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器件建模工具领导者,概伦电子:EDA市场被垄断,国产化需求迫切

2022-10-26 00:48:23 717

摘要:(报告出品方/分析师:中邮证券 王达婷)1 致力于成为全球领先的 EDA 企业 概伦电子成立于 2010 年,并于 2021 年在科创板上市,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...

(报告出品方/分析师:中邮证券 王达婷

1 致力于成为全球领先的 EDA 企业

概伦电子成立于 2010 年,并于 2021 年在科创板上市,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。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。

自成立之初,公司即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。

十年来,公司一直坚持以前瞻性的 战略定位和布局为指导,以市场竞争力为导向,持续进行技术开拓创新和产品研发升级,目前 已成长为全球知名的 EDA 企业,其创新的 EDA 方法学、专业的产品和服务价值得到了行业的 高度认可。

图表 2:公司主要产品推出历程

公司第一大股东为 KLProTech,持有公司 21.12%的股份,实际控制人为公司董事长刘志宏 先生。刘志宏先生直接持有公司 16.15%的股份,并通过与共青城峰伦及 KLProTech 签署《一致行动协议》,能够支配共青城峰伦持有的公司 5.58%股份、KLProTech 持有的公司 21.12%股 份,合计控制公司 42.85%的股份。

核心团队行业从业多年,技术、管理及市场经验丰富。

公司董事长刘志宏博士拥有近 30 年的行业经验,其他核心管理团队在 EDA 行业多拥有超 20 年的研发、管理及市场经验。公司 核心管理团队拥有多次 EDA 行业成功创业和整合经验,对自身的技术优势和产品定位有着清 晰的认知,对行业的发展趋势和产业的应用需求有精确的判断。

国内收入快速增长,设计类 EDA 收入占比提升。

2018-2021 年,公司营收分别为 5194.86 万元、6548.66 万元、1.37 亿元、1.94 亿元,扣非净利润分别为-798.87 万元、298.14 万元、 2132.59 万元、2318.62 万元。

公司器件建模及验证 EDA 工具在全球范围内已形成较为稳固的市场地位,客户覆盖台积电、三星电子、联电、格芯等晶圆代工厂,电路仿真及验证 EDA 工具也已在全球存储器芯片领域取得较强的竞争优势。

在国内市场,得益于公司多年技术积累和国 产化需求驱动,公司国内业务收入规模快速增长,占比持续提升。

2022 年上半年,公司来自 境内的收入达到 5247.44 万元,同比增长 115.10%,占总营收的比例达到 48.12%。

公司 IPO 发行新股 4338.04 万股,募集资金总额 12.27 亿元,净额 11.15 亿元,主要用于 建模及仿真系统升级、设计工艺协同优化和存储 EDA 流程解决方案、研发中心建设、战略投资 与并购整合和补充营运资金。

2 立足器件建模、电路仿真,打造全流程 EDA 工具

2.1 制造类 EDA:器件建模工具全球领先,多年支持主流晶圆厂先进工艺研发

公司目前的制造类 EDA 工具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,是集成电路制造领域的核心关键工具之一。

器件模型是对半导体器件电流、电压等电学和物理特性的精确数学语言描述,是集成电路 设计流程中电路设计、仿真与验证的基础。

晶圆厂进行工艺平台的开发时,不断对器件的设计和工艺的实现进行优化,确保各类半导体元器件能实现大规模制造且特性能够到达预定指标后进行电学特性的测试,并利用器件建模 EDA 工具建立晶圆制造所需的各种半导体器件的模型,这个过程就是器件建模验证。

器件模型既是晶圆厂工艺平台开发所需,也是设计和制造两个阶段之间必须的接口的关 键信息。这个接口定义了晶圆厂特点工艺平台中基础元器件的各类特性、制造集成电路必须要 遵守的规则和约束等。

晶圆厂需要基于这个接口约定工艺平台的水平和规则,设计人员的设计 理念也需要基于这个接口才能实现电路的设计,并且通过 EDA 工具准确地预测芯片的功能和 性能,在流片前完成验证的动作。器件模型电学和物理特性描述的全面性、精度和质量是决定 电路仿真和验证结果准确性和可靠性的关键因素。

在集成电路设计企业选定工艺平台后,通常 由晶圆厂将建立好的器件模型通过 PDK 提供给集成电路设计人员,进行基于该工艺平台的电 路设计、仿真与验证。 公司器件建模工具覆盖面全,支持业界主流模型。

