华大九天研究报告:国产龙头,打造全领域全流程全球领军

核心提示公司概览:EDA国家队,致力打造全领域、全流程、全球领军公司概述:国产EDA龙头,打造全领域、全流程EDA工具链历史沿革:传承“熊猫”EDA,从点工具厂商向全领域、全流程迈进。公司成立于 2009 年 5 月,自成立以来一直聚焦于 EDA

公司概览:EDA国家队,致力打造全领域、全流程、全球领军

公司概述:国产EDA龙头,打造全领域、全流程EDA工具链

历史沿革:传承“熊猫”EDA,从点工具厂商向全领域、全流程迈进。公司成立于 2009 年 5 月,自成立以来一直聚焦于 EDA 工具的研发工作。公司初始团队部分成员曾参 与中国第一款具有自主知识产权的全流程 EDA 系统——“熊猫 ICCAD 系统”的研发工作, 包括公司创始人刘伟平博士。自 1993 年熊猫 EDA 发布算起,公司在 EDA 领域的积累已 有 30 余年。

2009 年公司发布第一代时序功耗优化工具;2010 年公司发布一站式版图集 成与分析工具;2011 年公司发布第一代模拟电路设计全流程 EDA 工具系统;2014 年公司 发布平板显示电路设计全流程 EDA 工具系统;2015 年公司发布新一代高性能并行电路仿 真工具;2017 年公司发布高精度时序仿真分析工具、新一代大容量时序功耗优化工具和 平板显示电路异形版图设计工具;2018 年公司推出晶圆制造工程服务业务并发布异构仿 真系统;2019 年公司发布标准单元库特征化提取工具和平板显示电路可靠性分析工具; 2020 年公司发布新一代模拟电路设计全流程 EDA 工具系统和工艺模型提取工具。通过不 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、综合技术实力最强的 EDA 工具提供商。

技术能力:技术积累深厚,拥有多项核心专利,成果转化率较高。公司围绕主营业务 建立了完备的核心技术体系,并取得多项专利和荣誉资质。涵盖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 工具等领域。截至 2021 年 12 月 31 日,公司及子公司拥有已授权专利 150 项和 已登记软件著作权 67 项,其中与公司核心技术密切相关的 2019-2021 年内申请的已授权 专利 8 项。公司曾荣获“第二届集成电路产业技术创新奖”、“中国半导 体创新产品和技术奖”、“第八届中国电子信息博览会创新奖”等多项荣誉。公司核心技术 转换为经营成果的能力较强,核心技术收入占比超 97%,技术研发具有较高的成果转化率。

为保持自身的竞争力,公司保持了持续高比例的研发投入。公司 2019~2021 年研发 费用分别为 1.35/1.83/3.05 亿元,占营业收入的比例分别为 52.50%/44.22%/52.57%。公 司建立了一套较为完善的持续创新机制,加强人才的引进和培养,加强产业链上下游的价 值发现等。在保持现有核心技术不断迭代、改进和优化的基础上,积极学习吸收、研究和 开发新产品、新技术,及时响应客户和市场需求,补充和完善 EDA 产品和技术解决方案, 公司逐渐成为在产业链中发挥关键作用的重要平台。 1)人员结构:研发人员占比超 7 成,硕士及以上学历占比超 6 成。截至 2021 年末, 公司员工总数 660 人,其中博士及以上学位人数为 51 人,硕士学位人数为 351 人,硕士 及以上学历员工占比超 60%。公司研发与技术人员数量达 494 人,占公司总人数比例达 75%。

2)项目经验丰富。公司目前已成为国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最 强的 EDA 企业,也是“EDA国家工程研究中心”的依托单位。公司 自成立以来承担了许多重大科研项目,主要牵头承担了四项国家级 EDA 科研项目,具有 丰富的研发经验和技术积累。

业务结构:公司 EDA 工具覆盖模电设计、数电设计、平板设计、晶圆设计四大领域。 EDA 是一个较为宽泛的概念,其中全定制模拟电路设计、半定制数字电路设计为其主流的 应用领域,且各个领域的各个环节均需要使用对应的工具。 公司目前在全定制模拟电路设计、FPD 平板设计领域已有较为完善的产品和技术积累, 在数字电路设计领域处于快速突破阶段。公司模拟电路设计全流程 EDA 工具系统是全球 领先的模拟电路设计全流程 EDA 解决方案之一,部分工具达到国际领先水平;平板显示 电路设计全流程 EDA 工具系统是全球领先的商业化全流程设计系统,多项技术达到国际 领先水平,国内市场占有率近 9 成;数字电路和晶圆制造等方面的部分工具也具有独特的 技术优势,部分工具达到国际领先水平。

