华大九天:EDA国产龙头十年筑梦 助集成电路产业御风启航

2022-07-29 16:15:25     来源:壹点网

投资要点:

(1)国产半导体EDA龙头企业,业绩快速增长。华大九天是国内最早从事EDA研发的企业之一,前身为中国华大集成电路设计集团有限公司EDA部门,继承了首部国产EDA熊猫系统的核心技术,核心团队深耕行业近三十年,已成为国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的EDA企业。2018一2021年,公司营业收入CAGR高达56.62%,净利润CAGR为42.13%。

(2)高研发投入构筑核心优势,产品技术行业领先。公司高度重视技术研发,研发费用率长期维持在40%以上,2021年研发人员占比高达75%。截至2021年末,公司拥有已授权专利150项和已登记软件著作权67项。产品和技术积累完善,模拟电路设计EDA支持28nm制程,电路仿真工具支持5nm制程,满足大多数市场需求,平板显示电路设计EDA技术全球领先,数字电路设计EDA产品6款中的5款支持全球最先进的5nm工艺。

(3)自主可控、需求升级打开百亿市场,国产EDA力量崛起。2020年中国EDA软件市场规模为66.2亿元,同比增长19.9%。一方面,集成电路领域新产品新技术的革新对EDA工具提出更高要求,带来EDA行业快速增长;另一方面,我国EDA市场大部分市场份额被国际厂商占据,国产化率低于15%,替代空间巨大。以华大九天为代表的国内头部厂商加速技术创新,局部领域快速突破,保持强劲的增长态势。

北京华大九天科技股份有限公司(公司简称:华大九天,股票代码:301269)是国内最早从事EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)研发的企业之一。公司成立于2009年5月,作为“EDA国家队”从中国华大集成电路设计集团有限公司EDA部门独立出来,承继“熊猫”系统的核心技术,通过不断增强自身研发技术积累,准确把握行业技术趋势,目前已发展成为国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的EDA企业。

公司EDA工具覆盖模拟电路设计、数字电路设计、平板显示电路设计、晶圆制造四大领域。其中,公司模拟电路设计全流程EDA工具系统是全球领先的模拟电路设计全流程EDA解决方案之一,部分工具达到国际领先水平。平板显示电路设计全流程EDA工具系统是全球领先的商业化全流程设计系统,多项技术达到国际领先水平,填补了国内平板设计EDA专业软件的空白。公司在数字电路和晶圆制造等方面的部分工具也具有独特的技术优势,部分工具达到国际领先水平。

凭借技术积累与产业化经验,公司与国内外主要集成电路设计企业、晶圆制造企业、平板厂商建立了良好的业务合作关系,并通过持续的技术优化和产品迭代稳定与深化客户合作。目前服务全球400多家客户,K1、上海华虹集团、中芯国际、京东方、中国电子等国内一线IC设计与制造企业常年居于公司大客户之列,在所属领域具有技术代表性和先进性,其合作在业内产生了较强的示范效应。

公司致力于面向集成电路产业提供一站式EDA工具软件产品及相关服务,已广泛获得客户认可。近年来,公司荣获“第二届集成电路产业技术创新奖(成果产业化奖)”、“中国半导体创新产品和技术奖”、“第八届中国电子信息博览会创新奖”等多项荣誉。

得益于EDA行业增长及公司不断开拓市场,公司业绩快速增长。报告期内(2019~2021年,下同),公司分别实现营业收入2.57亿元、4.15亿元和5.79亿元,三年复合年均增长率(简称“CAGR”)高达50.1%;主营业务毛利率分别为88.65%、88.68%和90.59%;分别实现净利润0.57亿元、1.04亿元和1.39亿元,最近三年CAGR达56.1%。

根据招股书,2022年一季度公司营业收入为9701万元,同比增长51.86%;净利润为1048万元,同比增长64.34%,持续保持较快增长态势。

打造全流程EDA工具链

多产品技术领先

作为国内EDA行业的龙头企业,华大九天在业务规划上努力实现EDA全流程、全细分领域的覆盖。公司主要产品包括模拟电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、平板显示电路设计全流程EDA工具系统和晶圆制造EDA工具等EDA工具软件产品,并围绕相关领域提供技术开发服务。

具体来看,在模拟电路设计领域,公司是我国唯一能够提供模拟电路设计全流程EDA工具系统的本土企业。该系统包括原理图编辑工具、版图编辑工具、电路仿真工具、物理验证工具、寄生参数提取工具和可靠性分析工具等,为用户提供了从电路到版图、从设计到验证的一站式完整解决方案。

