2022年芯片EDA行业研究报告

2022年芯片EDA行业研究报告

导语

数模混合IC中通常模拟电路是核心，数字电路用来控制模拟

电路实现特定的算法。在IC设计部分，EDA软件主要有模拟

IC和数字IC的两大类设计软件。

LEDA是“半导体皇冠上的明珠”

1.1.EDA是用于IC设计生产的工业软件

EDA是用来辅助超大规模集成电路设计生产的工业软件。EDA全

称是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation),是指

用于辅助完成超大规模集成电路芯片设计、制造、封装、测试

整个流程的计算机软件。随着芯片设计的复杂程度不断提升，

基于先进工艺节点的集成电路规模可达到数十亿个半导体器

件，不借助EDA已经无法完成芯片设计。EDA与产业链结合愈加

紧密，已经成为提高设计效率、加速技术进步的关键推手。

EDA几乎涉及集成电路的各个方面。在设计生产流程方面，EDA

被应用在芯片系统的设计、制造、封装、测试全流程，涉及给

芯片设计公司使用的设计类软件和给晶圆厂使用的晶圆制造软

件等。从电子系统层级上看，EDA包括芯片、多芯片模块和印制

电路(PCB)板多个层级。

图1:EDA涉及集成电路的各个方面

EDA

数据来源：《超大规模集成电路物理设计》，CSDN,东吴证券研究所

EDA杠杆效应、经济效应显著。根据ESDAHiance和WSTS数

据，2020年全球EDA市场规模仅为115亿美元，却撬动着4404

亿美元市场规模的半导体行业。一旦EDA这一产业链基础出现

问题，整个集成电路产业都会受到重大影响，EDA行业也是最容

易被外国“卡脖子”的关键领域。此外，EDA对于节省芯片设计

成本有着举足轻重的作用。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4,000万美元，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。以新思科技

