2024年全球半导体制造类EDA行业白皮书.pdf

1全球半导体制造类全球半导体制造类EDA行业发展白皮书行业发展白皮书highly confidential,2024弗若斯特沙利文2024年10月2摘要：摘要：EDAEDA工具成半导体行业关键，虚拟晶圆厂迎来发展机遇工具成半导体行业关键，虚拟晶圆厂迎来发展机遇半导体制造类半导体制造类EDAEDA市场发展现状：市场发展现状：全球半导体行业预计随着下游需求的复苏而实现反弹，中国市场受地缘政治及新兴科技的推动，其增速将高于全球。EDA行业是集成电路和全球数字经济的坚实基础，科技革命正推动半导体产业和EDA工具朝着智能化和高效率的方向发展，其作为半导体产业链的关键上游环节，为芯片设计提供电路设计、功能验证、布局布线等核心步骤的支持，同时在晶圆制造过程中提升芯片的制造良率。半导体制造类半导体制造类EDAEDA市场痛点：市场痛点：中美两国的半导体脱钩使科技领域的合作愈发困难，这种情况对中国的半导体制造厂企业产生了巨大的影响，迫使它们必须迅速发展自主技术。随着半导体工艺节点的愈加缩小，以实现更高的集成度，制造工艺的复杂性显著增加，对设备精度和生产技术提出了更高要求。半导体制造类半导体制造类EDAEDA市场市场发展趋势：发展趋势：随着晶体管技术节点尺寸越来越小，开发更小尺寸半导体的工艺成本呈指数增长，利用数字孪生技术可以极大的降低设计和流程优化的试错成本，让试错成本几乎为零。未来建立虚拟晶圆厂，晶圆厂全流程推进数字孪生，已成为行业发展共识。通过虚拟晶圆厂，制造商可以进行各种仿真和优化，以改进工艺参数、减少缺陷率、提高产能和降低成本。3Part1.全球及中国半导体制造现状及主要问题1.1 全球及中国半导体市场规模1.2 全球及中国半导体发展现状1.3 半导体产业链分析1.4 全球及中国半导体制造发展困境1.5 半导体EDA概念及分类1.6 EDA对于半导体产业的价值贡献及重要性分析Part2.全球及中国制造类EDA市场发展现状2.1 半导体制造类EDA工具分类2.2 半导体EDA工具产业链分析2.3 全球半导体制造类EDA行业市场规模2.4 中国半导体制造类EDA行业市场规模2.5 全球半导体制造类EDA市场规模，按工具类型分TCAD、OPC及其他2.6 中国半导体制造类EDA市场规模，按工具类型分TCAD、OPC及其他目录目录42.7 半导体制造类EDA行业壁垒2.8 半导体制造类EDA行业发展驱动因素2.9 中国半导体制造类EDA竞争格局2.10 案例分析-新思科技2.11 案例分析-培风图南2.12 案例分析-广立微2.13 案例分析-概伦电子Part3.全球及中国虚拟晶圆厂发展现状及趋势3.1 半导体制造类EDA未来发展趋势3.2 数字孪生技术及虚拟晶圆厂的定义及发展现状3.3 虚拟晶圆厂在半导体行业的应用与优势3.4 虚拟晶圆厂未来市场规模及预测3.5 虚拟晶圆厂典型应用案例3.6 虚拟晶圆厂未来发展趋势目录目录55Professional and Balanced Market Insights研究方法研究方法我们的调研手段多样且科学合理，包括供给端一手资料、需求端一手资料以及行业层面二手资料我们的调研手段多样且科学合理，包括供给端一手资料、需求端一手资料以及行业层面二手资料需需求求端端一一手手资资料料供供给给端端一一手手资资料料行行业业层层面面二二手手资资料料反复交叉验证反复交叉验证建立合理的数据模型建立合理的数据模型达到定性与定量指标达到定性与定量指标均衡观点均衡观点 根据项目需求根据项目需求，采用定量结合定性的方式进行多层次多维度的市场研究采用定量结合定性的方式进行多层次多维度的市场研究 