方面拥有领先优势。但乐观的看,近年来我国EDA行业正迎来三大边际变化:1)需求:国产集成电路经过多年的发展,已有了世界领先的Fabless和Foundry厂商,保障了对国产EDA工具的需求;2)供给:我国EDA企业人才储备逐渐丰富,随着资本的助力,未来技术迭代有望加速;3)政策:国家接连出台大力度支持政策。我们认为,在三重共振...

1.概伦电子:具备全球竞争力的国产 EDA 厂商领军者

1.1.产品具备全球竞争力,面向全流程工具链拓展

从制造环节到设计环节,以点带面向全流程工具链拓展。概伦电子成立于 2010 年,是国内 首家上市的 EDA 公司,也是国内少有的具备全球竞争力的 EDA 公司。1)公司起家于制造类 EDA 中的器件建模工具,自器件建模平台发布后,陆续被绝大部分头部晶圆代工厂采用,产 品在国际市场得到认可。2)后续公司通过内生研发和外延收购,先后推出了电路仿真器和 测试仪器业务,将业务布局拓展至设计类 EDA 和测试工具领域,先后被多家国内外领先的集 成电路企业特别是存储器厂商大规模采用。3)2021 年公司上市后,凭借资本带来的助力, 公司进一步丰富了产品矩阵,推出了面向存储领域的 EDA 全流程工具 Nano Designer,以及 数字仿真工具 VeriSim,从而打开中长期成长空间。

1.2.股权结构稳定且集中度高,核心人员行业经验丰富

股权结构稳定且集中度高,深度绑定核心员工。公司股权结构特点具体概括为以下两点:1) 股权结构稳定且集中度高,公司创始人刘志宏博士直接持有公司 16.15%的股份,并与 KLProTech(持有公司 21.12%的股份)和共青城峰伦(持有公司 5.58%的股份)构成一致行 动人,合计控制公司 42.85%的股份,保障了公司在管理层的决策效率。2)员工激励程度高。 公司前十大股东中有多个员工持股平台,如共青城峰伦、共青城明伦和共青城伟伦,以及 1 家对公司具有历史贡献的相关人员间接持有公司股份的境外持股平台 KLProTech,上述平台 合计持有公司 43.04%的股份,与核心员工深度绑定。

高管及核心技术人员专业背景扎实,行业经验丰富。公司高管及核心技术人员拥有丰富的 EDA 行业创业或任职经历,且大多有相关的技术工作背景。具体来看:1)公司创始人刘志 宏博士从九十年代初开始长期从事芯片模型仿真软件开发工作,先后创办了 BTA technology 和 ProPlus Design 两家 EDA 公司,并且在 FinFET 之父胡正明教授领导的研究 小组中主要负责开发了全球集成电路设计依赖的器件模型 BSIM3,在器件模型领域有着极为 深厚的积淀;2)公司核心技术人员大都毕业于国内顶尖学府微电子学专业,并部分拥有在 Celestry Design Technologies、Cadence 等国际 EDA 厂商担任工程师的经历,具备扎实的 学术背景和丰富的技术研发经验。我们认为,专业背景和丰富的行业经验对于 EDA 公司来说 尤为重要,是公司能够长期发展的有力保障。

股权激励广覆盖,绑定优质人才,保障长期发展。2023 年 2 月,公司发布新一期的股权激 励计划。从激励对象来看,本次股权激励的覆盖范围广,达 177 人,占 2022 年底总员工比 例超过 50%。我们认为较广的激励覆盖范围旨在进一步提升员工稳定性并加强对于优质人才 的吸引力,高度契合 EDA 行业人才密集型的特征,有利于公司的长期发展。从授予价格来看, 本次股权激励的授予价格为 18.41 元,体现出公司对于自身中长期合理价值的判断。从解除 限售条件来看,本次股权激励将于 2023/2024/2025/2026 年分四阶段解除限售,参考目标值, 解除限售条件为,以 2022 年收入为基数,对应年度的收入增长率不低于 25%/56%/95%/144%, 即 CAGR 为 25%。我们认为,本次股权激励在保障公司核心人才团队稳定的同时,也彰显出 公司对于未来持续发展的信心。