(Synopsys)2021年8月推出的EDA设计平台DSO.ai为例，

通过引入人工智能，芯片设计中不需要去完整模拟无数次可能

的布局，可以让芯片设计在研发成本上减半，研发时间甚至也

可以从24个月减少到2周。

1.2.EDA的分类

针对不同种类芯片，EDA有不同的工具。集成电路芯片

(IntegratedCircuitChip,简称IC)从结构上可以分为数字

IC、模拟IC和数模混合IC。数字IC指用于传递、加工、处理

数字信号(0或1的非连续信号)的IC。模拟IC指处理连续性

的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的IC。数模混合IC指

同时包含模拟电路部分和数字电路部分的IC。数模混合IC中通

常模拟电路是核心，数字电路用来控制模拟电路实现特定的算

法。在IC设计部分，EDA软件主要有模拟IC和数字IC的两大

类设计软件。

从设计步骤上芯片设计分为前端设计和后端设计。前端设计和

后端设计并没有统一严格的界限，根据具体公司和产品会略有

不同。一般来讲用设计的电路实现想法就是前端设计；将设计

的电路制造出来，在工艺上实现想法就是后端设计。这就好比

修盖房屋，建筑设计图就属于前端设计，设计出房子的外部造

型和内部结构；建筑施工图属于后端设计，细化到建筑施工的

步骤、方法和材料的用量、选择。

图3:芯片设计层级

行为级定义电路的功能和外部特性，将点分为若

干个抽象的功能模块。

电路要描述成相互连接的若干个典型逻辑

系统级精

部件和控制其数据传输的状态机。

度

使用硬件描述语言完成，数字电路都是由寄存器提

RTL级和寄存器之间的组合逻辑电路实现的，寄存器用

来保存数据，组合电路用于传榆数据。升

门级描述的电路元件基本是门或与此同级别的

元件。

晶体管级描述的电路元件为最基础的晶体管。

数据来源：CSDN,东吴证券研究所

从设计维度上芯片设计可以分为五个层级。设计类EDA工具根

据设计方法学的不同，按照设计层级自上而下，可进一步细分

为行为级、系统级、RTL级、门级、晶体管级EDA工具。各层级

EDA工具的仿真和验证精度依次提升、速度依次降低，其拟实现

的目标和应用场景也有所不同。例如高层级的系统和行为级仿

真和验证主要适用于产品设计早期的原型验证，评估产品原型

的性能和功能；最底层的晶体管级仿真和验证则主要决定了最

终产品的性能和良率。针对于大规模集成电路，设计方法往往

从系统和行为级设计开始，逐层设计、仿真、验证和实现，并

输出可以交付制造的晶体管级版图信息。

数字芯片和模拟芯片设计流程有很大不同。数字IC设计主要在

抽象级别上完成，不需要关注门/晶体管级放置和路由的细节，

对设计人员经验要求相对较低。模拟IC设计通常涉及每个电路

的个性化特点，甚至涉及每个晶体管的大小和细节，设计和验

证更为复杂，对设计人员经验要求更高。

从设计自动化程度上芯片设计又可以分为全定制、半定制设

计，全定制主要用于模拟芯片，半定制用于数字芯片。全定制

设计是指基于晶体管级，所有器件和互连版图都用手工生成的

方法。这种设计的很多工作要由人工完成，不便于直接利用现

存电路的成果，设计周期较长，成本也高。全定制设计多用于

模拟IC和数模混合ICo半定制设计是基于门阵列和标准单元

的，按用户所需功能，把成熟的、已优化的单元连接起来。半

定制设计成本低、周期短、芯片利用率低，适合于小批量、速

度快的生产，多用于数字IC。

因S:模拟芯片设计流程

规格与架

构设计

前端设计

电路设计

电路仿真

版图设计

后端设计版图验证

版图仿真

数据来源：CSDN,Synopsys官网，东吴证券研究所

正因为数字芯片在抽象级别上完成，且对自动化程度要求更

高，因此数字IC类EDA工具的技术门槛更高。

1.3.EDA的历史：从CAD到EDA

第一阶段：计算机辅助设计(CAD)时代。在集成电路应用的早

期阶段，集成电路集成度较低，设计、布线等工作由设计人员

手工完成。20世纪70年代中期开始，随着芯片集成度的提高，

设计人员开始尝试将整个设计工程自动化，使用计算机辅助设

计(CAD)进行晶体管级版图设计、PCB布局布线、设计规则检