定量研究用于形成对客户需求定量研究用于形成对客户需求、关键决策因素关键决策因素、使用行为习惯的基本假设使用行为习惯的基本假设，并在大样本的支持下进行量化分析并在大样本的支持下进行量化分析 定性研究用于对量化研究得到的初步结论进行测试定性研究用于对量化研究得到的初步结论进行测试，并在这个基础上进行深挖并在这个基础上进行深挖，以找出现有客户群体的显性和隐形特征以找出现有客户群体的显性和隐形特征，以及潜在客户群体的痛点和诉求以及潜在客户群体的痛点和诉求 最终在定性和定量工具的帮助最终在定性和定量工具的帮助，结合沙利文对客户群体所在市场的理解结合沙利文对客户群体所在市场的理解，沙利文团队将会给出对应的市场观点沙利文团队将会给出对应的市场观点供给端一手资料供给端一手资料行业领先玩家动态跟踪专家网络实时跟访上游厂商一线访谈需求端一手资料需求端一手资料 下游典型玩家实时调研 下游玩家初步访谈 下游玩家深度访谈 下游玩家焦点小组访谈行业层面二手资料行业层面二手资料 行业报告、白皮书资源 企业年报及公开报道数据库 政府及行业协会发布数据库66名词解释名词解释 EDA：即电子设计自动化（Electronic Design Automation），利用计算机辅助，来完成超大规模集成电路片的设计、制造、封测的大型工业软件。IRDS：国际设备和系统路线图（International Roadmap for Devices and Systems），它是半导体行业中用于指导电子设备和系统未来发展的预测性文件。IRDS是ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors，国际半导体技术路线图）的继承者，其目标是识别与设备、系统及其相关技术有关的关键趋势，生成一个15年的路线图，确定通用设备和系统的需要、挑战、潜在解决方案和创新机会，并通过协作活动如IEEE会议和路线图研讨会等，鼓励全球范围内的相关活动。IC设计设计/芯片设计：芯片设计：包括电路功能设计、结构设计、电路设计及仿真、版图设计和验证，以及后续处理过程等流程的集成电路设计过程。工艺制程工艺制程：指集成电路内电路的线宽；线宽越小，工艺制程越先进，精度越高。仿真仿真：使用数学模型来对电子电路的真实行为进行模拟的工程方法。TCAD：计算机辅助设计工具（Technology Computer Aided Design），用于半导体工艺和器件模拟。它广泛应用于集成电路设计和模拟领域，帮助工程师模拟和分析半导体器件的物理特性和电路性能。TCAD工具可以模拟工艺流程、器件结构以及电学行为，进而预测器件在不同条件下的性能表现。OPC：光学邻近校正（Optical Proximity Correction），是一种在半导体器件生产过程中使用的光刻增强技术。OPC的主要作用是修正由于光学衍射效应导致的图形畸变，以确保在晶圆上生产的电路图案与原始设计保持一致。PDK：工艺设计套件（Process Design Kit）是为集成电路设计而提供的完整工艺文件集合，包含了版图图层、器件仿真模型、版图验证规则、可变参数单元等信息是沟通设计公司、品圆制造厂与EDA公司的桥梁。DFM：可制造性设计（Design for Manufacturability），是半导体行业中一种重要的设计理念和方法。DFM的核心目标是在芯片设计阶段就考虑和优化生产工艺的可行性，以提高芯片的制造良率、可靠性和成本效益。MDP：掩膜数据准备（Mask Data Preparation），是半导体制造过程中的一个关键步骤，它涉及到将设计图形转换成可用于掩膜制造的数据格式。