芯片设计后端透视:两巨头围堵下,国产何以突围?

摘要:国内芯片设计行业在后端设计环节面临多重挑战。

与国际巨头相比,国内企业在客户收入贡献、研发投入和付费模式上存在差距,导致资金压力巨大,技术水平不足。尽管国内EDA和IP产业有所发展,但与国际竞争对手相比,国内企业营收和估值仍有较大差距。EDA后端设计企业收入偏低,估值普遍较高,而IP企业则表现相对较好。

此外,芯片设计后端透视:两巨头围堵下,国产何以突围?国产EDA企业缺乏明确战略目标和整合机制,面临低人效和现金流压力。在市场化竞争背景下,多措并举,推动国内芯片设计行业健康发展。

正文如下:

1994年,对于中国EDA领域来说都是特殊的一年。就在这一年,两家外资EDA公司楷登和新思来华,并对中国这个新兴市场展现了极大的渴望。

尤其是彼时仍居于楷登后的新思,来华后迅速出招,在1995年时,与清华合办EDA中心。

通过此次合作,新思迅速抓住标准制定权并充分享受到中国蕴含的超级人才红利,逐渐在华站稳脚跟;于中国而言,EDA产业在华扩散速度加快,同时EDA在中国高等教育体系迅速普及。

所谓EDA是半导体产业链中的重要一环,由于其处于IC设计最上游,被称为“芯片之母”也不为过,功能涵盖了从IC仿真、综合到版图,从前端到后端,领域从模拟到数字再到混合设计,以及后面的工艺制造等等。

芯片设计后端是IC设计过程中的关键一环,主要负责将前端设计产生的逻辑电路转化为实际的物理布局,并确保芯片的性能、功耗和可靠性等方面的要求得到满足。

具体而言,芯片设计后端主要包括芯片版图设计、逻辑综合和物理综合三个环节。其中,版图设计是后端设计的第一步,设计师需要根据前端设计得到的逻辑电路,将其转化为实际的物理结构,确定芯片的布局,规划各个模块的位置,并完成电路的连线,以确保信号的传输路径尽量短,减小功耗和延迟。此外,芯片设计后端还包括版图编辑、版图物理验证等步骤,最终产生供制造用的GDSII数据。

芯片设计后端与fab端紧密相连,设计后端产生的GDSII数据是fab端进行芯片制造的重要依据。fab端根据设计后端提供的数据,进行晶圆生长、化学蚀刻、物理蚀刻、光刻、离子注入、热处理等工艺步骤,制造出芯片产品。

01

战场硝烟:芯片后端领域的收入状况

在芯片设计领域,客户的单个贡献收入是衡量企业盈利能力及市场竞争力的重要指标。当前,随着芯片设计复杂性的提升,客户对于高端EDA工具和IP核的需求日益增强。

在这一市场环境下,芯片设计服务提供商的收费模式通常基于项目的复杂度,所使用的工具,服务的级别以及所提供的IP核的价值。

对于国内芯片设计企业而言,由于多数仍处于追赶国际先进水平的阶段,因此,在单个客户贡献收入方面,相较于国际巨头可能存在一定的差距。但随着国内芯片设计能力的不断提升,以及市场需求的持续增长,这一差距正在逐步缩小。

新思和楷登作为国际EDA行业的两大巨头,长期以来占据了市场的主导地位。好在随着国内EDA和IP产业的快速发展,部分企业开始提供具有竞争力的替代产品。

鸿芯微纳和芯行纪等国内企业已经进入与新思和楷登相同的赛道。

然而,从收入和估值状况来看,国内EDA企业仍面临一定的挑战。鸿芯微纳等企业表现突出,并首先获得了官方层面基金的巨额投资,此外还获得了深圳国微等企业的支持。但其公司内部的股东结构较为微妙,管理层如何处理不同机构之间的关系稳健经营,考验管理水平和战略定力。

鸿芯微纳虽然备受期待,但尚未进行对外融资,此前该企业共投入资本12.8亿元,业内人士预计其公开市场融资估值为约50亿元。

芯行纪的融资信息显示其相对明确的市场估值,资本市场也表现出了对芯行纪的期待。在2021年6月至2022年1月短短几个月内,芯行纪完成了Pre-A到A 轮融资。在A 轮融资完成后,其估值约为30亿元。

