2023 Fabless100系列：55家國產(chǎn)EDA/IP廠商調研分析報告

發(fā)布時間：2023-03-20作者來源：電子工程專輯瀏覽：2544

AspenCore分析師團隊經(jīng)過5個月的調查、采訪和信息搜集整理，匯編出這份專門針對國產(chǎn)EDA和IP產(chǎn)業(yè)及廠商的調研分析報告。作為Fabless100系列分析報告的一部分，EDA/IP報告將為半導體和IC設計業(yè)界人士提供完整的EDA和IP市場格局及發(fā)展趨勢，并展示35家國產(chǎn)EDA廠商和20家國產(chǎn)IP廠商的詳細畫像，包括核心技術、主要產(chǎn)品及競爭優(yōu)勢。2023年中國IC設計Fabless 100排行榜新增的“Top 10 EDA/IP公司”將以該報告為篩選依據(jù)。此外，我們也對EDA和IP領域的未來技術趨勢做了深度分析。

EDA和IP基礎

俗話說：“工欲善其事，必先利其器”，對IC設計工程師來說，EDA就是其成功設計芯片的利器。一般IC設計的流程大都包括如下步驟：系統(tǒng)規(guī)范和功能描述、邏輯設計、邏輯綜合、物理設計/布局布線、仿真、物理驗證和簽核、版圖-掩膜-流片，以及封裝測試等。相應地，EDA工具產(chǎn)品主要有如下類別：模擬設計、數(shù)字設計、射頻類、晶圓制造、封裝測試、仿真類、分析與驗證、功能安全，以及服務類產(chǎn)品等。

EDA工具的分類。(來源：華大九天/概倫電子)

復雜的系統(tǒng)級芯片(SoC)設計不但需要得力的EDA工具，還會使用很多經(jīng)過驗證的可復用功能模塊(即IP)，以便設計團隊將有限資源投入到自己的核心優(yōu)勢上，同時加快芯片開發(fā)周期和上市時間。跟EDA一樣，IP也是由專門的公司針對特定功能需求而開發(fā)的標準產(chǎn)品，主要分為處理器IP、有線和無線接口IP、模擬IP、存儲IP、物理和基礎IP，以及安全和AI加速等IP產(chǎn)品。

IP產(chǎn)品分類。(來源：Synopsys/招商證券)

EDA/IP市場趨勢

根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2017年-2021年，全球EDA市場規(guī)模分別為92.87、97.04、102.73、114.67、132.00億美元，預計2026年全球EDA市場將達到183.34億美元。

2017年中國EDA市場規(guī)模為64.1億元，而在2020年迅速增長至93.1億元，預計2026年中國EDA市場規(guī)模將達到221.88億元。

對于IP市場來說，基本不受半導體整體市場變化的影響，即便在衰退期IC設計公司仍然需要繼續(xù)研發(fā)設計新產(chǎn)品而購買IP。據(jù)IP Nest統(tǒng)計，2016-2021年期間，全球IP市場增長約10% CAGR，從34.23億美元增長至54.52億美元。而從2021至2026期間，市場增長將達到15% CAGR，預計到2026年將達到110億美元。其中，接口類IP類別增長最快(比如PCIe和DDR細分類別IP)，預計到2026年將達到30億美元規(guī)模。

另據(jù)研究機構Omdia的報告，2024年采用芯粒(Chiplet)的處理器芯片全球市場規(guī)模將達58億美元，到2035年將達到570億美元。Chiplet作為新的IP模式，將為全球IP市場帶來巨大的增長。

國際EDA/IP巨頭簡要介紹

伴隨著半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和芯片設計復雜度的提升，EDA和IP細分市場經(jīng)過30多年的自然增長和兼并收購，逐漸發(fā)展成為少數(shù)幾家寡頭壟斷的格局。全球EDA市場現(xiàn)在有四巨頭并存，IP行業(yè)也逐漸形成3-4家頭部企業(yè)霸占市場的局面。

新思科技Synopsys

Synopsys的2022年營收為50.8億美元，全球員工超過1.9萬人，成為全球EDA/IP市場當之無愧的龍頭老大。其主要產(chǎn)品包括EDA、IP、應用安全和測試軟件等，具體如下圖所示。

Cadence

作為第二大EDA廠商，Cadence全球員工超過9300人，2022年營收為35.62億美元，相比2021年的29.88億美元增長19%。該公司預期2023財年的營收介于40-40.6億美元。