其中,公司的电路仿真工具支持最先进的5nm量产工艺制程,处于国际领先水平;其他模拟电路设计EDA工具支持28nm工艺制程。模拟芯片具有生命周期长、对先进工艺制程依赖低的特点,更关注性能指标、可靠性和成本,目前通常采用28nm及以上的更稳定的成熟工艺制程。因此,从工艺支持角度讲,公司既有模拟电路设计及验证工具已可以满足大部分模拟设计客户的制程需要。

公司本次募投项目中的“模拟设计及验证EDA工具升级”等项目着眼于模拟电路设计领域综合技术水平的提升,将进一步促进公司产品支持更高水平的工艺制程。

在数字电路设计领域,公司的EDA工具为数字电路设计的部分环节提供了特色解决方案,具体包括单元库特征化提取工具Liberal、单元库/IP质量验证工具Qualib、时序仿真分析工具XTime、时序功耗优化工具XTop以及版图集成与分析工具Skipper等。在已发布的EDA工具中,5款可支持5nm量产工艺制程,处于国际领先水平;1款可支持40nm量产工艺制程。

公司目前在数字电路EDA领域仅覆盖数字电路设计的部分流程,尚未实现全流程工具覆盖。本次募投项目中的“电路仿真及数字分析优化EDA工具升级项目”和“数字设计综合及验证EDA工具开发项目”等亦着眼于提升数字电路设计领域EDA工具的覆盖完整率,并将进一步促进对更高水平工艺制程的支持,从而提升公司在数字电路EDA领域的综合竞争水平。

在平板显示电路设计领域,公司开发了全球领先的全流程EDA工具系统,包括器件模型提取工具、原理图编辑工具、版图编辑工具、电路仿真工具、物理验证工具、寄生参数提取工具和可靠性分析工具等。这些工具被集成在统一的设计平台中,为设计师提供了一套从原理图到版图,从设计到验证的一站式解决方案。

公司于2014年发布该产品,后经多年研发改进,掌握大量核心技术。产品功能也日渐丰富,满足了手表(圆形屏等)、手机(水滴屏等)、汽车仪表盘(曲线屏等)等消费电子领域对平板显示电路设计的特殊要求,缩短了产品的设计周期,提高了异形版图设计的效率和质量。

在晶圆制造领域,公司针对晶圆制造厂的工艺开发和IP设计需求,提供了相关的晶圆制造EDA工具,包括器件模型提取工具、存储器编译器开发工具、单元库特征化提取工具、单元库/IP质量验证工具、版图集成与分析工具以及模拟电路设计全流程EDA工具等,为晶圆制造厂提供了重要的技术支撑。

从收入构成来看,EDA软件销售是驱动公司增长的核心业务。报告期内,EDA软件销售分别实现营业收入2.15亿元、3.45亿元和4.86亿元,占总营收的比重分别为84.67%、84.96%、85.61%。其中,模拟电路设计和平板显示电路设计两类全流程EDA工具系统,2021年占EDA软件销售收入的比例合计达到了72.36%,是公司最重要的收入来源。

此外,基于在集成电路领域多年积累的经验和能力,以及建立的自动化设计服务流程,公司为集成电路设计和制造客户提供技术开发服务。得益于公司的单笔服务合同平均金额不断提升以及大量新客户开拓,报告期内,技术开发服务增速较快,分别实现营业收入3883.76万元、6110.22万元、8173.59万元,占主营业务收入的比重分别为15.33%、15.04%、14.39%,CAGR达45.07%。

凝聚核心人才

高研发投入构筑核心壁垒

EDA工具是集成电路设计、制造、封装、测试等工作的必备工具,是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。随着集成电路产业的快速发展,设计规模、复杂度、工艺先进性等不断提升,EDA工具的作用更加突出,已成为提高设计效率、加速产业技术进步与革新的关键因素。

上世纪70至80年代,受困于“巴统”禁运,我国的集成电路产业发展备受掣肘,遂于1988年开始自研EDA,动员全国的技术人才共同攻关。这项名为“熊猫系统”的项目,是我国第一款具有自主知识产权的全流程EDA系统。公司创始人、董事长刘伟平,以及初始团队其他部分成员,曾参与“熊猫系统”的研发工作。自1993年熊猫EDA发布算起,公司在EDA领域的积累已近30年。

EDA行业是典型的技术驱动型产业,处于多学科交叉领域,需要大量综合性人才。EDA算法的起点和终点是半导体工艺等物理问题,解决工具的开发是数学问题,应用对象是芯片设计实现的具体问题,涉及与晶圆厂、设计企业等的协同。因此从事EDA工具开发需要工程师同时理解数学、芯片设计、半导体器件和工艺,对综合技能要求很高。

公司管理层均为半导体产业及相关领域背景,并具有研究生及以上学历,专业能力出众。董事长刘伟平先后于复旦大学和清华大学获得半导体物理与半导体器件硕士和计算机博士学位。总经理杨晓东同样具有清华大学微电子学士和美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校电子与计算机工程专业博士的复合学科背景,曾任美国升阳微系统工程师和新思科技工程师。其他高管多数自创业之初便与公司一同成长,产业经验丰富,有利于公司长期发展。

