概伦电子研究报告:由点及面,开拓国产EDA新局面

(报告出品方/作者:中泰证券,闻学臣、苏仪、刘一哲)

一、概伦电子:具备国际竞争力的国产 EDA 厂商

1.1 公司整体概况

概伦电子是一家具备国际市场竞争力的 EDA 企业,拥有领先的 EDA 关键 核心技术,致力于提高集成电路行业的整体技术水平和市场价值,提供专业 高效的 EDA 流程和工具支撑。公司通过 EDA 方法学创新,推动集成电路 设计和制造的深度联动,加快工艺开发和芯片设计进程,提高集成电路产品 的良率和性能,增强集成电路企业整体市场竞争力。公司前身概伦有限于 2010 年在济南成立,成立之时即明确以“良率导向设计(DFY)”理念为 指导,提出“与您共建中国 EDA”的使命。此后数年公司发布多项关键 EDA 产品,不断丰富产品矩阵。2019 年,公司收购国内 EDA 公司博达微, 打造从数据到仿真的完整 EDA 解决方案。2021 年公司成功于科创板 IPO 上市。2022 年,公司正式推出承载 EDA 全流程的平台 NanoDesigner、标 准单元库特征提取解决方案 NanoCell,启动业内首个 DTCO 理念的 EDA 生态圈,并成立 EDA 专项投资基金,推动 EDA 初创企业孵化。 公司的主营业务为向客户提供被全球领先集成电路设计和制造企业长期广 泛验证和使用的 EDA 产品及解决方案,主要产品及服务包括制造类 EDA 工具、设计类 EDA 工具、半导体器件特性测试系统和一站式工程服务解决 方案等。时至今日,公司的主要客户包括台积电、三星电子、SK 海力士、 美光科技、联电、中芯国际等全球领先的集成电路企业。

董事长深度参与 BSIM3 模型开发,主要高管 EDA 行业相关经验丰富。公 司董事长刘志宏博士曾在上世纪 90 年代师承提出 BSIM 模型的胡志明教授, 并于 1993 年联合胡志明教授创立了 BTA Technology 公司,在胡志明教授 指导下主持开发了 BSIM3V1、V2、V3 集成电路仿真模型,如今 BSIM3V3 模型仍然是世界集成电路设计的标准模型,而刘志宏博士也成为 EDA 产业 内较有影响力的人物。除董事长本人外,公司主要高管、核心技术人员也多 具有国际 EDA 厂商的从业经历,具备丰富的从业经验或深厚的技术积淀。

实控人通过一致行动协议保持控股。截至 2023 年 6 月 30 日,公司董事长刘志宏先 生直接持有本公 司 16.15%股 份,并通过与共 青城峰伦、 KLProTech 签署《一致行动协议》,合计控制公司 42.85%的股权,为公司 的实际控制人。KLProTech 为对公司具有历史贡献的相关人员(包括公司 及 ProPlus 的在职员工/离职员工/员工亲属/少量顾问及投资人)间接持有公 司股份的境外持股平台。


1.2 产品与营收

1.2.1 产品:关键环节重点突破,软硬兼备&产品+服务协同

自成立之初,公司创始团队便明确以 “提升集成电路设计和制造竞争力的良 率导向设计(Design for Yield,DFY)”理念为指导,进行前瞻性的技术研 发和产品布局,并经过多年积累进一步演进成为新的“设计-工艺协同优化 (DTCO)”方法学。围绕 DTCO 方法学,公司在器件建模和电路仿真验证 两大集成电路制造和设计的关键环节进行重点突破,自主研发了相关 EDA 核心技术,可有效支撑 7nm/5nm/3nm 等先进工艺节点下的大规模复杂集成 电路的设计和制造,帮助晶圆厂在工艺开发阶段评估优化工艺平台的可靠性 和良率等特性,建立精确的器件模型、PDK 和标准单元库,并通过快速精 准的电路仿真帮助集成电路设计企业有效预测芯片的性能和良率,优化电路 设计。 经过多年的研发与拓展,目前公司的主营业务为向客户提供被全球领先集成 电路设计和制造企业长期广泛验证和使用的 EDA 全流程解决方案,主要产 品及服务包括制造类 EDA、设计类 EDA、半导体器件特性测试系统和一站 式工程服务解决方案等。

