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Negli ultimi due anni, a partire dal 2019, a causa del susseguirsi di eventi come quelli che hanno coinvolto Huawei HiSilicon e SMIC, la tecnologia dei semiconduttori, con i chip come elemento centrale, è uscita dai laboratori ed è diventata un tema di interesse nazionale. Anche Liu Gesong del Guangfa Fund, che detiene una posizione di rilievo nel settore dei semiconduttori, si è ritrovato a raccogliere fondi pubblicamente.

Allo stesso tempo, i nomi di numerosi colossi tecnologici stranieri sono diventati sempre più noti, trasformandosi in argomenti imprescindibili per le conversazioni dopo cena: l'olandese ASML, che detiene il monopolio delle macchine per la fotolitografia, la cinese Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd., che ha il diritto di parola sui produttori di apparecchiature originali (OEM), e l'americana Qualcomm, un punto di forza per i telefoni Android...

Ma esiste un prodotto software segmentatoEDA (automazione della progettazione elettronica)Si sa poco al riguardo. Eppure, l'EDA è importante per il settore globale dei semiconduttori quanto TSMC, una fonderia, e ASML, una macchina per la litografia. Non è un'esagerazione definirla la linfa vitale del software per i semiconduttori.

Finora,Le principali aziende che traggono profitto da questo settore del software per semiconduttori sono tre aziende di origine americana.Synopsys, Cadence, Mentor GraphicsNegli ultimi 30 anni, hanno dominato gli alti e bassi dell'industria globale dei semiconduttori, mantenendo un margine di profitto lordo stabile vicino all'80%.

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La divisione definitiva del lavoro crea l'EDA

Il mercato globale dell'EDA ha un valore di soli 10 miliardi di dollari, ma per comprendere appieno questo settore, è necessario inserirlo nel contesto dell'intero mercato dei semiconduttori (il cui valore si avvicina ai 500 miliardi di dollari), partendo dall'intera filiera produttiva.

Per trasformare la sabbia (silicio) in magia e realizzare infine circuiti integrati (chip) pressoché onnipotenti, gli ingegneri devono utilizzare la tecnologia più all'avanguardia in ogni aspetto della produzione di semiconduttori. Proprio perché ogni settore deve spingere la tecnologia all'estremo, l'industria dei semiconduttori ha sviluppato un modello di business estremamente particolare.La divisione del lavoro per eccellenza.

Osservando la filiera dei semiconduttori, dalla fase a monte a quella a valle, si può suddividere in tre segmenti principali: la progettazione di circuiti integrati (nota anche come fabless factory), caratterizzata da un basso impiego di capitale, e la produzione, confezionamento e collaudo, ad alta intensità di capitale. Tra questi, le aziende di progettazione di chip si distinguono tipicamente per un basso impiego di capitale e un'elevata tecnologia. Tra le aziende più rappresentative si annoverano Qualcomm (NASDAQ: QCOM), NVIDIA (NASDAQ: NVDA), ecc. Queste aziende devono solo consegnare il layout del chip progettato alle fasi intermedie e inferiori della filiera per la produzione, il confezionamento e il collaudo. Per supportare al meglio queste aziende di progettazione di chip, si sono gradualmente sviluppati software professionali e pacchetti di proprietà intellettuale, in particolare EDA e IP. Anche questa parte è ora gestita da produttori specializzati.

Il concetto di IP è già stato spiegato nell'articolo precedente su ARM. Questo articolo si concentra sull'EDA, e l'IP viene solo accennato.

Figura 1: Catena industriale dei semiconduttori, fonte dati: elaborato dal Brocade Research Institute

Nel settore dei semiconduttori, l'essenza dell'estrema divisione del lavoro risiede in un meccanismo di condivisione del rischio. Dopotutto, nessuna azienda può superare tutte le difficoltà tecniche del settore, e l'intera filiera si impegna al massimo per perfezionare la divisione del lavoro, consentendo a ciascun partecipante di spingere la tecnologia al limite nel proprio ambito.