在此基础上,公司打造了一支经验丰富的技术产品团队,囊括了市场调研、产品定义、软件研发、软件测试等领域的各类专业人才,能够在坚持自主研发新产品、新技术的同时,及时把握行业动态。截至2021年12月31日,公司总人数660人,员工中博士学位人数为51人,硕士学位人数为351人。公司研发与技术人员数量达494人,占公司总人数比例达74.85%。

为保持自身的竞争力,公司持续保持了高比例的研发投入。报告期内,公司研发费用分别为1.35亿元、1.83亿元和3.05亿元,占营业收入的比例分别为52.50%、44.22%和52.57%,且均在发生当期进行费用化处理。在保持现有核心技术迭代、改进和优化的基础上,公司积极学习吸收、研究和开发新产品、新技术,取得了多项核心专利。截至2021年12月30日,公司共拥有已授权发明专利150项,软件著作权67项。

公司凭借核心技术实力以及在行业的领先地位,先后承担了诸多国家级重大科研项目,其中包括国家“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”重大科技专项中的“先进EDA工具平台开发”与“EDA工具系统开发及应用”课题项目,以及科技部重点专项“超低电压高精度时序分析技术”和“EDA创新技术研究”课题项目等。

为适应行业发展趋势,不断满足市场需求,公司高度重视在研项目的进展与投入情况,匹配了高质量的团队,提供了充足的经费。目前在研项目包括模拟电路设计全流程技术升级开发、数字电路设计工具技术升级开发、平板显示电路设计工具技术升级开发。丰富的在研项目储备保障公司未来持续推出新产品,以应对产业升级和市场竞争。

自主可控势在必行

催化国产EDA快速增长

集成电路产业是信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。根据赛迪智库数据,2020年EDA行业的全球市场规模超过70亿美元,却支撑着数十万亿美元规模的数字经济。在中国这个全球规模最大、增速最快的集成电路市场,EDA杠杆效应更大。一旦EDA这一产业链基础出现问题,包括集成电路设计企业在内的全球集成电路产业必将受到重大影响,由EDA工具、集成电路、电子系统、数字经济等构成的倒金字塔产业链结构稳定将面临巨大挑战。

受益于全球半导体产业链第三次转移,中国下游场景需求旺盛拉动半导体销量持续增长。根据中国半导体行业协会数据,2020年中国集成电路市场规模为8848亿元,2014~2020年复合年均增长率为19.65%,高于世界平均水平。

EDA行业的市场状况与集成电路设计业的发展状况紧密相关。集成电路设计人员必须使用EDA工具设计上亿乃至上百亿晶体管的复杂集成电路,以保证各阶段、各层次设计过程的准确性,提高流片成功率并节省设计成本。

在我国集成电路产业保持高速增长的大背景下,我国2018~2020年EDA行业总销售额分别约为44.9亿元、55.2亿元和66.2亿元,实现连续增长。其中,2020年我国自主EDA工具企业在本土市场营业收入约为7.6亿元,同比增幅65.2%。

后摩尔时代的技术和工艺演进对EDA技术提出了全新的要求,同时,随着IC设计行业的逐渐成熟以及系统运算能力的阶跃式上升,AI技术与云计算等新技术开始在EDA领域落地,将为行业带来新的发展机遇。

国内EDA行业目前仍由国外传统优势厂商占据主要市场份额。根据赛迪智库统计,国际三大EDA巨头新思科技、楷登电子和西门子EDA在国内市场占据明显的头部优势,2020年合计占据约80%的市场份额。

华大九天凭借模拟电路设计全流程EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、平板显示电路设计全流程EDA工具系统和晶圆制造EDA工具等领域的优势,通过十余年发展再创新,不断获得市场突破。2020年公司占领我国EDA市场约6%的市场份额,居本土EDA企业首位。根据赛迪智库数据,2018~2020年,EDA领域国内市场总销售额分别为2.8亿元、4.6亿元和7.6亿元。公司在EDA领域市场份额稳居本土EDA企业首位,份额占比保持在50%以上。

随着国际贸易环境及政策形势的日趋复杂,EDA工具的禁运已经成为西方国家对我国高科技产业发展进行限制的重要手段,对我国集成电路产业健康持续发展造成了重大影响。为了创造稳定的产业发展环境、打造完善的集成电路供应链体系,我国亟需提升国产EDA工具软件技术水平,加速EDA工具国产化替代进程。

