«Шишуосинью» находится с вами уже 873 дня.

За последние два года, начиная с 2019 года, в связи с непрекращающимися инцидентами, такими как Huawei HiSilicon и SMIC, полупроводниковые технологии с использованием чипов в качестве основы вышли из лабораторий на улицы и стали темой национального обсуждения. Лю Гэсун ​​из фонда Guangfa, занимающего значительную долю в полупроводниковой отрасли, также стал заниматься привлечением средств от общественности.

В то же время, имена ряда зарубежных технологических гигантов все чаще всплывают на поверхность, становясь важной темой для послеобеденных дискуссий: голландская ASML, монополизирующая рынок фотолитографического оборудования, китайская Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd., обладающая правом голоса в сфере OEM-производства, и американская Qualcomm, являющаяся ключевым игроком на рынке Android-смартфонов...

Но существует сегментированный программный продукт.EDA (Автоматизация электронного проектирования)Об этом мало что известно. Но на самом деле EDA так же важна для мировой полупроводниковой промышленности, как TSMC, которая является производителем полупроводниковых компонентов, и ASML, которая производит литографические машины. Не будет преувеличением назвать это «программной жизнеспособностью» полупроводниковой отрасли.

До сих пор,Основные компании, получающие прибыль от индустрии программного обеспечения для полупроводниковых технологий, — это три компании американского происхождения.Synopsys, Cadence, Mentor GraphicsБлагодаря этому они успешно пережили взлеты и падения мировой полупроводниковой промышленности, демонстрируя стабильную валовую прибыль, близкую к 80%, на протяжении последних 30 лет.

01

В конечном итоге разделение труда приводит к созданию EDA (экстраординарной разведки).

Объем мирового рынка EDA составляет всего около 10 миллиардов долларов США, но для истинного понимания этой отрасли необходимо рассматривать ее в контексте всего рынка полупроводников (объем которого приближается к 500 миллиардам долларов США), начиная со всей производственной цепочки.

Для того чтобы превратить песок (кремний) в волшебство и, наконец, создать практически всемогущие интегральные схемы (чипы), инженерам необходимо использовать самые передовые технологии во всех аспектах производства полупроводников. Именно потому, что в каждой области необходимо доводить технологии до предела, в полупроводниковой промышленности сформировалась совершенно особая бизнес-модель.Высшее разделение труда.

Рассматривая цепочку поставок от поставщиков к потребителям, можно выделить следующие этапы полупроводниковой промышленности: проектирование интегральных схем с минимальными капиталовложениями (также называемое производством без собственных производственных мощностей), производство с большими капиталовложениями, упаковка и тестирование. Среди них компании, занимающиеся проектированием микросхем, как правило, характеризуются малыми капиталовложениями и высокими технологиями. К числу таких компаний относятся Qualcomm (NASDAQ: QCOM), NVIDIA (NASDAQ: NVDA) и др. Им нужно лишь передать разработанную топологию микросхемы компаниям среднего и нижнего звена производственной цепочки для производства, упаковки и тестирования. Для более эффективной поддержки этих компаний в выполнении проектных работ постепенно развиваются профессиональные программные продукты и пакеты интеллектуальной собственности, а именно EDA и IP. В настоящее время эту часть работы также выполняют специализированные производители.

IP-блоки уже были описаны в предыдущей статье об ARM. В этой статье основное внимание уделяется EDA, и IP-блоки упоминаются лишь вскользь.

Рисунок 1: Производственная цепочка полупроводниковой промышленности, источник данных: составлено исследовательским институтом Brocade.

Для полупроводниковой промышленности суть предельного разделения труда заключается в механизме распределения рисков. В конце концов, ни одна компания не может преодолеть все технические трудности в полупроводниковой отрасли, и производственная цепочка не жалеет усилий для совершенствования разделения труда, позволяя каждому участнику доводить технологии до предела в своей области.