Cadence的EDA和IP產(chǎn)品類別如下：

數(shù)字設計和簽核：邏輯等效檢驗、SoC規(guī)劃和實施、功能性ECO、低功耗驗證、綜合、電源分析、約束和CDC簽核、硅簽核及驗證等;
定制IC/模擬/RF設計：電路設計、電路仿真、布局設計、布局驗證、庫特征參數(shù)、RF/微波方案;
驗證和仿真：仿真、AI驗證、仿真與原型、靜態(tài)和形式驗證、調試、系統(tǒng)VIP、功能安全等;
IC封裝設計和分析：交叉平臺協(xié)同設計和分析、IC封裝設計、IC封裝及點工具的SI/PI分析、IC封裝設計流程;
多物理場系統(tǒng)分析：流體動力計算、電磁仿真、RF/微波設計、信號和電源完整性、熱仿真;
PCB設計：PCB布局布線、模擬/混合信號仿真、PCB設計的SI/PI分析、RF/微波分析、AR Lab工具等;
IP系列：Tensilica處理器和AI、112G/56G SerDes、接口IP、PCIe和CXL、Chiplet和D2D、存儲接口IP等。

西門子EDA

自從收購Mentor后，西門子EDA作為西門子數(shù)字化工業(yè)軟件集團的一部分，已經(jīng)覆蓋從IC設計到電子系統(tǒng)設計的全設計鏈工具，并結合西門子全產(chǎn)品生命周期管理技術，為IC設計公司和系統(tǒng)廠商提供完整的EDA解決方案。

西門子EDA產(chǎn)品主要包括：

IC設計、驗證和制造：Veloce硬件平臺、Tessent硅生命周期管理、Calibre設計方案、Catapult、Aprisa、mPower、Oasys-RTL、PowerPro、模擬FasrSPICE平臺、Eldo、Kronos、ModelSim、Questa等;
IC封裝設計和驗證：Xpedition IC封裝設計、2.5D/3D襯底集成、封裝仿真、3D DRC/LVS驗證、3D IC、Calibre 3DSTACK等;
電子系統(tǒng)和PCB設計和制造：Xpedition Enterprise、PADS、HyperLynx、VALOR等。

物理仿真巨頭ANSYS

專注于工程仿真50年的Ansys公司2022財年營收為20.66億美元，相比2021年的19.07億美元增長8%。除持續(xù)維持系統(tǒng)仿真領域的技術領先外，該公司最近幾年也因著先進封裝的市場火熱而獲益，因為2.5/3D封裝面臨前所未有的電磁、熱和應力仿真挑戰(zhàn)。

Ansys的產(chǎn)品涵蓋3D設計、數(shù)字孿生、聲學分析、光學、光電子、材料和結構等領域。其針對半導體設計、驗證和仿真的產(chǎn)品包括Clock FX、Exalto、PathFinder-SC、PowerArtist、RaptorH、RedHawk-SC、RedHawk-SC Electrothermal、Totem/Totem-SC、VeloceRF和RaptorQu等。

Ansys的電子設計多物理場方案。(來源：ANSYS)

Ansys的多物理場解決方案正從傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程仿真深入到半導體設計和制造領域。例如，Ansys RedHawk-SC (數(shù)字) 和Ansys Totem (模擬)是全球領先的SoC電源完整性分析工具，可讓用戶以晶圓廠認證的簽核精確度對供電電壓變量進行建模，從而可以降低來自封裝和PCB板的整體電源噪聲影響。其電流密度和電子遷移分析功能可讓芯片和封裝層的電源金屬和信號互聯(lián)對散熱設計有清晰的認知。

IP四巨頭

根據(jù)IP Nest的2022年報告統(tǒng)計，2021年全球IP營收排名Top 10公司的總營收為43.52億美元，占總體市場的80%。除了前面已經(jīng)介紹的Synopsys和Cadence外，我們挑選了四家以獨立公司運營的國際IP廠商，分別是Arm、Imaginaiton、Ceva和Alphawave，可以算是全球IP四巨頭，下面我們將逐一介紹。

處理器IP巨頭Arm

Arm雖然仍由軟銀控股，但目前正在尋求獨立上市。Arm公司2021財年的營收約為27億美元，其中IP收入約22億美元，約占全球IP市場的40%。IP廠商的商業(yè)模式一般是通過IP授權(license)和版稅(Royalty)賺錢。對Arm來說，一次性的IP授權收入還不如按芯片出貨量計算的版稅(Royalty)收入高，因為后者可以長期持續(xù)收費。