客户结构:覆盖国内外一线客户,大客户收入贡献较高。公司的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。目前公司服务全球 400 多家客户,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。从过去三年的情况来看,华大九天对于 头部大客户的收入依存度相对较高,K1、上海华虹集团等国内一线 IC 设计与制造企业也 是常年居于公司前五大客户之列,公司产品在国内市场的竞争力较强。大客户收入占比相 对高是 EDA 行业的正常情况,全球 EDA 龙头 Synopsys 第一大客户的收入贡献占比在 2019 年和 2020 年也分别达到 12.8%和 12.4%。

研发机制:公司设立研发中心作为研发工作的总体牵头部门。研发中心下设的第一中 心负责数字电路设计相关领域工具和仿真工具的开发;第二中心负责模拟电路设计相关领 域工具和平板显示电路设计相关领域的工具开发;第三中心负责晶圆制造领域工具开发及 技术开发服务。同时,研发中心下设的产品规划部参与产品功能设计,负责研发端与客户 端的沟通及对产品进行反馈跟踪;质量检验组负责对产品进行功能及性能测试验证、质量 管理。

管理团队:核心人员具备电子与计算机专业背景,深耕集成电路行业,研发管理经验 丰富。1)刘伟平为公司创始人,任华大九天董事长,先后于复旦大学和清华大学获得半 导体物理与半导体器件硕士和计算机博士学位,具有半导体和软件双重专业背景,曾任北 京集成电路设计中心和北京中电华大电子设计有限责任公司高管,负责研发和公司管理。 2)杨晓东任华大九天总经理,同样具有清华大学微电子学士和美国加利福尼亚大学圣地 亚哥分校电子与计算机工程专业博士的复合学科背景,曾任美国升阳微系统工程师和新思 科技工程师,以及北京华天中汇科技有限公司研发部副总经理,具有行业巨头的研发工作 经验。

股权结构:无实控人,中国电子为最大股东

股权结构:国资股东强力背书,同时兼具管理层经营管理上的专业性和灵活性优势。 1)截至 2021 年末,中国电子集团全资子公司中国电子有限和中电金投分别直接持有公司 26.52%和 13.10%的股份,合计持有 39.62%的股份,与其他国资股东合计占比超过 50%, 拥有较强的信用和国资背书。2)公司无控股股东和实际控制人。由于股东股权较为分散, 公司股东任何一方均无法单独以其持有的股份所享有的表决权控制公司半数以上表决,公 司的管理团队对经营管理发挥重要作用,有助于保持公司经营管理上的专业性和灵活性。 3)九创汇新为华大九天的员工持股平台,成立于 2016 年,持股比例 22.04%,员工持股平台便于对员工实施激励措施,提升团队凝聚力和战斗力。

融资历程:国家队站台,助力公司成长。根据天眼查数据,华大九天成立至今完成 5 轮融资。据招股说明书,2018 年 8 月,国中创投、中国电子、国家集成电路产业投资基 金、深创投等机构向公司投资 2.2 亿元;2019 年 12 月的融资中,九创汇新、中小企业基 金、深创投及中电金投等共同出资 2.92 亿元。2021 年 6 月 21 日,深交所正式受理华大 九天的创业板 IPO 申请。

商业模式:产品许可授权为主,技术开发服务为辅

采购模式:包括单一来源采购、询价采购和招标。公司作为提供工具软件及服务的企 业而非生产型企业,业务流程不涉及生产环节,主要采购需求包括委托开发、房租物业、 软硬件设备、外购产品、测试服务、技术服务等。公司的采购模式分为单一来源采购、询 价采购和招标三种。针对某些领域仅有唯一企业能够提供相关服务的,公司选择单一来源 采购;对于存在多家企业能够提供相关服务的,公司选择询价或招标两种采购模式。对于 软硬件、委托开发、测试服务和技术服务等采购需求,主要由需求部门提出采购申请,经 相关各级领导审批后,由具体负责采购的部门进行采购。

销售模式:公司目前通过直销的方式进行销售。公司设立营销中心,负责市场推广及 营销工作。公司各类 EDA 软件产品和相关技术开发服务主要应用于集成电路设计及制造 领域。公司一方面通过产品质量和服务质量等方面的优势吸引客户,另一方面通过行业会 议、网络、展览等渠道对产品进行市场推广。

盈利模式:授权模式为主,技术服务模式为辅。公司主要从事 EDA 工具软件的开发、 销售及相关服务,主要盈利模式如下:技术开发服务业务主要按具体项目向客户收取 服务费用,一般按照项目工作量和技术难度等因素综合定价。随着行业技术不断革新,工 艺要求不断提升,客户不断提出新的产品和服务需求,使得公司能够持续盈利。