Analizzando nel dettaglio la storia dello sviluppo dell'industria dei semiconduttori, emergono tre innovazioni del modello di business che riflettono profondamente la divisione del lavoro in questo settore e che hanno avuto un impatto significativo sul suo sviluppo:

【1】Il processo di produzione è separato, il che ha un significato epocale.

La separazione dei processi produttivi ha abbassato notevolmente la soglia di accesso alla produzione di chip, consentendo anche ai team meno esperti di competere sul mercato. Prendiamo ad esempio TSMC, specializzata nella produzione in fonderia. Grazie alla padronanza di tecnologie di produzione di precisione all'avanguardia, è diventata un potente promotore della Legge di Moore.

Proprio perché TSMC ha risolto i problemi di produzione, le startup non hanno necessariamente bisogno di scegliere il modello IDM (Integrated Device Manufacture), che richiede ingenti investimenti in capitale proprio. La maggior parte di esse si rivolge a società fabless, ovvero aziende di progettazione fabless. Dopo aver riunito alcuni brillanti ingegneri progettisti, possono rimboccarsi le maniche e iniziare a lavorare.

In questo settore, l'azienda più rappresentativa nata è la famosa TSMC, mentre SMIC, quotata sul mercato azionario cinese (azioni di classe A), è ben nota. Tutti conoscono bene questo segmento, quindi non mi dilungherò ulteriormente.

Figura 2: TSMC

【2】La nascita del software professionale ha liberato gli ingegneri progettisti di circuiti integrati

La realtà, però, è che TSMC da sola non basta. Infatti, nella progettazione di un chip, centinaia di milioni di transistor e circuiti correlati devono essere disposti in uno spazio ristretto per centimetro quadrato. Ovviamente, questo va ben oltre le capacità dell'operazione manuale umana. Per automatizzare la progettazione, è nato il software EDA (Electronic Design Automation).

EDA, acronimo di Electronic Design Automation, è l'automazione della progettazione elettronica. Quando gli ingegneri progettano i chip, devono utilizzare programmi solo per pianificare le funzioni del chip e poi usare strumenti EDA per convertire i programmi in disegni di circuiti effettivi. Pertanto, l'EDA è essenzialmente un software industriale specifico, ma è famoso per la sua applicazione nel settore dei semiconduttori ed è diventato uno strumento indispensabile per ogni ingegnere progettista di chip.

Le società monopolistiche in questo settore non sono molto conosciute. Le principali aziende rappresentative sono Synopsys, Cadence e Mentor. Non esiste ancora una società nazionale quotata in borsa con un nome analogo, ma BGI Jiutian, Guangliwei, ecc. stanno ricevendo consulenza da società di intermediazione mobiliare. Vedremo le loro IPO in futuro.

Figura 3: Sinossi

【3】Con lo sviluppo del settore, nasce gradualmente il concetto di proprietà intellettuale.

L'innovazione nell'automazione della progettazione non si limita alla nascita dell'EDA. Durante il processo di progettazione dei chip, gli ingegneri hanno scoperto che molti elementi possono essere riutilizzati, ovvero che la progettazione è "modulare". Pertanto, alcune aziende che si occupano esclusivamente di questa fase si specializzano nella progettazione di IP core (Intellectual Property Core).

Un IP core si riferisce a un modulo macro di progettazione con diritti di proprietà intellettuale indipendenti, riutilizzabile nella progettazione di chip. Queste soluzioni IP mature e affidabili sono in grado di realizzare una funzione specifica, consentendo alle aziende di progettazione di chip di acquistare IP core per la progettazione, semplificando notevolmente il processo di progettazione. Nel corso della sua evoluzione, l'IP core è diventato l'unità base nella progettazione di sistemi.

L'azienda più famosa in questo campo è ARM, che abbiamo spiegato in dettaglio nel nostro precedente articolo "ARM: il tempo stringe per il team cinese"; vale la pena menzionare in particolare che molte delle principali aziende IP sono aziende EDA. In effetti, questo è facile da capire, perché le aziende che realizzano quotidianamente software di progettazione automatizzata conoscono già molto bene il core IP. Ora, anche tra le società quotate in borsa (azioni di classe A), ce n'è una la cui attività principale è il core IP.VeriSilicon(SH:688521).