1.3.营收规模持续增长,软件授权比例及毛利率维持高位

外部机遇叠加产品线拓宽,拉动营收持续增长。2018-2022 年,公司营业收入从 0.52 亿元 增长至 2.79 亿元,近 5 年复合增速为 52.19%。具体来看,公司基本维持了中高速增长 (2020 年因收购博达微收入翻倍),近两年呈加速态势。我们认为营收的高增一方面来自于外部机遇,即随着下游半导体行业的发展和国产替代加速,国产 EDA 工具的需求快速上升; 另一方面则来自于公司的产品和技术实力,例如不断拓宽的制造类和设计类 EDA 产品线, EDA 高壁垒和高粘性带来的复购等特点。利润端来看,2022 年公司归母净利润为 0.45 亿元, 同比增长 55%,与营收增长趋势基本一致。2023Q3,公司实现营收入 2.22 亿元,同比增长 30.05%,延续了良好增长势头。

EDA 工具授权是收入的主要来源,境内收入占比显著提升。分业务看,公司软件授权收入占 比 70%以上,是公司的主要收入来源,其中设计类 EDA 工具占比稳步提升,从 2018 年的 26.14%提升至 2022 年的 27.94%,主要系公司产品有较强的竞争优势,叠加全球领先存储厂 商加大对公司电路仿真及验证 EDA 工具的采购。此外,公司半导体器件特性测试仪器收入占 比近两年明显提升,2022 年达到 22.1%,主要系对于博达微产品和渠道的整合优化。分地区 看,近年来公司境内收入占比显著提升,从 2018 年的 18.9%上升至 2022 年的 55.45%,一方 面是随着国内下游半导体行业的发展,EDA 作为研发必备的上游基础工具,需求快速上升; 另一方面,供应链安全风险也促使国产替代加速,公司作为国内 EDA 厂商充分受益。

合同负债增长体现 EDA 工具授权增加,预示营收增长持续性好。与海外厂商类似,公司 EDA 软件采用了按年收费(通常合同期限为 3 年),按天确认收入的模式,因此每年年初的合同 负债金额及变化趋势在一定程度上可以反映出公司当年营收的基本盘,以及后续营收的可 持续性。根据公司年报,其合同负债从 2020 年的 0.66 亿元稳步增长至 2023Q3 的 1.33 亿 元,预示了公司 EDA 工具授权的发展状况良好。

毛利率水平稳居高位,彰显 EDA 商业模式优势。自 2018 年以来,公司毛利率始终维持在约 90%的水平,各年份间的波动主要系收入结构的变动。具体来看,公司 EDA 工具为标准化软 件产品,相应开发成本已计入研发费用,毛利率均为 100%,充分显示出纯软件带来的优质 商业模式。半导体器件特性测量仪器近三年毛利率均为 70%左右,其符合电子测量仪器行业 的特征,即技术壁垒高、竞争格局良好、利润空间可观,预计该毛利率水平后续仍将延续。 公司半导体工程服务毛利率波动较大,主要系不同半导体工程服务项目的服务内容、项目 难度、客户市场地位等因素有所不同。

当前仍处于投入阶段,费用率整体呈上升态势。若剔除公司上市前大额股份支付带来的影 响,近年来公司费用率水平整体呈上升趋势,其中销售费用率的增长最为显著,从 2018 年 的 7.48%上升至 2022 年的 22.36%,主要系公司销售模式从分销转为直销为主,带来了相应 的人员薪酬和市场推广费用。管理费用率方面,其从 16.61%小幅增加至 18.52%,主要系随 着业务规模扩大,公司为提升管理能力,相应地增加了管理及运营人员的数量。展望未来, 我们预计在中期维度上,公司在销售渠道和组织能力上仍需要维持一定强度的投入,但随 着销售和管理体系的完善和成熟,以及收入的增加,远期来看,规模效应将开始显现,销 售和管理费用率有望下降。

