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概伦电子:引领EDA

本文来自方正证券研究所2021年12月29日发布的报告《概伦电子:双轮驱动,引领存储EDA》,欲了解具体内容,请阅读报告原文

CPU l 面板 l RF l CMOS l FPGA l 光刻机 l EDA

封测 l OLED l LCD l 设备 l 材料 l IP l 功率 l SiCGaN l 第三代 l 汽车半导体 l 滤波器 l 模拟 l 射频 基带 l 大硅片 l PA l MOSFET l 光刻胶 l RISC-VIGBT l NOR l Mini-LED l 代工 l 偏光片 l ODM华为 l 特斯拉 l 小米 l 刻蚀机 l MLCC l 电源管理 高通 l 被动元器件 l CREE l 三星 l MCU l 台积电DRAM l AIoT l MLCC l 储能 l 钠离子 l 电子气体

摘要:国际竞争力的EDA业务与半导体器件特性测试仪器双驱动,优先突破关键环节EDA工具并被全球领先集成电路设计和制造企业采用。

投资要点:

1、前瞻性视野与布局,引领存储EDA

公司围绕“设计-工艺协同优化(DTCO)”方法学,研发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。在发展初期便开始布局存储器芯片领域,与全球领先的存储厂商展开合作,支持其高端存储器芯片的开发,并得到全球领先存储厂商的广泛认可和量产采用。

2、产品和服务协同发展,成功导入头部客户

EDA产品凭借优越的性能已覆盖台积电、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以及三星电子、SK海力士、美光科技等全球规模前三的存储器厂商。半导体器件特性测试仪器为制造类EDA工具提供高效精准的数据。同时,半导体工程服务为客户提供专业的建模和测试等服务,帮助客户更加快速、有效地使用公司产品,增加客户粘性。

3、掌握具竞争力核心技术,壁垒高筑

公司器件建模及验证EDA工具在国际市场具有技术领先性,与是德科技同为该等细分工具在国际及国内市场的主要供应方,产品具有较高的精准度和可靠性,能够支持7nm/5nm/3nm等先进工艺节点和FinFET、FD-SOI等各类半导体工艺路线,在中低工作频率下工艺平台的器件建模时具有较强的竞争优势,在针对基带芯片和存储器芯片的器件建模市场具有较高的市场占有率。

4、半导体产业转移,EDA企业逢国产替代春风

目前全球EDA市场处于新思科技、铿腾电子、西门子EDA三家厂商垄断的格局,行业高度集中。受国际贸易摩擦影响,业界对我国EDA行业发展的急迫性和必要性的认知程度显著提高。同时中国大陆晶圆厂快速扩张,带动EDA行业快速发展。2020年中国EDA市场规模约93.1亿元,同比增长27.7%,预计中国EDA市场2020年至2027年复合年增长率预计高达11.7%。

风险提示:

(1)EDA市场规模相对有限、市场格局现状、公司产品种类丰富度较低、经营规模较小导致的竞争风险;

(2)技术升级迭代、研发投入相关风险;

(3)研发成果未获得市场认可导致无法形成规模化销售的风险;

(4)毛利率波动的风险;

(5)国产替代不及预期的风险。

1 公司概况

概伦电子是一家具备国际市场竞争力的EDA企业。公司拥有领先的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。

目前采取以直销为主、经销为辅的销售模式。公司早期主要通过ProPlus对外销售。随着销售体系不断完善,公司具备了在全球范围内独立销售的能力。对于北美、韩国、中国大陆、中国台湾等业务量较大的国家或地区,公司主要采取直销模式,对于日本等国家主要采取经销模式。在面向大学及专业研究机构客户时,部分半导体器件特性测试仪器的销售也会采取经销模式。

1.1 历史沿革:深耕多年,坚持前瞻性的战略定位和布局

多年积累认证,已取得较高的市场地位。公司成立于2010年,不断拓展建模、仿真和测试仪器等领域的主要产品和服务。围绕集成电路行业工艺与设计协同优化进行技术和产品的战略布局,推动先进工艺节点的加速开发和成熟工艺节点的潜能挖掘。

