华大九天研究报告：国产突破华年大鹏展翅九天

华大九天研究报告：国产突破华年，大鹏展翅九天1华大九天：国产龙头EDA工具供应商1.1华大九天：国产EDA龙头，模拟全流程工具供应商华大九天创立于2009年，公司主要从事EDA工具软件的开发、销售及相关服务。EDA是ElectronicDesignAutomation的简称，即电子设计自动化。运用EDA技术形成的工具称为EDA工具。EDA工具是集成电路设计、制造、封装、测试等工作的必备工具，是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。随着集成电路产业的快速发展，设计规模、复杂度、工艺先进性等不断提升，EDA工具的作用更加突出，已成为提高设计效率、加速产业技术进步与革新的关键因素。在集成电路设计环节，EDA工具根据模拟电路和数字电路的不同特点，分为用于模拟电路设计的EDA工具和用于数字电路设计的EDA工具。另外，平板显示电路的设计环节也需要相应的平板显示电路设计EDA工具支撑；集成电路制造环节，除了需要和工艺设计相关的如工艺开发，良率优化等相关EDA工具之外，也需要模拟设计和数字设计相关的EDA工具辅助。公司主要销售的EDA工具软件覆盖上述四种，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。此外，公司还为集成电路设计和制造客户提供技术开发服务。服务内容主要包括晶圆制造工程服务，主要涉及测试芯片设计、半导体器件测试分析、器件模型提取、单元库设计及存储器编译器开发服务等。目前公司已成为国内该领域领先的服务提供商，为多个制造和设计企业提供了相关服务。公司自设立以来一直从事EDA工具软件的开发、销售及相关服务，不断积累与增强自身研发技术实力，并准确把握了行业技术发展方向，已成为目前国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力领先的EDA工具提供商。1.2主营业务快速增长，研发投入维持高位公司主业聚焦EDA工具，营收快速增长。公司收入及增长主要来源于主营业务，即提供EDA工具软件销售和技术开发服务。2018年至2021年，公司营业收入分别为1.51亿元、2.57亿元、4.15亿元、5.79亿元，复合增长率为56.52%；

其中，公司主营业务收入占比分别为94.87%、98.50%、97.92%及98.02%。公司营收的快速增长，一方面受益于EDA行业持续增长，另一方面，也源自公司持续深耕，不断拓展新客户，提升在国内的市场份额。公司主营业务收入存在较为明显的季节性特征。2018-2022年，第四季度收入占主营业务收入的比重分别为58.40%、61.16%、61.39%和40.67%。公司客户主要为国内外知名集成电路设计企业、晶圆制造企业和平板厂商，在第四季度，客户往往出现集中采购。此外，公司在下半年验收、结算的技术开发服务项目收入较多，因此，公司第四季度的收入相对较高。公司具备较高的盈利能力和持续发展的空间。公司与国内外主要集成电路设计企业、晶圆制造企业、平板厂商建立了良好的业务合作关系，并通过持续的技术优化和产品迭代稳定与深化客户合作。2018-2021年，公司分别实现归母净利润0.49亿元、0.57亿元、1.04亿元、1.39亿元，年复合增长率为41.56%。因主营业务收入结构变化，2018-2021年公司毛利率有所下降，但始终保持在较高水平。2018-2021年，公司主营业务中毛利率较低的技术开发服务业务营收占比逐年增加，且技术开发服务业务毛利率自身也存在一定下降。2018-2021年，公司主营业务毛利率分别为95.35%、88.65%、88.68%和89.36%，虽呈下降趋势，但仍保持在较高水平，表明公司主营业务产品具有较强的竞争力，主营业务具有较为持续的盈利能力。