产品
1.第十五篇智能制造（工业软件）深度报告
从 2018 年起我们对智能制造这个产业进行深度研究和跟踪，本文为第十五篇深度报 告。在不同时期，市场冠以不同的名称：“智能制造”、“工业互联网”、“智造”、“制 造软件”、“工业软件”，本质制造业信息化、智能化内涵的扩大与升级，我们尝试搭全 局分析、投资框架。
其中智能制造 TMT 系列深度 13《产品力跃迁下的国产替代及龙头出海-智能制造投资 全场景解析》搭建了全局分析框架。
首先，解答了两大预期差和三大疑惑。
1）第一预期差：本报告不仅聚焦计算机板块，而是覆盖智能制造全产业链。我们将产 业链分为：生产设计流程（计算机主覆盖）、生产制造流程（机械、电新主覆盖）、生产 管理流程（计算机主覆盖） 、生产运营流程（机械、电新主覆盖） 、工业互联网（计算 机、通信主覆盖） 。
2）第二预期差：不仅分析智能制造的基本面情况、空间、份额等情况，同时从投资角 度分析各个板块的驱动力、商业模式，横向比较什么板块值得投资，什么类型的公司值得 投资、应该关注什么指标。
3）解答第一疑惑，周期还是成长：一线公司看成长，成长主要来自智能化，可通过计 算客户 ROI 验证。
4）解答第二疑惑，行业测算多，落实个股难：详拆不同环节的产业驱动力、商业模式、 护城河、涉及公司；先投资综合龙头，再利基领军（需二次曲线）。
5）解答第三疑惑，估值难以把握：一线公司 PE 基本保持，即使行业下行波动较小， 追随者 PE 波动大、弹性更大。
其次，归纳智能制造 TMT 四大环节的商业模式、护城河、标的。 智能制造几大流程，至少分成四大环节、几大个细分环节。其中生产设计流程，容易 出现利基市场、技术驱动的中小公司。生产制造流程容易出现嵌入式软件大型公司。生产管理流程容易出现行业 know-how 驱动的服务公司（产生通用公司需要时间）。工业互联 网流程当前通用硬件公司较为可行。
再次，不同环节投资机会小结：生产设计/制造流程/管理流程/运营流程。
最后，归纳估值规律和不同环节机会。 由于下游具备周期性，每个行业领军（无论是创新实现、管理实现、还是成本优势实 现）成长性逐渐增加、周期性逐渐减弱，都体现 Alpha，估值 PE 基本稳定。而非领军的估 值 PE 波动较大。
生产设计流程，选择通用型拓展性强、技术最好的厂商。相关如华大九天、中望软件。 生产制造流程，已出现大型软硬一体化公司，选国内产品竞争力好、在全球替代的公 司。相关如中控技术（机械&TMT）、汇川技术（机械）。细分领域有产品公司，如柏楚 电子。 生产管理流程，要区分专用和通用。选择大垂直赛道、或罕见能横向扩展的公司，如 金蝶国际、用友网络。 工业互联网，由于下游标准和推广不明，选择上游硬件模组和硬件产品，例如移远通 信（通信）。
2.EDA：万亿电子产业的基石，大空间与好模式
EDA（Electronic design automation，电子设计自动化）是指利用计算机辅助设计 （CAD）软件，来完成超大规模集成电路（VLSI）芯片的功能设计、综合、验证、物理设 计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的设计方式。
EDA 处于智能制造的上游，与 CAD 同根同源，由 CAD 逐步演进而来。EDA 直观上 看聚焦在电子领域，是针对元器件级别的设计，而 CAD 比元器件级别更高一层的模块级别 的设计。
EDA 的发展历史总结为三个阶段：
（1）20 世纪 70 年代到 80 年代，手工设计阶段，这也是 CAD 的阶段。在 EDA 出现 之前，集成电路是手工设计和布局的。较为先进的方法是使用几何软件生成光绘胶带，这 个过程基本是图形化的，从电子到图形的转换由手动完成。到 1970 年代的中期，开发人员 开始在绘图之外实现电路设计的自动化，并开发了第一个布局布线工具。这个时代的 CAD 主要功能是交互图形编辑，也是 EDA 的雏形。
（2）20 世纪 80 年代到 90 年代，是商用 EDA 起步阶段，专用编程语言出现是与 CAD 分化的标志。1980 年，教授 Carver Mead 和程式设计师 Lynn Conway 共同发表论文《超 大规模集成电路系统导论》 （Introduction to VLSI Systems），这篇开创性的文章提议 使用编程语言来设计芯片，这使得可设计芯片的复杂性显著增加 。并且，由于在生产之前 可以更好地进行模拟，芯片变得更容易布局，设计的正确率也有所提升。今日的 EDA 三巨 头 Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics（现已被西门子收购）即在这十年间诞生。