MDP流程包括数据格式转换、数据优化、掩膜规则检查（Mask Rule Checking,MRC）、邻近效应修正（Proximity Effect Correction,PEC）、工作台处理、层操作和数据尺寸调整等步骤，以确保数据满足掩膜制造的精度和质量要求。Fabless：无晶圆厂的集成电路企业经营模式，采用该模式的厂商仅进行芯片的设计、研发、应用和销售，而将晶圆制造、封装和测试外包给专业的晶圆制造、封装和测试厂商。Foundry：晶圆代工厂专注于晶圆代工领域，代工厂商承接芯片设计企业委外订单，并形成规模效应，此类企业投资规模较大，维持生产线正常运作的经营成本较高；OSAT（OutsourcedSemiconductorAssemblyand Testing，外包半导体封装和测试）则专注于封装测试环节。模拟集成电路模拟集成电路：处理连续性模抑信号的集成电路芯片；模拟信号是指用电参数（电流/电压）来模拟其他自然物理量形成的连续性电信号。数字集成电路数字集成电路：基于数字逻辑设计和运行的，用于处理数字信号（0/1）的集成电路。数字孪生数字孪生（Digital Twins）：将物理实体物理实体与其数字表示数字表示相结合的概念。它是通过创建虚拟模型虚拟模型来模拟模拟、分析和优化分析和优化物理实体的行为和性能行为和性能。虚拟晶圆厂虚拟晶圆厂：基于计算机模拟和数字孪生技术的概念，用于模拟和优化半导体晶圆制造过程。它是将实际晶圆制造工厂的物理实体和操作转化为数字模型的虚拟表示。701.全球及中国半导体制造现状及主要问题全球及中国半导体制造现状及主要问题02.全球及中国制造类全球及中国制造类EDAEDA市场发展现状市场发展现状04.附录附录03.全球及中国虚拟晶圆厂发展现状及趋势全球及中国虚拟晶圆厂发展现状及趋势8全球半导体行业预计随着下游需求的复苏而实现反弹全球半导体行业预计随着下游需求的复苏而实现反弹，中国市场受自主创新及新兴科技的推动中国市场受自主创新及新兴科技的推动，其其增速将高于全球增速将高于全球资料来源:Choice,专家访谈，弗若斯特沙利文CAGR2019-20232024-2028E中国1.4%14.9%全球6.0%10.2%关键洞察关键洞察全球及中国半导体市场规模全球及中国半导体市场规模，2019-2028E全球半导体市场中国半导体市场单位：亿美元 按销售额统计 全球市场看，2019-2023年，市场 规 模 从 4110 亿 美 元 增 长 至5184.5亿美元。2020年因疫情的爆发，影响了消费大国的购买力，进而影响了半导体产业的营收表现。受通货膨胀和终端市场需求疲软，2023年全球半导体市场经历下滑，但年底市场迎来反弹，2024年市场将强势反弹年市场将强势反弹，预计预计2024年有望达到年有望达到5764.5亿美元亿美元，2024-2028年年复合增速预估为10.2%。面对全球市场的波动和地缘政治的紧张局势，中国半导体行业的需求持续增长，促使中国加快自促使中国加快自主创新和国产替代的步伐主创新和国产替代的步伐。同时，随着物联网、人工智能等新兴技术的发展，进一步推动半导体行业的发展。预计到预计到2028年年，中国中国半导体市场的规模有望增至半导体市场的规模有望增至2990.3亿美元亿美元，预计年均复合增预计年均复合增长率将达到长率将达到14.9%，显示出强劲的增长势头和市场潜力。