1.2 股权结构:创始团队及核心人员具备多年EDA市场经验刘志宏为公司的控股股东及实际控制人。董事长刘志宏、总裁及首席运营官杨廉峰、副总裁及首席战略徐懿,曾在铿腾电子分别担任全球副总裁、北京研发中心高级产品工程师、市场副总裁,且均有较高的学历背景。2019年12月公司收购博达微80%的股权,其主要业务为器件建模和PDK相关EDA工具授权及半导体工程服务、半导体器件特性测试仪器销售等;2021年6月收购Entasys 100%股权,其业务主要为早期设计规划解决方案的开发,为SoC芯片设计提供EDA解决方案。

1.3 主营业务:EDA产品+半导体特性测试仪器双驱动

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仪器和半导体工程服务等。

1.3.1 制造类EDA工具:国内产线赋予巨大潜力

主要为器件建模及验证EDA工具,用于快速准确地建立半导体器件模型。公司制造类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。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。该类EDA工具主要功能包括器件模型的自动建模和优化、模型质量检测和验证、不同工艺平台模型的评估比较等,能够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。

1.3.2 设计类EDA工具:存储市场崛起带来需求高增

主要为电路仿真及验证EDA工具,用于大规模集成电路的电路仿真和验证,优化电路的性能和良率。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。

公司已在全球存储器芯片领域取得较强的竞争优势。在电路仿真及验证EDA工具市场高度垄断的格局下,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。公司来自于前述三家存储器厂商的收入占公司设计类EDA工具收入的比例超过40%。同时,该类产品还获得了长鑫存储等国内企业的采用,用于其存储器芯片的设计。在存储器领域之外,该等工具还被Lattice、Microchip、ROHM等国内外领先的半导体厂商在量产中采用,对数字、模拟、存储器等各类集成电路进行晶体管级的高精度电路仿真。

1.3.3 半导体器件特性测试仪器:并购整合出色,成长迅速

半导体器件特性测试主要通过半导体器件特性测试仪器完成。半导体器件特性测试是对集成电路器件在不同工作状态和工作环境下的电流、电压、电容、电阻、低频噪声(1/f噪声、RTN噪声)、可靠性等特性进行测量、数据采集和分析,以评估其是否达到设计指标。公司的半导体器件特性测试仪器能够支持多种类型的半导体器件,具备精度高、测量速度快和可多任务并行处理等特点,能够满足晶圆厂和集成电路设计企业对测试数据多维度和高精度的要求。

半导体器件特性测试仪器采集的数据也是器件建模及验证EDA工具所需的数据来源。一方面,器件建模及验证EDA工具的数据需求驱动着半导体器件特性测试仪器和测试流程有针对性地进行改良优化,提升测试效率和准确性;另一方面,由于公司在开发时便考虑了产品间的内生优化,客户在同时采用两类产品时可以获得更高效和更优化的数据测量、分析和建模流程。

1.3.4 半导体工程服务:协同发展,增强客户粘性

半导体工程服务提高产品使用效率,增强客户粘性。公司半导体工程服务内容主要包括测试结构设计、半导体器件测试、器件模型建模和验证、PDK生成和验证等。基于自有EDA工具的技术优势、专业工程服务团队和测试环境,公司半导体工程服务能够覆盖各类半导体器件和各种模型标准,并通过基于人工智能的SDEP自动化建模平台减少建模所需时间,缩短工程服务交付周期。此外,公司还可为初建的晶圆厂提供知识体系培训、建模流程搭建、测试环境设置等服务,协助客户完成全套初版器件模型和PDK开发,帮助客户快速通过初期建设阶段。

