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在半導體產業中,IP、IC 設計等上游領域備受關注,對於同樣位於上游的 EDA(Electronic Design Automation 電子設計自動化)領域,或許較少人有所了解。正如廚師需要鍋具一樣,工程師在進行 IC 設計與佈局時,同樣需要 EDA 工具的幫助。全球 EDA 市場目前主要被三大巨頭所壟斷,然而隨著 AI 浪潮的來臨,EDA 的潛在市場規模正在不斷擴大。Synopsys 作為其中一個領先者,值得我們深入了解其成長潛力。

本篇將對 EDA 產業概況、市場競爭格局及未來展望等面向進行深入分析:

  1. Synopsys 公司概況及商業模式
  2. 股權架構、經營層及公司歷史沿革
  3. 產業分析:EDA 市場競爭狀況、EDA 產業如何受惠於 AI 浪潮?
  4. Synopsys 在併購 Ansys 後將對公司帶來哪些影響? 

富果觀點

EDA(Electronic Design Automation)電子設計自動化,是指利用電腦軟體工具將複雜的晶片設計過程自動化,以縮短產品開發時間,是 IC 設計與製造的必要軟體,用來輔助完成晶片設計。

EDA 為 IC 設計的必要工具,且隨晶片複雜度及設計成本提升,判斷導入 AI 賦能的 EDA 工具將成未來主流趨勢,帶動 ASP 隨之提升。Synopsys 作為全球 EDA 及 IP 的龍頭大廠,過往藉由策略併購不斷壯大規模,預期在 EDA ASP 提升與 IP 出貨量增加下,將帶動公司營收逐年成長。此外,公司預期於 2025 上半年併購 Ansys,將進一步擴大 Synopsys 在 EDA 市場的市佔率, 預期未來公司可在產業保護傘下持續成長並鞏固其領導地位。

 

一、公司概要

Synopsys 為全球 EDA 及 IP 龍頭,協助客戶加速 IC 設計與佈局(Layout)

Synopsys 新思科技(NASDAQ: SNPS)成立於 1986 年,並於 1992 年掛牌上市,為全球 EDA(Electronic Design Automation,IC 設計自動化軟體)及 IP 大廠,透過 EDA 服務來協助 IC 設計商加速晶片設計與系統晶片(SoCs)等產品的開發生產,並提供從晶片設計到系統驗證的完整解決方案(Silicon to Software)。

拆開 Synopsys 的產品組合,EDA 與 IP 產品佔公司近九成營收,其餘則為軟體整合部門:

  1. EDA :營收佔 63%,包括數位和客製化 IC 設計軟體、驗證硬體、FPGA 設計軟體、以及 AI 驅動的 EDA 解決方案。
  2. IP 產品 :營收佔 26%,包括邏輯庫、嵌入式記憶體、類比 IP、有線和無線介面 IP、安全 IP、嵌入式處理器和子系統。
  3. 軟體整合 :營收佔 9%,測試軟體代碼的安全漏洞及品質缺陷的解決方案及管理服務。

營收地區則是北美 50%、中國 15%、韓國 11%、歐洲 10% 及其他 14%,客戶涵蓋 NVIDIA(NASDAQ: NVDA)、AMD(NASDAQ: AMD)、Intel(NASDAQ: INTC)等 IC 設計大廠,並由公司提供 EDA 服務來輔助晶片設計與佈局(Layout)。

Source: Synopsys、富果研究部

 

公司透過併購逐步壯大規模,股權分散但多集中在投資機構手中,整體尚屬穩定

回顧 Synopsys 的發展史,公司於產業的龍頭地位可歸功於大量策略性併購的成功。

Source: Synopsys、富果研究部

公司前五大股東持股比例為 28%,股權結構雖較為分散,但主要股東包括先鋒、貝萊德、道富等都是傳統的長線投資基金,短期大幅賣出的風險並不高,整體股權尚屬穩定。

Source: Synopsys、富果研究部

經營層部分,公司於 2023 年完成接班,原先的創辦人兼 CEO Aart de Geus 將退居董事會擔任執行主席,自 2024 年開始則由營運長 Sassine Ghazi 接任 CEO 一職。Sassine Ghazi 具多年的晶片設計經驗,並主導開發多項解決方案包括 Fusion Design Platform、Synopsys.ai、SiliconMAX 等,帶領公司擴大 EDA 和 IP 產品組合,同時宣布將在 2025 上半年完成 Ansys(在全球 EDA 市場中排名第四,為模擬設計軟體龍頭) 收購案,可正向看待這次的經營層交接。

 

二、產業分析

EDA 為 IC 設計之必要工具,是半導體供應鏈中的「晶片之母」

EDA 位於半導體產業上游,是晶片設計的起點,用來輔助工程師設計和驗證電子電路,IC 設計廠商可透過 EDA 軟體讓工程師寫的代碼自動轉化成電路和晶片,並驗證電路是否如預期可行,再送至代工廠生產。EDA 涵蓋了從設計到製造整個電子產品的開發過程。