1,432.41,392.81,877.41,863.01,515.71,715.81,957.72,241.62,582.32,990.34,110.04,007.15,400.75,864.75,184.55,764.56,376.37,071.37,809.48,508.9201920202021202220232024E2025E2026E2027E2028E9EDA行业是集成电路和全球数字经济的坚实基础行业是集成电路和全球数字经济的坚实基础，科技革命正推动半导体产业和科技革命正推动半导体产业和EDA工具朝着智能化工具朝着智能化和高效率的方向发展和高效率的方向发展资料来源:IC World，SEMI数据半导体行业观察，弗若斯特沙利文年产值年产值几十万亿几十万亿美元美元年产值年产值几万亿几万亿美元美元电子系统半导体制造半导体设备EDAEDA软件软件娱乐、软件、网络、电商、传媒、大数据等数字经济年产值年产值几千亿几千亿美元美元年产值年产值几百亿几百亿美元美元年产值年产值100100亿亿美元美元vEDA技术因其强大的杠杆作用技术因其强大的杠杆作用，被视为集成电路产业乃至全球数字经济的基石被视为集成电路产业乃至全球数字经济的基石。据SEMI数据统计，2022年全球EDA软件行业市场规模约为134.47亿美元亿美元，支撑着数千亿美元的半导体产业以及数万亿美元的数字经济。作为芯片设计不可作为芯片设计不可或缺的工具或缺的工具，EDA技术成为半导体产业链中的关键赋能者技术成为半导体产业链中的关键赋能者。半导体产业链的倒金字塔结构半导体产业链的倒金字塔结构科技对半导体及科技对半导体及EDAEDA的影响的影响汽车汽车智能手机智能手机自动自动驾驶驾驶汽车汽车PCPC服务器服务器人工人工智能智能2013物联网物联网5G5G通讯通讯数据中心数据中心2019现在关键洞察关键洞察v关键洞察关键洞察科技革命正驱动半导体科技革命正驱动半导体产业以及产业以及EDA工具向智能化工具向智能化、高效化发展高效化发展。技术的蓬勃发展，如智能设备、人工智能、数据中心、物联网（IoT）和自动驾驶汽车，正激发对高性能半导体的日益增长的需求。半导体产业的繁荣与半导体产业的繁荣与EDA工具的工具的进步相互促进进步相互促进，共同推动整个行业向前发展共同推动整个行业向前发展。机器人机器人10EDA作为半导体产业链的关键上游环节作为半导体产业链的关键上游环节，为芯片设计提供电路设计为芯片设计提供电路设计、功能验证功能验证、布局布线等核心步骤布局布线等核心步骤的支持的支持，为晶圆制造环节的良率和效率提供了有效保障为晶圆制造环节的良率和效率提供了有效保障，并确保在封测环节完成最终的设计验证并确保在封测环节完成最终的设计验证上游支撑上游支撑中游制造中游制造下游应用下游应用EDAEDA位于集成电路产业链上游支撑位位于集成电路产业链上游支撑位资料来源:公开资料，弗若斯特沙利文EDAEDA集成电路设计集成电路设计半导体半导体IPIP集成电路制造集成电路制造集成电路封测集成电路封测航空航天航空航天汽车电子汽车电子物联网物联网消费电子消费电子技术服务技术服务：电路分析，布图分析，IP 授权软件工具软件工具：EDA设备设备：光刻机，刻蚀机，涂胶显影机，CVD，PVD，离子注入机，探针机等材料材料：硅片，光刻胶，掩模板，特种电子气体，化学试剂，抛光材料设计设计：规格定制，硬件语言描述，仿制模拟验证，逻辑合成，电路检测模拟验证，电路布局与环绕生产生产：加工工艺将版图结构转移到晶圆上，形成立体化电路，提升芯片的制造提升芯片的制造良率良率封装封装：对IC进行封装保护，管脚印出，形成芯片产品测试测试：贯穿IC制造的全流程，主要包括设计验证，过程工艺控制检验，成品测试等工业产品工业产品：机器人，工控设备，汽车电子，生物医疗，航空航天消费电子产品消费电子产品：可穿戴设备，无人机，人工智能，智能家居，电源计算机相关产品计算机相关产品：CPU，GPU，存储，显示，网络设备通信周边产品通信周边产品：卫星，基站，手机，线缆11半导体制造业面临挑战半导体制造业面临挑战，制造类制造类EDA技术是关键突破口技术是关键突破口，TCAD软件作为核心工具较为重要；未来软件作为核心工具较为重要；未