不过不错的估值不能掩盖两家公司的收入的乏力,有关人士透露,在芯片设计后端创业公司的收入方面,两家企业的年收入均不到亿元。而EDA行业需要大量的资本投入和稳定的营收支撑,各家的弹药储备直接影响行业竞争格局。

芯行纪创业班底来自于新思和楷登,也因如此,芯行纪自创业初期即得到了重视中国市场的新思的支持代理了一款新思产品,研发团队为原楷登上海研发负责人带领的一支团队,其实楷登此前在大陆设置了部分核心研发岗位,培养了一批懂得EDA核心Know-how的顶尖人才。业内人士评价芯行纪“公司治理良好”,自去年寻求融资以来,近期完成融资约两亿元,在当下市场环境如此寒冬的背景下,实属不易。

据知情人透露,国外EDA后端设计工具,一套大概三、四百万,而中国国内价格大概不超过300万元。国产替代要打开一个突破口,一般先用较低的价格作为切入。

好在,在国产替代的浪潮下,客户一旦适应并习惯了这些设计工具,往往不会轻易更换,因此他们会持续采购这些工具,确保了该领域的相对稳定性。对于进行芯片设计的公司而言,他们不仅仅购买一个工具,而是通常需要三到五个,这意味着一个项目在国内可能需要花费高达500万的成本。

尽管国内有着高复购率,能带来稳定收入,但比起国外更低的客单价也凸显了国内EDA企业在与国际巨头竞争中的劣势和乏力。

此外,国内芯片设计公司对EDA工具的需求稳定且持续,但由于工具使用的习惯和依赖性,复购率较高。这意味着EDA企业需要不断投入研发和创新,以满足客户的需求并保持竞争优势。

02

前途扑簌:产业链上各部门现状如何

业内人士在访谈中提及,IP的竞争格局是要优于EDA后端设计的。

从收入角度来看,EDA后端设计领域的公司,如鸿芯微纳和芯行纪,尽管在技术上有所突破,但相较于IP独角兽企业,其收入水平明显偏低。这主要是因为EDA工具的销售往往受限于芯片设计公司的需求和付费习惯,导致EDA公司的收入规模相对较小。而IP独角兽企业则通过销售芯片模块,即芯片的一部分,能够获得更稳定且可观的收入。

EDA后端设计企业的投入产出比,低于IP独角兽。这主要是因为EDA行业本身的投入与产出严重不对等,企业需要大量的研发投入才能推出有竞争力的产品,但市场的付费习惯和竞争环境却限制了其收入规模。另外,EDA公司前期收入规模较小,但更稳健,需要更多的耐心和资本支持。

具体而言,由于历史遗留问题,规模较小的芯片设计公司一般会选择直接购买盗版,而规模较大的公司出于各方面考虑则会选择国外工具。这就导致了国产EDA厂商的用户结构并不健康。

至于为何IP的商业模式通常优于EDA,原因主要在于,IP产品作为芯片的一部分,更容易被消费者接受和购买,因为消费者习惯于先购买好芯片模块,然后进行使用。这种付费习惯使得IP企业能够获得更稳定的收入来源。

同时,EDA内部企业之间的关系也影响了行业的前景。尽管有公司如合见工软具备并购EDA企业以实现全流程覆盖的能力,但高昂的估值溢价成为了并购的障碍。从收购的角度来看,当前的估值水平使得直接收购变得不切实际,而发行股份的方式又因难以接受潜在的亏损而受限。

业内人士预计EDA行业格局将维持相对稳定,每个芯片设计前端和后端环节将各有两三家企业主导,难以容纳更多竞争者。

一位从业者担忧地指出,国产EDA企业目前如同一盘散沙,缺乏明确的战略目标和有效的整合机制,再加上很多企业面临的现金流困境,许多EDA企业尚未发展起来就因慢性失血而衰亡,导致整个行业无法充分发展。

03

结语

在深入探讨EDA芯片设计后端领域的现状与挑战后,我们不难发现,尽管国际巨头在该领域构筑了坚实的壁垒,但国产EDA企业的突围之路并非全然无望。面对两巨头的围堵,国产EDA行业正通过持续的技术研发、优化产品性能、深化产业链合作以及加强政策引导与支持,正逐步缩小与国际先进水平的差距。

随着数字化转型的加速推进和半导体产业的蓬勃发展,EDA作为集成电路设计的基石,其重要性日益凸显。国产EDA企业若能紧抓时代机遇,勇于突破技术瓶颈,定能实现自主可控的EDA生态体系。

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