При детальном рассмотрении истории развития полупроводниковой промышленности можно выделить три инновации в бизнес-моделях, которые в значительной степени отражают принципиальное разделение труда в этой отрасли и оказывают существенное влияние на ее развитие:

【1】Производственный процесс отделен, что имеет эпохальное значение.

Разделение производственного процесса значительно снизило порог вхождения в производство микросхем, что позволило даже самым слабым командам-новичкам успешно конкурировать. В качестве примера можно привести компанию TSMC, которая специализируется на литейном производстве. Освоив передовые технологии высокоточной обработки, она стала мощным сторонником закона Мура.

Именно потому, что TSMC решила производственные проблемы, стартапам не обязательно выбирать капиталоемкую модель производства интегрированных устройств (IDM). Большинство из них обращаются к модели fabless, то есть к компаниям, занимающимся проектированием без собственных производственных мощностей. Собрав несколько талантливых инженеров-проектировщиков, они могут засучить рукава и приступить к работе.

В этой сфере наиболее представительной компанией является известная TSMC, а на рынке акций класса А представлена ​​SMIC. Всем хорошо известен этот сегмент, поэтому я не буду вдаваться в подробности.

Рисунок 2: TSMC

【2】Рождение профессиональных инженеров-разработчиков интегральных схем, освободивших свои проекты от рутинной работы с помощью программного обеспечения

Но в действительности одного лишь TSMC недостаточно. При проектировании микросхемы необходимо разместить сотни миллионов транзисторов и связанных с ними схем на небольшой площади в один квадратный сантиметр. Очевидно, это выходит далеко за рамки возможностей ручного проектирования. Для автоматизации процесса проектирования и разработки было создано программное обеспечение EDA.

EDA, полное название Electronic Design Automation (автоматизация проектирования электронных схем), означает автоматизацию проектирования электронных схем. При проектировании микросхем инженерам достаточно использовать программы для планирования функций микросхемы, а затем с помощью инструментов EDA преобразовать эти программы в реальные чертежи схем. Таким образом, EDA по сути является специализированным промышленным программным обеспечением, но оно известно своим применением в области проектирования микросхем и стало незаменимым инструментом для каждого инженера-проектировщика микросхем.

Компании-монополисты в этой сфере мало кому известны. К числу основных представителей относятся Synopsys, Cadence и Mentor. В настоящее время в стране нет компаний, акции которых котируются на бирже, но такие компании, как BGI Jiutian, Guangliwei и другие, получают консультации от брокерских фирм. В будущем мы увидим их IPO.

Рисунок 3: Синопсис

【3】С развитием отрасли постепенно зарождается концепция интеллектуальной собственности.

Инновации в области автоматизации проектирования не ограничиваются появлением EDA (Engineering Design Automation). В процессе проектирования микросхем инженеры обнаружили, что многие элементы можно использовать повторно, то есть, они «модульные». Поэтому некоторые компании, занимающиеся только этой частью, специализируются на проектировании IP-ядер (ядер интеллектуальной собственности).

IP-ядро — это макромодуль проектирования с независимыми правами интеллектуальной собственности, который может быть повторно использован в проектировании микросхем. Эти зрелые и надежные IP-решения позволяют реализовать определенную функцию, что дает возможность компаниям, занимающимся проектированием микросхем, приобретать IP-ядра для своих проектов, что значительно упрощает процесс проектирования. В результате эволюции IP-ядро стало базовой единицей в системном проектировании.

Самой известной компанией в этой области является ARM, о которой мы подробно рассказывали в нашей предыдущей статье «ARM: У китайской команды заканчивается время»; особенно стоит отметить, что многие ведущие компании, занимающиеся IP-технологиями, являются компаниями, работающими в сфере EDA (автоматизированного проектирования). На самом деле это легко понять, поскольку компании, ежедневно разрабатывающие программное обеспечение для автоматизированного проектирования, уже очень хорошо знакомы с IP-ядрами. Теперь среди компаний, котирующихся на A-share, есть и компания, основным бизнесом которой являются IP-ядра —VeriSilicon(SH: 688521).

