工业软件国产化替代势在必行-网络赌钱app下载

工业软件国产化替代势在必行
发布时间:2022-12-12 作者:何禹桥 温晨阳 潘含章 苏宇斌 信息来源:国新咨询 字体: 【 】

核心工业软件是制造业底层基础,但长期面临被国外公司垄断问题,国产渗透率较低,亟待突破“卡脖子”环节,实现智能制造自主可控。本文对工业软件国产替代核心赛道进行了梳理,从国产替代驱动因素、国产替代进程、投资关注要点等方面进行系统分析。同时,聚焦最需突破的,拥有高技术与生态壁垒的 eda 软件赛道,总结了该赛道国产替代难点与关注点。总体看来,国产工业软件在高端领域较海外厂商差距较大,在国产替代趋势下存在较好的发展与投资机会

一、工业软件国产化替代势在必行

(一)工业软件是制造业基础,亟待突破“卡脖子”环节

工业软件的本质是将特定工业场景下的经验知识,以数字化模型或专业化软件工具的形式积累沉淀下来,在产品设计、成套装备设计、厂房设计和工业系统设计中起着非常重要的作用,可以极大地提高工业企业研发、制造和生产管理水平,提升工业管理性能和设计效率,有效节约成本,并实现可视化管理。从应用领域看,工业软件支撑了包括芯片半导体、光伏新能源、武器装备和航天航空等整个高端制造领域。但是工业软件技术壁垒高,研发周期长,国产化率不足使得部分工业软件受制于人。以研发设计类工业软件为例,我国大约95% 依赖进口,部分专家认为工业软件“比芯片还难突破”。2020 年,中科院提出 35 项需要攻坚的“卡脖子”关键技术,核心工业软件被列入其中。

(二)工业软件国产化替代的驱动因素

综合地缘政治形势、战略安全政策导向、工业发展阶段、技术和人口等因素,我国工业软件行业发展的核心驱动力来自于外部刺激下内生需求的释放,核心工业软件的国产替代势在必行。据前瞻产业研究院预计,2021~2026 年国内工业软件市场规模 cagr 将达 13.4%,2026 年市场规模有望达到 4301 亿元。

1. 地缘政治因素

2018 年以来,我国企业遭遇芯片设计软件 eda 等“断供”案例并不鲜见(见图表 1),以华为为代表的公司遭到美国 eda 全面断供。2022 年下半年,3nm以下先进制程以及用于制造高性能芯片的 eda 软件也面临限制。另一方面,自俄乌冲突开始,多家工业软件公司宣布停止或缩减在俄业务。在目前的地缘政治局势下,过度依赖国外工业软件存在丧失产业发展主动权和影响产业信息安全的风险,发展国产工业软件体系是国家战略的必然考量。

图表 1 工业软件断供案例

2. 政策支持因素

工业软件长期以来受到政策的大力支持。2015 年国务院发布《中国制造2025》,核心战略目标是实现我国从制造大国迈入制造强国,其中推进信息化与工业化深度融合作为战略任务成为了工业政策的主线之一。2021 年,工信部发布《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》,将重点突破工业软件与强化工业软件等基础组件供给设定为主要任务。

工业软件是我国制造业安全与高质量发展的重要部分,未来符合政策引导方向。党的二十大报告提出,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务,还提出“推进新型工业化,加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。”“集聚力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战。”等制造业相关的重要论述。同时,二十大报告中“安全”被放到重要的位置,其中提到“着力提升产业链供应链韧性和安全水平”。

3. 制造业转型升级驱动
2012~2021 年,我国制造业实现了跨越式提升,制造业规模和工业增加值稳居世界第一,工业增加值从 16.98 万亿元增加到 31.4 万亿元,在工业规模、工业品类、工业场景等方面都居于全球前列,工业软件市场需求潜力庞大。随着制造业持续升级深化,从产业链低端向中高端持续升级,我国制造业对工业软件的需求将继续增强(见图表 2)。

图表 2 制造业转型升级进程

4. 人口红利 / 劳动力成本

截至 2021 年末,我国制造业城镇就业人数已从 2013 年 5258 万人的峰值下滑 28%,加之我国人口出生率也在持续下降,制造业将长期面临劳动力短缺的问题。同时人力成本在不断上升,2020 年我国人均工资达到 8.2 万元 / 年,十年 cagr为 10%。人力成本的持续上涨迫使企业提质增效,有利于国产工业软件的发展。

(三)工业软件国产化替代进程

1. 工业软件分类

工业软件可分为运营管理、生产控制、研发设计、协同集成和嵌入式工业软件几大类别,分别应用于工业实践过程中的经营管理、生产、研发和安全运维等各个环节(见图表 3)。

图表 3 工业软件赛道和产品分部分布

2. 工业软件各赛道国产化率

研发设计类软件作为“卡脖子”核心环节,技术差距大,目前仍有 95% 国产替代空间;生产控制类软件中低端国产化率较高,国产化替代空间主要集中在高端领域;信息管理类软件虽然市场空间大,但国产化率已较高(见图表 4)。整体来看,我国工业软件呈现出管理软件强、设计软件弱,低端软件多、高端软件少的特点。