研发维持高强度投入,技术人员占比达 70%。从研发投入来看,若剔除股份支付的影响, 2020-2022 年公司研发费用率分别为 36.10%/40.99%/50.18%,投入强度持续上升。我们认为, EDA 行业属于技术密集型行业,具有研发投入大、周期长的特征,参考国际 EDA 龙头企业, 其研发投入强度也长期维持在较高水平(30%+)。因此,公司作为后发厂商,在当前维持高 强度的研发投入兼具必要性和紧迫性,预计研发费用率将维持高位。从人员构成来看, 2022 年,公司员工总数为 346 人,其中技术人员为 224 人,在总人数中的占比上升至 64.7%。

2.需求、供给、政策三重共振,国产 EDA 有望加速崛起

2.1.数字经济之基,典型技术与知识密集型产业

EDA 大幅提升集成电路领域创新,是典型的技术与知识密集型产业。电子设计自动化(EDA) 是利用计算机辅助设计软件,来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物 理设计(布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。从功能来看整个集成电 路 EDA 工具通常可以分为三大类。1)综合设计工具。主要应用于 Fabless 厂,完成系统整 合、逻辑综合、布局布线等各级设计。2)仿真工具。验证设计的正确性并优化设计结构, 包括电路仿真与验证、物理设计规则检查等。3)测试与数据管理工具。主要应用于 Foundry 厂,完成测试芯片的设计、提升测试精度、进行制造工艺和成品的数据分析等。从 底层技术来看,EDA 工具需要对数千种情境进行快速设计探索,实现性能、功耗、面积、成 本等芯片物理指标和经济指标的平衡,需要计算机、数学、物理、电子电路、工艺等多种 学科的紧密配合,是典型的技术与知识密集型产业。

EDA 对芯片制造的作用举足轻重,信息产业支点作用明显。随着芯片工艺水平的精细,流片 的成本越来越高昂,EDA 技术成为芯片制造中不可替代的部分。EDA 技术可以帮助设计者大 幅度地提高效率、缩短设计周期、节省设计成本。从 EDA 市场本身来看,根据华经产业研究 院数据,2022 年全球 EDA 市场空间为 150 亿美元,增速为 12.78%,行业保持较快发展。从 产业链的角度来看,EDA 直接支撑的半导体制造产业市场规模高达 700 亿美元,再向上更是 支撑着万亿规模的数字经济,杠杆效应接近 200 倍。国内的集成电路市场相较于全球其他地 区规模最大、增速最快,EDA 工具的杠杆效应更加明显。

2.2.头部企业寡头垄断,技术、资本、生态共筑高壁垒

EDA 全球市场呈现三足鼎立,头部企业垄断全球 70%市场。从全球范围来看,EDA 行业企业 可以按照市场规模划分为三类:第一类企业是 Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics (Siemens EDA),占据了全球 EDA 市场约 78%的份额。三家企业均拥有完整且优势明显的全 流程 EDA 工具,且部分流程工具在细分领域拥有绝对优势,EDA 相关营收每年超过 10 亿美 元。第二类企业拥有部分领域的全流程 EDA 工具,且在局部领域具有绝对优势。例如 Ansys 在热分析、压电分析等领域占据绝对优势;KeysightEEsof 在电磁仿真、射频综合等领域具 有优势;华大九天在 FPD 面板领域有领先优势。这一类的企业占据了全球约 15%的市场规模。 第三类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类的 企业存在一定差距。

技术壁垒:EDA 是技术密集型产业,长期高强度研发投入是保持竞争力关键。正如前文所说, EDA 是技术密集型产业,涉及计算机、数学、物理、微电子等多基础学科的结合应用,需要 通过长时间的技术研发投入和专利积累来实现。目前,头部企业对 EDA 的长期高强度的技术 研发投入成为其保持长久竞争力的关键之一,过去十年间,世界头部 EDA 企业 Cadence 和 Synopsys 的研发投入始终保持在 30%以上,形成了产品的高技术壁垒。