Рисунок 4: Глобальный рынок полупроводниковой интеллектуальной собственности (2019 г.), источник: IPnest

Именно благодаря этим трем важным инновациям в бизнес-модели, индустрия микросхем сформировала совершенно иную бизнес-модель, отличающуюся от традиционной. Упрощенная схема всего процесса проектирования представлена ​​ниже.Компании, занимающиеся проектированием на языке C, литейные компании, компании-разработчики программного обеспечения EDA и поставщики IP-блоков тесно сотрудничают друг с другом, образуя очень прочный «железный треугольник», и совместно осуществляют быструю разработку и итерацию продуктов, что также значительно снижает стоимость микросхем.

Благодаря EDA, IP и литейному производству, порог для предпринимательства в отрасли значительно снизился, и мы видим, что многие отечественные компании могут быстро развиваться более чем за 10 лет. Компании, которые часто обсуждались, такие как Weill Technology, Shengbang Technology, GigaDevice, Hengxuan Technology, Star Semiconductor и другие, без исключения используют эту модель.

Рисунок 5: Процесс производства продукции компаниями, занимающимися проектированием микросхем в режиме "без собственного производства", источник: Semiconductor Industry Observation, Founder Securities.

02

Я очень молод, но я — душа полупроводниковой отрасли.

【1】Я маленький, но я решающий фактор

В отличие от рынка литейного производства, объем которого достигает почти 100 миллиардов долларов США, EDA и IP в полупроводниковой отрасли действительно являются крайне сегментированными областями. Поскольку они находятся на вершине цепочки производства микросхем, их рыночный размер на самом деле очень мал. После десятилетий развития глобальный рынок EDA достигнет порога в десятки миллиардов долларов; рыночное пространство IP еще меньше, а выручка ведущей компании ARM, занимающей около 40% мирового рынка, составляет всего менее 2 миллиардов долларов США.

Рисунок 6: Объем мирового рынка EDA составляет всего около 10 миллиардов долларов США. Источник: EDAC

Несмотря на свою незначительность, можно без преувеличения сказать, что без EDA и интеллектуальной собственности технологическое развитие мира будет стагнировать.

существоватьSynopsysНа официальном сайте есть фотография, которая очень точно отражает эти отношения:Хотя общий объем рынка EDA и IP составляет всего чуть более 10 миллиардов долларов США, вся электронная система стоимостью 1.65 триллиона долларов США основана на этом объеме, образуя типичную модель перевернутой пирамиды.Другими словами, без EDA и IP вся пирамида рухнет.

Более того, разработка EDA и IP-блоков — очень и очень сложная задача. Она требует постоянных итераций по мере уменьшения размеров микросхем, изменения параметров процесса и т. д., а базовый код требует большого количества обновлений на каждой итерации. Сегодня, с наступлением эры искусственного интеллекта и Интернета вещей, а также в условиях пост-муровской эпохи, инновации в этой области также сталкиваются с большими трудностями.

Рисунок 7: EDA и IP являются ядром инноваций в полупроводниковой отрасли, источник: официальный сайт Synopsys.

[2] Изучение разрыва в фундаментальных исследованиях между Китаем и Соединенными Штатами с точки зрения EDA&IP

Именно потому, что технические барьеры в этой отрасли со временем становятся все выше и выше,В настоящее время в сфере EDA-разработки осталось всего три гиганта: Synopsys, Cadence и Mentor Graphics.Эти три «старые компании» с более чем 30-летней историей можно считать основоположниками EDA:

• Synopsys: Основанная в 1986 году, это американская компания, созданная командой инженеров General Electric во главе с Аартом де Геусом. В 2008 году она стала мировым лидером в разработке программного обеспечения EDA и продолжает оставаться таковой по сей день, в последние годы ее годовой доход превышает 3 миллиарда долларов США.

