中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇(附报告)

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

近年来,国内EDA行业加速发展,以华大九天为代表的优质本土厂商正在逐步掌握更多的市场话语权,并也纷纷计划登陆二级市场。针对国内EDA行业的新趋势、新变化,我们在先前发布的深度报告《工业软件系列之EDA:“桂冠”何以承其重》的基础上,以华大九天为视角,剖析当前的产业态势,展望未来的发展路径。

摘要

华大九天是中国EDA行业的“中流砥柱”。华大九天深耕EDA行业近三十年,自1993年熊猫EDA发布以来,公司便作为产业龙头,引领着中国EDA行业在重重困难中探索前行。在Synopsys、Cadence、Siemens    EDA海外“三巨头”垄断近90%国内市场份额的情况下,公司在“夹缝”中逆势高速增长,2018-2020年实现超过60%的年化收入增长,目前已经成为国内第四大EDA厂商。目前公司已经在平板设计、全定制模拟电路设计等领域确立了局部优势,并正在重点投入突破数字电路设计领域。

华大九天致力于实现 EDA 全流程、全细分领域的覆盖。公司此次公开发行拟募集资金共25.5亿元,其中有超过10亿元均投入在数字电路设计相关方向,重点攻关中国本土EDA产业的薄弱的环节。此外公司还计划投入4亿元用于面向特定类型芯片设计的EDA工具开发项目,填补先前国内EDA厂商少有涉及的空白领域。

中国本土EDA行业的空间与机遇虽然目前本土EDA厂商与海外巨头相比仍有较大的差距,90%左右的市场份被海外厂商所占据。但从趋势上看,我们认为目前中外厂商在人才层面的差距正在逐步缩小,而在产品层面的差距在局部突破,尤其是在一些能够确立“中国标准”的细分领域,我们认为中国本土EDA厂商更有机会实现局部领先。从长期的视角来看,我们认为本土EDA产业规模与市占率的双升将是具有确定性的未来趋势,我们对于中国本土EDA行业的发展较为乐观。

风险

技术研发进度不及预期;研发投入超预期;国际局势变化。

正文

华大九天是中国EDA行业龙头

华大九天从规模和技术上来看都是国内EDA行业的龙头。公司成立于2009年,由华大集团的EDA部门发展而来。公司创始人刘伟平博士是“熊猫”EDA项目的参与者,公司也继承了“熊猫”EDA的衣钵,目前已计划于深交所上市(证监会分类为“I65软件和信息技术服务业”)。自1993年熊猫EDA发布以来,华大九天的核心团队已在EDA领域深耕近30年,作为产业的中坚力量,引领着中国EDA行业在重重困难中探索前行。

华大九天已经成长为中国EDA行业的又一极。在Synopsys、Cadence、Siemens EDA(原Mentor Graphics)“三巨头”垄断近90%市场份额的情况下,公司在“夹缝”中逆势高速增长,2018-2020年实现超过60%的年化收入增长,目前已经成为国内仅次于“三巨头”的第四大EDA厂商,并在平板设计、全定制模拟电路设计(尤其是模拟仿真)等领域确立了局部优势,甚至成为了部分细分领域的行业标准。

图表:华大九天营业收入及增速,2018-2020

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

图表:中国EDA行业市场格局,2020

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注:Siemens EDA即为原Mentor Graphics(2016年收购)
资料来源:赛迪智库,中金公司研究部

华大九天是中国EDA行业的“国家队”。从股权结构来看,中国电子目前为公司第一大股东,持股占比26.52%;国家集成电路产业投资基金(大基金)持股11.1%;同时国家中小企业发展基金、深圳市创新投资集团也均有持股。“豪华”的股东背景也给予了公司在资金、技术以及产业资源上持续的支持。

图表:华大九天股权结构,2021.6.23

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

产品布局:深耕模电与平板设计,着眼数电设计领域

华大九天EDA工具覆盖四大领域:模电设计、数电设计、平板设计、晶圆设计。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。华大九天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,但在数字电路设计领域仍处于探索攻关阶段。