资本壁垒:收购 EDA 企业扩张的核心手段,促使产品由点及面快速完善。回顾 EDA 的过去 50 年,由于 EDA 工具种类繁多、分工精细、领域内技术壁垒高筑的特点,行业内的三巨头 均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+资本的双重力量, 在扩充加强产品线的同时将潜在的挑战者“扼制”在萌芽状态。自三巨头成立以来至今, Synopsys 进行了 90 次以上的收购,Cadence 本身就是并购形成,50 年间进行了接近 60 次 的收购,Mentor Graphics 则进行了约 70 次的收购。

生态壁垒:EDA、Fabless 和 Foundry 构成半导体行业的铁三角。从整个产业链来看,EDA 产 品开发模式为铁三角模式,EDA 的进步背后是整个产业链能力的提升。在这个三角中,第一 个顶点为 EDA 厂商,其一方面为 Fabless 提供 EDA 工具,同时根据客户需求来研发新的点工 具;第二个顶点是 Foundry 厂商,其通过工艺文件(PDK)与 EDA 公司形成紧密的合作壁垒, 同时也会使用制造类 EDA 工具;第三个顶点是 Fabless,是 EDA 工具的主要使用者,EDA 的 研发重点在于解决设计过程中遇到的问题,而新的问题来源都是新工艺和复杂设计,Fabless 厂商复杂设计的演进会带给 EDA 厂商新的机会和改进空间;并且在 DTCO 理念逐步 深化的背景下,晶圆厂也会根据设计公司的反馈来调整工艺。

2.3.需求、供给、政策三重共振,国产 EDA 发展提速

三巨头仍占据国内 EDA 行业的主导地位,国产企业崭露头角。2021 年,Cadence、Synopsys 和 Siemens EDA 三家公司仍占据了国内 EDA 行业的主导地位,合计市占率为 77.7%,三巨头 的技术水平、产品完成度和丰富度仍旧大幅领先国内相关企业。从国内企业来看,国产 EDA 企业逐步发力,2021 年,华大九天在国内 EDA 市场以 5.9%的市占率排名第四,已经超过另 外两大海外大厂 Ansys 和 Keysight;概伦电子也逐渐打入市场,占据国内市场 1.9%的份额。

国内半导体产业发展迅速,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,目前我国已经在多个环节实现了自主可控。 具体来看:1)芯片制造环节:我国在国际上有明显的竞争力,在世界营收前十的晶圆厂中, 中芯国际位居第五,华虹集团位居第六;2)芯片封装测试环节:我国在封装测试方面竞争力较强,世界营收前十的封装测试厂中,长电科技位居第三、通富微电位居第六,华天科 技位居第七。从市场角度看,一方面,国际技术竞争激烈,芯片全产业链的国产化替代大 有可为,EDA 是其中的重要一环;另一方面,下游电子产品市场发展迅速,手机、电脑、智 能车、IoT 产品等市场对芯片的需求不断增长,推动了整个芯片产业的发展。我们认为,当 下国内产业链逐渐完备、下游需求景气度高涨,我国已经具备了 EDA 技术发展的土壤。

国内 EDA 市场快速发展,相关人才储备逐步上升。从国内市场来看,Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics(Siemens EDA)三大国际 EDA 厂商主导市场,但国内本土品牌持续发力, 在部分领域已经实现突破,整体份额持续上升。根据赛迪顾问数据,国产 EDA 工具销售额在 2018-2020 年呈现逐年增长的态势。2020 年,国产 EDA 工具实现 9.1 亿元的销售额,其中境 外销售为 1.5 亿元,境内销售额为 7.6 亿元。此外,国内 EDA 企业持续吸纳 EDA 相关人才, 2018 年至 2020 年,我国 EDA 企业人才由 700 人增长至 2000 人,为未来我国 EDA 行业的持 续技术突破打下了良好的基础。