• Cadence: Основанная в 1988 году, это американская компания. Уже в 1992 году она стала лидером в индустрии EDA (электронного проектирования и анализа данных). Однако в 2008 году ее обогнала компания Synopsys, и в настоящее время ее выручка превышает 2 миллиарда долларов США.

• Mentor: Основанная в 1981 году, это старейшая американская компания. Комплексность инструментов EDA уступает Synopsys и Cadence, поэтому объем выручки составляет около 1 миллиарда долларов США, но в некоторых областях, таких как инструменты проектирования печатных плат, она относительно опережает конкурентов. Mentor была приобретена немецкой компанией Siemens в 2016 году.

Все три вышеупомянутых гиганта — компании американского происхождения, совокупная доля рынка которых превышает 70%. Именно тогда Huawei столкнулась с блокадой. Отрасль опасалась, что ограничение продаж программного обеспечения EDA приведет к шоку в китайской индустрии проектирования микросхем. И мы, можно сказать, ничего не можем с этим поделать.

Рисунок 8: Глобальная конкурентная среда программного обеспечения EDA, источник: Научно-исследовательский институт промышленности Цяньчжань.

Естественно, некоторые спросят: раз это программное обеспечение, и если оно ограничено, могу ли я сначала выпустить каждую взломанную версию? Ответ — нет. Как уже упоминалось, программное обеспечение EDA не остается неизменным после написания. С изменениями в последующих приложениях, изменениями в материалах и улучшениями производственных процессов, EDA постоянно нуждается в итеративном обновлении библиотеки процессов, чаще всего раз в месяц. Если привести аналогию, которая может быть не совсем уместной, то если в вашем офисе каждый месяц требуются серьезные обновления, прежде чем его можно будет использовать, то, естественно, места для пиратских версий не останется.

Помимо того, что это программное обеспечение практически невозможно взломать, оно обладает чрезвычайно высокой лояльностью пользователей. С одной стороны, программное обеспечение EDA составляет небольшую часть затрат этих компаний и совершенно нечувствительно к цене. Оно очень важно, поэтому клиенты, как правило, не меняют поставщиков, если в этом нет необходимости. С другой стороны, суть EDA заключается в предоставлении клиентам набора инструментов для решения проблем. Эти зарубежные лидеры могут предоставлять комплексные услуги.

Таким образом, опираясь на права интеллектуальной собственности, обладающие конкурентными преимуществами, Synopsys и другие компании могут пожинать плоды развития полупроводниковой промышленности.

В настоящее время китайские компании, занимающиеся разработкой EDA-оборудования, находятся на начальной стадии развития. К числу известных компаний относятся BGI9, Guangli Micro и Boda Micro. Однако их производственные процессы превышают 20 нм, и они не могут предложить полный набор инструментов. В результате они довольно пассивны в конкуренции и сталкиваются со многими проблемами. Но за этими проблемами скрываются большие возможности. С появлением независимых брендов в отечественной полупроводниковой промышленности и акцентом на правах интеллектуальной собственности, отечественные EDA-компании наконец-то видят шанс изменить ситуацию к лучшему.

03

Камень с другой горы: использование Synopsys в качестве справочника.

Познай себя и своего врага, и ты сможешь провести сотню сражений без опасности.

Компания Synopsys, являясь абсолютным лидером в области EDA (автоматизация электронных схем), удерживает лидирующие позиции уже 13 лет. Кроме того, в последние годы компания стремительно развивает свой бизнес в сфере интеллектуальной собственности (IP), реагируя на тенденции развития отрасли, и в настоящее время занимает второе место в мире после ARM в области IP. EDA и IP являются важнейшими составляющими полупроводниковой отрасли, поэтому без преувеличения можно сказать, что Synopsys — это хранитель этих важнейших составляющих. Исследовательский институт Brocade попытается проанализировать Synopsys, ведущую компанию в области EDA и IP, с финансовой точки зрения.