1.2.2 营收较快增长,工程服务 22 年进入高景气

2018-2022 年,公司产品力持续迭代提升,并敏锐把握国产替代浪潮机遇, 加之公司于 2019 年末收购博达微,以上多方面因素共同推动公司整体营收 保持较快增长。2022 年概伦电子营收 2.79 亿元,较 2021 年同比增长 43.68%,2018-2022 年概伦电子营收 CAGR 也达 52.2%。

EDA 工具打造营收基本盘,设计类 EDA 工具营收快速增长。营收结构上, EDA 工具授权收入为公司营收的基本盘,2022 年公司 EDA 工具授权收入 总计约 1.83 亿元,占当年公司总营收 65.5%。具体来看: 制造类 EDA 工具为主要的 EDA 工具收入产品,2022 年公司制造类 EDA 工具实现营收 1.05 亿元; 设计类 EDA 工具营收快速增长。近年来公司加强设计类 EDA 产品的 研发与打磨,其产品营收持续快速增长,2022 年公司设计类 EDA 实 现营收 7782 万元,2018-2022 年营收复合增速 54.7%。

收购博达微加强业务协同,半导体器件特性测试系统、工程服务销售收入 快速增长。公司于 2019 年末完成对北京博达微的并购,对自身业务进行了 较好的扩展,具体而言: 半导体器件特性测试系统业务:收购博达微后,公司在原有测试产品 基础上新增 FS-Pro 仪器产品,同时公司亦借助博达微的销售渠道与布 局,对自身的市场开拓与销售进行了整合与优化,加之公司 EDA 产品 认可度的提升对半导体器件特性测试系统的销售也有较强的协同作用, 从而使得 2020 年起公司半导体器件特性测试系统的销售收入快速增长。 2020 年,公司半导体器件特性测试系统销售收入 2443 万元,同比 2019 年大幅增长 314%;2022 年公司半导体器件特性测试系统销售收 入 6159 万元,2019-2022 年营收 CAGR 也高达 119%。 一站式工程服务解决方案:公司此前的一站式工程服务解决方案业务 体量较小,而博达微一站式工程服务解决方案业务占比较高,收购博 达微后对公司一站式工程服务解决方案业务的收入有较大促进。同时, 部分客户出于支出控制的原因,开始以服务的形式购买公司提供的工 程服务,取代原有的软件购买支出,从而短暂性推升公司一站式工程 服务解决方案业务的营收。2022 年公司一站式工程服务解决方案业务 收入 3290 万元,较之前数年大幅增长。

1.2.3 硬件产品有所拉低整体毛利率,研发持续高水准投入

2018-2022 年公司毛利率整体有所下降,主要系硬件占比较高的半导体器件 特性测试系统业务增速较快,以及实施内容占比较高的一站式工程服务解决 方案体量快速增长,从而拉低公司整体毛利率。以软件形态存在的 EDA 工 具授权业务则始终维持接近 100%的毛利率水平。


研发持续高水准投入,规模效应初步显现。作为关键领域科技企业,公司 持续保持在研发上的高投入力度,研发费用率在 2018-2022 年均在 30%以 上,且 2020-2022 年来研发费用增速高于同期营收增速,对应研发费用率 也从 36.10%提升至 2022 年的 50.21%。同时,随着公司业务规模的扩大以 及销售模式转为以直销为主,公司不断加强自身销售网络建设,加大市场推 广力度,销售及市场相关投入持续高增,报告期以来公司销售费用率持续提 升,从 2018 年的 7.48%增至 2022 年的 22.36%。

受高研发投入及股权激励摊销影响,2018、2019 年公司盈利端数据承压明 显。但自 2020 年起,公司财务端整体基本恢复常态,加之并购博达微注入 优质资产,2020-2022 年公司归母净利率均为两位数水平。

1.2.4 2023 股权激励方案指引快速增长预期

2023 年股权激励方案发布。2023 年 2 月公司发布 2023 年股权激励草案, 并于当月完成首次授予。根据股权激励草案,本激励计划拟向 177 名激励 对象授予 867.60 万股限制性股票,其中首次授予 694.08 万股,约占本次授 予权益总额的 80%;预留 173.52 万股,约占本次授予权益总额的 20%。本 次股权激励以营收为考核指标,以 2022 年公司营收为基准,2023-2026 年 营收增速目标值分别为 25%/56%/95%/144%,对应为年复合增速 25%;营 收增速触发值分别为 15%/32%/52%/75%,对应年复合增速 15%。