Figura 4: Panorama del mercato globale della proprietà intellettuale dei semiconduttori (2019), fonte: IPnest

È proprio grazie alle tre importanti innovazioni del modello di business sopra menzionate che l'industria dei semiconduttori ha sviluppato un modello di business completamente diverso da quello tradizionale. Di seguito è riportato uno schema semplificato dell'intero processo di progettazione.Le aziende di progettazione C, le fonderie, le aziende di software EDA e i fornitori di IP collaborano strettamente tra loro, formando un solido triangolo di relazioni, e completano congiuntamente lo sviluppo e l'iterazione rapidi dei prodotti, il che riduce notevolmente anche il costo dei chip.

Grazie a EDA, IP e fonderie, la soglia per l'imprenditorialità nel settore si è notevolmente abbassata, e abbiamo potuto constatare che molte aziende nazionali sono cresciute rapidamente in poco più di 10 anni. Aziende di cui si è parlato molto, come Weill Technology, Shengbang Technology, GigaDevice, Hengxuan Technology, Star Semiconductor, ecc., hanno tutte adottato questo modello senza eccezioni.

Figura 5: Processo di produzione dei chip delle aziende fabless, fonte: Semiconductor Industry Observation, Founder Securities

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Sono molto giovane, ma sono la linfa vitale dei semiconduttori

【1】Sono piccolo, ma sono fondamentale

A differenza del mercato delle fonderie, che si aggira sui 100 miliardi di dollari, i settori EDA e IP nel campo dei semiconduttori sono estremamente segmentati. Trovandosi al vertice della catena di produzione dei chip, le loro dimensioni di mercato sono in realtà molto ridotte. Dopo decenni di sviluppo, il mercato globale EDA raggiungerà la soglia delle decine di miliardi di dollari; lo spazio di mercato IP è ancora più piccolo e il fatturato del leader ARM, che detiene quasi il 40% della quota di mercato globale, è di poco inferiore ai 2 miliardi di dollari.

Figura 6: La dimensione del mercato globale dell'EDA è di soli circa 10 miliardi di dollari USA. Fonte: EDAC

Sebbene di dimensioni ridotte, non è esagerato affermare che senza l'EDA (Economic Development Administration) e la proprietà intellettuale, lo sviluppo tecnologico mondiale ristagnerebbe.

esistereSynopsysSul sito ufficiale di , c'è un'immagine che raffigura questa relazione in modo molto accurato:Sebbene il mercato complessivo di EDA e IP abbia un valore di poco superiore ai 10 miliardi di dollari, l'intero sistema elettronico, del valore di 1.65 miliardi di dollari, si basa su questo, formando un tipico modello a piramide rovesciata.In altre parole, senza EDA e IP, l'intera piramide crollerà.

Inoltre, l'EDA e l'IP sono attività estremamente complesse. Richiedono continue iterazioni man mano che il processo di fabbricazione dei chip si miniaturizza, i parametri di processo cambiano, ecc., e il codice sottostante necessita di un gran numero di aggiornamenti per ogni iterazione. Oggi, con l'avvento dell'era dell'intelligenza artificiale e dell'Internet delle cose, e nel contesto dell'era post-Moore, l'innovazione in questo campo si trova ad affrontare sfide ancora maggiori.

Figura 7: EDA e IP sono il fulcro dell'innovazione nel settore dei semiconduttori, fonte: sito web ufficiale di Synopsys

[2] Esaminare il divario nella ricerca di base tra Cina e Stati Uniti dal punto di vista dell'EDA&IP

È proprio perché le barriere tecniche in questo settore si innalzano sempre di più nel tempo,Attualmente, nel settore EDA (Electronic Design Automation) rimangono solo tre colossi: Synopsys, Cadence e Mentor Graphics.Si può affermare che queste tre "vecchie aziende", con una storia di oltre 30 anni, siano le pioniere dell'EDA:

• Synopsys: Fondata nel 1986, è un'azienda americana creata da un team di ingegneri della General Electric guidato da Aart de Geus. Nel 2008 è diventata leader mondiale nel settore dei software EDA e mantiene tuttora questa posizione, con un fatturato annuo che negli ultimi anni ha superato i 3 miliardi di dollari.