图表:华大九天的EDA产品布局

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

图表:常见半定制数字电路设计/全定制模拟电路各环节应用的EDA工具

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资料来源:Elecfans,中金公司研究部

财务分析:高增长、重产品、强研发

收入端持续高增,产品收入占比居高。在我国下游IC设计产品高速发展的驱动下,公司2018-2020年收入CAGR达到68.5%,2020年收入超过4亿元,其中约85%的收入来源于EDA工具软件销售,15%来自于专业技术服务,收入结构上与Synopsys相近。EDA软件销售主要是以期间授权的方式,授权具有一定的合同期限,也与Synopsys等海外厂商的商业模式类似,收入具有一定的持续性。

图表:华大九天营业收入拆分,2018-2020

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

图表:Synopsys营业收入拆分,FY2018-FY2020

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资料来源:公司公告,中金公司研究部

毛利率维持高位。2018-2020年华大九天的毛利率维持在90%左右,在2019-2020年有所走低的主要原因为技术开发服务类收入占比的提升(该部分业务毛利率较低)。华大九天的毛利率基本与Synopsys、Cadence处于同一水平线上(Synopsys由于较高的服务及IP授权收入占比,毛利率稍低)。我们认为专业技术服务业是EDA厂商为客户提供的核心价值之一,预计未来公司服务类收入的占比与综合毛利率水平仍将维持稳定。

图表:华大九天毛利率趋势,2018-2020

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

图表:Synopsys/Cadence毛利率趋势,2018-2020

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资料来源:公司公告,中金公司研究部

大客户收入贡献居多,覆盖国内头部客户。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、上海华虹半导体、京东方等国内头部IC设计、面板设计企业也是常年居于公司前五大客户之列,这也反映出公司产品在国内市场的竞争力。对大客户的依赖也是EDA行业的常见情况,全球最大EDA公司Synopsys第一大客户的收入贡献占比在2019/2020年也分别达到12.8%/12.4%。

图表:华大九天的收入对于头部大客户的依存度较高

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

销售费用率较低,客户集中为主要原因。公司过去三年销售费用率维持在16%-18%的相对较低水平,由于公司收入较为集中于大客户,且各大客户与公司均有多年深入的合作关系,因此公司在市场及销售端的投入力度较为温和。海外头部EDA厂商的销售费用率目前也处在20%左右的水平。

研发费用率高企,持续强劲投入。公司过去三年研发费用率分别为50%/53%/44%,在研发端持续投入的决心坚定。EDA作为典型的具有高基数门槛的行业,研发投入的多寡在一定程度上决定了公司未来产品的竞争力,即使像Synopsys、Cadence这些已经具有数十亿美元收入的巨头,其研发费用率也是常年保持在35%以上。从绝对金额来看,华大九天目前2亿元左右的研发投入和海外巨头10亿美元以上的研发经费相比仍有量级上的差距,我们判断公司在未来仍会保持在研发端的高投入。

图表:华大九天/Synopsys/Cadence销售费用率对比,2018-2020

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资料来源:招股说明书,公司公告,中金公司研究部

图表:华大九天/Synopsys/Cadence研发费用率对比,2018-2020

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资料来源:招股说明书,公司公告,中金公司研究部

人员结构高端化,倾向于研发侧。截至2020年末,公司共有477名员工,其中硕士及以上学历的员工数为288,占比超过60%,这一比例明显超出大部分软件行业的公司,体现出公司人才的高端化以及EDA赛道的高门槛;研发与技术人员达到322人,占比达到67%。以创始人刘伟平博士领衔的核心技术人员团队兼具高学历与丰富的产业经验,支撑了公司在产品研发层面的持续突破。

图表:华大九天人员结构(按职能),2020

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

图表:华大九天人员结构(按学历),2020

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

利润高增长,经营现金流良好。整体上看,公司呈现出高毛利、高研发投入、低销售费用的费用特征,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。同时由于公司是典型的产品型公司,经营周期相对较端,因此公司也展现出良好的经营性现金流,过去三年经营性现金流均超过净利润。