二、EDA:高集中度的卡位环节,国产替代乘风而起

2.1 EDA:支撑集成电路发展的前端与基础,产业卡位作用明显

EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)是指利用计算机 软件完成大规模集成电路的设计、仿真、验证等流程的设计方式,融合了图 形学、计算数学、微电子学、拓扑逻辑学、材料学及人工智能等技术。随着 集成电路产业的发展,设计规模越来越大,制造工艺越来越复杂,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 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,已基本覆盖了集成电路设计与制 造的全流程,具备的功能十分全面,是集成电路产业的战略基础支柱之一。

一般来说,一个完整的集成电路设计和制造流程主要包括工艺平台开发、集 成电路设计和集成电路制造三个阶段。各阶段主要内容及细分环节如下:

工艺平台开发阶段:主要由晶圆厂(包括晶圆代工厂、IDM 制造部门 等)主导完成,在其完成半导体器件和制造工艺的设计后,建立半导 体器件的模型并通 PDK 或建立 IP 和标准单元库等方式提供给集成电 路设计企业(包括芯片设计公司、半导体 IP 公司、IDM 设计部门等)。

集成电路设计阶段:主要由集成电路设计企业主导完成,其基于晶圆 厂提供的 PDK 或 IP 和标准单元库进行电路设计,并对设计结果进行电 路仿真及验证。若仿真及验证结果未达设计指标要求,则需对设计方 案进行修改和优化并再次仿真,直至达到指标要求方能进行后续的物 理实现环节。物理实现完成后仍需对设计进行再次仿真和验证,最终 满足指标要求并交付晶圆厂进行制造。在大规模集成电路设计过程中, 由于工艺复杂、集成度高等因素,电路设计、仿真及验证和物理实现 环节往往需要反复进行。

集成电路制造阶段:主要由晶圆厂根据物理实现后的设计文件完成制 造。若制造结果不满足要求,则可能需要返回到工艺开发阶段进行工 艺平台的调整和优化,并重新生成器件模型及 PDK 提供给集成电路设 计企业进行设计改进。 上述三个设计与制造的主要阶段均需要对应的 EDA 工具作为支撑,包括用 于支撑工艺平台开发和集成电路制造两个阶段的制造类 EDA 工具以及支撑 集成电路设计阶段的设计类 EDA 工具。


EDA 之于集成电路行业,具有较大的杠杆效应与卡位作用。在产品生命周 期中,位于两端的研发设计、营销与售后运维具有较高的价值量,特别是研 发设计在产品生命周期的初期阶段,对后续所有环节都有较大的影响。随着 集成电路行业的技术迭代,先进工艺的复杂程度不断提高,下游集成电路企 业设计和制造高端芯片的成本和风险急剧上升。在此背景下,EDA 工具作 为集成电路设计与制造环节必不可少的支撑工具,用户对其重视程度与日俱 增,依赖性也随之增强。同时,集成电路行业的技术迭代较快,众多新兴应 用场景的不断出现和系统复杂性的提升也对 EDA 工具产生新的需求。

从市场价值来看,根据赛迪智库数据,2020 年 EDA 行业的全球市场规模超 过 70 亿美元,却支撑着数十万亿美元规模的数字经济。在中国这个全球规 模最大、增速最快的集成电路市场,EDA 杠杆效应或将更大。

2.2 EDA 市场集中度高,海外巨头高度垄断

2.2.1 EDA 市场规模稳定增长,我国 EDA 迎接黄金发展期

EDA 市场规模持续稳定增长,2020 年全球 EDA 市场约百亿美金。尽管 EDA 市场规模相对较小,但受益于先进工艺的技术迭代和众多下游领域需 求的强劲驱动力,全球 EDA 市场规模呈现稳定上升趋势。根据 SEMI 统计,2020 年全球 EDA 市场规模为 114.67 亿美元,同比增长 11.62%。2012- 2020 年全球 EDA 市场规模复合增速为 7.28%,呈现较为稳定的持续增长态 势。

我国 EDA 行业从 20 世纪 80 年代中后期才真正开始,较全球 EDA 行业的 发展晚了十年,并且自 1986 年国产集成电路计算机辅助设计系统“熊猫系 统”诞生之后的第二个十年,国内 EDA 行业并未有实质性的成功。直到 21 世纪初,在国家政策支持下,国内 EDA 产业才陆续展露出新的生机。2015 年至今,国家大力推进半导体与集成电路产业的发展,EDA 行业应势发展, 2018、2019 年以来多次国际贸易摩擦、科技封锁事件之下,我国 EDA 行 业迎来黄金发展期。