• Cadence: Fondata nel 1988, è un'azienda americana. Già nel 1992 era diventata leader nel settore EDA. Tuttavia, nel 2008 è stata superata da Synopsys, che attualmente vanta un fatturato superiore a 2 miliardi di dollari.

• Mentor: Fondata nel 1981, è la prima azienda americana del settore. La sua gamma di strumenti EDA è meno completa rispetto a quella di Synopsys e Cadence, pertanto il fatturato si aggira intorno a 1 miliardo di dollari, ma Mentor è relativamente all'avanguardia in alcuni settori, come quello degli strumenti per la progettazione di PCB. Nel 2016 Mentor è stata acquisita dalla tedesca Siemens.

I tre colossi di cui sopra sono tutte aziende di origine americana, con una quota di mercato combinata superiore al 70%. Proprio in quel periodo Huawei si trovò ad affrontare un blocco. Il settore temeva che, se le vendite di software EDA fossero state limitate, l'industria cinese della progettazione di chip sarebbe andata in crisi. E noi, si può dire, non potevamo farci nulla.

Figura 8: Panorama competitivo globale del software EDA, fonte: Istituto di ricerca industriale di Qianzhan

Naturalmente, qualcuno si chiederà: visto che si tratta di software, se è soggetto a restrizioni, posso prima creare versioni pirata? La risposta è no. Come accennato in precedenza, il software EDA non rimane invariato dopo essere stato scritto. Con i cambiamenti nelle applicazioni a valle, nei materiali e i miglioramenti nei processi produttivi, l'EDA deve essere costantemente aggiornato per integrare la libreria di processi, solitamente una volta al mese. Per fare un paragone forse non del tutto appropriato, se il vostro ufficio richiede aggiornamenti importanti ogni mese prima di poter essere utilizzato, non ci sarà ovviamente spazio per le versioni pirata.

Oltre ad essere praticamente impossibile da violare, questo software vanta un altissimo tasso di fidelizzazione degli utenti. Da un lato, il software EDA rappresenta una piccola parte dei costi di queste aziende e non risente minimamente del prezzo. Essendo un prodotto critico, i clienti generalmente non cambiano fornitore a meno che non siano costretti. Dall'altro lato, l'essenza dell'EDA è fornire ai clienti un pacchetto completo di strumenti per risolvere i problemi. Questi leader internazionali sono in grado di offrire servizi "chiavi in ​​mano".

Pertanto, facendo affidamento su diritti di proprietà intellettuale con vantaggi competitivi duraturi, Synopsys e altre aziende possono raccogliere i frutti dello sviluppo dell'industria dei semiconduttori.

Attualmente, le aziende cinesi di EDA (Electronic Design Automation) sono ancora in una fase iniziale di sviluppo. Tra le più note figurano BGI9, Guangli Micro e Boda Micro. Tuttavia, i loro processi produttivi superano i 20 nm e non sono in grado di offrire una gamma completa di strumenti. Di conseguenza, si trovano in una posizione piuttosto passiva rispetto alla concorrenza e devono affrontare numerose sfide. Ma dietro queste sfide si celano grandi opportunità. Con l'ascesa di marchi indipendenti nel settore dei semiconduttori nazionale e la crescente attenzione alla tutela della proprietà intellettuale, le aziende cinesi di EDA intravedono finalmente la possibilità di una svolta.

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Una pietra da un'altra montagna: usare Synopsys come riferimento

Conosci te stesso e il tuo nemico, e potrai combattere cento battaglie senza pericolo.

Synopsys, leader assoluto nel settore EDA, detiene la posizione di vertice da 13 anni. Inoltre, l'azienda ha sviluppato rapidamente il proprio business IP in risposta alle tendenze di sviluppo del settore negli ultimi anni, e attualmente si posiziona al secondo posto a livello mondiale dopo ARM nel campo IP. EDA e IP sono la porta d'accesso vitale per i semiconduttori, quindi non è esagerato affermare che Synopsys ne è il custode. Brocade Research Institute si propone di analizzare Synopsys, azienda leader nel settore EDA e IP, da una prospettiva finanziaria.