查、门级电路模拟和测试等流程。

第二阶段：计算机辅助工程（CAED）时代。1980年卡弗尔•米

德和琳•康维发表的论文《超大规模集成电路系统导论》提出

了通过编程语言来进行芯片设计，是电子设计自动化发展的重

要标志。EDA工具也在这个时期开始走向商业化，全球EDA技术

领导厂商新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence）、西门

子EDA（2017年收购的MentorGraphics）分别于1986年、

1988年和1981年在美国成立。

第三阶段：电子设计自动化（EDA）时代。20世纪90年代以后

芯片集成度的不断提高和可编程逻辑器件的广泛应用给EDA技

术提出了更高的要求，也促进了EDA设计工具的普及和发展，

出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的EDA

技术。

第四阶段：现代EDA时代。21世纪以来，EDA工具快速发展，

并已贯穿集成电路设计、制造、封测的全部环节。对于上亿乃

至上百亿个晶体管规模的芯片设计，EDA工具保证了各阶段、各

层次设计过程的准确性，降低了设计成本、缩短了设计周期、

提高了设计效率，是集成电路产业产能、性能进步的源头，EDA

工具的发展加速了集成电路产业的技术革新。同时伴随着智能

手机、4G/5G、物联网等技术的发展，射频EDA软件迎来了发展

的黄金阶段。

1.4.EDA的未来：与先进技术结合

后摩尔时代技术演进驱动EDA技术应用延伸拓展。后摩尔时代

的集成电路技术演进方向主要包括延续摩尔定律、扩展摩尔定

律以及超越摩尔定律三类，主要发展目标涵盖了建立在摩尔定

律基础上的生产工艺特征尺寸的进一步微缩、以增加系统集成

的多重功能为目标的芯片功能多样化发展，以及通过三维封

装、系统级封装等方式实现器件功能的融合和产品的多样化。

其中，面向延续摩尔定律方向，单芯片的集成规模呈现爆发性

增长，为EDA工具的设计效率提出了更高的要求。面向扩展摩

尔定律方向，伴随逻辑、模拟、存储等功能被叠加到同一芯

片，EDA工具需具备对复杂功能设计的更强支撑能力。面向超越

摩尔定律方向，新工艺、新材料、新器件等的应用要求EDA工

具的发展在仿真、验证等关键环节实现方法学的创新。

后摩尔时代系统设计是EDA技术变化方向。在原有摩尔定律定

义下，芯片性能提升主要来自工艺和架构，但工艺制程提升接

近极限，摩尔定律显著放缓。在此背景下，汽车、人工智能等

领域的大型公司都开始定制自己的片上新系统，将其认定为自

己差异化竞争的关键因素。因此，对于EDA厂商来说，把定位

从芯片设计转换到基于软硬件协同的系统级设计是未来重要发

展方向。

AI和云技术促使EDA更加智能化和自动化。AI智能化的目标是

从现有的EDA使用过程中大幅减少芯片架构探索、设计、布局

布线等重复性、低创造性工作的人力占比，利用AI算法进行自

动架构探索、设计生成和物理设计。随着芯片设计复杂度的提

升，数据量和计算量直线上升，云技术的使用使得EDA软件能

够具有弹性计算、安全储存、快速更新等功能，从而满足大数

据量和计算量下的更高使用要求。

平台化和服务化。现有EDA是“工具和IP集合包”，未来有望

发展为EDA平台，EDA平台化将更加方便设计、制造、测试、封

装上下游产业链相互沟通，共享资源。同时EDA平台有望链接

不同的设计、制造等厂商的横向链接，促进生态建设。虽然智

能化不断提升，但仍需要人工支持提供服务，服务平台的构建

可以提供专业的咨询和设计服务以及相关定制服务，从而满足

个性化的需求。

2.全球EDA市场寡头垄断，国产EDA市场快速增长

2.1.全球EDA市场平稳发展，三大巨头垄断

2020年全球EDA市场规模为115亿美元，已经进入平稳发展

期。根据ESDAlliance数据，2020年全球EDA市场规模为115

亿美元，2010-2020年10年复合增速为8虬根据

VerifiedMarketResearch数据，2028年全球EDA市场规模有望

达到215.6亿美元，2020-2028年8年复合增速为8.21%。总体