应当说,中国 EDA 行业起步并不算太晚,但由于行业生态环境的发展和支 撑相对滞后,技术研发优化和产品验证迭代相对缓慢,目前我国 EDA 整体 行业技术水平与国际 EDA 巨头存在很大差距,自给率较低。

近年来,随着国家和市场对国产 EDA 行业的重视程度不断增加,上下游协 同显著增强,国内 EDA 企业在产业政策、产业环境、投资支持、行业需求、 人才回流等各方面利好影响下逐渐兴起。在国际贸易摩擦影响,特别是 2020 年行业发生的一系列相关事件影响下,业界对我国 EDA 行业发展的急 追性和必要性的认知程度显著提高。2020 年中国 EDA 市场规模约 93.1 亿 元,同比增长 27.7%,占全球市场份额的 9.4%,2021 年中国 EDA 市场规 模进一步增至 103.4 亿元,同比增长 11.06%。

中国作为全球规模最大、增速最快的集成电路市场,国产 EDA 有着巨大的 发展空间和市场潜力。随着中国集成电路产业的快速发展,中国的集成电路 设计企业数量快速增加,EDA 工具作为集成电路设计的基础工具,也将受 益于高度活跃的下游市场,不断扩大市场规模。

2.2.2 EDA 行业集中度极高,海外厂商高度垄断

EDA 行业集中度极高,三巨头对市场形成高度垄断。目前全球 EDA 市场处 于 Synopsys、Cadence、西门子 EDA 三家广商垄断的格局,行业高度集 中。这三家公司均以其在国际市场上具备行业领导地位的核心 EDA 产品为 锚,通过数十年不间断的高研发投入夯实巩固其核心产品的技术领先优势, 并通过不断拓展、兼并、收购逐步形成全流程解决方案,最终得到全球领先 集成电路企业的充分认可使用,确立行业垄断地位,并已建立起相当完善的 行业生态圈,形成了较高的行业壁垒和用户粘性,占据了全球主要的 EDA 市 场。根据赛迪顾问,2020 年国际三大 EDA 巨头全球市场占有率超过 77%。

在第一梯队的三大巨头之外,以 Keysight 和 ANSYS 为代表的国际领先 EDA 公司,凭借在细分领域取得的技术领先优势,为客户实现更高价值, 再依托细分领域优势逐渐向其他环节工具拓展,目前已成功抢占了较为突出 的市场份额,在特定的设计环节或特定领域形成了其垄断地位。 除上述两家外,全球范围内的 EDA 企业中,优先突破关键环节核心工具的 典型公司国际上还有 PDF Solutions 等,国内有概伦电子、广立微等;优先 突破部分设计应用全流程解决方案的典型公司国际上有 SILVACO、Jedat Inc.等,国内有华大九天等。这些企业共同构成了 EDA 市场的第三梯队, 且每家企业在各自细分领域均取得了较为突出的成果。

在国内市场,三大 EDA 巨头同样牢牢把控市场的绝大部分份额。根据赛迪智库的数据,2018-2020 年中国 EDA 市场同样以三大国际 EDA 厂商为主, 2018-2020 年三大 国 际 EDA 巨头在中国的市占率合计分别为 79.7%/79.0%/76.4%。


2.3 EDA 受政策大力扶持,国内人才储备持续增长

政策扶持力度持续加大。随着中美贸易对抗、科技封锁等事件不断出现,集 成电路产业链的自主可控开始受到更多的关注。对此,国家和地方近年来均 不断出台集成电路相关领域的支持政策,从研发生产、人才培养、投融资、 税收等方面给予大力的支持。而 EDA 作为集成电路产业的重要一环,无疑 也受到了各级政府的重视与支持,如上海市政府在 2021 年 6、7 两月分别 出台《上海市战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》、《上海市 先进制造业发展“十四五”规划》,其中均包含对 EDA 产业发展的支持、 鼓励、引导相关表述。

EDA 对从业人员能力要求较高,人才储备至关重要。EDA 是典型的知识密 集型产业,其从业人员需要掌握数学、物理、计算机、芯片设计等多行业交 叉的知识,对从业人员的综合素质要求极高。同时,EDA 工具的开发又要 与晶圆厂、设计公司不断协同打磨,相应的行业壁垒也较高。以上这些特点 决定了 EDA 人才的培养周期较长,据新思科技中国区副总经理陈志昌先生 介绍,培养一个 EDA 人才,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。