EDA 软件的盈利模式为授权模式,即公司向客户销售指定版本的软件,并收取合同约定期间的 授权费。根据授权期间的不同,又可分为永久期限授权和固定期限授权。客户根据自身业务需求,选择不同期限授权的 EDA 软件。对软件换代需求不迫切的企业,通常采购永久 期限授权软件;对软件换代需求迫切的企业,通常采购固定期限授权软件。公司的固定期 限授权通常为 1-3 年,根据客户自身需求及与公司的协商,合同可约定在固定期限内提供 一次或多次授权。多次授权模式下,公司分次向客户提供 license,于每次提供 license 后 取得收货确认单,并确认收入。

公司 EDA 软件销售价格主要根据软件授权期限长短、软件模块类别和数量、购买软 件套数、产品市场竞争力、客户性质与合作关系等因素与客户协商确定:授权期限与 收取的授权费用正相关,即授权期限越长,授权费用越高,但并非完全的线性关系; 公司开发的同一工具软件项下,通常有若干可选择模块,不同客户根据自身业务需求选择 需要购买的模块,最终软件销售价格等于客户选购的各模块价格的总和;客户往往需 要在同一合同项下购买多套软件,即购买多个 license 在不同的机器上使用,公司会参考 客户一次性购买的软件套数给予一定程度优惠。此外,公司亦会考虑产品的市场竞争力、 与客户的合作历史、客户性质等协商确定销售价格。

财务分析:收入利润高速增长,高研发投入构筑核心壁垒

营收与利润均高速增长,2021 年收入达到 5.79 亿元,归母净利润 1.39 亿元。公司 在 2018-2021 年实现营业总收入 1.51/2.57/4.15/5.79 亿元,YoY+70.2%/61.5%/39.5%, 主要由于国内 EDA 行业的持续增长和市场份额的不断提升带动了公司收入的持续增长。 虽然国内 EDA 行业仍由国际三巨头占据主导地位,但公司占国内 2020 年 EDA 市场份额 约 6%,紧随国际三巨头之后,成为国内市场第四大 EDA 工具企业。公司在 2018-2021 年实现归母净利润 0.49/0.57/1.04/1.39 亿元,YoY+16.3%/82.5%/33.7%。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,具备较高的盈利能力和持续发展的空间。

主营业务拆分:包括 EDA 软件销售和技术开发服务。 1)EDA 软件销售:驱动公司增长的核心业务,以销售公司自主研发的四大类 EDA 工 具软件为主。公司 2018-2021 年 EDA 软件销售收入占营收比重 92.93%、84.67%、84.96%、 85.61%,是公司最主要的收入来源,复合增长率达 54%。EDA 软件销售收入包括全流程 EDA 系统、数字电路设计 EDA 工具、晶圆制造 EDA 工具,2021 年占 EDA 销售收入的比 例分别 72.36%、17.96%、9.68%,全流程 EDA 系统贡献了主要收入。

2)技术开发服务:受益于合同金额和客户增长,业务收入快速提升。基于在集成电 路领域多年积累的经验和能力,以及建立的自动化设计服务流程,为集成电路设计和制造 客户提供技术开发服务,2018-2021 年技术开发服务收入占营收比重分别为 7.07%、 15.33%、15.04%、14.39%,复合增长率达 102%,主要原因是公司的单笔服务合同平均 金额不断提升以及大量新客户开拓。

盈利能力较强,综合毛利率近 90%,始终保持较高水平。公司在 2018-2021 年综合 毛利率分别为 91.41%、87.68%、87.33%、89.36%,基本保持稳定,主要系主营业务收 入结构存在变化以及技术开发服务业务毛利率自身存在一定波动所致。由于 EDA 软件为标准化产品,不针对特定客户,相应开发成本全部计入期间研发费用,因此毛利率保持 100%。技术开发服务以定制化服务为主,需要投入的人工成本和委外费用较大,毛利相 对较低,公司 2018-2021 年技术开发服务毛利率分别为 34.25%、25.96%、24.74%、34.62%。

研发费率保持在 50%左右,高投入支撑公司产品领先与业务扩张,管理和销售费率保 持下降趋势。公司销售费用从 2018 年 2480 万元增长至 2021 年 8937 万元,大多数主要 客户均与公司具有较长的合作历史,客户粘性较大,服务的边际成本逐渐下降,因此公司 销售费率从 2018 年的 16.45%降至 2021 年的 15.43%;管理费用从 2018 年 3733 万元增 长至 2021 年 8016 万元,公司管理活动的规模效应开始凸显,近年来管理费用率持续下降, 从 2018 年的 24.76%下降至 13.84%;研发费用从 2018 年 7510 万元增长至 2021 年 3.05 亿元,2018-2021 年研发费率为 49.81%、52.50%、44.22%、52.57%,公司保持对研发 的高投入,且研发费用均在发生当期进行费用化处理,未进行资本化。