半导体工程服务获得了市场的广泛认可。客户包括台积电、三星电子、联电、中芯国际等全球前五大晶圆厂中的四家,并覆盖了多家国内外知名的集成电路企业。

1.4 核心竞争力分析

1.4.1 前瞻性视野和布局,引领存储EDA

DTCO方法学的探索和实践得到了业界的认可。公司围绕“设计-工艺协同优化(DTCO)”方法学,以制造环节的器件建模及验证EDA工具为起点,研发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。同时,由于存储器芯片领域的头部企业主要采用IDM模式,对存储器芯片性能和良率指标及产品上市时间的要求极高,也是公司推广DTCO落地的理想场景。公司与全球领先的存储厂商展开合作,支持其高端存储器芯片的开发,并得到全球领先存储厂商的广泛认可和量产采用。

1.4.2 掌握具竞争力核心技术,导入头部客户供应链

壁垒高筑,持续创新。公司自成立以来一直专注于EDA工具的自主设计和研发,在器件建模和电路仿真两大集成电路制造和设计的关键环节掌握了具备国际市场竞争力、自主可控的EDA核心技术,形成了核心关键工具,能够支持7nm/5nm/3nm等先进工艺节点和FinFET、FD-SOI等各类半导体工艺路线,构建了较高的技术壁垒,为公司在持续开展技术创新、保持技术先进性和市场地位、拓宽产品类别等方面提供了坚实基础。

高竞争力产品部分实现对全球领先企业的替代。公司器件建模及验证EDA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。公司电路仿真及验证EDA工具在市场高度垄断的格局下,在全球存储器芯片领域已取得较强的竞争优势,得到全球领先存储器芯片厂商的广泛使用。

1.5 募投项目:深化建模、仿真技术,持续流程创新

公司的募投项目主要用于研发投入、科技创新及新产品开发。募集资金投资项目是发行人围绕工艺与设计协同优化进行技术和产品的战略布局,持续对核心技术进行研发、演进和拓展,在已建立的具备国际市场竞争力的关键工具和DTCO方法学和流程创新探索成果的基础上,进一步对更多的关键工具和流程进行创新。

持续加大研发投入,打造数据驱动的EDA解决方案。公司通过EDA工具与半导体器件特性测试仪器的联动,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,不断拓展产品的覆盖面。

2 财务情况:业绩稳定增长,高研发投入保持竞争力

EDA工具授权业务稳定领头,半导体器件及工程业务逐年增长紧随其后。公司营业收入主要来源于EDA工具授权业务、半导体器件特性测试仪器销售业务以及半导体工程服务。2020年公司器件建模及验证EDA工具和电路仿真及验证EDA工具授权客户家数已分别达到64家和30家。2018年度到2021年度上半年营业收入分别为0.52亿元、0.65亿元、1.37亿元、0.82亿元;归母净利润-0.08亿元、-8.77亿元、0.29亿元、0.13亿元;扣非归母净利润-0.08亿元、0.03亿元、0.21亿元、0.11亿元。

EDA工具及授权业务为主,半导体器件特性测试仪器业务为辅。公司的EDA业务常年贡献主要的营收。2018-2021H1半导体器件特性测试仪器销售业务营收占比分别为1.35%、9.10%、17.84%、30.70%,呈上升趋势。

EDA工具授权业务加持,整体毛利率居于高位。公司2018-2021H1的毛利率分别为96.99%、95.86%、89.81%、93.39%。其中,2020年度主营业务毛利率下降6.05个百分点,主要由于业务结构变动所致。半导体器件特性测试仪器单位成本相对稳定,其毛利率波动主要受单位售价影响。期内,半导体工程服务业务规模相对较小,客户相对集中,导致各年度毛利率有所波动。在工程服务业务中,公司在器件建模方面拥有丰富的技术积累,服务团队经验丰富,为客户创造的价值较高,因此报告期内整体毛利率较高。

扩大公司规模,研发持续输入。2018-2021H1期间,公司期间费率分别为58.54%、84.05%、77.97%和80.27%;研发费用分别为0.27亿元、2.37亿元、0.54亿元和0.31亿元,为维持技术优势与保持产品竞争力,公司不断增加研发投入,研发人员数量持续增长,人员薪酬及相关费用呈逐年上涨趋势。2019年管理费用激增主要系公司经营规模扩大,管理及运营人员数量增加。