EDA 人才仍然匮乏但储备不断增加。由于人才培养难度较高,加之中间发 展经历一定波折,尽管近两年我国 EDA 行业快速发展,但在人才储备上我 国目前仍较为匮乏。根据赛迪智库的数据,2020 年我国 EDA 行业从业人数 约 4400 人,其中在外资企业工作的约 2400 人,占比虽较 2018、2019 年 有所下降但仍有较高比例。相较而言,EDA 三巨头之一的 Synopsys,截至 2022 财年底,其全球员工总数即达约 19000 人,且其中 80%为工程技术人 员。不过近年来,随着国内 EDA 产业前景向好、行业快速发展,加之国内 EDA 行业待遇提升,部分 EDA 人才回流,国内 EDA 人才数量也在持续增 加。

三、公司竞争优势&未来发展方向探讨

3.1 以 DTCO 为核心驱动力,卡位关键环节,多维拓展 EDA 全流程

什么是 DTCO?设计技术协同优化(Design Technology Co-Optimization, DTCO)是一种帮助半导体晶圆厂降低成本和缩短先进工艺开发上市时间的 方法。顾名思义,DTCO 就是设计与制程技术寻求整合式的优化,来改善效 能、功耗效率、电晶体密度、以及成本,在支援新的制程技术时提供重大的 架构创新,而非提供与前一代技术完全相同的结构,仅有做到更小而已。 通俗一点理解:常规的半导体芯片设计是在工艺和 PDK 给定的情况下去优 化电路设计,DTCO 则主要是指如何根据半导体芯片的具体要求去做半导体 工艺的相应优化,如金属连线材料选择、通孔设计、CMOS 器件设计(如 Fin 的优化)等等。一般来说,晶圆厂在开发新一代工艺时,会使用一些常 规的电路设计来评估各种新一代工艺中的选项,从而决定最佳方案。另一方 面,晶圆厂也会与合作的 Fabless 厂商提供早期评估版本的 PDK,Fabless 使用 PDK 来设计一些关键电路并评估其性能,并且为晶圆厂来提供反馈以 帮助晶圆厂去迭代工艺设计。

3.1.1 卡位建模与仿真验证,推动 DTCO 循环驱动

1. 器件建模及验证:公司起家之本,制造端 EDA 关键环节

实现 DTCO,关键节点在于器件模型提取。如上图所示,在整个 DTCO 流 程中,晶圆厂最终给出的还是 SPICE model、PDK 等。同时,无论是 TCAD、SPICE 仿真、寄生提取、后道仿真等我们都会通过简化 model 或 并行去获得提速,但这其中始终绕不开的就是模型提取这一步,特别是具备 能准确描述工艺器件 SPEC 的工业级器件模型提取。因此,无论是哪一类 DTCO,器件模型提取都是 DTCO 流程落地的核心瓶颈环节之一,而对应 的 EDA 工具则也成为关键软件工具。

DTCO 理念贯穿概伦电子经营全局;重点突破器件建模和电路仿真验证两 大关键环节。自成立之初,公司创始团队便以“提升集成电路设计和制造竞 争力的良率导向设计(DFY)”理念为指导进行前瞻性的技术研发和产品布 局,并经过多年积累进一步演进成为新的“设计-工艺协同优化(DTCO)” 方法学。针对 DTCO 理念、结合中国集成电路行业的特点,公司首先以面 向制造环节的器件建模及验证 EDA 工具为起点,在产品具备国际市场竞争 力后,进一步推出了面向设计环节的电路仿真及验证 EDA 工具,成功覆盖 了设计与制造两大关键环节。 董事长深度参与器件建模领域发展,概伦在器件建模上具备深厚积累。上 文已阐释过器件建模及验证工具在 DTCO 流程中的重要性,而概伦在这方 面恰恰具备极为深厚的技术与经验积累。董事长刘志宏先生于 1990 年赴加 州大学伯克利分校从事博士后研究,和胡正明教授团队合作,并作为主创参 与开发了 BSIM3 集成电路仿真模型。1993 年,刘志宏博士与胡正明教授、 高秉强教授于硅谷共同创立 BTA Technology Inc.,共同打造 BSIMPro SPICE;2001 年 BTA 宣布收购 Ultima,并将其更名为思略科技(Celestry Design Technologies, Inc.),刘志宏博士作为 BTA 和思略科技的总裁及首席执行长,带领公司 2002 年实现营业额 2200 万美元;2003 年 Cadence 以 1.2 亿美元并购思略科技,刘志宏博士则担任 Cadence 全球副总裁,负 责制造导向设计下的电路仿真与验证产品线。从 1993 年参与孕育 BSIM3v3 模型和 BSIMPro 产品迄今,从 BTA 到概伦电子,刘志宏博士一路见证、引 领了器件建模领域的发展。而概伦电子的 BSIMPro、 BSIMPro Plus 等产品 一路演进,迄今也依然是半导体产业器件建模领域的龙头产品。