IC 設計流程可分為「前端的邏輯電路設計」與「後端的物理設計」。在前端設計階段,工程師需要定義晶片的功能和結構。透過 EDA 工具,工程師能夠進行晶片的系統規劃,包括設計出電路的組成和功能分配。而後端設計則負責將前端設計轉換為實際的物理佈局,根據前端設計的規格,進行晶片的佈局設計,包括電路元件的布置和連接,以及各種電路層次的設計。最終,再交由晶片代工廠按照後端設計的規格製造晶片。EDA 工具在整個設計流程中扮演著關鍵的角色,協助工程師進行系統規劃和物理設計,從而實現 IC 設計的順利運行。

Synopsys 產品覆蓋了集成電路從前端到後端的整個設計流程,作為晶片設計的支柱,公司必須依靠 EDA 工具來應對複雜的設計流程,以確保每個晶片在投片前都符合標準。簡言之,EDA 軟體涵蓋一系列晶片設計所必備的自動化流程,包括邏輯設計、電路系統分析、系統模擬、性能分析、設計印刷電路板的路線佈局圖,透過 EDA 輔助可大幅縮短設計週期與加速晶片驗證時間,從而提高設計效率與降低成本。

Source: 富果研究部

EDA 市場未來 7 年將以 CAGR+9.1% 增長,預期 Synopsys 可在產業保護傘下持續成長並鞏固其領導地位

據 Grand View Research 研調,預期 EDA 市場於 2023-2030 年以 CAGR+9.1% 成長,雖 EDA 產業本身市場規模不大,僅 141 億美元左右,但卻有相當明顯的槓桿效應,撬動了全球超過 4,400 億美元的半導體市場。

而 EDA 市場持續成長的核心在於「晶片設計複雜度不斷提高」與「無晶圓廠公司的崛起」:

  1. 晶片設計複雜度提升:
    隨晶片設計的複雜度及技術不斷突破,設計工具也越趨重要,若無法取得 EDA 軟體,半導體供應鏈後段的製程也將無從展開。EDA 工具的好壞對優化晶片 PPA (Power, Performance, Area)有決定性的影響,同樣一段代碼會因使用不同 EDA 工具而做成截然不同的晶片。在摩爾定律下,隨著晶片上晶體管密度越來越高,設計流程也越來越複雜,也促進了 EDA 工具的進步,縮短研發週期、提升設計效率,從而反過來去促進了晶片產業的技術革新,形成正向的螺旋式上升。判斷未來隨 EDA 工具的進步,將為半導體迎來下一波產業升級。 
  2. 無晶圓廠 IC 設計公司的崛起:無晶圓廠公司(Fabless Design House)如 Apple, Amazon, Google, Microsoft, Tesla, IBM, Meta, Ford 和其他車廠都開始自研晶片,此時 EDA 廠商就扮演至關重要的角色,作為 IC 設計與晶圓代工廠間的橋樑來促進設計與製造流程的簡化,並通過 EDA 工具生成符合設計要求也符合晶圓代工廠要求的 GDSII 文件,並拿去做生產流片。

目前 EDA 呈寡占市場,Synopsys 為全球最大 EDA 廠商,市佔率約 46% ,其餘則由 Cadence(NASDAQ:CDNS)32% 及 Siemens(SIE.DU)的 EDA(前身為 Mentor Graphics)14% 所把持,三者合計掌握 EDA 九成市場;IP 市佔率則排名全球第二約為 20%,僅次於 ARM 的 41%。

隨著晶片設計複雜度日漸增長,驗證工具難以跟上設計工具的發展速度,導致較小的 EDA 廠商難以滿足市場需求。由於 EDA 研發成本高,過去 EDA 產業多是透過併購來擴充產品線並打入新市場(Synopsys 併購 80 次、Cadence 62 次、Siemens 66 次),預期未來主要的領導大廠將持續透過併購來整合市場,EDA 市場將維持大者恆大的局勢,而龍頭 Synopsys 將有望持續搶佔市占率。此外,公司同步發展 IP 事業,也可提供客戶更加全面的 IC 設計解決方案,客戶可以透過已驗證的 IP 元件,有效搭配其 EDA 工具平台,以縮短 IC 設計時間。

Source: KHAVEEN、富果研究部

EDA 的計費方式是根據半導體製程技術迭代而升級,採用軟體訂閱的授權模式,不同於其他半導體產業,較不易受到景氣循環影響。例如客戶欲從 7nm 升級到 5nm 就必需重新購買一次相應的 EDA 軟體,且每次購買的使用期限約為 2~3 年,到期需再重新購買(採單次購買制而不是續費)。隨半導體製程技術不斷升級,判斷未來 EDA 產品 ASP 將隨之提升,而 Synopsys 近年 EDA 產品佔比也持續提升,預期在未來產品量價均升下,將可帶動公司營收逐年成長。

AI 浪潮驅動晶片新架構與設計的需求提升,EDA 在下個十年將掌握關鍵角色

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Fugle 富果研究團隊 / 清大人社
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