3 行业分析

3.1 市场规模3.1.1 EDA工具不可或缺,全球规模快速增长

EDA工具是集成电路设计与制造环节必不可少的支撑工具。受益于先进工艺较快的技术迭代,与新兴应用场景的不断出现和复杂性产生出对EDA工具的新需求与强烈的依赖性,全球EDA市场规模呈稳定上升趋势。根据SEMI统计,2020年全球EDA市场规模为114.67亿美元,同比增长11.63%。EDA行业虽然占整个集成电路行业市场规模比例较小,但其作为重要的支撑杠杆撬动着数千亿美元的集成电路行业。

3.1.2 国产替代打开国内EDA行业市场空间

国际贸易摩擦驱使EDA国产替代。中国EDA行业起步较早,但整体行业技术水平与国际EDA巨头存在很大差距,自给率很低。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行业发展的急迫性和必要性的认知程度显著提高。国内集成电路企业出于安全性和可持续性等因素考虑开始接受或加大采购具有国际市场竞争力的国产EDA工具。同时国家及各省市以政策为引导、以市场应用为牵引,加大对国产集成电路和软件创新产品的支持力度,培育全流程电子设计自动化(EDA)平台,优化国产EDA产业发展生态环境,带动我国集成电路技术和产业不断升级。

国产EDA拥有巨大的发展空间和市场潜力。根据中国半导体行业协会的数据,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%。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。根据GIA报告,中国EDA市场2020年至2027年复合年增长率预计高达11.7%。

3.2 工艺制程推动EDA行业发展

与领先企业合作,推动工艺节点持续推进。预计2022年起工艺迭代(3nm)速度下降为30个月。业界普遍认为集成电路行业已进入到后摩尔时代,后摩尔时代的工艺技术继续突破的难度激增、设计和制造复杂度和风险的大幅提升均对EDA公司提出了新的挑战和要求。根据Yole报告,最终能够成功突破20nm、14nm、7nm等工艺节点并且持续向5nm、3nm等更先进工艺研发的晶圆厂数量越来越少,能够与台积电、三星电子、英特尔、中芯国际等全球领先企业合作,坚持开发先进工艺节点的EDA团队和集成电路设计企业数量也寥寥无几。

在工艺节点演进下,EDA行业需要不断协同创新。EDA工具自身也需要不断的提高速度、精度、可靠性等技术指标,并利用新型计算、人工智能、云计算等先进技术等进行赋能,综合提高自动化程度和工作效率。2021年6月,新思科技与三星电子合作,宣布其支撑的三星3nmGAA工艺SoC芯片已获得一次性成功流片,有效加速了三星3nm工艺研发,得到三星电子的高度评价。以DARPA和谷歌为代表的机构和企业则在探索通过超高效计算、深度学习、云端开源等技术,推动敏捷设计与EDA全自动设计和自主迭代功能。

3.3 大陆晶圆厂迅速扩张,EDA行业从中受益

近十年,中国大陆晶圆产能快速扩张。预计2019年至2024年期间,中国仍将保持年均最高的产能增长率,到2022年有望超过韩国,跃升为全球第二。新厂在建成并点亮产线后,通常需要经历较长的产能爬坡和良率提升周期,而集成电路产品的技术迭代和上市周期却又相对较短。因此,厂商需要审慎地进行投资规划,在工艺节点、工艺平台选择、目标应用领域和产能等多个因素之间进行权衡,并与下游集成电路设计客户和EDA团队紧密配合,确保工艺平台能满足客户设计应用的需求并得到EDA流程的支撑,从而降低投资风险。