来看，全球EDA市场增速已经较为平稳。

数字IC为EDA市场主要构成部分。从下游芯片市场情况来看，

数字芯片占据大部分市场份额，根据WSTS数据，2020年数字芯

片市场规模达到3055.68亿美元，占整体集成电路市场的

84.59%O受下游需求的影响，数字IC构成了EDA市场的主要部

分，根据ESDAlliance数据，2019年数字全流程EDA业务规模

达到36.04亿美元，占总体市场的52.8%。

图9：全球EDA市场规模2020年为115亿美元

■EDA全球市场规模（亿美元）

数据来源：ESDAlliance,VerifiedMarketResearch,东吴证券研究所

全球EDA企业按照业务水平可以大致分为三个梯队。第一梯队

由Synopsys、Cadence,SiemensEDA三家国际知名EDA企业组

成。该类企业业务遍布全球，科研实力雄厚，有全流程EDA产

品，在部分领域处于领先地位，2020年收入规模达到10-40亿

美元。第二梯队以ANSYS、Silvaco、Aldeclnc.,华大九天等

为代表，该类企业拥有特定领域全流程EDA产品，在局部领域

技术较为领先，2020年收入规模处于0.5-5亿美元区间。第三

梯队以Altium、ConceptEngineering＞概伦电子、广立微、思

尔芯、DownStreamTechnologies等为代表，该类企业在EDA上

的布局主要以点工具为主，缺少EDA特定领域全流程产品，

2020年收入规模低于0.5亿美元。

三大巨头垄断全球EDA市场。根据ESDAlliance和前瞻产业研

究院数据，新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence）与西

门子EDA（2016年收购的MentorGraphics）三大寡头2020年

全球EDA市场营收份额占比约为70%o三大巨头是全球仅有的拥

有设计全流程EDA工具解决方案的企业，其他企业缺少布局设

计全流程工具技术的实力。

其中，Synopsys（新思科技，美国）一直致力于复杂芯片系统

（SoCs）的开发。Synopsys的逻辑综合工具DC（designcompiler）

和时序分析工具PT（PrimeTime）在全球EDA市场认可度较高。

Cadence（楷登电子科技，美国）产品涵盖了电子设计的整个流

程。全球知名半导体与电子系统公司均将Cadence软件作为其

全球设计的标准。MentorGraphics（明导国际，2016年被德国

西门子收购）工具虽没有前两家全面，但在某些领域，如PCB

（印刷电路板）设计工具等方面有可圈可点的独到之处。

全球EDA第一厂商Synopsys（新思科技）。新思科技成立于

1986年，在2008年成为全球营收排名第一的EDA软件厂商。

2020年新思科技营收为36.85亿美元，归母净利润为6.63亿

美元，2020年在全球EDA市场的营收份额为32%。新思科技产

品线最为全面，是全球唯一一家覆盖了从硅的生产制造、芯片

测试、到设计全流程的EDA公司，公司产品优势体现在数字前

端、数字后端和验证测试等环节。

曾经的霸主Cadence（楷登电子）。Cadence在1988年由SDA

与ECAD两家公司兼并而成，Cadence通过一系列收并购，在

1992年成为EDA行业营收第一名的霸主，但在2008年被

Synopsys超越，2020年营收为26.83亿美元，归母净利润为

5.91亿美元。Cadence的优势在于模拟和混合信号的定制化电

路和版图设计。

MentorGraphics（明导国际，2016年被德国西门子收购）。

MentorGraphics于1981年成立，20世纪90年代遇到经营困

境，产品研发落后于行业竞争对手，大量长期客户流失，难以

与其他两家公司竞争，直到1994年公司组织结构大调整后，才

重新崛起。MentorGraphics2016年被西门子收购，不再单独披

露相关财务数据，2016年营收为12.82亿美元，归母净利润为

1.55亿美元。MentorGraphics在物理验证和PCB领域优势明

显。

图14:Synopsys2018-2020年营收拆分