近年来,我国政府陆续出台了大批鼓励性、支持性政策法规,投入了大量社会资源,加速EDA工具软件的进口替代,加快攻克重要集成电路领域的“卡脖子”技术。2020年1月,商务部等八部委发布《关于推动服务外包加快转型升级的指导意见》,将企业开展云计算、基础软件、集成电路设计、区块链等信息技术研发和应用纳入国家科技计划(专项、基金等)支持范围。2020年7月,国务院发布的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》提出“集成电路产业和软件产业是信息产业的核心,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量”。

一系列政策和法规的发布落实,为集成电路产业和软件产业提供了财政、税收、技术和人才等多方面的支持,也为公司的发展提供了良好的政策和制度环境。同时,在国内集成电路产业自主、安全、可控的产业诉求下,作为国内唯一能够提供模拟电路设计全流程EDA工具系统的本土EDA企业,华大九天有望迎来充分实现自身竞争优势的空间。

聚焦EDA开发与升级

募投项目打开成长空间

随着集成电路工艺制程进入到16nm以下,特别是更先进的5nm/3nm工艺,芯片的集成度越来越高、规模越来越大、先进工艺效应越来越显著,催生了下游芯片设计行业对EDA工具进一步改进功能、性能和容量的要求。

华大九天本次IPO公开发行新股约1.08亿股,发行价格32.69元/股,募集资金总额为35.5亿元。本次募集资金投资项目均用于EDA领域关键技术的升级与开发,重点围绕技术创新领域开展,具体包括:对现有EDA工具的功能、性能、容量及易用性等进行升级改造,提升工具的技术水平和应用水平;开发新产品和新技术,填补国内EDA核心工具领域的空白,解决EDA工具核心技术受制于人的问题;招募EDA领域专业人才,完善研发队伍建设,提升公司技术创新软实力。

其中,电路仿真及数字分析优化EDA工具升级项目拟投入募集资金5.07亿元,用于扩展公司电路仿真及数字电路设计分析优化工具既有功能,特别是先进工艺所需的功能支持,同时结合异构运算、人工智能等先进技术进一步提升工具的性能、容量和易用性,提升产品对先进工艺的适用能力,满足先进工艺设计的需要。该项目将在公司原有电路仿真及数字分析优化工具的基础上,通过租赁场地、购置相关软硬件及扩充研发团队等方式,对电路仿真工具、单元库特征化提取工具、单元库/IP质量验证工具、高精度时序仿真分析工具、时序功耗优化工具和版图集成与分析工具等产品进行功能与性能优化,并加强产业化推广。

模拟设计及验证EDA工具升级项目拟投入2.94亿元,将在公司现有产品和技术基础上,全面升级模拟电路设计及验证技术,重点开发支持先进工艺的原理图和版图编辑、三维器件和互连线结构建模、大规模设计寄生参数并行提取、大规模版图并行物理验证等技术。通过本项目的实施,公司将大幅提升模拟电路设计EDA工具的技术能力,满足对先进工艺支持的需要,扩展既有产品功能以覆盖更多设计场景和实用需求。

面向特定类型芯片设计的EDA工具开发项目拟投入4.33亿元,用于面向存储器、射频和光电等特定设计类型的EDA工具开发。公司在现有技术的基础上,通过购置研发设备、改善研发环境、扩充研发团队等方式,扩展公司在更多芯片设计领域的产品布局,增强公司竞争力。该项目的实施将填补国产EDA工具在存储器、射频和光电全流程设计领域的空白,打破国外产品对该领域的垄断,提升国产EDA的替代能力。

数字设计综合及验证EDA工具开发项目拟投入5.67亿元,将基于公司EDA技术积累,进行面向数字芯片设计的综合和验证类核心主流程工具开发,形成一套面向数字电路设计的综合和验证解决方案,进一步完善公司在数字电路设计EDA领域的布局,提升公司在数字电路设计EDA领域的竞争能力。

另外,公司综合考虑了行业发展趋势、自身经营特点、财务状况及未来发展规划,拟将本次募集资金中的7.5亿元用于补充营运资金,以满足公司生产经营的资金需求,优化资本结构,为公司后续巩固国内市场龙头地位、拓展海外市场空间打下坚实基础。超募资金将用于与公司主营业务相关的营运资金或根据监管机构的有关规定使用。

公司以实现我国EDA自主发展为己任,在实现局部全流程EDA系统基础上,打造多个具有核心竞争力和市场规模的旗舰型产品,为客户提供更为全面、高效、智能的产品和服务。未来,华大九天将坚持“自主可控”和“开放创新”的技术路线,致力于打造覆盖集成电路设计、制造、封装、测试全周期的全流程EDA工具系统,在不断扩大自身优势的同时进一步抓住行业发展机遇,提高公司产品的市场竞争力,扩大公司市场占有率,力争成为全球EDA行业的领导者。

(深圳怀新企业投资顾问股份有限公司)(CIS)

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