【1】I dati finanziari sono stabili quanto quelli falsi

Stando ai primi dati finanziari dell'azienda, risalenti al 1991, la prima impressione dopo un'analisi è di stabilità. Abbiamo selezionato due indicatori: il fatturato e il margine di profitto lordo dell'azienda.

1) Il fatturato è cresciuto costantemente da 40 milioni di dollari a 3.7 miliardi di dollari, con un tasso di crescita medio annuo del 17%. È difficile scorgere l'ombra di cicli economici. Non si è registrato alcun anno di calo del fatturato dopo il 2005;

2)Il margine di profitto lordo è addirittura esagerato. Negli ultimi 30 anni, a prescindere dalle variazioni del volume di fatturato e della struttura aziendale, è rimasto stabile intorno all'80%, il che sembra assurdo.

Secondo l'ultimo bilancio semestrale dell'azienda, nella prima metà dell'anno fiscale 2021 il fatturato è stato di 2 miliardi di dollari, con un aumento del 17.6% rispetto all'anno precedente, e il margine di profitto lordo si è attestato al 79%, confermando ancora una volta la sua solida performance finanziaria degli ultimi 30 anni. Bisogna ammettere con stupore: "Fratello, stabilità!".

È grazie a questa crescita costante che il valore di mercato dell'azienda è passato dai 400 milioni di dollari iniziali agli attuali 38 miliardi di dollari, diventando a tutti gli effetti un titolo "rialzista".

Un'altra azienda leader, Cadence(Cengteng Electronics)Presenta inoltre caratteristiche simili. Il motivo per cui esistono indicatori finanziari operativi così straordinari è che le barriere tecniche in questo settore sono estremamente elevate, i clienti sono estremamente fedeli e non sensibili al prezzo. Queste aziende sono in grado di mantenere i ricavi nonostante periodi di siccità e inondazioni, e di generare profitti stabili anche stando fermi.

Ma è proprio per questo motivo che difficilmente ci si può aspettare innovazioni dirompenti da queste aziende, né una crescita esplosiva in un determinato anno. Si tratta fondamentalmente di un treno ecologico ad alta sicurezza, che procede a un ritmo tranquillo. Naturalmente, questo è diventato anche uno dei principali punti di critica nei confronti dell'azienda. Dopotutto, la maggior parte di coloro che studiano questo settore sono alla ricerca di titoli azionari ad alto potenziale di crescita.

Figura 9: Ricavi di Synopsys, fonte dati: Bloomberg

Figura 10: Margine di profitto lordo di Synopsys, fonte dati: Bloomberg

【2】Segreti per acquisire vantaggi competitivi nel settore EDA:Un'incredibile quantità di ingegneri e un'incredibile quantità di tecnologia acquistata.

Come accennato nella sezione precedente, il tasso di crescita e il margine di profitto lordo dell'azienda sono sorprendentemente stabili, il che rappresenta un'anomalia nel settore tecnologico. Il settore tecnologico a cui siamo abituati è più simile alle aziende descritte in "Top of the Wave". Ognuna di esse è all'avanguardia da diversi anni. Alti e bassi sono la norma. Tuttavia, queste aziende innovative nel campo dell'EDA operano stabilmente da oltre 30 anni e sono ancora in piedi. Dai risultati è facile dedurre che si tratta di un settore con un vantaggio competitivo innegabile. Altrimenti, l'80% del margine di profitto lordo sarebbe stato eroso dai nuovi entranti.

Tornando a Synopsys, il suo vantaggio principale risiede nella sua completezza. Offre XA sul front-end analogico, VCS sul front-end digitale, strumenti di validazione sul back-end, ecc., e alcuni di questi strumenti sono estremamente potenti. Detiene il monopolio del 90% della simulazione di dispositivi TCAD (nota: il livello inferiore fondamentale del software EDA) e del 50% della simulazione di processi DFM. Se i clienti a valle non avessero bisogno di supportare più fornitori, Synopsys avrebbe teoricamente una quota di mercato maggiore.