随着业务扩张和营业收入的增加，公司2018-2021年费用金额整体呈上升趋势，但由于营业收入的增长幅度超过了期间费用的增长幅度，故2018-2021年费用率占比有所下降，分别为90.54%、89.25%、75.58%和81.89%，公司经营的规模优势开始凸显。公司研发费用始终保持在较高水平，且研发费用绝对值保持持续上升趋势。2018至2021年，研发费用分别为7509.81万元、1.35亿元、1.83亿元和3.05亿元，复合增长率为59.47%，占营业收入的比重分别为49.81%、52.50%、44.22%和52.57%。2020年占营业收入的比重略有下降，主要原因为前期公司的研发投入成效显著，2020年营业收入的增长幅度超过了研发费用的增长幅度。持续、大量的研发投入，使公司拥有领先的核心技术和可持续研发体系优势。公司掌握较为先进的、关键性、基础性EDA工具软件技术，并通过自主研发创新不断将技术积累转化为多项专利技术和技术秘密，能够保证公司业务经营的独立性、完整性及其技术服务的安全可靠性。截至2021年12月31日，公司共拥有已授权发明专利150项。1.3大基金参投，高管履历丰富公司股权结构相对分散，无控股股东及实际控制人。公司持股5%以上股东为中国电子有限、九创汇新、上海建元、中电金投、国家集成电路产业投资基金和中小企业基金。其中，中国电子有限及中电金投合计持有公司39.62%的股权，其他股东股权较为分散且均未超过30%。国家集成电路产业投资基金参与投资的企业大多为国家集成电路产业的战略核心企业，凸显了华大九天在半导体产业链中的战略地位。公司高管行业经验丰富。公司初始团队部分成员曾参与设计了中国第一款具有自主知识产权的EDA工具——“熊猫ICCAD系统”。公司高管均出身名校，既有技术出身的优秀工程师，又不乏优秀的管理人才。EDA行业属于智力密集型行业，EDA专业人才是EDA发展的关键因素。公司建立了科学规范的人力资源管理制度以保障研发人员的成长。截至2021年12月31日，公司总人数660人，员工中博士学位人数为51人，硕士学位人数为351人。公司研发与技术人员数量达494人，研发与技术人员占公司总人数比例达74.85%。在人力资源方面的大量投入，极大缩短了公司产品的研发周期，提高了产品技术水平和竞争优势。2EDA行业"小而精"，市场规模稳步增长2.1集成电路产业核心环节，市场规模持续扩张集成电路产业链主要包括：上游支撑层、中游制造层及下游应用层等。EDA工具软件的开发、销售及相关服务，属于集成电路产业链上游支撑层中的软件供应商，是整个集成电路产业的核心环节之一。除了集成电路设计环节，EDA工具软件还应用于集成电路制造、封装和测试等环节。EDA行业的上游主要包括硬件设备、操作系统、开发工具及其他辅助性软件等供应商。EDA行业的下游主要包括集成电路设计、制造、封测企业，也包括部分各应用领域的系统厂商或设备制造商。EDA行业衔接集成电路设计、制造和封测，对行业生产效率、产品技术水平有重要影响。EDA工具技术的进步和应用一直以来是推动芯片设计成本保持在合理范围的重要方式，根据加州大学圣迭戈分校AndrewKahng教授在2013年的推测，2011年设计一款消费级应用处理器芯片的成本约4000万美元，如果不考虑1993年至2009年的EDA技术进步，相关设计成本可能高达77亿美元，EDA技术进步让设计效率提升近200倍。EDA杠杆效应较大，是集成电路产业乃至全球数字经济的基石。从市场规模来看，根据SEMI的数据，2020年全球EDA行业市场规模为114.67亿美元，支撑着年产值几百亿美元的IC设备行业、年产值几千亿美元的IC制造行业、年产值几万亿美元的电子产业、以及年产值几十万亿美元的数字经济。EDA是这条倒金字塔型产业链的基石，是集成电路、电子信息、乃至全球数字经济的赋能者。如果EDA产业基础不牢，包括集成电路设计企业在内的全球集成电路产业必将受到重大影响，由EDA工具、集成电路、电子系统、数字经济等构成的倒金字塔产业链结构稳定将面临巨大挑战。