Arm公司的2020-2021財年營收。來源：軟銀集團2022年報告

據(jù)路透社和公司相關信息顯示，Arm的中國子公司安謀科技2022年營收約為8.9億美元，相比2021年的6.65億美元增長約34%，但凈利潤卻從2021年的7920萬美元驟降至320萬美元。預計2022財年Arm公司的營收介于35-45億美元之間，其中安謀科技營收約占20-25%。

Arm的IP授權方式有Flexible Access、標準授權和架構授權等。其IP產(chǎn)品類型包括處理器內核IP、系統(tǒng)IP、物理IP、安全IP及各種子系統(tǒng)IP。其中處理器IP包括Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M、Ethos-NPU、Neoverse，以及Immortalis和Mali GPU等。

GPU IP巨頭Imagination

全球[敏感詞]的GPU IP供應商Imagination于2016年退市后，被中資機構凱橋資本100%收購。

其2020年營收為1.25億美元，2021年增長高達43%，升至1.79億美元。預計2022年營收將達到2.2-2.5億美元。

該公司的IP產(chǎn)品主要包括GPU IP(IMG-A/BCTX/DTX)、RISC-V CPU IP、IMG Series4 NNA，以及以太網(wǎng)處理器IP等。其應用主要面向移動設備、桌面電腦、消費電子和汽車等高性能圖形處理和AI加速。

DSP IP巨頭CEVA

CEVA是全球領先的DSP、無線連接和智能傳感技術IP產(chǎn)品開發(fā)商，其2022年營收為1.346億美元，相比2021年的1.227億美元增長10%。其中IP授權、NRE及相關營收為8930萬美元，版稅收入為4540萬美元。

CEVA公司是2002年由DSP集團的DSP IP授權業(yè)務部與Parthus合并而成。2014年，CEVA收購專注于WiFi和藍牙技術的法國公司RivieraWaves;2019年，收購Hillcrest Labs智能傳感業(yè)務;2021年又收購先進工藝芯片設計公司Intrinsix。

CEVA的IP產(chǎn)品包括：面向5G和蜂窩移動應用的基帶處理器IP系列(PentaG-RAN/PentaG2/XC4500/XC16/BX2);面向無線連接IoT應用的藍牙和WiFi IP系列(Bluebud/Dragonfly NB2，以及RivieraWaves Bluetooth/WiFi/UWB);面向嵌入式AI和計算機視覺應用的NeoPro-M/S、XM6、SensPro);面向語音和音頻應用的DSP 系列IP(Bluebud/BX1/BX2);系統(tǒng)和安全IP等。

高性能接口IP和chiplet新銳Alphawave

以高性能接口IP為核心業(yè)務的加拿大公司Alphawave在倫敦交易所上市，2021年營收8990萬美元。從SiFive收購OpenFive芯片設計業(yè)務后，2022財年營收增至2.319億美元。該公司預計2023財年的營收介于3.4-3.6億美元。其快速增長得益于數(shù)據(jù)中心和智能駕駛市場對高性能接口IP和chiplet的強勁需求，以及通過收購獲得的芯片設計業(yè)務擴充。

其IP產(chǎn)品包括物理IP(SerDes/PCIe/CXL/D2D/HBM3/LPDDR5/4X);控制器IP(以太網(wǎng)/PCIe/CXL/Telco/OTN/HBM/多協(xié)議控制器);AES加密安全IP;子系統(tǒng)IP(D2D/HBM/Interlaken);chiplet(IO/加速器/存儲器)。

國產(chǎn)EDA/IP廠商調查統(tǒng)計分析

AspenCore分析師團隊針對國產(chǎn)EDA和IP廠商做了[敏感詞]次市場調查，共收到有效調查問卷28份。下面我們按照調查問題逐一對國產(chǎn)EDA/IP廠商的現(xiàn)狀做個簡要分析。

在參與調查的28家公司中，有4家上市公司，分別是華大九天、概倫電子、廣立微和芯原微電子。在24家非上市公司中，有幾家EDA和IP廠商正在IPO申請過程中。
國產(chǎn)EDA廠商提供的EDA工具類型主要包括：數(shù)字設計和仿真類工具各占約22%;其次是分析與驗證;模擬設計類工具比較少。
國產(chǎn)IP廠商提供的IP類型主要包括：接口IP最多(約占26%);其次是模擬IP;以及處理器和基礎IP等。新興的chiplet也有國產(chǎn)廠商開始提供了。
國產(chǎn)EDA/IP廠商去年的營收情況大致為：約43%的公司銷售收入超過1億元;營收介于1000-5000萬元的約占32%。當然，也有少數(shù)廠商營收低于1000萬元。
國產(chǎn)EDA/IP廠商去年的盈利情況大致為：約25%的公司毛利超過1億元;毛利介于1000-5000萬元的約占21%。當然，大多數(shù)廠商的毛利都還低于500萬元，甚至仍處于虧損狀態(tài)。因為EDA和IP都屬于智力密集型行業(yè)，產(chǎn)品都是高技術含量的軟件產(chǎn)品及服務，費用主要是研發(fā)人員的工資福利開支。其特點是前期研發(fā)成本很高，但是一旦產(chǎn)品進入商業(yè)化應用階段，毛利率就特別高。
EDA/IP廠商的研發(fā)投入都很高(比IC設計公司要高很多)，絕大多數(shù)都在30%以上。

