2199
2021年中，国内多家EDA公司纷纷掏出招股说明书，争抢登陆二级市场，都试图成为国内第一家专注EDA的上市公司。其中，华大九天带着2020年2.49亿元营收和1.04亿元净利润，于6月21日在深交所创业板提交IPO申请；概伦电子紧随其后，凭借2020年1.37亿元营收和2789万元净利润，于6月25日发布上交所科创板的IPO公告；广立微是6月30日提交的招股说明书，目标是创业板；国微思尔芯“姗姗来迟”，于8月24日提交科创板IPO申请。
从结果来看，华大九天率先于9月2日过会；概伦电子依然紧随其后，于9月22日得到科创板上市委的认可，成功闯关；而广立微和国微思尔芯尚处于问询阶段。如此密集的EDA公司申请上市，到底实力过硬的是哪家？又有哪些产品值得让我们深思呢？与非网今天就带大家来看一看，国产EDA龙头华大九天的方方面面。
EDA是电子设计自动化技术（Electronic Design Automation）的简称，主要是利用计算机软件来参与和完善大规模集成电路的设计、仿真、验证等流程。这是一门需要复合型人才的行业，其融合了图形学、计算数学、微电子学、拓扑逻辑学、材料学，甚至人工智能等技术，并且贯穿了集成电路的整个产业链。从集成电路的设计到制造，再到封测，都离不开EDA工具的支持。
根据赛迪智库的数据，2020年全球EDA工具总销售额为72.3亿美元，2018-2020年全球EDA软件市场规模稳定上升，CAGR为5.30%。其中，2020年中国EDA工具总销售额为66.2亿元，2018-2020年中国EDA总销售额的CAGR为21.42%，是全球增速最快的地区。相对而言，国内的EDA增速更高且稳定。同时，较低的国产化率（10%）与集成电路行业内的其他细分品类相似，都有着较大的成长或替代空间，这足以让国内为数不多的EDA公司卯足了劲发展，同时希望能够借助资本市场来达到进一步扩张的目的。这或许就是近期EDA公司扎堆争抢上市的原因之一。
来源：中信证券研究部
根据11月19日华大九天最新公告披露的招股说明书（注册稿），该公司初步测算了三季报的业绩：2021年1-9月，该公司的营收初步测算为3.45亿元，同比增长114.4%；净利润为7682.52万元，同比去年增长707.08%（实现扭亏为盈）；扣非净利润为1973.83万元，同比增长149.06%（扭亏为盈）。如最终确认，该公司业绩增速已远超行业增速，同期，概伦电子预计前三季度营收为1.21亿元（取中值），同比增幅39.5%，净利润预计为1150万元（取中值），同比下降26.5%，略显疲态。相对而言，华大九天的业绩要扎实得多。虽然对于软件行业来说，大多数收入是在第四季度确认，但是华大九天在第三季度就已显露出强劲的增长，并且其预计全年营收为5.75亿元，而第四季度依然有1.3亿元的营收空间待确认。
图：2018-2020年度、2021预计三季度华大九天的相关经营数据 来源：与非网整理
华大九天业绩的快速增长主要归功于公司的经营保持持续快速发展的态势。以EDA软件销售收入为主，带动公司营收收入同比有了大幅提升，同时带动盈利情况显著改善。另外，前三季度，公司经营活动产生的现金流量净额为2.75亿元，同比增长113.28%，主要系公司2020年末的应收账款陆续收回，及报告期内营收的大幅增长。换句话说，公司赚到的钱在陆陆续续进入自己的“口袋”，现金流较为健康，为长期持续投入的研发起到支撑作用。
华大九天的具体产品：
① 模拟电路设计全流程 EDA 工具系统
模拟集成电路设计指的是对模拟电路进行结构设计、版图设计、功能和物理验证的整个过程。在这个过程中，包含了以下环节：原理图编辑、电路仿真、版图编辑、物理验证、寄生参数提取、可靠性分析。
对应地，华大九天对模拟电路设计的全流程工具覆盖，意味着其能提供每个环节所需要使用的EDA工具，为用户提供了从电路到版图、从设计到验证的一站式解决方案。