净利率相对稳定,但受非经常影响较大,经营现金流表现良好。整体上看,公司呈现 出高毛利、高研发投入、低销售费率、低管理费率的特征,过去三年整体净利润率维持在 25%左右的水平,经营杠杆释放下净利润实现较快增长。但公司净利润受非经常损益影响 较大,扣非后净利润水平不高,2019-2021 年,公司归母非经常性损益金额分别为 4446.37 万元、6,342.88 万元、8,606.80 万元,主要为各类政府补助。

集成电路产业是信息技术产 业的核心,近年来国家陆续出台了大批鼓励性、支持性法规和政策,为集成电路产业及 EDA 行业的升级和发展营造了良好的政策和制度环境,在未来随着国家对集成电路产业 及 EDA 行业重视程度的不断加强以及公司研发的不断深入,预计公司获得的各项政府补 助存在稳定性与可持续性。同时由于公司是典型的产品型公司,经营回款周期相对较短, 因此也展现出良好的经营性现金流,过去三年经营性现金流和净利润保持相当或大于净利 润水平。

行业分析:自主可控势在必行,EDA机遇窗口已打开

行业概览:集成电路需求旺盛,催化EDA行业稳定增长

集成电路产业已是我国重点发展的战略性行业,发展前景广阔。集成电路是指将晶体 管等有源器件和电阻器、电容器等无源元件,通过电路互连,集成在半导体晶片上,封装 在一个外壳内、执行特定功能的电路或系统。集成电路可实现对输入信息的快速加工和处 理,具备集成度、成本、可靠性、性能及寿命等诸多方面的优势。随着集成电路技术的发 展,由其装配的电子设备亦出现小型化、智能化、高性能、低能耗等趋势。最近半个世纪 以来,集成电路已融入信息社会发展的各个方面,集成电路产业的高速发展助推了电子信 息技术产业的跨越式发展。

产业链:EDA 是集成电路产业上游最重要的细分领域之一。随着集成电路产业的发展, 设计规模越来越大,制造工艺日趋复杂,设计师依靠手工难以完成相关工作,必须依靠 EDA 工具完成电路设计、版图设计、版图验证、性能分析等工作。EDA 是指利用计算机辅助设 计软件,完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计方 式。EDA 软件作为集成电路领域的上游基础工具,贯穿于集成电路设计、制造、封测等环 节,是集成电路产业的战略基础支柱之一。

市场需求:EDA 市场受下游需求拉动持续增长,未来前景广阔。在全球数字经济、电 子系统等相关领域长期向好的发展带动下,应用市场将对半导体相关领域带来积极的发展 促进作用,并为 EDA 工具的推广与应用形成良好市场环境。未来数年,驱动 EDA 工具 市场规模增长的积极因素包括全球半导体市场规模的持续扩张、晶圆制造产能的连续提升、 芯片复杂度提升带来的设计工具算力需求增加、晶圆工艺制程提升对制造类工具要求增加、 先进封装技术创新发展带来的 EDA 工具应用需求提升以及产权保护力度的增加等。

EDA 产业特点:高壁垒、高垄断、高投入。具体体现如下:1)寡头垄断,技术壁垒 高。2)属于典型的投资周期长、见效慢的基础性产业:①算法密集型大型软件系统,需 要长期的技术积累;②研发周期长、产业化周期长,需要持续不断的资金投入。3)需要 建立产业生态圈,得到产业链上下游的全力支持。4)并购整合是产业发展的重要手段。 EDA 巨头致力于平台化发展,打造 IC 设计的产品闭环,实现全流程服务。随着 IC 规模和 种类的扩大,IC 设计流程日趋复杂、环节众多。EDA 厂商一面大力投入研发,不断巩固 细分领域工具的优势,打造高集成度的综合平台;一面通过积极并购向空白领域延伸,三 巨头累计参与的并购次数超过 200 次,经历多年研发+数十次并购才实现了 IC 设计全流程 的覆盖。

市场空间:全球市场超70亿美元,国内增速高于全球

全球 IC 市场规模近 4000 亿美元,其中 EDA 市场规模超 70 亿美元。根据 WSTS 数 据,2020 年全球集成电路市场规模为 3612.26 亿美元,2014-2020 年 CAGR 为 4.50%, 总体保持稳定增长。EDA 作为 IC 行业上游核心环节,受 IC 行业景气度影响。根据赛迪智 库数据,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%,高于集成电路整体市场规模的增速。其中 2019 年受 全球经济的深度下滑的影响,全球集成电路市场规模和 EDA 工具总销售额出现下滑。2020 年由于疫情引发芯片需求和价格的大幅提升,IC 市场快速回暖。