图表:华大九天净利润及净利润率,2018-2020

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

图表:华大九天经营性现金流与净利润对比,2018-2020

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

图表:华大九天费用结构,2020

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

发展战略:致力于实现 EDA 全流程、全细分领域的覆盖

中国本土EDA产业目前尚不能实现对EDA全流程、全领域的覆盖。整体上看,本土EDA厂商目前仅能提供部分环节的点工具,虽然在部分点工具上国产厂商已取得了一些突破,但在产品完整度、集成度与整体服务能力上与海外巨头相比差距较大,尤其在数字IC设计领域的多个关键环节缺少相应工具产品。华大九天作为国内EDA产业的龙头,公司的核心发展战略就是要实现对EDA全流程、全细分领域的覆盖。

过去:华大九天在模拟电路及面板设计领域已经取得一定的突破。自2009年成立以来,华大九天坚持推进多个领域、多个环节的EDA工具研发,目前公司在模拟电路IC设计、平板显示电路设计已实现了全流程的覆盖,并在模拟电路仿真、平板显示电路原理图编辑、物理验证等多个环节达到国际领先水平,确立局部标准;而在数字电路IC设计领域,目前公司在时序仿真等环节也已取得局部突破。

图表:华大九天技术及产品发展历程

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资料来源:公司官网,中金公司研究部

将来:重点突破数字电路设计,实现EDA全领域覆盖。公司此次公开发行拟募集资金共25.5亿元,其中有超过10亿元均投入在数字电路设计相关方向(电路仿真及数字分析优化EDA工具升级项目、数字设计综合及验证EDA工具开发项目)。目前来看,数字电路设计不仅仅是华大九天产品线的“短板”,更是中国本土EDA产业最为薄弱的领域之一,我们认为这也将是公司下一步的重点攻关方向。此外公司还计划投入4亿元用于面向特定类型芯片设计的EDA工具开发项目,包括存储器、射频和光电等特定类型芯片,填补这些先前国内EDA厂商少有涉及的空白领域。

综合来看,我们认为公司的研发战略主要落实在两方面,一方面在深度上,重点攻关数字电路设计领域;另一方面在广度上,继续拓宽EDA工具覆盖的领域,尤其是特定类型的芯片设计。我们认为公司的长期目标是要实现对下游电子设计全流程、全领域的覆盖,致力于进入全球EDA产业的第一梯队。

图表:华大九天此次公开发行募投项目

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资料来源:公司官网,中金公司研究部

图表:华大九天研发体系架构

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资料来源:招股说明书,中金公司研究部

中国本土EDA行业的空间与机遇

中国EDA行业的现状概览

增速高于全球均值,本土厂商话语权较弱。根据赛迪智库的数据,2020年我国EDA行业市场规模达到66.2亿元,同比增长20%,是全球EDA行业增速较快的区域市场(根据ESD Alliance的数据,2019年全球EDA行业市场规模为105亿美元,2015-2019年CAGR为8%)。然而目前仍有90%左右的市场份额被以Synopsys、Cadence为代表的海外巨头所占据,本土厂商市占率虽在过去数年有所上升,但仍处于相对较低的水平。

图表:中国EDA行业市场规模,2018-2020

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:赛迪智库,中金公司研究部

图表:中国本土EDA厂商市占率,2018-2020

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资料来源:赛迪智库,中金公司研究部

中国本土EDA厂商处于国际二三梯队。全球来看,Synopsys、Cadence、Siemens EDA“三巨头”是目前行业中遥遥领先的第一梯队,其基本拥有对于EDA 全流程、全细分领域的覆盖能力;第二梯队则包括在某些领域具备全流程覆盖能力,并在细分环节具有布局优势的厂商,包括Keysight、Ansys(电路仿真),PDF Solutions(良率),Altium(PCB设计),Silvaco(TCAD,器件仿真),华大九天(面板设计、模拟电路仿真)等;第三梯队的厂商则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。