政策力度持续加大,为 EDA 技术的发展保驾护航。20 世纪八十年代,国内就开始了 EDA 的 研究,但为了在集成电路领域不被国外落下,不得不暂缓国内 EDA 软件的发展,使用国外的 EDA 软件。现阶段,我国面临更严峻的国际技术竞争,集成电路设计和 EDA 工具再次成为了 政策支持的重中之重。2016 年,国家陆续出台集成电路设计领域的重点布局事项和相关税 收优惠政策。2019 年,国家再次对集成电路设计领域进行了税收优惠,随后开展了 2019- 2022 制造业设计能力提升专项行动。2020 年,国务院发布了《新时期促进集成电路产业和 软件产业高质量发展的若干政策》,从财税政策、投融资政策、研究开发政策、进出口政策、 人才政策、知识产权政策、市场应用政策、国际合作政策八大方面为 EDA 行业助力。2022 年,上海市和广东省均发布了对 EDA 行业的支持政策。

需求、供给、政策三重共振,国产 EDA 发展提速。需求方面,国产集成电路领域经过多年的 发展,已有了世界领先的 Fabless 和 Foundry 厂商,保障了对国产 EDA 工具的需求;供给方 面,我国 EDA 企业初步崭露头角,人才储备逐渐丰富,未来技术迭代有望加速;政策方面, 国家接连出台大力度的支持政策,为集成电路设计开辟发展的绿色通道。综上我们认为, 在三重因素共振的背景下,国产 EDA 有望加速崛起。

3.价值几何:从建模到仿真,联动制造与设计

从数据驱动角度出发,业务之间协同性强。公司业务布局横跨了①制造类 EDA、②设计类 EDA、③测试工具三大领域,我们认为,理解公司在半导体产业中的价值,核心是要从数据 驱动的角度来理解。1)制造类 EDA 作为公司起家的业务,主要对半导体器件的实测数据进 行加工并建模,公司该业务具备全球竞争力,是拓展其他业务的基础;2)从数据源头看, 公司衍生出的测试仪器业务作为数据采集的入口,协同效应显著;3)从数据应用看,器件 模型是电路仿真的重要输入,对于仿真准确度和效率起到了决定性作用,由此公司也从制 造领域切入设计领域,发展出 Spice 仿真等一系列设计类 EDA 工具。

3.1.制造类 EDA:业界黄金标准,奠定公司地位

公司以器件建模工具起家,拳头产品 BISMProPlus 成为业界黄金标准。器件模型是对半导 体元器件物理特性的精确描述,公司以器件建模工具起家,首款产品为 BISMProPlus。随着 工艺节点的提升,器件模型复杂性提升,晶圆厂需要更好的建模工具来支撑 IC 设计公司对 于高质量、高效率模型库的需求。公司的软件产品 BISMProPlus 自推出以来一直是业内的黄 金标准之一,台积电、三星、联电、格芯、中芯国际等全球知名晶圆厂均采用了公司的建 模工具。我们认为,BISMProPlus 的优势来源于两方面,1)公司创始人刘志宏在博士后工 作期间主要负责开发了 BSIM3 器件模型,该模型是过去二十年间全球 IC 设计所依赖的最主 要的器件模型,对器件模型有着极为深刻的理解;2)得益于广泛的用户基础,公司产品能 够融入全球半导体产业的循环中,并伴随工艺节点不断迭代,形成了较高的生态壁垒。

平台化发展和拓环节,打开制造类 EDA 空间。凭借建模工具带来的竞争优势,公司的制造类 EDA 工具沿着平台化和拓环节两条路径持续发展。1)平台化:自 2011 年推出 BISMProPlus 后,公司又陆续发布了用于器件模型质量检测和验证的 ME-Pro,用于高频半导体器件建模 的 MeQLab,以及自动化建模平台 SPED,完善了器件建模的产品序列;2)拓环节:除器件建 模外,公司还开始向 PDK(工艺设计套件工具)、标准单元库环节拓展,后者是晶圆厂与 IC 设计企业的沟通桥梁,其中除了器件模型外,还包括了设计规则文件、版图设计和工艺验 证文件、电学规则文件等能够描述制造工艺能力的信息。2019 年以来,公司先后推出了 PQLab、PCellLab 等一系列用于生成和验证 PDK 文件和标准单元库的工具。我们预计,随着 产品矩阵的丰富,公司制造类 EDA 工具的空间正在被持续打开,有望在现有客户中率先实现 新品导入。