来，虚虚拟晶圆厂将成为推动行业发展的有效策略拟晶圆厂将成为推动行业发展的有效策略资料来源：公开资料、专家访谈,弗若斯特沙利文1、半导体制造业在生产与制造的发展困境、半导体制造业在生产与制造的发展困境封测封测制造制造设计设计装备装备生产生产装备和生产在半导体行业面临最大短板装备和生产在半导体行业面临最大短板高端设备和材料依赖进口：高端设备和材料依赖进口：高端光刻机（EUV)、高端光刻胶、EDA工具等关键半导体设备和材料国产化率低，高端芯片依赖进口；研发投入及创新不足研发投入及创新不足：国际厂商研发投入比例大，而我国投入相对较少；此外摩尔定律要求每18个月晶体管数量翻倍，技术水平面临挑战；核心技术缺乏：核心技术缺乏：半导体产业为高度技术密集型行业，核心技术方面存在缺口；产业链不完善产业链不完善：我国在半导体产业链在设计和封测方面有所突破，但在材料、设备、软件等上游环节仍存在短板，尤其先进工艺制程方面。制造类制造类EDAEDA是解决半导体制造业困境的关键技术手段是解决半导体制造业困境的关键技术手段缩短产品上市时间：缩短产品上市时间：制造类EDA通过优化流程，减少工艺开发设计迭代次数，加快从设计到生产的转换速度；减少试错成本减少试错成本：制造类EDA工具在确保逻辑功能准确性的前提下，利用先进的模拟和分析技术，对特定半导体工艺的性能、功耗和成本进行多维度评估和优化；提高量产良率提高量产良率:通过精确的器件建模和工艺仿真，优化过程中的关键残烛，减少制造缺陷；提升产业竞争力提升产业竞争力：通过提高设计和生产的效率，降低研发和生产成本，增强企业的市场竞争力。中美两国的脱钩使科技领域的合作愈发困难中美两国的脱钩使科技领域的合作愈发困难，这种情况对中国的半导体制造厂企业产生了巨大的影响，迫使中国企业必须迅速自主发展技术，以应对国内IRDSIRDS（InternationalInternational RoadmapRoadmap forfor DevicesDevices andand SystemsSystems）技术路线的缺失技术路线的缺失。在集成电路EDA核心领域，传统TCAD软件面临挑战，尤其是在3-14纳米技术节点，需要考虑量子效应等因素。同时，传统的半导体工艺技术在稳定性和标准化程度较高，导致不同晶圆代工厂生产的产品在性能和质量上趋于一致，进而导致市场上出现同质化竞争的现象。目前中国正积极投资建设半导体制造工厂目前中国正积极投资建设半导体制造工厂，以满足国内外市场对芯片不断增长的需求以满足国内外市场对芯片不断增长的需求。面对禁运等外部制约，中国半导体制造业的发展遭遇了技术获取的瓶颈。然而，TCAD软件在这一背景下尤为重要，先进工艺的开发非常依赖TCAD,为企业提供了一个强大的仿真工具，以预测和优化工艺参数，即便在缺乏完整国际路线图（IRDS）指导的情况下，也能加速工艺的研发进程，并有效降低研发成本。TCADTCAD不仅是中国半导体制造业应对当前挑战的关键不仅是中国半导体制造业应对当前挑战的关键，也是推动产业创新和提升竞争力的突破口也是推动产业创新和提升竞争力的突破口。2、中美关系对半导体制造业格局产生影响、中美关系对半导体制造业格局产生影响3、晶圆生产过程中存在挑战、晶圆生产过程中存在挑战晶圆生产过程中，工艺开发、良率控制和成本效率问晶圆生产过程中，工艺开发、良率控制和成本效率问题也是中国半导体制造行业面临的重要挑战题也是中国半导体制造行业面临的重要挑战。工艺开发需要大量的时间和资源，而良率直接影响了生产效率和成本。未来，虚拟晶圆厂可能成为解决这些问题的有效手段，虚拟晶圆厂可能成为解决这些问题的有效手段。虚拟晶圆厂是一种基于计算机仿真的晶圆生产模型，它可以模拟整个晶圆生产过程，预测工艺参数，优化生产流程，从而提高良率，降低成本，加速产品上市。