【1】Финансовые данные столь же стабильны, как и поддельные

Согласно самым ранним финансовым данным компании, доступным с 1991 года, первая реакция после анализа — стабильность. Мы выбираем два показателя: выручку компании и валовую прибыль.

1) Выручка стабильно росла с 40 миллионов долларов США до 3.7 миллиардов долларов США, при среднегодовом темпе роста в 17%. Практически не видно следов цикличности. После 2005 года не было ни одного года снижения выручки;

2)Заявленная валовая прибыль еще более завышена. За последние 30 лет, независимо от изменений в объеме выручки компании и структуре бизнеса, она оставалась стабильной на уровне около 80%, что выглядит как фальшивка.

Согласно последнему полугодовому финансовому отчету компании, в первом полугодии 2021 финансового года выручка компании составила 2 миллиарда долларов США, что на 17.6% больше, чем годом ранее, а валовая прибыль составила 79%, что в очередной раз соответствует стабильным финансовым показателям компании за последние 30 лет. Следует с удивлением сказать: Брат, стабильность.

Благодаря устойчивому росту рыночная капитализация компании выросла с первоначальных 400 миллионов долларов США до нынешних 38 миллиардов долларов США, превратившись в настоящую «бычью акцию».

Еще одна ведущая компания, Cadence.(Cengteng Electronics)Они также демонстрируют схожие характеристики. Причина существования таких волшебных финансовых показателей заключается в чрезвычайно высоких технических барьерах в этой отрасли, высокой лояльности клиентов и низкой чувствительности к цене. Эти компании способны сохранять доход, несмотря на засухи и наводнения, и получать стабильную прибыль, даже находясь в состоянии простоя.

Но именно поэтому вряд ли стоит ожидать от этих компаний каких-либо революционных инноваций, равно как и взрывного роста в какой-то год. По сути, это неторопливый, но мощный «зелёный поезд». Конечно, это также стало одним из ключевых пунктов критики в адрес компании. В конце концов, большинство исследователей в этой области — это охотники за акциями роста.

Рисунок 9: Доходы Synopsys, источник данных: Bloomberg

Рисунок 10: Валовая прибыль компании Synopsys, источник данных: Bloomberg.

【2】Секреты создания конкурентных преимуществ в индустрии EDA:Огромные горы инженеров и безумная скупка технологий.

Как уже упоминалось в предыдущем разделе, темпы роста компании и валовая прибыль удивительно стабильны, что является довольно необычным явлением в технологической отрасли. Технологическая отрасль, с которой мы знакомы, больше похожа на компании, изображенные в фильме «На вершине волны». Каждая из них лидирует в тренде уже несколько лет. Взлеты и падения — это норма. Однако эти «зеленые автомобили» в области EDA стабильно работают более 30 лет и до сих пор держатся на плаву. Из результатов легко сделать вывод, что это отрасль с «защитным барьером». В противном случае 80% валовой прибыли было бы поглощено новыми участниками рынка.

Возвращаясь к Synopsys, её главное преимущество заключается в всеобъемлющем подходе. Она предлагает XA для аналогового интерфейса, VCS для цифрового интерфейса, инструменты для окончательной проверки и т.д., и некоторые из этих инструментов очень мощные. Synopsys монополизирует 90% рынка моделирования устройств TCAD (обратите внимание: это базовый слой программного обеспечения EDA) и 50% рынка моделирования DFM-процессов. Если бы конечным клиентам не приходилось поддерживать продукцию нескольких поставщиков, Synopsys теоретически имела бы большую долю рынка.

Секрет обеспечения конкурентного преимущества Synopsys заключается в одном...Бизнес-модель сумасшедших инженеровНакопление высококвалифицированных специалистов, обладающих развитыми интеллектуальными способностями, приводит к высоким затратам на исследования и разработки.