收入持续增长,彰显产品生态壁垒。2018—2022 年,公司制造类 EDA 工具收入稳步增加, 由 0.3 亿元增长至 1.05 亿元,CAGR 达 36.78%。我们认为,公司制造类 EDA 工具收入能够维 持增长,主要源于三点:1)EDA 工具主要采用固定期限授权的模式,具备复购率高的特点, 且该工具软件具备完善的客户生态,替代难度大;2)公司在过去几年逐步丰富了制造类 EDA 的产品矩阵,并实现产品导入,带来业绩增量;3)国产替代加速,尤其是境内晶圆产 能快速扩张,为制造类 EDA 带来新增需求。

3.2.半导体器件性能测试系统:器件模型的数据源头,协同效应显著

测试仪器为器件建模 EDA 提供数据。从数据的流向来看,器件建模所需的数据来需要半导体 器件测试仪器的协助,对器件在各个工作状态和工作环境下的电学特性进行测量,是晶圆 厂进行新工艺开发时的必备工具。在建模工具实现头部客户导入后,公司顺势推出了首款 测试仪器 9812DX,主要用于高精度的低频噪声测试;而后又通过并购博达微,新增半导体 参数测试仪器 FS-Pro。除硬件外,公司的测试仪器业务也涵盖了配合仪器使用的软件,如 NoiseProPlus、Fastlab 等。

协同效应显著,营收高速增长。公司测试仪器业务自 2018 起产生收入,2022 年实现营收 0.62 亿元,2019-2022 年的营收增速分别为 755%/315%/87%/35%。我们认为公司测试仪器业 务的高增主要源于协同效应。1)渠道的协同:公司 9812 系列测试仪器的客户主要为晶圆厂, 与建模工具的核心客户大体一致,即可以实现渠道复用;2)产品的协同:得益于工具链间 的内生优化,同时采用公司的器件建模 EDA 和测试仪器能够获得更高效和更优化的数据测量、 分析和建模流程;3)并购的协同,公司 2019 年收购博达微之后,新增半导体参数测试仪器 FS-Pro,实现了从极低频率(0.001Hz)到高频(10MHz)的有效覆盖,提升了产品竞争力。

3.3.设计类 EDA:以仿真为基,内外并举,拓展全流程工具

3.3.1 仿真工具具备全球竞争力,成长性高

依靠器件模型的深厚积累,公司切入设计类 EDA 工具。公司设计类 EDA 主要用于大规模集 成电路的电路仿真和验证。随着集成电路设计的复杂程度提升,仿真的重要性愈发凸显, 公司的仿真工具主要聚焦在晶体管级电路仿真和验证,即仿真中所使用的电路模型都是最 基本的元器件,其精度高,但耗时较长。所以此类仿真工具一方面需要器件模型足够复杂, 来准确反应元器件的电学特性,以提升仿真的精度;另一方面又需要模型足够简化,以便 进行数值求解,从而压缩仿真时间。我们认为,器件模型对于电路仿真准确度和效率起到 了决定性作用,公司对于器件模型的深厚积累,是其能够从制造类 EDA 顺利切入设计类 EDA 的核心优势。

仿真验证类工具种类持续丰富,覆盖主流场景和电路种类。当前公司仿真验证有关的EDA 工 具可以分类两类。一类是仿真工具,例如 NanoSpice 系列,其中包括了 NanoSpice、 NanoSpice Giga、NanoSpice Pro、NanoSpice MS 四款工具,分别满足不同精度和速度,或 不同电路种类的仿真需求。例如 NanoSpice 拥有最高的仿真进度,NanoSpice Pro 可以加快 仿真速度,而 NanoSpice MS 则适用于混合信号仿真解决方案。另一类是配套使用的验证类 工具,比如预测芯片的可靠性和良率的 NanoYield,以及配合 NanoSpice 系列仿真器而开发 和优化的波形查看工具 NanoWave。