工艺制程方面，目前华大九天的模拟电路设计EDA工具除了在电路仿真工具方面达到了5nm，其他方面还停留在28nm的工艺制程，与国际领先水平尚存在一定的差距。但模拟芯片本身具有较长的生命周期，对先进工艺制程依赖不高，通常采用更稳定、更成熟的工艺制程，对于性能指标、可靠性和成本会更关注。因此，目前市场上多数模拟芯片仍然在使用28nm及以上的成熟工艺。华大九天也仍然有一定的时间来在工艺制程上追赶国际巨头。短期内，产品竞争的更多关注点还是落在了EDA工具本身的技术水平上，包括了完备性、可靠性和应对复杂使用环境的适应性等。
A、原理图和版图编辑工具 Aether
华大九天的原理图和版图编辑工具Aether主要通过模拟版图布线技术和原理图驱动版图技术来实现相关功能。相较传统手工布线低下的效率，模拟版图布线技术通过平面搜索算法完成版图的自动连线，然后结合手动编辑连线的功能，完成交互式与自动化结合的模拟电路版图布线，大幅提升了版图设计的效率；原理图驱动版图技术则通过自动匹配、自动连接及自动生成算法，达到基于原理图的初版版图自动生成的目的。同时还可以通过自动建立原理图单元与版图单元的对应关系，实现版图随原理图同步更新的功能，显著提升了版图设计的效率。
B、电路仿真工具 ALPS 和异构仿真系统 ALPS-GT
华大九天的电路仿真工具ALPS通过创新地开发大规模矩阵智能求解技术，解决了先进工艺版图后仿真耗时过长的难题。该技术根据电路中不同模块的矩阵特点，从数十种算法中自动选择最优的矩阵求解算法，大幅提升了矩阵的求解效率。另外，该公司基于CPU-GPU异构系统创新地开发了带有仿真加速技术的ALPS-GT系统，显著提升了电路仿真效率。该技术根据GPU的运算架构特点，对电路仿真算法中的器件计算、矩阵求解等运算量较大的模块采用GPU来计算，通过适配GPU的高速智能矩阵求解器，对不同性质的矩阵自动选择最有存储结构和求解算法。
C、物理验证工具 Argus
华大九天的物理验证工具Argus用于检查电路设计版图与制造加工之间的适配性以及版图设计与电路设计之间的一致性，对于消除设计错误、降低成本、减少设计失败的风险具有重要作用。
该公司通过深入研究传统的扫描线技术，研发了基于几何图形边的扫描线技术；又通过倒序树算法和自适应扫描线算法实现了对版图中各种不规则图形的快速扫描计算，显著提升了扫描线算法的效率和精度。另外，该公司开发的版图预处理技术通过版图索引算法、多线程数据读取算法、搞笑的版图层次结构分析和层次提升算法，实现了快速的版图数据读取和层次预处理。
D、寄生参数提取工具 RCExplorer
华大九天的寄生参数提取工具RCExplorer通过电阻网络快速提取技术实现大规模版图电阻网络的快速提取。该技术主要依靠大规模版图快速切割算法、不规则图形的平行边切割算法、图形连接性快速判定算法以及电阻网络的等效约简算法等。另外，该工具通过基于边界元素法的偏微分方程求解技术实现了高精度的寄生参数提取。该技术主要依靠边界元素法的区域分解加速算法、自适应网格划分算法以及高效的迭代求解算法。
RCExplorer工具支持晶体管级和单元级寄生参数的提取，根据不同的精度要求，提供了三位高精度提取模式和准三维快速提取模式。并且，该工具还提供了基于版图的点到点寄生参数计算和延时分析功能，给设计师分析电路功能、性能和可靠性提供了技术支撑。
② 数字电路设计 EDA 工具
相对模拟工程师主要把重心放在具体物理实现上，数字工程师的注意力更集中在系统架构。数字电路设计主要包括了前端和后端两个部分，共有单元库准备、逻辑仿真、逻辑综合、布局布线、寄生参数提取、时序分析与优化、物理验证和版图继承与分析等环节。每一个环节都会有对应的EDA工具来提供相关的支持。华大九天目前在数字电路EDA领域仅覆盖数字电路设计的部分流程，尚未完全实现全流程工具覆盖。本次IPO，华大九天即打算借助募资来补这块短板。
工艺制程方面，华大九天的EDA工具在单元库/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、版图集成与分析工具和时钟质量检视与分析工具方面均与全球先进水平的最高量产工艺5nm制程保持一致，仅在单元库特征化提取工具方面，因仅支持40nm制程而落后。因此，总体来说，华大九天已发布的数字EDA工具除个别工具外，均已处于国际领先水平，可支持5nm量产工艺制程。