国内 IC 市场规模已突破 8000 亿元,其中 EDA 销售额近 70 亿元,近三年 CAGR 超 20%,明显高于全球增速。受益于全球半导体产业链第三次转移,中国下游场景需求旺盛 拉动半导体销量,我国集成电路市场规模增速高于全球平均水平。根据中国半导体行业协 会数据,2020 年中国集成电路市场规模为 8848 亿元,2014-2020 年 CAGR 为 19.65%, 高于世界平均水平。我国集成电路技术积累与欧美等发达国家存在差距,在国家战略推动+新兴产业拉动下,本土集成电路企业能力有望提升,加速 提升份额。

受限于 EDA 软件技术研发和产品验证迭代缓慢、行业生态发展和支撑落后等因素影 响,我国 EDA 软件和世界先进水平具有一定差距,但政策支持、贸易摩擦、行业需求、 人才回流等各方面利好因素下,我国 EDA 企业有望加速成长。根据赛迪智库数据,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。 2020 年,国内 EDA 市场中本土企业销售额 6.76 亿元。根据赛迪智库数据,2018-2020 年,中国本土企业 EDA 工具销售额为 2.46/3.98/6.76 亿元,CAGR 为 65.77%,本土 EDA 企业增长迅猛。中国 EDA 行业中 85%以上市场份额被国际 EDA 厂商占据,国产化率低于 10%,国内本土 EDA 企业增长空间广阔。

竞争格局:国外三巨头主导,本土企业加速追赶

全球:Synopsys、Cadence、SiemensEDA 三足鼎立,行业集中度高。目前全球 EDA 市场处于 Synopsys、Cadence、SiemensEDA 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,如华大九天、 Altium,PDFSolutions、ANSYS。第三梯队厂商大多仅 能提供特定环境的点工具,大部分的国产厂商仍处于第三梯队。

中国 EDA 起步较早,受国内国际两方面影响未大规模推广,近年来涌现众多优秀公 司。受到巴统早期禁运的影响,我国于 1993 年推出自主研发的熊猫 EDA 软件;1994 年 禁运解除后,“造不如买”的思维导致熊猫 EDA 软件未被广泛推广。2008 年后,EDA 行 业重新受到国家重点扶持,国内 EDA 领域诞生了华大九天、概伦电子等一批优质企业。 其中,华大九天销售额占本土 EDA 企业销售的一半以上,在国内市场份额快速扩大。2020 年,华大九天在国内市场的占有率超过 Ansys,达到 5.9%,仅次于 EDA 三巨头。

提供点工具企业众多,公司在国产 EDA 企业中拥有明显优势,致力打造全领域、全 流程、全球领军。中国 EDA 软件大多以点工具为突破口,少有 EDA 厂商拥有针对某种半 导体产品的全流程解决方案,与下游代工厂、芯片设计厂商构筑生态体系者寥寥。华大九 天作为本土 EDA 龙头企业,是国内唯一拥有特定领域全流程解决方案的 EDA 公司,未来 有望通过“自研+并购”的模式,实现以点带面的发展,在其他领域实现全流程工具的覆 盖。

趋势推演:新技术引领新变革,国产EDA力量正在崛起

新技术的发展趋势进一步带来新的行业机遇。设计方法学和新技术的应用对 EDA 工 具提出了新的要求,为 EDA 行业提供新的增长点,也为业内优质企业提供了发展机遇。 中国 EDA 公司还都年轻,可以用更少的包袱、更少的代价来使用更先进的架构如异构运 算、超并行、AI+等创新技术,实现更具竞争力的产品;5G/AI/大数据/云计算/AIoT 等新兴 产业的兴起,给国内 EDA 企业带来更多的机会。 1)后摩尔时代技术演进驱动 EDA 技术应用延伸拓展。如芯粒技术将不同工艺节点和 不同材质的芯片通过 3D 集成等技术封装形成系统芯片,实现了新形式的 IP 复用,这一过 程需要 EDA 工具提供全面支持。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。

2)设计方法学创新辅助平抑芯片设计成本。EDA 工具的发展创新,如重复使用的平 台模块、异构并行处理器的应用等技术极大程度提高了芯片设计效率。同时,EDA 工具技 术的进步和应用的推广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。

3)人工智能技术将在 EDA 领域扮演更重要的角色。系统运算能力的阶跃式上升满足 了 AI 应用的基础,同时芯片复杂度的提升以及设计效率需求的提高也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。

4)云技术在 EDA 领域的应用日趋深入。①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;②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;③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;④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。

对“卡脖子”技术进行国产替代的大趋势为国内 EDA 行业发展带来机遇。随着 18 年 以来中美科技摩擦的加剧,以及逆全球化的潜在风险不断增加,美国对中国高新技术产业 的限制逐步加深,尤其在集成电路和 EDA 工具领域体现的较为明显。例如在 2019 年 EDA 三巨头终止了与某些国内厂商的合作,为国产芯片的发展蒙上一层阴影。当前国际形势下, 使得工业生产的独立、安全、自主上升到国家安全层面。国内领先的集成电路企业,为了 保证供应链安全,加速了国产替代的需求。