中国本土EDA厂商目前尚不能满足本土IC设计产业的需求。整体上看,本土EDA厂商目前仅能提供部分环节的点工具,虽然在部分点工具上国产厂商已取得了一些突破,但在产品完整度、集成度与整体服务能力上仍然差距较大。特别是数字芯片设计领域,其核心的逻辑综合、布局布线等环节还未实现突破,而这实际上是芯片设计产业对于EDA工具需求量较大的核心环节。中国本土头部Fabless在进行高制程数字芯片设计时,基本完全依赖于国外巨头的EDA工具。

图表:全球EDA厂商基本可以分为三个梯队

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:赛迪智库,中金公司研究部

中国EDA行业的未来展望

中国本土EDA行业机遇与挑战并存。在我们先前发布的EDA行业深度报告《工业软件系列之EDA:“桂冠”何以承其重》中提出,中国本土EDA厂商目前与海外巨头差距较大,尚不能满足本土IC设计产业的需求。海外EDA巨头突出的三大竞争壁垒在于人才壁垒(强大的研发实力)、工艺壁垒(与先进工艺的结合)、产品壁垒(完备的产品线)。与之相对应的,我国本土EDA行业在追赶的过程中也正面临着缺人才、缺工艺、缺产品的三大难关。

相对于上一篇报告中集中论述的“危”,我们在下面将更多聚焦在“机”,从多个维度来对中国本土EDA产业的空间与机遇进行讨论。我们认为,中国本土EDA厂商的崛起具有必要性和必然性,从长期的视角来看,本土EDA产业规模与市占率的双升将是具有确定性的未来趋势,我们对于中国本土EDA行业的发展较为乐观。

图表:中国本土EDA厂商在向上突破过程中遭遇的“三大难关”

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:中金公司研究部

本土IC设计产业高速发展,对EDA工具的需求量将持续上升。根据中国半导体行业协会的数据,2019年中国大陆IC设计产业销售规模已经突破3,000亿元,IC设计企业数量已达到1,780家,中国大陆已经拥有了仅次于美国与中国台湾的世界第三大IC设计产业。即使在国际局势的变化下,某些国内头部Fabless受到一定的冲击,但我们认为中国本土IC设计产业整体仍处于快速发展阶段,本土IC产业未来在全球产业链中的地位仍将继续提升,对于下游EDA软件的需求将持续旺盛。

图表:中国IC设计产业销售规模,2012-2019

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:中国半导体行业协会,中金公司研究部

图表:全球IC设计产业格局,2010-2018

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:IC Insights,中金公司研究部

本土EDA公司加速追赶,国产替代逐步推进。过去数年国际局势发生变化,Synopsys、Cadence等海外EDA巨头对某些国内头部Fabless实施“停供”。面对EDA工具供应链的风险,我国政府以及半导体产业链对于本土EDA产业的发展给予了大力的支持,而本土EDA公司也在近年来加快技术研发和产品打磨进度,在特定领域、特定环节逐步实现对海外EDA工具的替代。但由于目前本土EDA工具仍无法实现全流程、全领域的覆盖,因此整体的替代进度仍是渐进式的,关键仍在于本土厂商在技术和产品层面能否取得突破。

产业头部化趋势出现,国产EDA巨头将兴。由于EDA行业高门槛的特质,全球EDA市场目前呈现出寡头垄断的竞争态势(“三巨头”占据70%份额)。“三巨头”在人才、工艺、产品等多个维度建立起稳固的竞争壁垒,而以华大九天为代表的头部本土EDA公司则处于快速追赶阶段。而从另一个角度看,本土龙头企业在缩小与海外巨头距离时,也在迅速扩大与其他本土厂商的差距。从长期的维度来看,我们认为中国本土EDA产业也将呈现出较高的集中度,将会有少数几家本土EDA龙头真正站上世界舞台。

图表:中国本土EDA公司销售额,2018-2020

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:赛迪智库,中金公司研究部

图表:华大九天是国内EDA行业龙头

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:招股说明书,赛迪智库,中金公司研究部

本土EDA龙头如何缩小与海外“三巨头”之间的差距?