关于数字EDA的具体工具，华大九天也通过一些自己的技术，通过不断地创新，研发出了属于自己的工具，在此不再一一描述。
③ 平板显示电路设计全流程 EDA 工具系统
平板显示电路设计与模拟电路设计的理念、过程和原则有一定的相似性，因此华大九天在已有模拟电路设计工具的及穿上，结合了平板显示电路设计的特点，也做到了相关EDA工具系统的全流程覆盖。
④ 晶圆制造 EDA 工具
总的来说，华大九天自2009年成立以来，一直专注于EDA工具的研发、销售及相关业务。该公司还多次承担“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”等国家重大科技专项。也正是这么多年的积累，才成就了如今国内EDA工具的龙头地位。根据东吴证券研究所的测算，目前华大九天产品覆盖率为40%，与海外巨头的全覆盖差距还比较大。
目前全球EDA市场处于Synopsys、Cadence、Siemens EDA三家厂商垄断的格局，行业高度集中。通过多年来的研发投入和行业整合并购，三家厂商已建立起较为完善的行业生态圈，形成了较高的行业壁垒和用户粘性，近年来市场份额维持稳定。
第二梯队包括在某些领域具备全流程覆盖能力，并在细分环节具有优势的厂商，如 Altium（PCB设计），PDF Solutions（良率）、ANSYS（电路仿真）。华大九天作为对模拟电路设计工具的全流程覆盖，也处于第二梯队中。
第三梯队厂商大多是在某些特定领域内有突出功能，而不具备全流程覆盖能力，大部分的国产厂商处于第三梯队。
来源：中信证券研究部
从研发费用看与巨头的差距
从研发费用上看，2020年Synopsys与Cadence两家EDA巨头研发支出均超10亿美元，分别为12.8亿美元（yoy+12.28%）和10.3亿美元（yoy+9.57%），2013-2020年研发支出CAGR近10%。Synopsys的研发费用率常年保持在35%左右，Cadence的研发费用率近年有提升趋势，维持在40%左右，超过其他类工业软件公司。
来源：中信证券研究部
就绝对值而言，华大九天的研发费用要低很多，但是占营收的比重并不低，2018-2020年华大九天研发费用占比为49.81%、52.5%、44.22%，近三年基本占总营收的近50%。并且，因规模与国际龙头相差较大，我们从人均研发费用来看。Cadence全球大约有9000名全职员工，其2020年人均研发费用约为11.44万美元。Synopsys大约拥有员工14800名，2020年人均研发费用约为8.65万美元。华大九天员工人数为477人，2020年人均研发费用为38.45万人民币，约等于6.02万美元。虽然绝对数值上仍有一定差距，但考虑到汇率因素，以及华大九天业绩与研发费用历年的高速增长，我们对于华大九天的追赶，还是可以保留一定期待的。
图：华大九天2018-2020年研发费用及销售占比情况 来源：与非网整理
结语：
纵观EDA发展史，从上世纪70年代的CAD技术——“手工操作”到人机交互起步；到80年代的CAED——EDA技术逐步进入发展和完善阶段并商业化加速；再到90年代芯片设计工具百花齐放，自顶向下的设计方法成为主流；进入21世纪，EDA贯穿半导体产业链全流程，支持更大规模的电路设计。即使是三大EDA国际巨头，也是经历了功能由点即面，通过不断并购逐步上位。
这么看来，国产EDA依然有机会，部分优质公司可以凭借自身的优势，尤其是像华大九天，已经在向平台化发展。反倒是一些第三梯队以下的国产EDA企业，尤其是一些目前还未起步或者短期内依然只能在点突破上挣扎的EDA企业，如果不能抓住国产EDA份额快速增长的窗口期，未来二级市场上国产EDA公司很可能也会出现群雄争霸的局面。届时，竞争也会更加激烈，出现大鱼吃小鱼的画面。或许这也是这帮家伙近期纷纷争抢上市的又一原因吧。
下载ECAD模型