数据来源：Wind,东吴证券研究所

2.2.中国EDA市场增长迅速，国产化率极低

与国际市场相比，中国EDA市场规模增速更快。根据赛迪智库

数据，2018年，我国EDA市场总销售额为44.9亿元，而到

2020年我国EDA市场销售额已经达到66.2亿元，2年复合增速

为21.42%,远高于全球市场营收规模2018-2020年2年9%的复

合增速。

中国EDA市场国产化率极低，三大巨头仍然垄断。虽然中国EDA

市场营收规模增速远高于全球增速，但由于我国EDA厂商起步

较晚，在产品性能与生态协同方面均处于劣势，国内市场份额

大多为国外厂商所占据。根据赛迪智库和前瞻产业研究院数

据，2020年国际EDA三大巨头Synopsys,Cadence和

SiemensEDA在我国合计营收规模市场份额占比为78%,国产厂

商占比不到15乐国产化率极低，国产替代空间广阔。

图19:2018-2020年我国EDA市场销售额增长迅速

数据来源：赛迪智库，东吴证券研究所

2.3.IP业务是EDA新增长极

计算机辅助工程(CAE)和IP为EDA市场业务主要构成部分。

EDA市场业务主要可以细分为计算机辅助工程(CAE)、IC物理

设计及验证、PCB与多芯片模块以及半导体IP核等。根据

ESDAlliance数据，从细分领域看，EDA各细分领域营收占比基

本保持稳定，2020年占据市场规模较大的部分为CAE与IP,两

者合计占比达到近67%。其中CAE

(ComputerAidedEngineering)主要包括电子系统级设计及综

合验证、设计输入、逻辑验证、模拟和混合信号模拟器、形式

验证、时序/仿真分析以及测试/测试自动化设计。IP

(IntellectualPropertyCore)是芯片设计图中具有独立功能

电路模块的成熟设计。设计师可以把成熟的IP模块设计应用于

多个复杂的芯片的电路设计图中，能避免复杂和重复的设计工

作，缩短设计周期，提高芯片设计的成功率。IP业务从2010年

开始在EDA市场营收占比开始不断增长，到2020年已经达到

35.22%,成为了营收占比最大的业务领域。

IP已经成为海外EDA公司的重要收入。Synopsys和Cadence的

IP收入占总营收比重逐年增长，尤其是Synopsys,2020年，

Synopsys的IP收入占总营收比重已经达到33%。Synopsys对

于IP业务的布局，更加稳固了其在EDA市场全球领先的地位。

三大巨头中的MentorGraphics对于IP的定位不同，于2004年

就选择退出IP市场，也一定程度上导致了最终被Siemens收购

的结局。

图22:2008-2020年全球EDA市场细分领域业务占比情况

100%

90%

80%

70%

60%IIIIIIIIIII

50%

40%

30%

20%

10%

0%

2I0102I011I2012I2013I2014I2015I2016I2017I2018I2019I2020

■服务・IPPCB和MCM■物理设计及脸证・CAE

数据来源：ESDAlliance,东吴证券研究所

3.从美国EDA强盛之路看EDA产业发展规律

3.1.政府支持是基石

美国国家科学基金每年提供大量资金支持。美国国家科学基金

(NSF)主要负责促进突破性的发现，据IEEE数据，美国国家

科学基金(NSF)在1984年至2015年间共支持了1190个与

EDA强相关的研究课题，每年投资额大约在800万美元到1200

万美元。

半导体研究联盟促进企业集中技术创新。除NSF外，半导体研

究联盟(SRC)也为美国EDA行业的发展提供了帮助。SRC是世

界领先的大学半导体和相关技术研究联盟，是推动美国半导体

共性技术发展的关键性力量。其行业合作伙伴包括应用材料公

司AM、格罗方德GLOBALFOUNDRIES、IBM、英特尔公司、美光科

技公司、雷神公司、德州仪器公司和联合技术公司。SRC在整合

行业资源、专注于共性的“竞争前”领域起到了关键作用，各

家EDA企业通过SRC将研究资金聚集起来集中力量进行产业共

性技术创新。

NSF与SRC相互合作帮助企业渡过初期难关。NSF资助的EDA研