EDA行业的市场状况与集成电路设计业的发展状况紧密相关。每年EDA市场表现情况与IC设计企业营收状况具有高度一致性，芯片制造工艺不断演进，而新材料、新工艺相关的下一代制造封测EDA技术将给集成电路性能提升、尺寸缩减带来新的发展机遇。全球EDA市场规模稳步增长。近年来，随着半导体集成电路技术的迅速发展，全球芯片设计、制造中对EDA工具需求加大，EDA市场规模逐年递增。根据SEMI的数据，2020年全球EDA市场规模为114.67亿美元。同比增速为11.62%，2012-2020年复合增速为7.28%。在我国集成电路产业保持高速增长的大背景下，根据赛迪智库数据，2018-2020年，我国EDA行业总销售额分别约为44.9亿元、55.2亿元和66.2亿元，实现连续增长。其中，2020年我国自主EDA工具企业在本土市场营业收入约为7.6亿元，同比增幅65.2%。分地区来看，北美地区不仅是EDA工具的最大市场，也是EDA技术最为发达的地区，目前美国EDA企业引领全球EDA工具技术并占据垄断地位。根据赛迪智库数据统计，在2020年全球各地区EDA市场销售额方面，北美约占40.9%，亚太地区约占42.1%，欧洲地区约占17%。2.2份额集中三巨头，中国EDA行业曲折发展EDA行业市场集中度较高，全球EDA行业由新思科技（Synopsys）、铿腾电子（Cadence）与西门子

EDA垄断，上述三家公司属于具有显著领先优势的第一梯队。华大九天与其他几家企业，凭借部分领域的全流程工具或在局部领域的领先优势，位列全球EDA行业的第二梯队。第三梯队的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的差距。CR3占据全球EDA市场77.7%份额，行业垄断特征明显。经过30余年的发展整合，全球EDA行业呈现较为明显的寡头垄断特征，根据赛迪智库数据，2020年行业前三大巨头新思科技（Synopsys）、铿腾电子（Cadence）与西门子

EDA

（原MentorGraphics）占据全球约77.7%的市场份额。我国自主EDA软件虽然发展较早，但由于受到西方禁运、特定时期没有受到足够的支持等因素，发展历程曲折而缓慢，国产EDA厂商市场占比仍然较小。新思科技、铿腾电子和西门子

EDA三巨头能够提供全套的芯片设计EDA解决方案，但在不同的领域各具优势。其中新思科技的产品线最为全面，它的优势在于数字前端、数字后端和验证测试；铿腾电子的优势在于模拟和混合信号的定制化电路和版图设计；西门子EDA在物理验证领域优势较为突出，在印制电路板方面也有一定优势。EDA三巨头几乎在所有细分领域都有产品涉及，而EDA行业入门门槛高，成本弹性大，对性能依赖性强，中国本土的EDA公司若想突围十分困难。因此，对于国内EDA市场，目前仍由国际三巨头占据绝对主导地位。根据赛迪智库数据，2020年国内EDA市场销售额约80%由国际三巨头占据。国内EDA供应商目前所占市场份额较小。其中，华大九天占国内2020年EDA市场约6%份额，紧随国际三巨头之后，成为国内市场第四大EDA工具企业。国内EDA行业起步较晚且发展较为曲折。上世纪八十年代中后期，国内开始投入EDA领域的研发。20世纪70至80年代，由于巴黎统筹委员会对中国实施的禁运管制，中国无法购买到国外的EDA工具，中国开始进行EDA技术的自主研发与攻关，并在1988年启动国产EDA工具“熊猫系统”的研发工作。90年代初，公司初始团队部分成员研发成功了中国历史上第一款具有自主知识产权的EDA工具——“熊猫ICCAD系统”，填补了我国在这一领域的空白。然而在此之后国外解除了对我国EDA工具的封锁，国外EDA工具大量进入中国，缺少政策和市场支持的国内EDA工具研发和应用陷入低谷，这种情形也导致了国内集成电路产业对国外EDA工具的重度依赖。