Il segreto per sostenere il vantaggio competitivo di Synopsys è unoIl modello di business degli ingegneri pazziAccumulando talenti che richiedono elevate competenze intellettuali, il risultato sono ingenti spese in ricerca e sviluppo.

Come accennato in precedenza, a causa della necessità di aggiornamenti e iterazioni costanti, l'EDA richiede investimenti in ricerca e sviluppo estremamente elevati. Un terzo del fatturato annuo di Synopsys deve essere investito in R&S. Entro il 2020, l'ammontare assoluto degli investimenti annuali in R&S raggiungerà quasi 1.3 miliardi di dollari. In futuro, con l'aumentare delle sfide tecniche del settore, i costi del lavoro diventeranno sempre più elevati e 1.3 miliardi rappresentano solo il punto di partenza di una nuova fase.

Figura 11: Spese di ricerca e sviluppo estremamente elevate di Synopsys, fonte: Bloomberg

Oltre alla ricerca e sviluppo interna, questo settore necessita anche di continue fusioni e acquisizioni esterne. Dalla sua fondazione nel 1986, Synopsys ha effettuato 80 fusioni e acquisizioni.Gli obiettivi delle fusioni e acquisizioni sono fondamentalmente prodotti e aziende che hanno dimostrato di avere successo sul mercato. L'integrazione tecnologica viene realizzata attraverso fusioni e acquisizioni. Longer e Longsan Cadence (Chenteng Electronics) e Mentor Graphics (Mentor International) hanno effettuato rispettivamente più di 60 fusioni e acquisizioni.

In apparenza, fusioni e acquisizioni sembrano essere l'acquisizione di altre aziende e una strategia di investimento, ma in realtà rappresentano l'esternalizzazione delle spese di ricerca e sviluppo, un valido complemento alla ricerca e sviluppo interna.

È proprio grazie a un'accurata attività interna di ricerca e sviluppo e a continue fusioni e acquisizioni esterne che Synopsys ha costruito un modello di business facile da difendere ma difficile da attaccare, che le consente di raggiungere una crescita stabile e di generare profitti in modo autonomo.

Figura 12: Importanti acquisizioni di Synopsys, fonte: Founder Securities

【3】Il mercato cinese diventerà il nuovo principale campo di battaglia per l'EDA

In passato, il mercato cinese era di scarsa rilevanza, ma negli ultimi anni, con l'emergere di aziende nazionali di progettazione di chip, i ricavi provenienti dalla Cina sono diventati un'importante fonte di guadagno per Synaptics.Nell'anno fiscale 2020, i ricavi provenienti dalla Cina hanno rappresentato l'11.4% del fatturato totale dell'azienda.(Nota: questo rapporto è simile anche al tasso di autonomia dei chip cinesi), diventando il secondo mercato più grande dopo gli Stati Uniti.

In futuro, con l'ascesa dell'industria cinese della progettazione di chip, Xinsi, in quanto custode del software per semiconduttori, vedrà aumentare la propria quota di fatturato in Cina, rendendo il Paese una fonte fondamentale per la sua crescita. Naturalmente, anche le aziende cinesi di EDA (Electronic Design Automation) stanno puntando a questa grande opportunità. Con la graduale quotazione in borsa, potrebbero compiere mosse più importanti. Dobbiamo attendere la pubblicazione dei loro prospetti informativi prima di poter trarre ulteriori conclusioni.

Figura 13: Ricavi di Synopsys suddivisi per area geografica (anno fiscale 2020), Fonte: Synopsys

Ma un aspetto che merita attenzione è che, con la rapida diffusione della consapevolezza dell'importanza della localizzazione e il progressivo venir meno dei vantaggi economici per gli ingegneri nazionali, resta un grande punto interrogativo se Synopsys riuscirà a replicare in Cina il suo modello di business, basato sulla creazione di profitti a livello globale.

Dopotutto, c'è un vecchio detto in Cina,Come posso permettere agli altri di dormire sonni tranquilli sul divano?.

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