究项目主要为刚刚起步、较为初期的阶段，在项目技术成熟度

逐渐提高后，SRC成为了接棒者，继续给予支持。EDA是技术密

集型行业，前期需要大量的研发投入，商业回报较小，需要像

NSF、SRC这样的政府机构给予支持。

美国DARPA实行ERI计划为EDA企业持续赋能。为迎接后摩尔

定律的挑战，美国国防高级研究计划局(DAPRA)于2017年启

动电子复兴计划(ERI),在随后2018-2023年内投资约15亿

美元，旨在解决半导体技术的发展瓶颈，2020年美国两党两院

建议追加20亿美元用于ERI计划。ERI计划主要聚焦于三个重

点方向：材料和集成、架构和设计，其中设计部分可以拆分为

IDEA与POSH两部分。2018年7月，美国首届“ERI”峰会召

开，会议选出了ERI第一批入围扶持项目。其中，Cadence获得

了IDEA项目2410万美元的补贴，该项目致力于创建一个“无

需人工参与”的芯片布局规划生成器。Synopsys获得了POSH项

目610万美元的补贴，该项目旨在用开源的方式，实现复杂SoC

的低成本设计。

注重大学研究，建立大学研究中心网络，为大学提供充足资金

支持。2013年，SRC公布了STARnet计划，与美国国防部高级

研究计划局（DARPA）投资的大学研究中心网络，跨越24个州

的42所大学，计划在2013-2018年向六个大学研究中心投资

L94亿美元，重点研究下一代微电子技术。STARnet计划所研

究的技术可能至少在未来10T5年内都不会具有商业可行性，

但成员们将能够对产生的IP进行再授权。STARnet计划是对

“焦点中心研究计划（FCRP）”的延续。2008年，全国共有5个

FCRP中心，其中GSRC和C2s2中心与EDA项目直接相关，来自

这两个中心的与EDA相关的资金估计在400万美元到500万美

元之间。同时在2018年DARPA发布的ERI第一批资助名单中，

IDEA与POSH计划提供给各入围大学共计约6000万美元。

图24:NSF和SRC协助EDA企业跨过创新死亡谷

资

源

投

、

数据来源：NSFDirectoratefbrEngineering,东吴证券研究所

3.2.人才、技术和生态是EDA行业的核心竞争要素

人才是EDA发展的核心。EDA软件涉及半导体、数学、芯片设计

三方面知识，需要掌握这三方面知识的复合人才。根据新思科

技中国区副总经理陈志昌先生所言，培养一个EDA人才不容

易，从高校课题研究到能够真正实践从业，往往需要十年的时

间。根据第23届中国集成电路制造年会披露数据，全球EDA行

业从业人数仅有4万人左右，因此EDA人才培养体系十分重

要。

以新思科技为例，新思科技注重人才培养，其人才培养战略包

括新思科技大学课程体系、新思科技大学计划以及积极参与国

家人才战略等方面。新思科技开发了一套集成电路设计全套教

程，包括131门本科及研究生课程、24门训练课程、37门讲座

及实验，适用于集成电路相关专业的大学本科和硕士研究生。

从EDA人才培养成果上看，仅2019-2020年这一年时间内，已

有30000人参与到了新思科技人才项目当中，20所国内高校与

新思科技建立了人才培养相关合作。

持续研发是EDA发展的动力。EDA软件是算法密集型的大型工业

软件系统，EDA开发需要涉及到计算机、物理、数学等多方面知

识。芯片设计更迭速度不断加快，EDA软件公司需要不断加大研

发投入，确保自己技术领先。同时，EDA巨头们正是凭借大量的

知识产权保持领先地位。全球三大巨头垄断的格局在2000年后

就较为稳定，2010-2020年三大巨头营收年复合增速都接近

10%,但仍然保持着30240%的研发费用率，个别年份超过

40%o2020年，Synopsys和Cadence的研发费用分别高达13亿

和10亿美元，几乎是2020年中国EDA市场销售规模的两倍。

国27:2019-2020年Synopsys人才项目成果

2019~2020年新思科技人才项目成果

30,000人•・■■MA才事日20所zewm人才♦日

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数据来源：Synopsys官网，东吴证券研究所