盡管還有不少國產(chǎn)EDA/IP廠商沒有參與這次調查，但調查統(tǒng)計結果也大致反映出目前國產(chǎn)EDA/IP行業(yè)現(xiàn)狀。鑒于目前上市公司占比還比較低，公司運營數(shù)據(jù)難以全面統(tǒng)計分析，以上分析總結僅供參考。在后續(xù)調查統(tǒng)計和分析報告中，我們會結合定性與定量分析，為業(yè)界提供更為全面而客觀的行業(yè)現(xiàn)狀畫面。

35家國產(chǎn)EDA廠商詳細信息匯編

AspenCore分析師團隊根據(jù)網(wǎng)上公開信息和廠商自愿提交的資料，挑選了具有一定實力的35家國產(chǎn)EDA廠商，其基本信息匯總如下。

國產(chǎn)EDA廠商分類匯總

按照使用對象和場景的不同，可將EDA工具分為模擬設計類、數(shù)字設計類、晶圓制造類、封裝類和系統(tǒng)類五大類別。

1. 模擬設計類EDA工具用于模擬芯片設計環(huán)節(jié)，包括電路設計、電路仿真、版圖設計、物理驗證、寄生參數(shù)提取、射頻設計解決方案等。提供模擬設計EDA的國產(chǎn)廠商包括：

模擬芯片設計全流程EDA：華大九天
版圖設計與編輯：華大九天
電路仿真：概倫電子、睿晶聚源
物理驗證：智芯仿真、藍海微
寄生參數(shù)提取：超逸達、藍海微
射頻設計：法動科技、比昂芯
電磁仿真：芯和半導體、九同方、芯瑞微

2. 數(shù)字設計類EDA工具用于數(shù)字芯片設計環(huán)節(jié)，包括功能和指標定義、架構設計、RTL 編輯、功能仿真、邏輯綜合、靜態(tài)時序仿真(STA)、形式驗證等。提供數(shù)字設計EDA的國產(chǎn)廠商包括：

數(shù)字前端：合見工軟、芯華章、鴻芯微納、國微芯、九霄智能、芯思維、奇捷科技、阿卡思
原型驗證與仿真：思爾芯、英諾達、亞科鴻禹、湯谷智能、芯啟源
數(shù)字后端：芯行紀、立芯軟件
Sign-0ff：行芯科技

3. 晶圓制造類EDA工具是晶圓廠在工藝平臺開發(fā)和晶圓生產(chǎn)階段應用的工具，協(xié)助晶圓廠完成半導體器件和制造工藝的設計，主要包括工藝與器件仿真工具(TCAD)、器件建模工具、工藝設計套件工具(PDK)、計算光刻工具、掩膜版校準工具和良率分析工具等。提供晶圓制造類EDA的國產(chǎn)廠商包括：

TCAD：珂晶達
器件建模：概倫電子、國微芯
PDK生成與驗證：概倫電子
制造環(huán)節(jié)(OPC、DFM、良率控制)：廣立微、全芯智造、睿晶聚源、國微芯

4. 先進封裝類EDA工具主要針對新興的系統(tǒng)級封裝(SiP)和2.5D/3D封裝的設計及建模，涉及面向芯片封裝環(huán)節(jié)的設計、仿真、驗證SI/PI(信號完整性/電源完整性)、熱和電磁干擾分析等。提供先進封裝類EDA的國產(chǎn)廠商包括：芯和半導體、合見工軟、芯瑞微等。

5. 系統(tǒng)類EDA工具主要針對PCB和系統(tǒng)的設計，包括PCB設計工具、平板顯示設計工具、系統(tǒng)仿真工具和FPGA等可編程器件的設計工具。提供系統(tǒng)類EDA的國產(chǎn)廠商包括：巨霖微、為昕科技等。