（3）20 世纪 90 年代-至今，商用 EDA 成熟阶段。IC 设计复杂度的不断提升，推动 了 EDA 工具的普及和发展。这一时期，自上向下（Top-down）的设计方法成为主流，高级语言描述、系统级仿真和综合技术成为这个阶段 EDA 的特点 。之后，EDA 技术继续追 随摩尔定律而发展，表现在设计和仿真验证层面的 EDA 软件功能越来越强大，系统级、行 为级硬件描述语言更加高效，更大规模的可编程逻辑器件被不断推出等。
EDA 市场规模相对集成电路虽小，但是必不可缺的环节。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%，较 2019 年 5.86%的增速显著提 升。2020 年我国 EDA 行业迎来良好增长，全年总销售额达 66.2 亿元，同比增长 20.0%， 明显高于全球增速。2020 年我国自主 EDA 工具企业总营收为 9.1 亿元，同比增长 51.5%。
EDA 占比集成电路，全球 3.2% VS 中国 0.7%。根据 WSTS 和 ESDA 统计，全球 EDA 市场规模在集成电路行业中的占比由 2011 年的 2.5%逐步提升到 2020 年的 3.2%，呈现稳 步增长态势。根据前瞻产业研究院和赛迪智库数据，我国 EDA 在集成电路中的占比由 2015 年的 0.5%上升到 2020 年的 0.7%，相比于全球仍有很大的提升空间。
EDA 所属的生产设计流程，是智能制造中商业模式最好的环节。该环节为纯软件的商 业模式，市场最喜欢的一种模式。标准化通用型软件产品达到稳态时，毛利率可高达 99%， 净利率可达 23-40%，ROE 达 35-45%。
与其他行业相比，上游软件公司均体现出较好的商业模式。在半导体产业链中，EDA 市场规模小，但财务指标都优于其他环节。类似于地产产业链、激光产业链，上游软件厂 商具备相对好的商业模式与竞争格局。
3.产品链拆解：由点及面，比较国内外产品线
EDA 贯穿集成电路设计、制造、封装测试等多个环节。按照应用领域，集成电路 EDA 工具可以分为几大类：数字芯片设计全流程 EDA、模拟及混合电路设计全流程 EDA、平板 显示集成电路全流程 EDA、集成电路制造类 EDA、集成电路封装类 EDA。每一类 EDA 工 具都是由若干种 EDA 点工具组合而成。
1）IC 数字设计分为前端设计和后端设计，EDA 工具最多的地方：
前端设计（逻辑设计）：将描述功能的设计书转化为芯片的门级网表，具体流程 包括功能声明与架构文档的制定、RTL 设计、仿真验证、逻辑综合、静态时序分 析、形式验证。 后端设计（物理设计）：将门级网表转化为可以直接交付给代工厂的物理版图， 最后进入流片过程，具体流程包括布局规划、布局布线、时序和功耗分析、实物 验证和设计签付。（报告来源：未来智库）
2）IC 模拟设计：前端为搭建整个模拟电路，涉及原理图绘制与仿真。后端涉及版图 设计、版图验证 DRC、版图与原理图验证 LVS、后仿真。
3）平板显示电路，作为一种特殊类型的集成电路（薄膜集成电路），其设计环节也需 要相应的 EDA。平板显示电路与模拟电路类似，可以基于模拟电路工具开发。
设计类 EDA 工具包括晶体管级、门级、RTL 级、系统和行为级 EDA 工具，各层级 EDA 工具的仿真和验证精度依次降低、速度依次提升。高层级的系统和行为级仿真和验证主要 适用于产品设计早期的原型验证，评估产品原型的性能和功能。最底层的晶体管级仿真和 验证则主要决定了最终产品的性能和良率。针对于大规模集成电路，设计方法从系统和行 为级设计开始，逐层设计、仿真、验证和实现，并输出可以交付制造的晶体管级版图信息。
4）IC 制造：制造类 EDA 工具为晶圆制造厂提供重要的技术支撑，参与工艺平台建设， 帮助制造良率提升。大型 EDA 公司还与晶圆制造厂建立深度合作关系，可以更及时地针对 先进工艺设计和改良 EDA 软件。
5）封装测试：EDA 厂商提供封装设计 EDA 工具。随着 MCM、SiP 等新术的出现， 封装设计变得越来越复杂，先进封装设计工具目前只有极少数 EDA 厂商能够提供。 众多环节导致的开发工具较多，下图整理了在不同环节的产品线。