产业链协同是EDA发展的保障。芯片设计的先进工艺是由晶圆

厂、设计公司和EDA软件厂商共同推进的成果。晶圆厂从材

料、化学、工艺过程等制造步骤来寻求工艺突破；EDA公司借助

晶圆厂的测试数据和工艺细节文件来改进EDA软件；芯片设计

公司使用新的EDA模型进行设计、试生产，反馈到晶圆厂和EDA

公司改善制造工艺和软件模型。晶圆厂、EDA软件公司、设计公

司相辅相成，互相合作，共同推进技术进步。

其中，PDK(ProcessDesignKit)是沟通IC设计公司、代工厂

与EDA厂商的桥梁。具体来说，PDK是一组描述半导体工艺细节

的文件，供芯片设计EDA工具使用。客户会在投产前使用晶圆

厂的PDK,确保晶圆厂能够基于客户的设计生产芯片，保证芯片

的预期功能和性能。PDK包含了反映制造工艺基本的元素：晶体

管、接触孔、互连线等，包括设计规则文件、电学规则文件、

版图层次定义文件、SPICE仿真模型、器件版图和期间定制参

数。完善的产业链使得客户的PDK可以给予EDA厂商充分反

馈，使厂商根据PDK改进产品以满足客户需求。获得更全、更

新的PDK也往往成为头部EDA厂商的比较优势。

图28:EDA全球三巨头2006-2020年保持高研发费用率

数据来源：Bloomberg,东吴证券研究所

3.3,并购是EDA厂商扩张的重要手段

并购是EDA企业成长的最佳选择。全球三大巨头的成长史就是

一部并购史，其中全球EDA巨头Synopsys自1986年成立至

2021年4月，共完成112起收并购案。并购在EDA行业如此兴

盛的原因有：

1）行业小细分领域繁多。根据ESDAlliance和WSTS数据，

2020年全球EDA行业市场规模只有115亿美元，相比于下游半

导体行业4404亿美元的市场规模，是一个“小行业”，但由于

EDA软件要服务于芯片设计生产的整个产业链，EDA的技术流程

很长，需要种类繁多的点工具相互配合形成工具链，同时，客

户希望EDA厂商能够提供整体解决方案。2）技术更新迭代速度

快。在摩尔定律的驱动下，芯片更新换代速度很快，新技术不

断涌现，作为上游设计软件的EDA厂商每年也要投入大量的研

发资金来适应技术的革新上，但还是会有很多创业公司创造出

全新的点工具。行业小细分领域繁多，客户又希望EDA厂商提

供完整解决方案，于是EDA厂商在不断想办法补全自己产业

链。但技术的快速迭代，行业内不断有小公司带着创新点工具

出现，行业小导致自研技术去取代这些公司成本较高，并购是

最佳选择。

Cadence通过并购成为一代霸主。Cadence于1989年收购

Verilog是其最为重要的一次并购，通过这次并购Cadence成

功解决了复杂度带来的芯片性能验证问题，也标志着EDA从设

计领域，拓展进入了软件模拟和硬件仿真领域，设计与仿真能

够通过使用同一家公司的不同套软件来完成。2001年Cadence

收购SiliconPerspective,将IC布局工具和SI分析工具收入

囊中，为下一代布局布线做技术储备；2002年收购Simplex,

补足寄生参数提取和分析方面的能力；同年收购IBM硬件仿真

业务，真正占领硬件仿真高地。

图31:三大巨头自成立至2021年4月收并购次数

Synopsys通过并购超越Cadence,铸就全球EDA龙头地位。纵

观Synopsys的发展历史，不仅通过大量的并购完善了公司业

务，实现了全流程覆盖，同时也通过数次关键并购从而直接在

与剩余两大巨头的竞争中脱颖而出，成为全球EDA龙头。根据

芯思想数据，2002年，Synopsys以8.3亿美元收购与Cadence

结束专利诉讼的Avanti,从而成为EDA历史上第一家可以提供

顶级前后端完整IC设计方案的领先EDA工具商。这场收购改变

了传统上“Synopsys占前端，Cadence占后端”的格局，让

Synopsys在进入到后摩尔定律时代之前完成基石技术的布局。

4.国产EDA星星之火可以燎原

4.1.从中外对比看国产EDA现状

海外EDA产品矩阵更全。从EDA产品矩阵的完整度来看，根据

