金研行业分享:EDA--电子设计的基石产业行业概览
来源:金研资管 | 作者:马磊森 | 发布时间: 2022-12-05 | 587 次浏览 | 分享到:


行 业 概 览


电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)技术是指包括集成电路系统设计、系统仿真、设计综合、PCB版图设计和制版的一整套自动化流程。EDA行业作为集成电路行业的重要支撑,处在集成电路行业的最前端。经过几十年的技术积累和发展,EDA工具已基本覆盖了集成电路设计与制造的全流程,功能十分全面,涉及技术领域极广。


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。上述因素的综合作用下,用户对EDA的重视程度和依赖性与日俱增,EDA行业的市场规模不断扩大。EDA作为撬动整个集成电路行业的杠杆,以一百亿美元左右的全球市场规模,支撑和影响着数千亿美元的集成电路行业。



EDA 的 分 类


根据EDA工具的应用场景不同,可以将EDA工具分为数字设计类、模拟设计类、晶圆制造类、封装类、系统类等五大类。其中晶圆制造EDA是主要面向晶圆厂/代工厂的设计工具,该类工具协助晶圆厂开发工艺并且实现器件建模和仿真等功能,是晶圆厂和设计厂商的重要桥梁。EDA工具和半导体晶圆制造工艺绑定紧密,并随着摩尔定律的推进需不断升级迭代。EDA可使芯片设计与晶圆制造企业实现关键数据共享和设计制造的联合优化,缩短研发周期,提高集成电路设计与制造的良率。晶圆制造类EDA工具包括器件建模、工艺和器件仿真、PDK开发与验证、计算光刻、掩膜版校准、掩膜版合成和良率分析等。



计 算 光 刻 技 术


计算光刻技术(Computational Lithography)是一种集合了仿真计算、图像优化、光刻设备参数调校的一种技术,可将集成电路设计图形更真实地转移到硅片上,是连接芯片设计和制造的关键技术。计算光刻通过仿真计算等方法预测目标硅片上形成的图形,反馈调整和优化掩膜版图形及光刻工艺条件,最后结合光刻设备及工艺状况将电路设计图形更真实地转移到硅片上。

 

传统的计算光刻技术主要包括光刻成像物理仿真、光学临近效应修正、光源-掩膜版优化等。


光学临近效应修正(Optical Proximity Correction, OPC)是计算光刻中最重要一环,应用于光刻掩膜板优化,是保证硅片最终图像不失真的必需软件,也是决定产品良率的最重要环节。反演光刻技术(Inverse Lithography Technology, ILT)也叫逆向光刻技术、反向光刻技术,是新一代的计算光刻技术,是以硅片上要实现的图形为目标,反演计算出掩模版上所需要图形的算法。目前我国企业东方晶源已采用GPU加速计算及全芯片ILT技术进行掩模优化的解决方案,通过深度学习和大数据对光刻制程精确建模,优化工艺窗口,确保良率。




中国EDA行业有巨大的发展空间和市场潜力


根据IC Insights的统计,2020年中国集成电路市场规模为1,430亿美元,预计到2025年将增长至2,230亿美元,未来市场增长空间较大。中国作为全球规模最大、增速最快的集成电路市场,国产EDA有巨大的发展空间和市场潜力。目前中国EDA行业整体技术水平与国际EDA巨头存在很大差距,自给率很低。根据中国半导体行业协会的数据,到2025年中国EDA市场规模预计超过180亿元。


在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,为国内EDA企业的良性发展提供了更多机会。


中央全面深化改革委员会第十八次会议提出,加快攻克重要领域“卡脖子”技术,有效突破产业瓶颈,牢牢把握创新发展主动权。突破EDA核心关键技术,研发具有国际市场竞争力的产品,打破国际巨头核心优势产品的高度市场垄断,对于提高国产EDA乃至国产集成电路行业在全球市场的话语权具有较高的战略价值。重点突破关键环节的核心EDA工具可以使得企业能够集中优势研发资源,加速产品的验证、量产采用和迭代,有效提升产品在全球市场化竞争中的地位与份额。



EDA 行 业 竞 争 格 局


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。上述公司均以其具备行业领导地位的核心EDA产品为基础,通过数十年不间断的高研发投入巩固其核心产品的技术领先优势,通过不断拓展、兼并、收购逐步形成全流程解决方案,最终得到下游客户的充分认可使用,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EDA前三全球市场占有率超过77%。


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。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,主要为非上市公司。


在光学临近效应修正技术(OPC)领域,全球及国内市场被美国睿初科技(ASML-Brion)、美国明导半导体(Siemens EDA)以及美国新思半导体(Synopsys)三家公司占据。东方晶源国内唯一已实现正式销售的OPC供应商,其OPC是业内唯一采用 GPU加速计算及全芯片ILT技术进行掩模优化的产品,打破了美国企业的长期垄断,填补了国内相关技术空白。


金研资管已积极布局EDA行业,参与投资东方晶源。我们将保持冷静、客观的态度,持续关注我国EDA行业,不断发掘行业内自主创新能力强,技术优势明显,国产替代性高的优质企业。



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