4.竞争格局：三巨头瓜分全球市场
海外 EDA 已经历 40 余年发展历程，多起源于商业化阶段，三大巨头引领商业模式和 管理制度的创新。从 1981 年开始 EDA 行业逐渐商业化，许多 EDA 公司都成立于 19 世纪 80 年代，三大巨头至今已经历 30 余年的发展历程。在创立初期，Cadence 就开创了只卖
软件的全新商业模式，而此前所有软件都被捆绑在硬件上进行销售。并且引入合伙人制度， 通过利益捆绑将人员凝聚在一起，打造目标一致、技术领先的公司团队。
竞争格局稳定，海外三巨头瓜分市场。全球 EDA市场呈现出非常明显的寡头垄断特征， 根据赛迪智库的数据，前三大 EDA 厂商占据了 77.7%的市场份额，前五大 EDA 厂商占据了 85.8%的市场份额。并且，2018-2020 年，其他 EDA 厂商合计占有的市场份额正逐年 递减。
国内 EDA 市场仍然由三大巨头垄断，华大九天紧随其后占据 6%份额，为本土龙头。 根据赛迪智库数据，2020 年国内 EDA 市场销售额约 80%由国际三巨头占据。本土厂商市 场份额较小，华大九天占国内市场约 6%份额，占比全球约 1%的份额。
三巨头位列第一梯队，第二、三梯队公司分别布局行业细分领域全流程或点工具。根 据业务和产品情况，海外 EDA 行业公司可以大致分为三个梯队：第一梯队的三巨头的特点 是拥有全流程 EDA 工具，并在某些流程上具有明显竞争优势。第二梯队公司拥有细分领域 全流程 EDA 工具，在某些点工具上也具有一定优势，包括 ANSYS、SILVACO、Zuken 等。 第三梯队公司的产品以点工具为主，缺少特定领域全流程工具，包括 Altium、Autodesk、 Aldec 等。
“大鱼吃小鱼”式的并购贯穿海外 EDA 巨头发展历史的始终，是其打造完整产品线和 建立竞争优势的关键。根据 Gary Smith EDA 统计，EDA 软件共涉及 90 多种不同的技术，因此，仅凭公司内部研发去打造完整的 EDA 产品线十分困难。海外 EDA 公司选择并购同 行业的小公司，本质上是研发费用的外部化，从而快速扩大公司的产品矩阵。根据南山工 业书院统计，EDA三巨头成立至今直接参与的并购已超过 200 次，其中Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics 分别参与 80 次、66 次和 62 次并购。（报告来源：未来智库）
重大并购能够改变行业发展进程和产业格局。例如 1989 年，Cadence 收购 Gateway Design Automation，将 Verilog 语言引入公开应用领域，促进了原理图设计到硬件描述 语言的转变 。目前 Verilog HDL 已成为世界上最流行的硬件描述语言之一。再者 2001 年， Synopsys 收购与 Cadence 结束专利诉讼的 Avanti 公司，这使得 Synopsys 成为 EDA 历史上第一家可以提供顶级前后端完整 IC 设计方案的 EDA 工具供应商，并改变了传统上 “Synopsys 占前端，Cadence 占后端”的格局 ，使 Synopsys 坐稳行业第二的位置。
5.与 CAD 对比：EDA 的机会在哪
区别信创与 EDA 的本质为是否市场化。市场认为 EDA 的主要逻辑在于国产化替代， 与 CAD、信创、WPS 等比较类似。需要完全区别于信创，本质的区别在于是否市场化。信 创的驱动力为非市场化因素，而智能制造是市场化驱动，本质是产品力的竞争。 CAD 与 EDA 的比较，从产业驱动力、公司增长、财务数据、关键壁垒和未来发展趋 势几个方面对比。
两者的共同点都是该壁垒，长期高投入的赛道。两者的技术难度极其高，使得一旦突 破追随者很难跟上。EDA 厂商又和上下游深度绑定，使得在新工艺上唯一，用户的切换成 本极高。根据新思科技披露，一款一般芯片的设计周期是一两年，但是仅一个 EDA 点工具 的开发周期就是三年，平台性的工具更是需要至少长达五年的开发。CAD 也类似，3D 开 发周期至少也是 5 年以上的时间。
从研发费用看，CAD 与 EDA 都需要较大投入，即使国际巨头也达到 40%的研发费用 率。EDA 国内最大的华大九天研发投入在 40%以上，国际巨头也在 30-40%。CAD 如中 望软件研发投入在 30%以上。EDA 涉及环节众多，每个点工具都需要巨大的投入；同时随 着摩尔定律的快速进步，即使研发成功也需要不断更新，导致新进入者和成熟巨头的研发 投入都巨大。而 CAD 巨头研发投入可以相对少一点（Autodesk 为 25%）。