12EDA贯穿于设计贯穿于设计、制造制造、封测等环节封测等环节，是集成电路行业的基石；受是集成电路行业的基石；受BIS出口管制出口管制，中国中国EDA工具需寻求工具需寻求多元化发展路径多元化发展路径资料来源:公开资料，弗若斯特沙利文半导体器件/制造工艺设计集成电路制造工艺平台开发阶段集成电路设计集成电路制造晶圆生产阶段器件建模器件建模及验证及验证单元库建库电路设计电路仿真及验证电路仿真及验证物理实现集成电路制造集成电路制造类EDA集成电路设计类EDA集成电路制造类EDA 电子设计自动化电子设计自动化（Electronic Design Automation）:作为集成电路产业的核心赋能工具，通过计算机软件实现对大规模集成电路设计、仿真和验证流程的全面优化，成为该产业的基石性支撑。EDA工具主要分为制造类EDA及设计类EDA。EDA概念概念EDA在集成电路流程的支撑关系在集成电路流程的支撑关系EDA工具分类工具分类设计类设计类EDA 制造类制造类EDA 按设计类型按设计类型晶圆生产阶段晶圆生产阶段工艺平台开发工艺平台开发半导体器件/制造工艺设计器件建模PDK生成及验证按设计应用按设计应用模拟芯片微处理器芯片逻辑芯片存储器芯片集成电路制造数字设计（分为前端设计与后端设计）模拟设计封装设计EDA 分类分类 晶圆厂依赖现有晶圆厂依赖现有EDAEDA工具工具中国的集成电路设计在很大程度上依赖于欧美系工具，尤其大型晶圆厂企业对现有EDA工具及其库存的依赖性极高。若工具一旦供应中断，中国EDA工具的替代不足可能对半导体产业链产生负面影响。国际出口管制国际出口管制美 国 商 务 部 工 业 与 安 全 局（BIS）实施的出口管制新规对EDA工具的出口进行了限制，由此对中国的EDA领域，特别是对先进工艺节点（EDA工具）的支持受到影响。技术自主化技术自主化制造类EDA工具作为半导体产业链的起点，需要与半导体工艺节点的持续进步相匹配。EDA工具需要不断更新，加大研发投入，推动国产化进程，减少对外部供应的依赖。面对美国面对美国BISBIS出口管制，需寻求创新的解决策略和多元化发展路径出口管制，需寻求创新的解决策略和多元化发展路径 工艺优化工艺优化工艺优化是提升生产效率、确保产品质量、控制成本以及加快市场响应速度的关键。因此，制造类工具必须不断优化其工艺流程，以增强竞争力并满足日益增长的市场需求。工艺平台开发晶圆厂和集成器件制造商(IDM)为行业的核心驱动力，负责集成电路器件及其制造工艺的设计，设计完成后通过工艺设计套件(PDK)或标准单元库等途径，将这些资源提供给集成电路设计企业，以支持其后续的设计和开发工作。集成电路设计设计企业根据晶圆厂提供的模型进行电路设计，并对结果进行电路仿真和验证。多次优化和仿真后进行物理实现，并交付给晶圆厂进行制造。集成电路制造晶圆厂根据物理实现后的设计文件来完成制造工作。如果制造结果不符合要求，可能需要对工艺平台进行调整和优化，并重新设计改进。集成电路封测面向芯片封装环节的设计、仿真、验证工具，随着芯片先进封装技术发展以及摩尔定律往前推进，封装形式走向高密度、高集成及微小化。EDAEDA应用于完整的集成电路全流程应用于完整的集成电路全流程集成电路封装集成电路封装PDKPDK集成电路设计类EDA13EDA在半导体产业中的作用不可或缺在半导体产业中的作用不可或缺，随着半导体制程技术向纳米精度演进随着半导体制程技术向纳米精度演进，制造类制造类EDA核心价值将核心价值将更加凸显更加凸显资料来源:公开资料，弗若斯特沙利文 设计设计、制造制造、封测及封测及EDAEDA技术共同构筑了半导体产业生态技术共同构筑了半导体产业生态。