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（2006-2020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优秀的公司。至此，中国本土EDA企业开始进入市场的主流视野。国内EDA企业尚难提供全流程产品，使下游用户青睐海外厂商。国内EDA企业目前还难以提供全流程的EDA产品，无法和海外厂商全套的芯片设计EDA解决方案竞争，导致国内下游用户在使用EDA软件时不得不依赖于海外厂商。但国内EDA软件在项目定制化、产品兼容性等方面优势开始逐步显现，特别在产品工艺、技术分析等细分领域具有优势，个别点工具功能强大，拥有多项EDA软件技术、工具和特定领域的全流程设计。2.3新需求带动EDA发展，AI和云技术带来新契机在后摩尔时代，由“摩尔定律”驱动的芯片集成度和复杂度持续提升将为EDA工具发展带来新需求，为EDA工具发展指明新方向。在设计方法学层面，EDA工具的发展方向主要包括系统级或行为级的软硬件协同设计方法、跨层级芯片协同验证方法、面向设计制造与封测相融合的设计方法和芯片敏捷设计方法等四个方面。此外，在后摩尔时代，芯粒（Chiplet）技术已成为重要的发展方向。芯粒技术将不同工艺节点和不同材质的芯片通过先进的集成技术（如3D集成技术）封装集成在一起，形成一个系统芯片，实现了一种新形式的IP复用。这一过程需要EDA工具提供全面支持，促进EDA技术应用的延伸拓展。后摩尔时代技术从单芯片的集成规模、功能集成、工艺、材料等方面的演进驱动着EDA技术的进步和其应用的延伸拓展。随着IC设计复杂度的提升，新工艺的发展，EDA行业有非常大的发展空间，云计算+EDA、人工智能+EDA是目前产业两大发展方向。人工智能技术将在EDA领域扮演更重要的角色。一方面伴随芯片设计基础数据规模的不断增加、系统运算能力的阶跃式上升，人工智能技术在EDA领域的应用出现了新的发展契机。另一方面，芯片复杂度的提升以及设计效率需求的提高同样要求人工智能技术赋能EDA工具的升级，辅助降低芯片设计门槛、提升芯片设计效率。使用AI设计芯片，能够利用强化学习，优化芯片的功耗、性能和面积大小，还能解决针对特定应用程序以及系统所有维度的快速定制芯片：硬件（物理）、软件（功能）、可制造性和架构（形式）。随着AI接管更多任务，以往负责设计少量晶体管的开发者，现在可能负责设计更大芯片中的10亿个晶体管。这样就能够在更短的时间内设计出更快的芯片，改变芯片的架构，将芯片性能提高10倍、100倍甚至是1000倍。云技术在EDA领域的应用也日趋深入。伴随EDA云平台的逐步发展，云技术在EDA领域的应用第一可以有效避免芯片设计企业因流程管理、计算资源不足带来的研发风险，保障企业研发生产效率；第二可以有效降低企业在服务器配置和维护方面的费用，让企业根据实际需求更加灵活地使用计算资源；第三可以使芯片设计工作摆脱物理环境制约，尤其在新冠疫情带来的居家办公需求下令EDA云平台发挥了重要作用；第四有助于EDA技术在教育领域的推广和应用，支持设计人才培养等相关工作。3历史积累显优势，国产替代正当时3.1聚焦EDA工具研发，全流程工具国内领先公司自成立以来，始终专注于EDA领域，积累了丰富的产品和技术经验，并树立了良好的市场形象和客户口碑。公司以EDA工具软件为核心，围绕集成电路设计和晶圆制造等客户多种需求，为客户提供EDA解决方案。公司在模拟电路设计、平板显示电路设计领域已实现了全流程工具的覆盖，在数字电路设计和晶圆制造领域的部分工具也形成了独特的技术优势。公司储备了大量的知识产权、非专利技术、工具产品等技术成果，在EDA工具软件及相关服务领域形成了行业领先的技术优势，且部分产品和技术已达国际领先水平。公司是我国唯一能够提供模拟电路设计全流程EDA工具系统的本土EDA企业。该EDA工具系统包括原理图编辑工具、版图编辑工具、电路仿真工具、物理验证工具、寄生参数提取工具和可靠性分析工具等，为用户提供了从电路到版图、从设计到验证的一站式完整解决方案。