同时,国家政策及各地方政策大力支持,产业迎来良好发展机遇。公司所属集成电路 产业与软件开发产业,因此集成电路与软件产业的相关法律法规和产业政策对公司发展具 有显著影响。近年来,我国政府陆续出台了大批鼓励性、支持性政策法规,投入了大量社 会资源,加速 EDA 工具软件的进口替代,加快攻克重要集成电路领域的“卡脖子”技术,有 效突破产业瓶颈,牢牢把握创新发展主动权。政策和法规的发布落实,为集成电路产业和 软件产业提供了财政、税收、技术和人才等多方面的支持,促进了集成电路产业和软件产 业的发展。公司作为服务于集成电路产业的软件公司,将从上述政策和法规中获益。

公司分析:模拟领域市场领先,加速补全工具链打造

全领域优势 核心优势:覆盖模拟、面板领域全流程,技术能力全球领先 公司 EDA 工具在模拟电路设计和平板显示电路设计领域拥有全流程产品线,技术能 力全球领先。 1)模拟电路设计全流程 EDA 工具系统:公司目前是我国唯一能够提供模拟电路设计 全流程 EDA 工具系统的本土企业,全流程产品已进入以色列晶圆代工厂 TowerJazz 设计 参考流程。公司的模拟电路设计全流程产品已被全球近 300 家领先设计公司采用,支持每 年数百款芯片上百亿颗出货。

模拟电路 EDA 优势一:全流程。公司提供从电路到版图、从设计到验证的一站式解 决方案,集成原理图编辑工具、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。其设计平台 Aether 对标 Synopsys 的 GalaxySE 及 Cadence 的 Virtuoso 平台,是全球四大模拟电路设计平台之一,目前公司在模拟电路仿真 工具领域产品线齐全,具备全球竞争力。

模拟电路 EDA 优势二:单点强。公司电路仿真工具全球领先,公司研发的高速高精 度并行电路仿真器 ALPS 和全球首发的异构仿真系统 ALPS-GT,连续三年被全球 EDA 最高学术和工程会议 DAC 评为“全球最佳电路仿真产品”。公司的电路仿真技术可比肩 Cadence,打破 SPICE 领域多年沉寂,ALPS 产品成为众多用户心中的最佳仿真器。 模拟电路 EDA 优势三:完整支持传统工艺设计。模拟芯片具有生命周期长、对先进 工艺制程依赖低的特点,往往更关注设计可靠性和低失真,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 支持角度讲公司已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。

2)平板显示电路设计全流程 EDA 工具系统:全球唯一的平板显示电路设计全流程 EDA 工具系统。公司平板显示电路设计全流程多项技术全球首创,在国内新建产线中市 占率超 90%。 平板显示 EDA 优势一:全流程。包含平板显示电路设计器件模型提取工具、平板显 示电路设计原理图编辑工具、平板显示电路设计版图编辑工具、平板显示电路设计电路仿 真工具、平板显示电路设计物理验证工具、平板显示电路设计寄生参数提取工具和平板显 示电路设计可靠性分析工具等。

平板显示 EDA 优势二:可与模拟电路 EDA 技术互通。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。公司基于模拟 EDA 工具的技术基础 上,结合平板显示电路设计的特点,开发的平板显示电路设计 EDA 产品全球领先,同时 可与模拟电路 EDA 相关技术相互支持迭代。 平板显示 EDA 优势三:集成度高。该 EDA 工具系统将平板显示电路中各点工具集成 在统一的设计平台中,为设计师提供了一套从原理图到版图,从设计到验证的一站式解决 方案,为提高平板显示电路设计效率,保证设计质量提供了有力的工具支撑。

发力方向:数字、制造领域补短板,依托单品优势逐点突破

公司 EDA 工具在数字电路设计和晶圆制造领域部分点工具市场领先,但产品整体丰 富度仍有待补充,公司正加速补短板,依托单品优势逐点突破,以点带面,加速对全球龙 头的追赶。 1)数字电路设计 EDA 工具:数字电路设计包含电路功能设计、逻辑综合、物理实现 以及电路和版图分析验证等,通常分为前端和后端两部分。华大九天的数字电路设计 EDA 工具系统在国产 EDA 企业中市场份额第一,覆盖全流程中近 60%的环节,已被超 200 家 全球领先的设计公司采用并列入公司标准设计流程。

数字电路 EDA 优势一:部分点工具全球领先。华大九天为数字电路设计的部分环节 提供了特色解决方案,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。 其中,XTop 被 DeepChip 评为“2019 全球最佳时序优化 EDA 工具”;Skipper 被 DeepChip 评为“2018 全球最佳版图处理 EDA 工具”。