人才储备层面的差距正在逐步缩小。过去海外“三巨头”通过深入的产研合作,与全世界的顶级理工科院校建立了深度合作关系,从源头上锁定全球EDA领域的“新鲜血液”,中国本土EDA人才的流失情况也较为严重。但近年来随着本土EDA产业的发展以及相关方面的重视,中国EDA行业的人才问题正在逐步改善,2020 年我国本土 EDA 企业总人数约 2,000 人,本土企业正在成为我国EDA人才的主流从业方向。

另一方面,华大九天等本土EDA厂商也在积极吸收从海外EDA巨头流出的人才,包括海归人才。客观上说,过去十多年来Synopsys、Cadence等海外厂商在国内的经营也为我国培育出了一批优秀的EDA人才,我们认为这些人才的“回流”有效地充实了国产EDA厂商的人才储备,增强了其研发实力。

图表:“三巨头”在研发端不吝投入,高筑研发人才壁垒

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:公司公告,中金公司研究部

图表:中国EDA行业人才情况,2018-2020

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:赛迪智库,中金公司研究部

产品技术层面的差距局部上已实现突破。目前虽然本土EDA厂商尚未形成和海外巨头“全面竞争”的能力,但在部分领域、部分环节,本土头部厂商已经初步形成了局部竞争优势。第一种思路是从细分环节切入,比如概伦电子在SPICE建模领域,华大九天在模拟电路仿真领域;第二种思路是在支流赛道布局,比如华大九天在面板设计领域。但目前在数字芯片设计领域,尤其是在核心的逻辑综合、布局布线等环节还未实现突破。

产品技术层面难以突破的核心壁垒在于与先进工艺的结合。由于EDA工具设计出的版图之后便需要交给Foundry进行代工,因此其需要尽可能准确的在软件中重现和拟合现实中的物理和工艺问题,需要与先进的制程工艺紧密结合。海外“三巨头”通过与头部Foundry的多年合作,建立起了完善的EDA 工具工艺库(PDK)与标准器件单元库,并能在先进工艺推出后的第一时间实现迭代。而目前我国本土EDA厂商和国际Foundry的合作机会有限,与先进工艺的结合较为薄弱且明显滞后,在高端市场,尤其是高制程数字芯片领域基本不具备竞争力。

壁垒的背后是“标准”的力量。我们认为海外“三巨头”的EDA工具在服务头部Fabless,结合先进Foundry工艺的过程中实质上是确立并巩固了 “标准”。由于目前我国尚未掌握全球半导体产业链的话语权,因此在大部分的细分领域,我国的EDA厂商是无法参与到“标准”的制定的,因此在难以突破产品技术层面所固有的壁垒。而华大九天之所以能够在面板设计领域取得全球领先地位,其中一大原因就是我国本土面板行业目前已经领跑全球,而华大九天的面板设计工具在支撑本土面板厂崛起的过程中,实质上已经成为了行业的“标准”。

展望未来,我们认为本土EDA厂商未来应以两种发展路径并行:

► 持续支持本土半导体产业追赶“国际标准”:在当前的国际局势下,本土EDA厂商与本土Fabless、Foundry之间已经建立了紧密的相互扶持的关系。从长期的视角看,在支持中国本土半导体产业走向高端化的过程中,我们相信国内头部EDA厂商的技术与产品也将实现蜕变。

► 积极布局能够确立“中国标准”的领域:除了华大九天在面板领域的成功案例之外,近年来AI、5G、工业互联网、汽车电子等行业在国内快速发展,中国未来有望在这些领域成为“标准”制定的参与者,这些领域的兴旺也催生了很多尚未完全被海外EDA工具满足的需求,我们认为这将会为国内EDA厂商带来新的机会。

图表:全球主要显示面板供应商市场份额,2020

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:TrendForce,中金公司研究部

图表:本土EDA/Fabless/Foundry之间已经建立了紧密的相互扶持关系

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:Elecfans,中金公司研究部

图表:中国本土EDA产业历史回顾

中金:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇

资料来源:各公司官网,远川研究所,中金公司研究部

文章来源

本文摘自:2021年6月29日已经发布的《中国软实力系列之四:从华大九天透视本土EDA行业的空间与机遇》

王之昊 SAC 执证编号:S0080120070025

于钟海 SAC 执证编号:S0080518070011 SFC CE Ref:BOP246

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