公司器件建模及验证产品全球地位稳固,市场认可度较高。概伦的器件建 模及验证 EDA 工具能够用于建立晶体管、电阻、电容、电感等半导体器件 的基带和射频模型,能够支持 BSIM、HiSIM、PSP 等业界绝大多数标准模 型和宏模型、Verilog-A 等定制化模型,可满足目前各种先进和成熟工艺节 点的半导体器件建模需求。目前,公司器件建模及验证工具作为国际知名 的 EDA 工具,在全球范围内已形成较为稳固的市场地位,得到全球领先晶 圆厂的广泛使用,包括台积电、三星电子、联电、格芯、中芯国际等全球前 十大晶圆代工厂中的九家。2018-2020 年,来自于上述九家晶圆代工厂的器 件建模及验证 EDA 工具收入占公司制造类 EDA 工具的累计收入比例超过 50%。


公司器件建模及验证 EDA 工具具备国际领先性,中低频域性能表现突出。 公司的器件建模及验证 EDA 工具产品及建模流程在中低工作频率下工艺平 台的器件建模时更有优势,在针对基带芯片和存储器芯片的器件建模市场占 有率相对更高;是德科技相关产品及建模流程则在较高工作频率下工艺平台 的器件建模时更有优势,在针对射频芯片的器件建模市场占有率相对更高。

2. 电路仿真及验证工具: 集成电路设计日益复杂,设计市场竞争愈发激烈,仿真及验证工具需兼顾 仿真规模、速度与精度。目前集成电路设计日益复杂、半导体器件数量和集 成度快速增加,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。而在大规模集成电路设计中,整个设计周期内累计需要的仿真验证时间 通常为数周甚至数月。在此背景下,集成电路设计企业需在有限的硬件资源 和设计周期下快速完成电路仿真和验证,从而在激烈的市场竞争中快速推出 可流片生产的新一代产品。因此,在满足精度要求的前提下,能否对更大规 模电路进行仿真及其仿真速度是衡量电路仿真及验证 EDA 工具的关键指标。 公司的电路仿真及验证 EDA 工具能够适用于模拟电路、数字电路、存储器 电路及混合信号电路等集成电路,实现晶体管级电路仿真和验证、芯片良率 和可靠性分析、电路优化等功能。公司产品分为高精度中小规模 SPICE 仿 真器、较高精度大规模 GigaSPICE 仿真器、中高精度超大规模 FastSPICE 仿真器等类型,能够满足用户在不同精度、速度、容量上的电路仿真、验证、 优化等需求。

竞争优势较强,在全球领先存储器芯片厂商广泛应用。公司电路仿真及验 证 EDA 工具在市场高度垄断的格局下,已在全球存储器芯片领域取得较强 的竞争优势,部分实现对全球领先企业的替代,得到全球领先存储器芯片厂 商的广泛使用,包括三星电子、SK 海力士、美光科技等全球规模前三的存 储器厂商。作为集成电路设计领域的核心关键工具,该等工具能够多年支持 三星电子、SK 海力士、美光科技、长鑫存储等国内外领先存储器厂商持续 进行先进存储器芯片的开发,推动 DRAM 不断向 1x nm(16-19nm)、1y nm(14-16nm),1z nm(12-14nm)等先进工艺节点演进、推动 NAND Flash 不断向 64L、92L、136L 乃至更先进的 176L 等先进堆栈工艺带来的 更高密度和更高速度的演进。

3.1.2 由点及面拓展全流程布局,NanoDesigner 实现全流程平台方案突破

围绕 DTCO 方法学,公司以器件建模和电路仿真验证两大集成电路制造和 设计的关键环节核心 EDA 技术为基础,加速推动打造应用驱动的 EDA 全流 程战略的实施和落地。

单点工具加速推出:公司基于两大关键环节的技术与经验积累,不断 补充不同领域 EDA 全流程上的单点工具。例如:在制造类 EDA 方面, 2023 年 6 月,公司正式推出面向可制造性设计(DFM)的 EDA 工具, 搭建设计与制造之间的桥梁;在数字设计类 EDA 方面,公司提供规划 与验证/时序验证/标准单元库产品,并计划通过自研及与 EDA 生态圈 合作伙伴合作等方式,逐步打造数字电路设计类全流程解决方案。