数字电路 EDA 优势二:大部分产品支持 5nm 先进制程。数字电路 EDA 工具大部分 产品支持国际领先的 5nm 制程,公司目前已发布的数字电路设计 EDA 工具中,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均可支持目前国际最先进的 5nm 量产工艺制程,处于国际领先水平; 单元库特征化提取工具开发完成时间较短,目前可支持 40nm 量产工艺制程,与同类国际 领先工具仍存在一定差距。

2)晶圆制造 EDA 工具及服务:公司提供业界领先的晶圆制造与工程服务。其中,版 图及掩膜版数据处理软件性能全球领先。同时,晶圆制造工程服务国内市场份额第一,提 供全套芯片制造服务,覆盖国内 80%晶圆制造企业,支持 14/12nm 工艺。 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。

业务进展:成熟制程具备优势,先进工艺和补全工具链是重要方向

1.已有产品:模拟、平板显示全流程能力突出,四大业务线均有亮点产品。公司在模 拟电路设计和平板显示电路设计领域实现工具系统全流程覆盖,在数字电路设计领域已具 备全流程中 60%的产品和技术,全套晶圆制造工程服务覆盖下游众多客户。模拟领域的电 路仿真器 ALPS、数字领域的时序优化工具 XTop、晶圆制造领域的版图及掩膜版数据处理 软件等点工具均在全球处于领先水平。

公司 EDA 工具系统支持的工艺制程占市场总需求的近 7 成,对先进工艺的支持和认 证是主要方向。根据华大九天第二轮审核问询函的回复,从工艺制程的角度来看,全球集 成电路产业中 28nm 以下工艺制程的应用比例在 33%左右。另根据国内晶圆制造龙头企业 中芯国际集成电路制造有限公司公布的数据显示,其 28nm 及以下工艺节点收入占比低于 上述公开数据。从工艺制程的角度来看,28nm 及以上工艺制程在目前集成电路量产工艺 制程中相对成熟且市场份额具有明显的领先优势。

公司 EDA 工具系统目前可覆盖大部分应用场景的设计需求。集成电路应用领域广泛, 从细分应用领域的角度来看,越小的制程用于对算力、功耗有很高要求的芯片,如中高端 移动设备、人工智能、5G 基础架构、高性能计算等;成熟的制程用于对性能要求相对不 高,但是成本敏感的领域,如汽车电子、物联网、可穿戴设备等,而成熟制程的应用场景 占总体需求的比例目前仍保持高位。

2.在研项目:下游需求升级对产品提出更高要求,公司在研项目开展顺利。为适应行 业发展趋势,不断满足市场需求,公司高度重视在研项目的进展与投入情况,匹配了高质 量的团队、提供了充足的经费。目前在研项目包括模拟电路设计全流程技术升级开发、数 字电路设计工具技术升级开发、平板显示电路设计工具技术升级开发。丰富的在研项目储 备保障公司未来持续推出新产品,以应对产业升级和市场竞争。

3.生态合作:积极加入上下游国际主流厂商生态链,面向先进制程深度协作。在三星 先进晶圆代工生态系统 SAFE 论坛上,三星正式宣布华大九天成为其 SAFE-EDA 生态系 统的全新合作伙伴。通过双方协同,华大九天 SPICE 电路仿真工具 Empyrean ALPS 在 2021 年成功通过三星 Foundry EDA 工具认证流程 SAFE-QEDA,实现对其 8nm工艺制程的支持。未来,公司计划将继续与三星 Foundry 深度协作,为产业提供全新及领 先的设计资源和解决方案,助力 IC 设计效率提升,加速产品面市。公司不断提升自身产 品研发能力,打入全球半导体产业主流供应链,与上下游合作提升先进制程支持能力,从 而再度强化上下游与公司合作研发的意愿和生态关系,实现研发合作的正反馈。

未来规划:以点带面,打造全球领先的全领域、全流程EDA厂商

公司致力于打造全球领先的全领域、全流程 EDA 厂商。在产品层面上,计划坚持自 主研发为主,并购整合为辅,提供全球领先的设计、制造、封测全流程完整解决方案,在 此基础上打造多个具有核心竞争力和市场规模的旗舰型产品。同时,采用以点带面、点面 结合、立足国内、目标全球的市场策略。

未来规划采取的措施:1)加大研发投入,提高产品竞争优势。公司将持续加大研发投入,加大基础性、关 键性核心技术的研发创新力度,推进异构计算、AI 等前沿技术与 EDA 技术的融合创新, 采取自主研发、合作开发和并购整合相结合的模式加速全流程布局和核心技术的突破,全 面增强 EDA 产品的服务支撑能力,并在部分核心关键产品上领先全球,提高竞争优势。