EDA不只是软件，还是集成电路设计、制造、封装流程的基石。在此过程中，EDA 厂商、集成电路设计、制造及封测厂商相互协作，持续的沟通和优化，形成双向反馈循环。EDA 技术的进步正推动集成电路制造效率的显著提升，如制造类制造类EDAEDA工具中工具中，TCADTCAD是是EDAEDA软件的核心底层软件的核心底层，其在先进研发节点上不可或缺其在先进研发节点上不可或缺。EDA 厂商通过与集成电路厂商的紧密合作，及时捕捉行业动态和需求变化，从而开发出更先进的工具，为蓬勃发展的半导体市场提供坚实支撑。EDA产业链生态产业链生态制造类制造类EDA的核心价值的核心价值.制造类制造类EDA提升良率提升良率提升工艺提升工艺控制精度控制精度成本更优成本更优实现制造实现制造创新创新随着半导体制程技术向纳米级精度演进制造类制造类EDAEDA核心价值凸显 在2024年3月，台积电与新思科技成功集成了英伟达的cuLitho技术，实现了与现有软件、制造工艺和系统集成的协同，旨在加速下一代高端半导体芯片的制造进程。新思科技作为EDA厂商，在英伟达cuLitho软件库运行的Proteus光学邻近矫正软件大大加快了工作量。同时，英伟达开发了生成式人工智能算法，通过生成式AI技术，最终将整个光学临近矫正光学临近矫正（OPCOPC）过程加快两倍。案例表明案例表明，半导体行业在当代技术演进中具备核心地位半导体行业在当代技术演进中具备核心地位，凸显了凸显了EDAEDA技术在推技术在推动半导体产业发展中具备核心价值动半导体产业发展中具备核心价值，并对半导体行业发展有重大贡献并对半导体行业发展有重大贡献。案例说明案例说明关键洞察关键洞察EDAEDA厂商厂商集成电路设计厂商集成电路设计厂商集成电路制造厂商集成电路制造厂商设计类设计类EDAEDAEDAEDA使用需求使用需求工艺工艺平台开发需求平台开发需求制造制造类类EDAEDA如：如：TCADTCAD是是EDAEDA软件的软件的核心底层核心底层集成电路版图集成电路版图代工并反馈数据代工并反馈数据集成电路封测厂商集成电路封测厂商设计类设计类EDAEDA封装验证需求封装验证需求1401.全球及中国半导体制造现状及主要问题全球及中国半导体制造现状及主要问题02.全球及中国制造类全球及中国制造类EDAEDA市场发展现状市场发展现状04.附录附录03.全球及中国虚拟晶圆厂发展现状及趋势全球及中国虚拟晶圆厂发展现状及趋势15制造类制造类EDA工具主要用于工艺平台开发阶段及晶圆生产阶段，应用于器件建模及工艺设计等，满足先工具主要用于工艺平台开发阶段及晶圆生产阶段，应用于器件建模及工艺设计等，满足先进工艺节点需求进工艺节点需求资料来源:公开资料，弗若斯特沙利文制造类制造类EDAEDA关注点关注点晶圆生产制造阶段晶圆生产制造阶段制造优化、验证制造优化、验证支撑的主要阶段支撑的主要阶段细分门类细分门类对应的关键环节对应的关键环节工艺平台开发阶段工艺平台开发阶段半导体器件和制造工艺设计、验证半导体器件和制造工艺设计、验证半导体器件/制造工艺设计器件建模PDK生成及验证环节工艺与器件仿真工具（TCAD）器件建模及验证工具工艺设计套件工具（PDK）集成电路制造环节光学邻近校正工具（OPC）光罩数据准备（MDP)可制造性设计（DFM）良率控制工具参数提取技术、支持器件模型的丰富度、仿真引擎、良率分析。制造类制造类EDAEDA功能功能主要用于器件建模、工艺设计，包括各类器件建模工具、电路工艺设计、支持器件模型的丰富度、仿真引擎。