35家國產(chǎn)EDA廠商畫像(核心技術和主要產(chǎn)品)及競爭力分析如下。

華大九天

核心技術：模擬電路設計和平板顯示電路設計
主要產(chǎn)品：模擬電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設計EDA工具、平板顯示電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)、晶圓制造EDA工具等，以及晶圓制造工程服務等
競爭優(yōu)勢：目前國內規(guī)模[敏感詞]、產(chǎn)品線最完整、綜合技術實力最強的EDA工具提供商，擁有員工超700人，獲得專利200多項。

概倫電子

核心技術：以DTCO為核心的器件建模和電路仿真驗證
主要產(chǎn)品：NanoDesigner完整EDA設計平臺、NanoSpice通用并行電路仿真器、NanoSpiceGiga千兆級電路仿真器、NanoSpicePro雙引擎FastSPICE電路仿真器、BSIMProPlus先進器件建模平臺、SDEP智能先進器件模型自動提取平臺、半導體器件特性測試儀器，以及半導體工程服務等。
競爭優(yōu)勢：國內A股市場[敏感詞]EDA上市公司，打造以DTCO(設計與工藝協(xié)同優(yōu)化)為核心驅動力的制造類EDA全流程解決方案和針對存儲器及模擬/混合信號等定制類電路的設計類EDA全流程解決方案。

廣立微

核心技術：芯片成品率提升和電性測試快速監(jiān)控技術
主要產(chǎn)品：EDA 軟件、電路IP、WAT 測試設備以及與芯片成品率提升技術相結合的全流程解決方案，包括SmtCell、TCMagic、Semitronix Tester T4000/T4100，以及DataExp 數(shù)據(jù)分析平臺等。
競爭優(yōu)勢：三大國產(chǎn)EDA上市公司之一，依托軟件工具授權、軟件技術開發(fā)和測試機及配件三大主業(yè)，提供EDA 軟件、電路IP、WAT 測試設備以及與芯片成品率提升技術相結合的全流程解決方案，助力IC設計和晶圓制造客戶在芯片從設計到量產(chǎn)的整個產(chǎn)品周期內實現(xiàn)芯片性能、成品率、穩(wěn)定性的提升。

以上僅列舉三家國產(chǎn)EDA上市公司，其它32家非上市公司的詳細信息，請下載本報告完整版。

20家國產(chǎn)IP廠商詳細信息匯編

國產(chǎn)IP分類及廠商

IP大致可分為處理器、接口、模擬、射頻、存儲、基礎IP等類別，以及新的chiplet互聯(lián)IP等。

處理器IP：RISC-V處理器內核IP廠商有平頭哥、芯來科技和賽昉科技;MIPS處理器內核IP提供商芯聯(lián)芯;其它處理器IP提供商還包括芯原、蘇州國芯、華夏芯、寒武紀等;
高速接口IP包括USB、PCIe、SATA、SerDes、MIPI、DDR、HDMI、DP、HBM等，廠商包括燦芯半導體、芯動科技、芯耀輝、奎芯科技、牛芯半導體、納能微等;
Chiplet互聯(lián)IP：提供chiplet及互聯(lián)IP的公司包括芯動、芯耀輝、奎芯、牛芯、超摩科技及奇異摩爾等;
成熟工藝接口及模擬IP：銳成芯微、芯思原、燦芯、騰芯微等;
射頻IP：銳成芯微、旋極星源等。

20家國產(chǎn)IP廠商畫像(核心技術、主要產(chǎn)品、競爭優(yōu)勢)

芯原微電子

核心技術：芯片設計服務平臺、自研IP
主要產(chǎn)品：芯片設計服務、芯片量產(chǎn)服務、圖形/圖像/視頻/DSP/神經(jīng)網(wǎng)絡處理器IP、接口和模擬IP、射頻IP、基礎IP等。
競爭優(yōu)勢：國內[敏感詞]的芯片設計服務和IP上市公司，采用芯片設計平臺即服務(SiPaaS)的商業(yè)模式，擁有豐富的自研IP產(chǎn)品線。

燦芯半導體

核心技術：YouIP系列IP和硅平臺
主要產(chǎn)品：“YOU”系列IP(YouDDR、YouSerdes、YouUSB、YouMIPI、YouPCle、YouONFI、
YouIO、YouRF、YouADC)、YouSiP(Silicon-Platform)解決方案、ASIC定制芯片服務。
競爭優(yōu)勢：依托中芯國際晶圓代工平臺，基于10多年的前沿工藝成功設計服務和IP研發(fā)經(jīng)驗，提供”YouIP”系列IP和完整的ASIC設計服務。