2)加强市场推广力度,进一步拓宽市场。公司将进一步加大市场开发力度,加大客 户维护和客户开发投入,推进精细化客户开发及管理,在深耕现有客户的同时拓宽市场渠 道,推动产品在全球产业链上下游企业客户中的广泛应用,提升营销团队的效率与服务团 队的品质,不断优化销售与服务体系,提高客户满意度。通过上市进一步增加品牌的宣传 力度和传播范围,积极拓展国内外市场业务,力争成为全球具有重要影响力的企业。

3)加强产学研协作及人才队伍建设,形成规模化的科学专业人才梯队。公司将加强 产学研协作,加大后备人才力量的培养,深化与知名高校和科研院所的合作,建立长期稳 定的人才输送渠道,提升公司技术实力。同时,公司将进一步完善和强化人才队伍建设, 以项目为核心,以技术为导向,加大对高端人才和创新技术的激励和引进,为人才设计多 元化的职业发展通道,实现人才与企业的共同成长。

4)促进产业链上下游协作,实现协同发展。公司将与集成电路设计企业、制造企业、 公共服务机构、高校、科研院所共建产业生态,进行前瞻性、应用性研究,增强技术创新 能力,为 EDA 产品开发和应用构建良好的生态环境,快速推进 EDA 技术与先进工艺的融 合,提升产业链自主可控能力,促进产业链上下游协作,实现产业链上企业的协同发展。

募投项目:用于EDA工具开发及升级项目

拟发行不超过 10859 万股,围绕 EDA 产业促进现有业务升级和新工具研发。公司本 次拟公开发行不超过 10859 万股人民币普通股。最终募集资金总量将根据实际发 行股数和询价情况予以确定。本次募集资金投资项目主要包括电路仿真及数字分析优化 EDA 工具升级项目、模拟设计及验证 EDA 工具升级项目、面向特定类型芯片设计的 EDA 工具开发项目和数字设计综合及验证 EDA 工具开发项目。通过四个项目建设,有助于巩 固公司在电路仿真领域的领先优势,强化模拟设计及验证的全流程能力,补齐数字设计工 具链和向特定类型芯片设计延伸,全面带动公司产品能力的突破和工具链的完备性。

我们认为,本次募集资金投资项目是公司现有业务的延续,募投项目为 EDA 工具领 域,有助于进一步匹配芯片设计新需求。若项目研发建设顺利,公司可发挥国内 EDA 模 拟领域龙头企业优势,不断扩大自身业务边界,公司的销售收入和利润总额将有望逐步增 加,盈利能力或将不断增强,进一步打开成长空间。

1)电路仿真及数字分析优化 EDA 工具升级项目:升级的产品为主营业务产品中的电 路仿真工具和数字电路设计分析优化工具。随着集成电路产业的飞速发展,芯片设计的集 成度越来越高,客户对公司 EDA 工具的功能和性能需求持续增加。本项目将提升公司主 营产品的技术水平,满足更多客户、更先进工艺对 EDA 工具的功能和性能需求。有助于 公司进一步增强电路仿真和数字电路设计分析优化工具的技术积累和竞争优势,从而提升 该领域公司产品的核心竞争力。

2)模拟设计及验证 EDA 工具升级项目:将重点优化升级模拟电路设计全流程产品和 技术,扩展产品功能,提升产品性能,加速全流程平台的国产替代进程。一方面将有效提 升 EDA 工具软件的功能和性能,解决对先进工艺的支持问题,提高 EDA 工具与高端芯片 设计要求的匹配性;另一方面有利于提高公司行业竞争力,扩大产品的市场占有率。

3)面向特定类型芯片设计的 EDA 工具开发项目:将开发面向存储、射频、光电设计 的全流程 EDA 工具系统。将进一步完善公司在全定制设计领域的 EDA 工具研发布局,丰 富公司在射频、存储器等全定制设计领域的产品种类。项目实施后,公司在全定制设计全 流程 EDA 工具系统的技术积累将进一步增加,产品种类将进一步丰富,市场竞争力预计 也将进一步增强。

4)数字设计综合及验证 EDA 工具开发项目:将切实提升公司在数字电路设计领域的 技术积累,填补公司在数字电路设计 EDA 工具链条上的空白,形成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领域的布局。将重点研发面向数字 电路设计的核心工具,完善公司在数字 EDA 领域的产品布局,填补我国在数字电路设计 领域重要工具的空白。

5)补充流动资金:可减少公司债务性融资,优化资本结构,降低利息支出和财务费 用,提升抗风险能力。 公司本次募集资金投资项目均用于 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。

募集资金到位后,公司净资产及每股净资产都将大幅提高,有助于提升防范和抵御风 险的能力。由于募集资金投资项目在实施周期上需要一定时间,短期内难以完全产生预期 经济效益,短期内公司的净资产收益率将因净资产的增加而有所下降。但是,本次募集资 金投资项目顺利实施后,公司的销售收入和利润总额有望逐步增加。

精选报告来源:【未来智库】

 
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