3.4 存储器芯片重要性与日俱增,存储器厂商地位凸显

存储器市场快速发展,存储EDA市场规模随之扩大。随着5G、大数据、物联网、人工智能等新兴技术的快速发展,下游行业应用场景在广度和深度上的快速增加带来了海量数据的存储和处理需求,存储器芯片的重要性与日俱增。根据WSTS数据,2020年存储器芯片市场规模为1,174.82亿美元,占全球集成电路行业市场规模的比例超过30%;预计2021年市场规模有望达到1,611.10亿美元,占比超过35%。根据芯思想研究院的报告,截至2020年底我国动工兴建并进入产能爬坡期的12英寸晶圆厂有17家,其中三星电子、SK海力士、长鑫存储、长江存储等存储器厂商设立的晶圆厂有8家。

3.5 行业竞争格局

3.5.1 全球EDA市场高度集中,国产公司初有所成

全球EDA市场呈垄断格局,行业高度集中。目前全球EDA市场处于新思科技、铿腾电子、西门子EDA三家厂商垄断。根据赛迪顾问,2020年国际EDA巨头新思科技、铿腾电子、西门子在全球市场占有率超过77%。其次,ANSYS通过热分析、压电分析等核心优势产品、是德科技通过电磁仿真、射频综合等核心优势产品脱颖而出,分别成为全球排名第四、五的EDA公司。前五大EDA公司累计占有了约85%的全球EDA市场份额。

公司优先突破关键环节核心工具。除上述五家EDA公司外,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。

3.5.2 国内市场被海外大厂长期占据,国产替代刻不容缓

市场集中度较高,国际EDA巨头占有大部分份额。国内EDA公司各自专注于不同的领域且经营规模普遍较小,在工具的完整性方面较为欠缺,少有进入全球领先客户的能力,市场影响力相对较小,均为非上市公司。公司和广立微是国内EDA企业中优先突破关键环节核心工具的典型公司,华大九天是国内EDA企业中重点突破部分设计应用全流程解决方案的典型公司。

公司在对基带芯片和存储器芯片的器件建模市场有相对优势。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。

公司在电路仿真与验证工具的EDA市场有一定市场竞争力。公司与铿腾电子、新思科技、西门子EDA、SILVACO为模拟电路EDA中的电路仿真与验证工具在国际市场的主要供应方;公司与铿腾电子、新思科技、西门子EDA、华大九天为该等细分工具在国内市场的主要供应方。


4 风险提示1、EDA市场规模相对有限、市场格局现状、公司产品种类丰富度较低、经营规模较小导致的竞争风险;2、技术升级迭代、研发投入相关风险;

3、研发成果未获得市场认可导致无法形成规模化销售的风险;

4、毛利率波动的风险;

5、国产替代不及预期的风险。


附:EDA研究框架(70页重磅)本文来自方正证券研究所2020年6月9日发布的《EDA行业研究框架》,欲了解详细内容,请阅读报告原文。

EDA作为芯片设计最上游、最高端的产业,同时也是国内芯片产业链最为薄弱的环节。EDA软件发展的产业生态基础正是代工厂的支持和芯片设计公司的培育。我们认为,在当前的制造和设计格局下,使得中国的EDA企业正在追求快速增长,来满足巨大的国内需求。

我们主要从以下四个方面建立EDA行业的投资逻辑框架:

1、投资地图:星星之火,可以燎原。EDA行业的发展基础正发生变革,给重塑中国市场公司地图带来了希望。

2、产业变迁:后摩尔时代的产业发展动力。随着摩尔定律逐渐走向物理极限,正促使IC制造商增加研发投资并采用EDA工具,EDA成为后摩尔时代的产业发展动力。

3、科技代际:科技革命对EDA的系统性影响。目前处于5G应用周期的前夜,尤其在智能汽车领域,创新和高端IC的需求与日俱增,导致了EDA工具和服务的重要性愈发突出。

4、市占率模型:产业链加持下国产替代机遇。随着不断意识到国产替代的重要性,中国半导体的自给率将迎来较快增长,给发展EDA软件带来新的希望。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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