Как уже упоминалось, из-за необходимости постоянных обновлений и итераций, EDA требует чрезвычайно больших инвестиций в НИОКР. 1/3 годовой выручки Synopsys должна быть инвестирована в НИОКР. К 2020 году абсолютный объем ежегодных инвестиций в НИОКР достигнет почти 1.3 миллиарда долларов США. В будущем, по мере роста технических задач в отрасли, затраты на рабочую силу будут расти, и 1.3 миллиарда долларов — это только начало нового этапа.

Рисунок 11: Чрезвычайно высокие расходы Synopsys на НИОКР, источник: Bloomberg

Помимо внутренних исследований и разработок, эта отрасль также нуждается в постоянных внешних слияниях и поглощениях. С момента своего основания в 1986 году компания Synopsys осуществила 80 слияний и поглощений.В основном, объектами слияний и поглощений являются продукты и компании, доказавшие свою успешность на рынке. Интеграция технологий осуществляется посредством слияний и поглощений. Компании Longer и Longsan Cadence (Chenteng Electronics) и Mentor Graphics (Mentor International) также провели более 60 слияний и поглощений соответственно.

На первый взгляд, слияния и поглощения кажутся приобретением других компаний и инвестиционной практикой, но на самом деле они представляют собой перенос расходов на НИОКР за пределы компании в качестве эффективного дополнения к внутренним исследованиям и разработкам.

Именно благодаря опоре на высокоуровневые внутренние исследования и разработки, а также постоянным внешним слияниям и поглощениям, компания Synopsys создала бизнес-модель, которую легко защитить, но трудно атаковать, что позволяет ей добиваться стабильного роста и получать прибыль самостоятельно.

Рисунок 12: Важные приобретения компании Synopsys, источник: Founder Securities

【3】Китайский рынок станет новым главным полем битвы для EDA

В прошлом китайский рынок был незначительным, но в последние годы, с появлением отечественных компаний, занимающихся разработкой микросхем, доходы от Китая стали важным источником для Synaptics.В 2020 финансовом году выручка компании из Китая составила 11.4% от общей выручки компании.(Примечание: это соотношение также аналогично показателю автономности китайских чипов), становясь вторым по величине рынком после США.

В будущем, с ростом китайской индустрии проектирования микросхем, Xinsi, как лидер в сфере программного обеспечения для полупроводниковой промышленности, продолжит увеличивать свою долю выручки в Китае, и Китай станет важным источником ее роста. Конечно, отечественные компании, занимающиеся разработкой EDA-решений, также, очевидно, нацелены на эту большую возможность. По мере постепенного выхода на биржу они могут предпринять более масштабные шаги. Нам еще предстоит дождаться публикации их проспектов эмиссии, прежде чем мы сможем дать более полную интерпретацию.

Рисунок 13: Распределение выручки Synopsys по географическим регионам (финансовый год 2020), Источник: Synopsys

Однако следует обратить внимание на то, что с учетом стремительного роста осведомленности о локализации и нарастающей волны дивидендов для отечественных инженеров, вопрос о том, сможет ли Synopsys перенести свою бизнес-модель зарабатывания денег по всему миру в Китай, остается открытым.

В конце концов, в Китае есть старая поговорка:Как я могу позволить другим спокойно спать на диване?.

Отказ от ответственности: Данная статья воспроизведена из издания "Shishuoxinyu". Эта статья отражает исключительно личное мнение автора и не представляет точку зрения компании Sacco Micro и отрасли в целом. Она предназначена только для перепечатки и распространения и способствует защите прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, указывайте первоисточник и автора при перепечатке. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.

Номер телефона компании: +86-0755-83044319
Факс: +86-0755-83975897
Почта: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Менеджер Ли

QQ: 332496225 Менеджер Цю

Адрес: Комната 809, корпус C, технологический корпус Чжаньтао, проспект Миньчжи, 1079, новый район Лунхуа, Шэньчжэнь.