公司模拟电路设计全流程EDA工具系统主要客户群体为集成电路设计企业，包括从事模拟芯片设计和大规模系统级芯片设计的企业，主要用于模拟芯片和系统级芯片中模拟电路模块的设计和验证。模拟芯片和系统级芯片被广泛应用于计算机、网络通讯、数据中心、照明、家用电器、智能家居、消费类电子等领域。公司目前主要既有模拟电路设计全流程EDA工具系统中，部分工具达到国际领先水平，但整体尚未支持16nm及以下先进工艺制程。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，与已支持5nm先进工艺的同类领先工具仍存在一定差距。模拟芯片具有生命周期长、对先进工艺制程依赖低的特点，更关注性能指标、可靠性和成本，因此通常采用更稳定的成熟工艺制程。目前大部分模拟芯片产品仍在使用28nm及以上的成熟工艺制程。因此，从工艺支持角度讲公司既有模拟电路设计及验证工具已可以满足大部分模拟设计客户的制程需要。公司的数字电路设计EDA工具为数字电路设计的部分环节提供了特色解决方案，具体包括单元库特征化提取工具Liberal、单元库/IP质量验证工具Qualib、时序仿真分析工具XTime、时序功耗优化工具XTop以及版图集成与分析工具Skipper等。公司目前在数字电路EDA领域仅覆盖数字电路设计的部分流程，尚未实现全流程工具覆盖。整体来看，公司已发布的数字电路设计EDA工具中，除个别工具外均达到国际领先水平，可支持5nm量产工艺制程。平板显示电路设计与模拟电路的设计理念、设计过程和设计原则有一定的相似性。公司在已有模拟电路设计工具的基础上，结合平板显示电路设计的特点，开发了全球领先的平板显示电路设计全流程EDA工具系统。公司针对晶圆制造厂的工艺开发和IP设计需求，提供了相关的晶圆制造EDA工具，包括器件模型提取工具、存储器编译器开发工具、单元库特征化提取工具、单元库/IP质量验证工具、版图集成与分析工具以及模拟电路设计全流程EDA工具等，为晶圆制造厂提供了重要的技术支撑。公司EDA产品与国际先进水平技术相比在应用市场规模上差距仍较大。国内市场上，根据智研咨询数据，2020年国际EDA巨头新思科技和铿腾电子分别占据国内EDA市场约29.1%和32.0%的市场份额，公司仅占国内EDA市场5.9%的市场份额。全球市场上EDA巨头的市场规模优势更为显著。全球EDA市场来看，国际巨头新思科技、铿腾电子和Mentor三巨头市场规模占比超过90%以上，头部效应明显。从国内EDA企业的整体情况来看，国内厂商尚未如国际三大家一样实现EDA全流程、全细分领域的覆盖。华大九天在EDA领域拥有多年的积累，能够提供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，拥有多项全球领先技术。华大九天在业务规划上致力于实现EDA全流程、全细分领域的覆盖，目前在这一目标上已与国内其他厂商拉开了明显差距。3.2厚积薄发，国产替代正当时公司相关产品和服务主要应用于集成电路设计及制造领域，下游客户主要包括集成电路设计企业、晶圆制造企业、平板厂商等。2021年，公司前5大客户分别为K1、上海华虹（集团）有限公司、中国电子集团、中芯国际集成电路制造有限公司和北京智芯微电子科技有限公司。其中K1和上海华虹连续三年均成为公司前五大客户。2018-2021年，公司向前五名客户的销售金额分别为0.81亿元、1.40亿元、2.08亿元和2.63亿元，占营业收入的比例分别为53.98%、54.48%、50.07%和45.40%。公司不存在向单个客户销售的比例超过营业收入50%的情况，对单一客户不存在较大依赖。公司把握国产替代良机，实现高速增长。公司EDA软件销售收入增长主要来源于模拟电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具和晶圆制造EDA工具的增长。