加速各流程环节整合,打造平台解决方案,形成整体协同竞争力。在 模拟电路设计端,2022 年 8 月公司正式发布承载 EDA 全流程的平台 产品 NanoDesigner,该平台承载公司在模拟设计端的多项应用,同时 与公司行业领先的电路仿真器 NanoSpice 系列引擎集成,为用户提供 一个灵活、可扩展的存储和模拟/混合信号 IC 的全定制电路设计平台, 支持对接不同类型不同工艺的设计需求,真正做到整合原理图与版图 设计、电路仿真与分析、物理验证与设计自动化于一体,为以各类存 储器电路、模拟电路等为代表的定制类芯片设计提供完整的 EDA 全流 程。

3.1.3 软硬结合高效协同,增强客户粘性

公司的主要产品及服务包括制造类 EDA、设计类 EDA、半导体器件特性测 试系统和一站式工程服务解决方案等,四块业务向前发展,彼此联动,为公 司成为国际领先 EDA 全流程解决方案提供商牢筑竞争“护城河”。其中, 制造类 EDA 产品线和设计类 EDA 产品线构成 EDA 软件授权收入,为公司 经营业绩增长提供稳定来源;而半导体器件特性测试系统和一站式工程服务 解决方案与 EDA 软件业务的协同分别体现在:

半导体器件特性测试系统采集的数据是器件建模及验证 EDA 工具所需 的数据来源,两者具有极强的协同效应。通过半导体器件特性测试系 统与 EDA 工具的联动,能够打造以数据为驱动的 EDA 解决方案,紧 密结合并形成业务链条,帮助晶圆厂客户有针对性的优化工艺平台的 器件设计和制造工艺。

公司的一站式工程服务在为客户交付工程服务项目的同时,也打造和 验证应用驱动的 EDA 流程,亦可促进客户对公司其他产品更为高效的 使用,从而进一步增加客户粘性。客户顺利完成初期阶段的建设后, 通常有较大意愿采购公司产品,从而为公司产品带来新的订单机会。

3.2 概伦的三大发展路线探究

3.2.1 坚持全球化战略定位,海外市场加力拓展,持续紧跟先进工艺

境外客户仍为公司重要营收来源。公司发展初期主要面向海外市场,凭借其 器件建模技术能力,公司成功切入多家全球知名晶圆厂并占据稳定份额,于 海外市场形成规模化收入。后期随着中国大陆开启半导体行业国产替代行动, 公司将更多精力投入大陆市场的发展,但海外依然是公司非常重要的市场。 2018-2022 年,公司来自境外市场的收入从 4134 万元增至 1.23 亿元,期 间复合增速依然达 31.2%。

持续赋能海外客户,紧密追踪半导体前沿工艺。当前全球半导体、集成电 路产业的设计方法与制造工艺正处于飞速迭代的阶段,而受到科技战等多重 地缘政治因素影响,目前国内自主半导体工艺发展受到较大限制,在最先进 设计与制造工艺掌握在海外产业链的背景下,我国半导体与集成电路产业发 展与海外的差距短期较难拉近。概伦电子凭借其器件建模、仿真验证两大环 节的技术与市场优势,持续赋能全球头部晶圆厂对先进工艺的不断探索,从 而在海外业务营收持续增长、现金流稳定、客户基础持续稳固的同时,保持 对半导体产业最前沿工艺的紧密跟踪。头部客户对技术的领先性、产品性 能和质量要求严苛,其对公司产品的验证和反馈能够促进公司技术迭代以 保持技术先进性,并为公司新技术和新产品的落地提供窗口。