图表 4 工业软件国产化率

(四)工业软件国产化替代未来可期

工业软件的发展是漫长的周期。一方面,工业软件的本质是将工业知识软件化,其重点并不是“软件”,而是“工业”。而工业的发展大都是在之前的产品上做微创新并不断积累改进,工业知识的积累需要大量的时间和案例支持,少则十几年,多则几十年。另一方面,工业软件产品化和商业化周期较长,以 3d  cad 软件为例,产品化和商业化周期均在 10 年以上。
我们认为未来 5~10 年,强国产替代趋势将为工业软件产业带来很好的发展契机,我国工业软件企业有望实现跨越量级的成长。我们长期看好国产工业软件的发展和投资机会,建议关注有行业整合能力和产业链辐射能力的龙头公司,尤其是核心“卡脖子”赛道研发设计、生产控制等环节。
为了进一步考量各赛道的投资机会,我们从市场总量、客户黏性、国产替代空间、行业壁垒和行业成长速度五个维度对于工业软件国产替代核心赛道中的eda、cad、cae、plc 四个细分领域的投资机会进行了综合评估(见图表 5)。可见,eda 技术壁垒高、客户黏性大,综合评分最高;cad 行业成长速度相对较快,国产替代空间较大;plc 市场空间最大,但行业较为成熟稳定。
图表 5 工业软件细分赛道各维度评分(左)与综合评分(右)

根据专家访谈与公开资料分析,我们梳理了工业软件领域投资的部分关注要点,包括基本面、治理结构、核心竞争力、投资交易等方面(见图表 6)。

图表 6 工业软件企业投资关注要点

二、eda 软件——当前最需突破的工业软件环节

如上文所述,eda 软件是国产替代需求最迫切的工业软件之一,以下将对eda 细分赛道进行分析。

(一)eda 软件概要

1.eda 是芯片设计必备工具,包含多种点工具

eda 是全程电子设计自动化软件工具,是芯片设计的必备工具。eda 是从计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助测试和计算机辅助工程的概念(cax)发展而来,利用 cax 完成超大规模集成电路的功能设计、综合、验证、物理设计等,涵盖了电子设计、仿真、验证和制造全过程的所有技术,服务于下游的集成电路设计、制造和封测企业(见图表 7)。

图表 7 eda 软件全流程参与芯片设计

按照应用领域,eda 软件可大致分为三类:

第一类,数字芯片设计全流程 eda,用于设计 cpu、gpu 等数字芯片,特点是设计流程长、对制程要求高,市场占比约 65%。

第二类,模拟及混合芯片设计全流程 eda,用于设计电源管理芯片等模拟芯片,特点是设计流程短、制程要求低,但对设计人员经验要求高,市场占比约 17%。

第三类,集成电路制造类 eda,主要用于晶圆厂或 idm 的制造部门,市场占比较小。

一个完整流程的 eda 是由多个点工具组成的(见图表 8),大部分 eda 公司只能覆盖数个点工具,覆盖点工具越多的公司竞争力越强。

图表 8 eda 完整流程包含多个点工具

2.eda 是半导体领域的关键“卡脖子”环节

作为市场空间相对不大的细分领域,eda 却是关键的“卡脖子”环节。第一,eda 是芯片设计的支柱,百亿美元市场规模的 eda 领域支撑了全球 4000 亿美元的集成电路行业,以及背后数万亿美元的电子信息产业。第二,随着芯片制程的提升,芯片设计愈发依赖于 eda,在芯片设计成本中的占比不断提升。第三,美国为了限制中国半导体行业的发展不断加强限制措施,国内企业获取海外 eda服务愈发困难,尤其是用于制造先进芯片与先进制程的 eda。

3.eda 拥有极高行业壁垒,主要体现在四方面

(1)产品线完整度:行业巨头通过并购形成了丰富完备的产品线,产品形成了闭环,同时多项点工具处于行业领先地位。

(2)技术 人才:芯片技术更新换代快,eda 需要在仿真、算力等方面持续突破。同时,eda 开发涉及计算机、数学、物理、电子电路、工艺等多种学科,人才稀缺。

(3)生态与客户粘性:eda 软件与生产工艺是强耦合关系,需要根据厂商的最先进工艺参数改进软件。每一次制程与工艺更新,都要带动 eda 软件的同步更新,且在强绑定条件下下游厂商不会轻易更换供应商。

(4)兼容性:与上下游环节软件的兼容性要好,并尽可能兼容多家设备厂商。

(二)eda 市场情况 1. 市场规模

全球 eda 市场发展较为平稳,2017~2021 年年复合增长率约为 9%。2021年全球 eda 市场规模约 132 亿美元,同比增长约 13%。总体看来,全球半导体行业较为成熟,预计未来将保持平稳增长,2020~2027 年全球 eda 市场增长率约 8.7%,2025 年市场空间接近 170 亿美元(见图表 9)。