仿真类工具高成长,彰显全球竞争力。凭借在器件模型上的深厚积累,自 2013 年发布首款 产品 NanoSpice 后,公司的仿真类产品迅速彰显出较强的全球竞争力,尤其是在存储器芯片 领域,得到了三星电子、SK 海力士、美光科技、长鑫存储等国内外领先存储器厂商的广泛 使用,另外还被 Lattice、Microchip、ROHM 等国内外领先的半导体厂商在量产中采用。与 此同时,得益于仿真类工具在上述客户中的快速导入,公司设计类 EDA 工具的收入也呈快速 增长态势,从 2018 年的 0.14 亿元增长至 2022 年的 0.78 亿元,CAGR 超过 50%,展示出了较 高的成长性。

3.3.2 Nano Designer 推出,剑指全流程工具

Nano Designer 推出,剑指全流程工具。2022 年 8 月,公司宣布其首款 EDA 全流程的平台产 品 NanoDesigner 正式发布,为存储器电路、模拟电路等定制类芯片设计提供完整的 EDA 全 流程,致力于提升客户的设计效率,并通过 DTCO 平台推动电路设计和工艺开发的协同优化, 提升集成电路产品的 PPA、良率和可靠性等核心竞争力。我们认为,NanoDesigner 的推出标 志着公司的 EDA 软件从点工具走向全流程方案。从发展路径来看,公司选择了先突破关键环 节的 EDA 工具,在优势产品形成国际领先地位后,再针对定设计应用领域推出全流程方案的 模式,在路径上与 Keysight、ANSYS 等厂商更为类似。从对标产品来看,Nano Designer 属 于定制电路的全流程工具,类似于 Synopsys 旗下的 Custom Design Platform,或 Cadence 旗下的 Virtuoso+Spectre,适用范围广,拥有广阔的市场空间。

存储领域有望成为 Nano Designer 的最佳落地场景。公司在全流程领域的优势在于对 DTCO (设计-工艺协同优化)方法学的深刻理解。DTCO 是一种推动集成电路设计与制造领域深度 高效联动的方法学,其核心价值是优化,一方面能优化流程,通过减少 PDK 和标准单元库的 生成时间,加快工艺开发和芯片设计过程的迭代,缩短产品上市时间;另一方面能优化结 果,通过在半导体特性测试仪器产品中嵌入良率及可靠性的测试方法和模块,获取良率、 可靠性、噪声等特性数据,提高产品的性能和良率。我们认为,由于存储领域普遍采用了 IDM 模式,更需要晶圆制造与集成电路设计之间的高效沟通,有望成为公司 DTCO 的最佳落 地场景。

4.如何看待公司的成长性:修正对于市场空间的预期差

当前,市场对于公司最大的预期差在于行业空间,即部分投资者认为公司仅聚焦于器件建 模这一利基市场,天花板较低。但我们认为,公司不论是在制造类 EDA 中的拓环节,还是在 设计类 EDA 中布局全流程工具,均在持续打开市场天花板。

4.1.增量工具叠加增量需求,制造类 EDA 仍具备可观空间

我们认为,公司制造类 EDA 后续的增长动力主要来自于两方面: 1)新工具打开的增量市场空间。2019 年以来,公司先后推出了 PQLab、PCellLab、 NanoCell 等一系列用于生成和验证 PDK、标准单元库文件的工具。根据公司招股书,制造类 EDA 共分为工艺平台开发阶段和晶圆生产阶段,其中工艺平台开发阶段又可细分成半导体器 件/制造工艺设计、器件建模、PDK 生成与验证三大环节。由此可见,随着公司 PDK 文件生 成工具的推出,公司所能触及的市场空间将出现增量,根据公司招股书,2021 年全球制造 类 EDA 工具的市场容量约为 6.5 亿美元,远大于公司现有收入体量。此外根据年报,公司计 划于 2023 年推出面向可制造性设计(DFM)的 EDA 工具,搭建设计与制造之间的桥梁,通过简 化、优化、改进芯片设计,降低晶圆生产制造成本,在此基础上,逐步建立针对工艺开发 和制造的制造类 EDA 全流程解决方案。