3.2.2 后摩尔时代集成电路衍生更多发展方向,DTCO 驱动重回主流观念

集成电路产业逐步进入后摩尔时代。过去的半个多世纪,半导体行业一直 遵循着摩尔定律(Moore's law)的轨迹高速发展,如今半导体制程节点已 经来到了 5nm/3nm 水平,再每进步 1nm,都需要付出巨大的努力,单纯靠 提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代的需求,半导体行业 也逐步进入了后摩尔时代。后摩尔时代的集成电路特征尺寸已经进入量子效 应显著的范围,引起一系列次级物理效应,包括栅隧穿泄漏、载流子界面散 射、强场速度饱和、源漏寄生电阻占比增大等,这也限制了集成电路尺寸与 线宽进一步缩小。 后摩尔时代集成电路产业出现更多衍生发展方向,对 EDA 工具也提出新的 需求与挑战。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 (More Moore)、扩展摩尔定律(More than Moore)以及超越摩尔定律 (Beyond Moore)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 3D 封装、SiP(System In a Package,系统级封 装)等方式实现器件功能的融合和产品的多样化。对于 EDA 产业而言,后 摩尔时代带来的机遇与需求主要体现在: 延续摩尔定律:单芯片的集成规模呈现爆发性增增长,对 EDA 工具的 设计效率提出更高要求。 扩展摩尔定律:伴随逻辑、模拟、存储等功能被叠加到同一芯片, EDA 工具需具备对更强复杂功能设计的支撑能力。

超越摩尔定律: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。目前,这一方向为市 场主要的讨论与研发方向,就新封装领域举例,3D 封装、SiP 已实现 规模商用,以 SiP 等先进封装为基础的 Chiplet 模式未来市场规模有望 快速增长,目前台积电、AMD、Intel 等厂商已纷纷推出基于 Chiplet 的 解决方案,市场普遍认为 Chiplet 模式兼具设计弹性、成本节省、加速 上市等优势,在目前产业链上下游企业的共同推进下,Chiplet 已经加 速进入商业应用,这对 EDA 工具的开发提出了新要求,通过成本相对 可控的复杂的系统级芯片设计来提升整体的性能和功能。


3.2.3 资本助力向平台型企业进军,联合打造国产 EDA 全生态

EDA 企业的发展离不开收并购。EDA 行业具有研发投入高、工具种类多、 流程复杂等特点,单一企业难以在短时间内研发出具有市场竞争力的全套 EDA 工具,往往需要通过不断的行业并购整合来实现对 EDA 流程的全覆盖。 回顾全球 EDA 行业发展历史,我们可以看到 EDA 三巨头成立至今均各自进 行了数十次收并购,不断补齐技术与产品环节,从而形成了现在的 EDA 市 场格局。 我国 EDA 行业的发展也离不开生态的建设。EDA 行业工具种类多、流程复 杂的特点,使得各环节工具之间的认证、磨合周期较长,需要有较为统一的 行业生态来提升我国 EDA 行业的整体研发与使用效率。 后摩尔时代 DTCO 价值再次凸显,国内 EDA 生态圈。在摩尔定律受到越来 越多挑战的今天,开发新一代的半导体工艺愈加复杂,新一代工艺中可选的 选项和参数也越来越多,且晶圆厂很多时候没有办法使用一些简单的电路设 计就去评估不同的工艺选项,而必须越来越多地依赖 Fabless 客户的反馈来调整工艺。因此,在后摩尔时代,晶圆厂需要更多地以 DTCO 的方式与客 户深度沟通,来评估并调整工艺的参数。同样,现阶段国内 EDA 生态圈的 建立与发展完善,同样也需要通过 DTCO 理念推动上下游产业链的融合与 联动。

资本助力向平台型企业进军,携手伙伴打造国产 EDA 全生态。公司将充分 发挥资本市场的作用,借助政府部门和监管机构对头部企业在产业资源对接、 重要专项、研发支持、支持战略并购等方面的重点扶持,抓住同质化企业与 头部企业良性整合的机遇,通过对合适标的的直接并购整合以及间接股权投 资(专项投资基金)等多元手段,寻求符合公司长期战略方向的外延发展机 会,联动产业链上下游,加速推动打造应用驱动的 EDA 全流。 近年来,公司先后完成了对博达微及 Entasys 的收购并成功进行了整合, 并于 2022 年直接投资了伴芯科技。同时,公司还多次进行 EDA 相关领域 的投资。公司通过合作设立专项产业投资平台及投资基金的方式,先后投资 了启芯软件、新语软件、东方晶源、泛利科技、鸿之微、上海思尔芯等数家 EDA 产业链相关企业。2023 年 5 月,公司又完成福州芯智联科技有限公司 100%股权的收购,进一步丰富公司 EDA 生态。未来,公司将加快快整合 并购和对外战略布局的步伐,推动 EDA 生态建设进入全新的阶段,并联合 国内领先的集成电路企业共同打造和验证针对重点芯片应用的、覆盖数字和 模拟电路设计、工艺开发和晶圆制造的 EDA 全流程。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。「链接」

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页面更新:2024-05-25

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