图表 9 全球 eda 市场规模(亿美元)

2021 年, 我 国 eda 市 场 规 模 约 104 亿 元, 同 比 增 长 11%。 预 计2020~2027 年我国 eda 市场增长率超过 12%,2025 年市场规模接近 172 亿元。我国 eda 企业起步较晚,国产化率较低。受到地缘政治与国内芯片设计产业高端化等因素影响,eda 国产化率已从 2018 年的 6% 提升至 2021 年的 11%,预计到 2025 年国产化率将提升至 19%。

2.eda 软件市场呈现寡头竞争格局

目前,eda 市场呈现寡头垄断格局,全球市场由 synopsys(新思科技)、cadence(铿腾电子)和 simenseda(西门子)主导(以下简称国际三巨头)。2020 年,国际三巨头全球市占率接近 80%(见图表 10),其通过自主研发与并购实现了全流程覆盖,而大多数早期 eda 企业的结局都是被大企业并购,鲜有机会成长为行业巨头。

图表 10 全球 eda 格局企业梯队

国内 eda 企业整体实力较弱。长期以来,我国 eda 市场由国际三巨头垄断,占比超 70%。2020 年,我国企业华大九天市场份额占比 5.9%,市占率逐年提升(见图表 11)。

图表 11 我国 eda 市场格局(左)与华大九天国内市场份额(右)

(三)eda 国产替代情况及关注要点

1. 国产 eda 进展与差距

近年来国产 eda 已经取得了一定进展,尤其在模拟芯片 eda 领域可以较好实现国产替代。其中,华大九天在模拟芯片领域基本实现 28nm 制程全流程覆盖,可满足大部分模拟芯片的要求,上市后市值超 500 亿元。此外,国内也涌现出一批 eda 企业,在部分点工具上有一定竞争力(见图表 12)。

图表 12 模拟芯片 eda:华大九天基本实现全流程覆盖,其他厂商在部分点工具中有竞争力

但是,国产 eda 与海外仍存在较大差距,主要体现在以下几个方面:第一,国产厂商产品线不够齐全,其中数字芯片只能提供点工具产品,缺乏制造及测试 eda 系统,无法支持集成电路封测的应用需求(见图表 13)。

图表 13 数字芯片 eda:国产厂商只能提供部分点工具

第二,难以匹配先进工艺:国产 eda 缺乏与头部晶圆厂的合作,对先进工艺的支持不够,在高端芯片领域几乎没有份额,即便是龙头华大九天的制程也落后于全球先进水平(见图表 14)。

图表 14 华大九天支持的最高量产工艺制程

第三,ip 业务发展处于起步阶段,落后于海外市场,目前海外巨头收入主要来自于 ip 业务。

2. 国产替代难点与关注点

eda 软件的国产替代难点主要包括以下几点:第一,前期投入大:eda 是典型的技术密集行业,前期需要大量研发投入,
商业回报小,企业发展依赖于外部支持。参考美国的 eda 行业发展,美国国家科学基金与半导体研究联盟会对有前景的早期 eda 技术进行持续支持。
第二,单节点工具市场空间有限,小公司成长困难:简单测算,假设国内eda 空间 100 亿元,国产化替代率 30%,则国产单节点工具面对的市场空间为 1.5亿元左右,市场空间较小。eda 公司为了提升营收需要拓展更多节点工具,因此行业会出现强者恒强的局面。参考国际企业发展,初创公司成长为巨头的难度较大。
第三,生态链建设困难:在海外厂商成熟的生态链面前,国产软件吸引力较弱。同时,设备厂商、晶圆厂等半导体制造环节企业均遭到美国限制,一定程度上将阻碍国产 eda 软件的生态建设。
此外,还有人才短缺等工业软件领域常见的问题。

因此,可以针对性地关注政府推动项目与高校成果转化的情况,关注标的公司产品的兼容性与并购退出,客户拓展与产业资源,以及核心团队产业经验等(见图表 15)。

图表 15 eda 企业关注要点

(国新咨询)

免责声明

本文的分析及建议所依据的信息均来源于公开资料,我们对这些信息的准确性和完整性不作任何保证,也不保证所依据的信息和建议不会发生任何变化。我们已力求文章内容的客观、公正,但文中的观点、结论和建议仅供参考,不构成任何投资建议。投资者依据文章提供的信息进行投资所造成的一切后果,概不负责。文章未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制和发布。如引用、刊发,需注明出处为国新资讯,且不得对文章进行有悖原意的引用、删节和修改。

往期推荐
国新咨询有限责任公司网络赌钱app下载的版权所有       
联系网络赌钱app下载| 法律声明
国新咨询有限责任公司网络赌钱app下载的版权所有

联系网络赌钱app下载| 法律声明

微信

小程序
produced by cms 网站群内容管理系统 publishdate:2024-05-29 14:02:31
网站地图