2)国内晶圆厂的持续扩产。根据集微咨询,我国大陆地区 12 英寸晶圆厂数量将从 2021 年 的 20 座扩张至 2025 年的 39 座,产能扩张速度显著高于全球水平。另一方面,器件建模和 PDK 文件生成的需求与晶圆厂的产能呈正相关关系,以中芯国际为例,其对于公司的收入贡 献从 2018 年的 500 万元提升至 2020 年的 1376 万元,增幅明显。当前,国内头部晶圆厂, 如中芯国际、华虹半导体、华润微电子等均为公司客户,结合公司在境内头部客户中较高 的市占率,我们预计公司制造类 EDA 将持续受益于国内晶圆厂的产能扩张。

4.2.设计类 EDA 面向核心需求,有望受益于国产替代

对标 Cadence Spectre,渗透率仍存在较大差距。公司的 NanoSpice 系列仿真主要用于模拟 电路,全定制数字电路,混合信号电路的仿真验证,是芯片设计过程中的核心工具,国际 市场中的相关玩家包括 Cadence、Synopsys、西门子 EDA、Silvaco、华大九天等,竞争相对 激烈。目前,该领域的主流工具为 Cadence 的 Spectre 平台,根据 Solido Design Automation 对北美芯片设计工程师的问卷调查显示,Cadence Spectre 是 SPICE 仿真市场中 渗透率最高的工具,达 67%;Synopsys 的仿真工具次之,渗透率达 47%;相较之下,公司的 SPICE 仿真工具仅为 2%,存在显著的渗透率差距。

境内潜在客户群规模庞大,有望充分受益于国产替代加速。根据中国半导体行业协会数据, 我国芯片设计企业数量由 2015 年的 736 家增长至 2022 年的 3243 家,复合增长率达 23.6%, 从规模来看,其中年销售额过亿元的设计企业达 566 家,员工数超过 100 人的设计企业达 532 家。由此可见,公司 Spice 仿真工具的潜在客户群规模巨大。根据公司招股说明书, 2021 上半年,公司电路仿真及验证 EDA 工具的授权客户数量为 29 家,仅占据了一小部分境 内的设计公司。因此我们预计,随着正版化率的提升,以及国内设计公司对于供应链多元 化的进一步追求,公司有望充分受益于国产化加速,实现对海外主流 EDA 工具的替代。

4.3.从存储切入,全流程工具突破生态壁垒可期

从存储切入,全流程工具突破生态壁垒可期。纵观当前国产EDA工具,现阶段大都停留在技 术突破阶段,而长期来看,突破行业生态壁垒才是所有国产 EDA 公司面临的最终挑战。我 们认为,公司 2022 下半年推出的 Nano Designer 是对于这一挑战的回应。首先,Nano Designer 突破了以往 EDA 工具关于数字和模拟的划分,而是基于自身在 Spice 仿真领域的 优势,聚焦于存储全流程,属于流程和方法学上的创新。其次,我国在存储芯片领域相对 有优势,为公司打造独有的区域型生态圈提供了坚实的基础;再者,Nano Designer 属于平 台型产品,是公司 DTCO 理念的载体,除了自身新产品的研发,公司也通过上下游的布局, 如加入无锡半导体存储产业生态圈联盟,通过参与 EDA 产业链方向的专项产业投资平台等, 来共建基于 DTCO 理念的 EDA 生态圈。我们认为,Nano Designer 有望成在设计领域重现公 司此前在制造类 EDA 中取得的成就,突破行业生态壁垒,从而取得跨越式发展。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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