我们研究 CAD 行业，提出中国 CAD 发展的驱动力来源于三个方面，本质是产品力的 提升，正版化、国产化为加速催化因素。驱动一：性价比，替代海外昂贵的产品。驱动二： 正版化，渗透率提升，渗透率=有效市场规模/理论市场规模。驱动三：国产化，市占率提 升，背后逻辑是国产厂商技术能力的提升与外部摩擦环境的催化。 对比 CAD，有一个区别在于，受益于半导体产业链的国产化，EDA 本土需求更高。
EDA 直接受益于下游的国产化高速发展。我国半导体相关企业的数量正以前所未有的 速度新增，根据天眼查数据，2020 年我国新增企业超过 2 万家，增速达到 32%，是 2019 年的 1.3 倍。从全球竞争力看，2021 年 Silicon 100 电子和半导体创业公司榜单，共有 20 家中国企业上榜。
CAD 的核心在于内核，决定能力边界和行业扩展性。目前主要的内核 Parasolid（德 国西门子所有）、ACIS（法国达索所有）、CGM（法国达索所有）都被国外垄断，中望软 件是国内唯一具有 3D 内核能力的厂商。EDA 技术很快设计、仿真、验证，各个环节对技 术的要求能力有区别。
EDA 更重要的是生态能力，尤其是先进制程。根据台积电（南京）总经理罗镇球披露 1，2012 年之前合作 65nm 时，台积电把做出来的工艺交给新思科技，新思科技再去开发 EDA 的设计平台以及一些 IP。从开发新工艺，到设计公可用，花费 1.5+1.5（年）3 年的 时间。在台积电做 7nm 工艺时，其在新工艺开发阶段与全球领先的 EDA 厂进行全方位合 作，双方一起探讨，节省一半的时间和投入。本土 EDA 厂商在晶圆厂合作、PDK 上目前还 存在劣势。（报告来源：未来智库）
下游客户集中度差异与产业链分工，导致毛利率 EDA 毛利率稍高。中外 CAD 的毛利 率在 80-100%范围，几乎能达到 90%以上；EDA 的毛利率在 70-90%，少有突破 90%的。主要原因是 CAD 无论是点工具还是全流程套件都以标准化软件形式交付，二次开发都交付 给合作伙伴完成。而 EDA 的厂商与产业链紧耦合，会提供定制开发、第三方软硬件等形成 完整方案。进一步分析，EDA 客户的集中度高于 CAD，所以产业分工相对较低。
销售费用率，EDA 普遍低于 CAD 厂商 20pcts。主要源于客户的集中度差异，尤其是 制造类 EDA 客户集中度非常高。EDA 厂商销售费用率一般在 20%以内，低的到 3%左右。 CAD 客户分散，需要销售投入，销售费用率基本在 30%以上，甚至可达到 40%。 CAD 的发展趋势是 All-in-One CAx。CAD 侧重设计阶段，画出二维、三维模型；CAE 侧重分析，如受力分析，电磁分析得到仿真结果；CAPP 侧重于做加工步骤的规划；CAM 侧重制造和加工，通过模型生成工程序。目前中望就在专注打造 Cax 一体化解决方案。
EDA 发展趋势一：与 CAD 类似，一体化。随着设计的规模加大，各个环节的设计工 具需要联动，否则会导致参数的脱节。Synopsys 推出的 Fusion 创新性融合技术重新定义 了工具边界，包括综合、布局布线和 signoff，并共享行业领先的数字设计产品的集成引擎。
EDA 的发展趋势二：EDA 与 IP 的发展紧密相连。2020 年，全球 SIP 的营收达到了 40.38 亿美元，同比增长 17.1%，是 EDA 行业中增速最快的领域；占 EDA 行业总营收的比例达 35.2%，在所有细分领域中维持第一。IP 逐渐成为了 Synopsys 重要的收入来源之 一，目前 Synopsys 的 IP 市场份额位居全球第二，2020 年其 IP 销售额的增速为 28％。
EDA 发展趋势三：云化与 AI 化。CAD 与 EDA 的海外巨头已经开始订阅、云化的模式， 国内由于处于发展早期以 license 为主，仅少数初创公司尝试。在 AI 上，各家巨头都增大 投入，2020 年 Synopsys 通过自主 AI 系统 DSO.ai 进行芯片设计的方案，可以在芯片设计 开发上，用最短的时间达到最好的效果。
V老范说评:laofanshuoping
155-2731-8020