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。

公司器件建模及验证 EDA 全球市占率稳固,得到主流长期验证和广泛认可。

公司是 SPICE 建模技术市场领导者,产品被国内外领先的半导体公司所广泛采用,长达十余年支持成熟和先 进技术节点, 包括 28nm、14nm、10nm、7nm、5nm 和 3nm。

在器件建模及验证 EDA 市场,公司 在全球范围内已形成较为稳固的市场地位,客户覆盖台积电、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。

报告期内,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%。作为生成的器件模型库作为 设计与制造的关键接口,通过上述国际领先的晶圆厂提供给其全球范围内的设计客户使用,公 司器件建模及验证 EDA 工具的全面性、精度和质量已得到业界的长期验证和广泛认可。

2.2 设计类 EDA:电路仿真和验证工具具备较强市场竞争力

IC 设计企业为减少反复进行流片验证耗费的时间和成本,需要在流片验证前,通过电路 仿真和验证 EDA 工具尽可能真实地模拟芯片工作的过程,预测流片验证的结果。

通过模拟预测 的结果,在芯片设计阶段的早期就能发现设计问题,及时了解设计结果是否满足功能和性能要求,并进行相应修改,争取一次性通过完成芯片样片的流片验证。

这个过程就是电路仿真与验 证,电路仿真及验证是芯片投入制造前,集成电路设计企业对集成电路的运行进行模拟,以验 证其功能和性能指标是否达标的唯一手段。

目前,公司的设计类 EDA 工具主要包括电路仿真及验证 EDA 工具等,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。

具体产品来看,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。

除晶体管级电路仿真和验证 EDA 工具外,公司还拥有良率导向设计平台 NanoYield、大容 量波形查看器 NanoWave、层次化 SOC 设计规划工具 NavisPro、标准单元库特征化工具 Nanocell、 标准单元库验证工具 LibWiz 等。

公司电路仿真验证工具已在存储器市场取得较强竞争优势。

公司电路仿真验证 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,多年来支持三星电 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 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 向 64L、92L、136L、176L 等先进堆栈工艺带来的更高密度和更高速度的 演进。

报告期内,来自于三星电子、SK 海力士、美光科技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%。除在存储器领域获得国际市场竞争力外,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。

2.3 全流程 EDA 设计平台落地,目标市场大幅扩大

全流程 EDA 工具 NanoDesigner 平台推出,面向模拟 IC、存储等全定制电路。

公司于 2022 年 8 月 1 日正式发布 EDA 全流程平台 NanoDesigner。NanoDesigner 平台产品承载着公司在 DTCO 方面的理念和设计方法学,包含原理图编辑、版图编辑和优化及物理验证等功能,同时 集成公司电路仿真器 NanoSpice 系列电路仿真器,能够为客户提供电路设计输入、仿真和验 证、版图实现、物理验证和设计优化等完整的设计流程,主要覆盖各类存储器电路、模拟电路 等定制类芯片设计。

NanoDesigner 平台的推出意味着公司已拥有向定制类芯片设计的全流程 EDA 工具,所面向的市场规模大幅扩充。 图表 23:公司 NanoDesigner 设计平台

NanoDesigner 平台推广按计划推进中,年内有望产生收入。

目前,NanoDesigner 产品已 在国内部分头部客户进行先发推广和拓展,也开展一系列的测试和验证工作,今年下半年陆续 有国内外的其他客户同步在接触,整体的推进节奏符合预期,预计今年年内能够产生部分收入。

3 EDA 市场由国际厂商垄断,国产化需求迫切

3.1 EDA 市场规模稳步增长

先进工艺的技术迭代和众多下游领域需求驱动下,全球 EDA 市场规模稳步增长。

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,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。

根据 SEMI 统计,2020 年全球 EDA 市场规 模 114.67 亿美元(含 IP 市场),同比增长 11.63%。虽然 EDA 行业占整个集成电路行业市场规 模的比例较小,但对整个集成电路行业至关重要。

EDA 市场高度集中,主要由新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 三家厂商垄断。

三家厂商均 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,形成较高的行业壁垒和用户粘性,占据全球主要的 EDA 市场。

根据赛迪顾问, 2020 年国际 EDA 巨头全球市场占有率超过 77%。 图表 25:全球前五大 EDA 公司市场份额

基于国际 EDA 巨头的核心优势产品及全流程覆盖的发展经验及成果,EDA 公司存在两种不 同的发展路径:优先重点突破关键环节核心 EDA 工具,在其多个核心优势产品得到国际领先客户验证并形成国际领先地位后,针对特定设计应用领域推出具有国际市场竞争力的关键流程解决方案;或优先重点突破部分设计应用形成全流程解决方案,然后逐步提升全流程解决方案中各关键环节核心 EDA 工具的国际市场竞争力。