其中模拟电路设计全流程EDA工具系统和数字电路设计EDA工具的收入增长主要来源于IC设计公司，主要系以K1及其关联方为代表的国内主流IC设计公司收入的大幅上升，及客户数量的不断增加。晶圆制造EDA工具的增长主要来源于以中芯国际集成电路制造（上海）有限公司为代表的晶圆制造公司的收入上升。公司主要采购需求为委托开发、房租物业、软硬件设备、外购产品、测试服务、技术服务。2018-2021年，公司向前五名供应商的采购金额分别为1900.62万元、2873.43万元、1.83亿元和1.57亿元，占采购总额的比例分别为45.18%、30.30%、65.95%和54.48%%。主要供应商变动较为频繁且采购金额变动较大，主要原因系委托开发、技术服务的采购需求受公司产品研发需求所决定，具有针对性和偶发性，公司主要供应商所擅长的业务类型存在差异所致。公司不存在向单个供应商的采购占采购总额的比例超过50%的情况，不存在依赖特定供应商的情形。4募投项目分析：打造国际领先EDA供应商公司拟向社会公众公开发行人民币普通股（A股）10859万股，占发行后总股本的20%。公司拟募集资金约25.51亿元，均用于EDA领域关键技术的升级与开发，重点围绕技术创新领域开展。具体包括：对现有EDA工具的功能、性能、容量及易用性等进行升级改造，提升工具的技术水平和应用水平；开发新产品和新技术，填补国内EDA核心工具领域的空白，解决EDA工具核心技术受制于人的问题；招募EDA领域专业人才，完善研发队伍建设，提升公司技术创新软实力。4.1电路仿真及数字分析优化EDA工具升级项目本项目将在公司原有电路仿真及数字分析优化工具的基础上，通过租赁场地、购置相关软硬件及扩充研发团队等方式，对电路仿真工具、单元库特征化提取工具、单元库/IP质量验证工具、高精度时序仿真分析工具、时序功耗优化工具和版图集成与分析工具等产品进行功能与性能优化，并加强产业化推广。本项目的顺利实施将加深公司电路仿真和数字分析优化工具的技术积累，增强工具的核心竞争力，提高公司收入规模和产品盈利水平。4.2模拟设计及验证EDA工具升级项目本项目将在现有模拟电路设计及验证技术基础上，重点优化升级模拟电路设计及验证产品和技术以满足对先进工艺的支持，扩展既有产品功能以覆盖更多设计场景和实用需求，同时对工具现有的功能、性能、容量、易用性等进行进一步的升级改造。本项目的实施有助于公司进一步增强技术积累和竞争优势，提高收入规模和盈利水平，提升核心竞争力，加速全流程平台的国产替代进程。4.3面向特定类型芯片设计的EDA工具开发项目本项目在现有技术的基础上，将通过购置研发设备，改善研发环境，扩充研发团队等方式进行面向存储器芯片设计、射频芯片设计及光电芯片设计领域的EDA全流程工具开发，扩展公司在更多芯片设计领域的产品布局，增强公司竞争力。本项目的实施将填补国产EDA工具在存储器、射频和光电全流程设计领域的空白，打破国外产品对该领域的垄断，提升国产EDA的替代能力。4.4数字设计综合及验证EDA工具开发项目本项目将基于公司EDA技术积累，通过购置研发设备，改善研发环境，扩充研发团队等方式进行面向数字芯片设计的综合和验证类核心主流程工具开发，形成一套面向数字电路设计的综合和验证解决方案，进一步完善公司在数字电路设计EDA领域的布局，提升公司在数字电路设计EDA领域的竞争能力。项目将重点研发面向数字电路设计的逻辑综合、逻辑仿真、静态时序分析和物理验证等工具。项目的实施将有效缓解我国数字电路设计EDA工具受制于人的局面，有力支持下游厂商对国产数字EDA工具的需求，提升公司在该领域的产品竞争力。项目总投资5.67亿元。5盈利预测1、全流程EDA工具系统：公司模拟电路设计全流程EDA工具系统主要用于模拟芯片设计和大规模系统级芯片设计。模拟芯片主要包括电源管理类芯片和信号链芯片，系统级芯片包括网络芯片、智能手机处理器芯片等。模拟芯片和系统级芯片被广泛应用于计算机、网络通讯、数据中心、照明、家用电器、HYPERLINK"/S/SZ399996?from=status_st