我们测算，EDA工具链大约有40个细分领域，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。截至

2021年12月，国产EDA龙头华大九天，也仅能够实现模拟芯片

设计和平板设计全流程覆盖，覆盖率约为40%,其他国产EDA厂

商产品多为点工具，尚不能为客户提供特定领域全流程产品服

务。

海外EDA产品支持的工艺更先进。从EDA产品的技术先进性

看，国际三大巨头产品能支持的最先进工艺已经达到2nm,而国

内厂商仅有部分产品支持较先进的工艺制程。如华大九天的模

拟设计全流程工具中，仅有一款电路仿真工具支持5nm制程，

其余仅支持28nm制程，思尔芯的EDA产品仅支持10nm制程。

IP已经成为海外EDA公司的重要收入，但国产EDA公司尚未大

规模布局。EDA三巨头中的Synopsys和Cadence同样也是IP

市场的巨头，Synopsys和CadencelP市场营收规模占有率为全

球第二和第三，仅次于ARM。相比之下，国产EDA厂商大多还在

研制EDA工具，未布局IP产品。随着集成电路产业的不断发

展，IP的作用会愈发显著，国内外的EDA公司在IP的发展上已

经产生了较大差距。

海外EDA产品先发优势明显，客户粘性较高。从20世纪70年

代，软件被用于辅助芯片设计算起，国外EDA产业已经发展近

50年，先发优势明显，技术、生态和客户使用习惯均较为完

善。另外，2021年先进制程芯片流片费用已经高达数亿元人民

币，EDA工具选择关乎流片的成功率，客户更换EDA工具带来的

风险极高，当客户使用国产EDA跑出数据与国际巨头EDA工具

不一致时，甚至需要国产厂商对结果进行解释。

国内EDA专业人才数量匮乏，且多数任职于外资EDA企业。根

据赛迪智库数据，2020年我国EDA行业从业人员数量约为4400

人,其中本土EDA企业总人数约2000人。虽然相比2018年的

700人有了大幅度的增长，但是相比于海外还是存在较大差距。

根据第23届中国集成电路制造年会披露数据，全球EDA行业从

业人数在4万人左右，而截至2021年12月，仅Synopsys员工

数量就达到了1.5万人以上。

我国EDA储备人才培养体系不够完善。海外EDA培养体系较为

成熟，2015年，美国SRC公布了STARnet计划，计划在五年内

向六个大学研究中心投资L94亿美元，其中多个项目直接与

EDA相关。Synopsys进入中国以来，已经与清华大学、东南大

学、华中科技大学等知名高校合作，为其提供软件支持，成立

合作交流中心。我国目前仅有少数院校拥有EDA方向的研究和

人才培养计划，国产EDA公司与高校的合作也是刚刚开始，人

才培养体系还不够完善。

图35:Synopsys和Cadence也是全球IP巨头

■ARM

■Synopsys

Cadence

■Imagination

■Ceva

■Verisilicon

■Achronix

°Rambus

■cMcmory

■WavesComputing

■SST

■其他

数据来源：IPnest,东吴证券研究所

注：从内到外分别为2017、2018、2019,2020年各公司全球IP市场营收占比数据

海外半导体产业链协同更加紧密。EDA软件不是独立发展的，

EDA需要与芯片设计厂商和晶圆制造厂共同协作，打磨产品，推

进技术的进步。海外半导体产业链齐全，有英伟达、英特尔和

AMD等头部芯片设计厂商，也有三星、台积电、格罗方德等大型

晶圆制造厂。合作伙伴们本身都是细分赛道的龙头企业，在产

业链中扮演关键角色，强强协同下更能提升EDA产品的竞争

力。

海外EDA并购土壤肥沃。EDA三大巨头主要通过并购补全自身产

业链，并购需要的不仅仅是资金，还有可供并购的优质标的群

体。根据crunchbase数据，2020年，海外共有600多家（美

国200多家），这为巨头并购提供了丰沃的土壤，相比之下国

内仅有几十家EDA国产企业，一定程度上也制约了国内EDA产

业的发展。

4.2.EDA国产化势在必行

中美科技脱钩，趋势愈演愈烈。美国不仅绕开世界贸易组织，

直接对正在崛起的中国施加额外贸易关税，而且在科技领域也

针对“中国制造2025”等采