优先突破关键环节核心工具的典型公司,国际上有是德科技、ANSYS、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。

国内 EDA 市场集中度较高,大部分市场份额由国际 EDA 巨头占据。

根据中国半导体行业协会数据,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%, 预计未来几年仍将保持高速增长。

在国际贸易摩擦影响下,业界对 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,给国内 EDA 企业带来发展机遇。

器件模型建模验证工具的 EDA 市场主要由两家占据,公司为主要供应商之一。

在器件建 模验证细分 EDA 工具市场,公司和是德科技为这一市场的主要供应方,但在产品、技术和市场 定位上各有特点。

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。

全定制电路仿真与验证 EDA 工具市场竞争相对激烈,公司是主要参与者之一。模拟电路 EDA 中的电路仿真与验证 EDA 工具市场,参与者较多,公司、铿腾电子、新思科技、西门子 EDA、 SILVACO 等为该细分工具在国际市场的主要供应方。 图表 28:国内 EDA 市场规模

3.2 美加大对国内半导体产业出口限制,催生国产替代需求

中国大陆市场贡献海外 EDA 厂商超 15%的收入。新思科技、Cadence 等国际 EDA 厂商超过 15%的收入来自中国大陆市场。

新思科技 2020 财年、2021 财年来自中国大陆市场的销售收入 分别为 4.21 亿美元、5.63 亿美元,占其当年总收入的比重分别为 11.42%、13.39%。2022 财 年上半年,中国大陆市场贡献了新思科技 16.79%的营收,达到 4.28 亿美元,同比增长 77.38%。

Cadence 2020 财年、2021 财年来自中国大陆市场的销售收入分别为 4.21 亿美元、3.78 亿美元,占其当年总收入的比重分别为 15.16%、12.65%。2022 财年上半年,中国大陆市场贡 献了 Cadence 14.39%的收入,为 253 亿美元,同比增长 33.91%。

图表 31:Cadence 按照地区划分的收入构成

图表 32:Cadence 来自中国大陆市场的收入及增速

复杂的国际贸易环境影响下,催生EDA工具国产化需求。

EDA市场主要由新思科技、Cadence 等美商垄断,国内市场对这几家 EDA 工具的依赖性较强。但近年来美国将多家国内半导体企业 加入实体清单,持续加大对中国半导体的出口限制。

2022 年 8 月 12 日,美国商务部工业与安 全局发布公告,增加四种技术的技术管制条目,其中包括专为开发具有全栅极场效应晶体管 (GAAFET) 结构的集成电路而设计的电子计算机辅助设计 (ECAD) 软件,新规定于 8 月 15 日 开始生效。

在复杂的国际贸易环境影响下,EDA 国产化需求迫切,国内集成电路企业开始考虑 加大对国产 EDA 工具的采购,国内 EDA 企业将迎来发展机遇。

4 报告总结

营收预测假设

制造类 EDA 业务方面,考虑公司在器件建模领域具有深厚的技术积累,市场竞争力强,当 前市占率处于较高水平,特别是在海外市场,预计随着境内市场的进一步拓展和公司制造类 EDA 工具的持续完善,制造类 EDA 业务仍将保持稳步增长。

在设计类 EDA 领域,公司在电路仿 真等 EDA 工具方面已具备较强的竞争力,并于已经推出基于 DTCO 理念的全流程平台 NanoDesigner,面向各类存储器、模拟电路等定制电路全流程设计。

在设计类 EDA 方面,从点 工具出发,实现面向特定场景的全流程工具的覆盖,并持续完善设计类 EDA 工具,在下游客户 国产替代需求的推动下,预计公司设计类 EDA 工具业务有望实现较高的增长速度。

估值方面,考虑公司研发投入占营收比重较好,采用 PS 估值方法,公司 2022-2024 年的 PS 估值分别为 52/36/26 倍,与同业公司华大九天等 EDA 公司相比,其 PS 估值处于同业偏低 水平。


预 计 公 司 2022-2024 年 营 收 分 别 为 2.92/4.20/5.95 亿 元 , 归 母 净 利 润 分 别 为 4514/7339/11627 万元,EPS 分别为 0.10/0.17/0.27 元,当前股价对应 PS 分别为 52/36/26 倍。

5 风险提示

新产品推广进度低于预期;研发进度低于预期;下游客户国产替代需求低于预期。

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