TCADTCAD是工艺平台开发阶段的核心工具是工艺平台开发阶段的核心工具 OPCOPC是晶圆生产阶段的核心工具是晶圆生产阶段的核心工具制造类工具分类制造类工具分类16中游中游上游上游下游下游EDAEDA工具（包括设计类及制造类）工具（包括设计类及制造类）芯片设计芯片设计芯片制造芯片制造芯片封测芯片封测半导体半导体EDA工具上游主要包括硬件设备工具上游主要包括硬件设备、操作系统操作系统、开发工具及其他辅助性软件开发工具及其他辅助性软件，中游为中游为EDA工具企工具企业；下游主要包括芯片设计业；下游主要包括芯片设计、制造及封测企业制造及封测企业辅助性软件辅助性软件开发工具开发工具操作系统操作系统硬件设备硬件设备EDAEDA工具产业链工具产业链EDA全产业链涵盖了从设计设计、制造及封测制造及封测的各个环节，具体包括数字设计数字设计（前端设计前端设计、后端设计后端设计）、模拟模拟ICIC设计设计、生产制造及芯片分析服务生产制造及芯片分析服务，整个产业链通过EDA工具和服务相互连接，形成一个完整的生态系统，支持半导体行业从概念到产品的整个开发过程。主要以国际头部企业为主，本土企业尚处于成长期。资料来源:公开资料，弗若斯特沙利文计算能力计算能力：EDA工具需要强大的计算能力处理复杂的设计和仿真任务存储能力存储能力：设计数据和仿真结果较庞大，需要高速、大容量的存储系统来存储和快速访问图形处理图形处理:图形界面和3D可视化的需求，高性能的图形处理单元（GPU）必不可少稳定性稳定性：操作系统的稳定确保EDA工具长时间运行设计和仿真任务时不会宕机兼容性兼容性：操作系统需要与硬件设备和EDA软件兼容，确保组件无缝协作安全性安全性:设计数据具有高价值和敏感性，操作系统需要提供强大的安全机制来保护数据不被未授权访问编辑语言和库编辑语言和库：开发工具提供了编程语言和库，使开发者能够编写和调试EDA软件自动化测试工具自动化测试工具：为了确保EDA工具的质量和可靠性，开发工具还包括自动化测试框架和工具，用于测试软件的功能和性能数据管理数据管理：帮助管理和分析设计数据，提升设计效率性能分析性能分析：如仿真和验证工具，优化设计性能可视化工具可视化工具:提供3D可视化和图形界面，帮助直观理解全球角度看，世界集成电路结构占比大约为（设计：制造：封测）3：4：3；中国市场集成电路结构占比大约为（设计：制造：封测）4：3：3。17半导体制造类半导体制造类EDAEDA产业链形成了从软硬件到高端工艺解决方案的完整生态系统产业链形成了从软硬件到高端工艺解决方案的完整生态系统产业链上游主要包括硬件设备、操作系统、开发工具及其他辅助性软件供应商。中国尚未形成利好基础软件开发商发展的产业链环境，且基础软件开发商核心技术及开发经验缺乏，Windows操作系统与Intel CPU所组成的Wintel联盟长期垄断了桌面级市场。目前国内桌面操作系统市场上Windows、OS X仍处于主导地位，2023年两者合计占据国内86.7%的市场份额，Linux仅占据1.9%的市场份额。产业链上游产业链上游-国际巨头垄断，国产系统占比小国际巨头垄断，国产系统占比小Synopsys与Cadence产品线高度重合，两家特点都是EDA全 工 具 链。但 Synopsys 体 量 大 于 Cadence，原 因 是Synopsys是EDA+IP。Cadence主要为设计类EDA，制造类EDA较少，其有OPC工具，但没有TACD,Synopsys有TCAD和OPC。西门子及Ansys的设计类EDA偏多。本土厂商中制造类EDA全品类的厂商是培风图南，其他厂商制造类EDA局部点工具技术领先。产业链中游产业链中游产业链下游产业链下游垂直整合模式垂直整合模式芯片设计芯片设计晶圆制造晶圆制造封装测试封装测试Fabless Fabless 模式模式Foundry Foundry 模式模式OSAT OSAT 模式模式IDM IDM 模式（芯片设计模式（芯片设计+晶圆制造晶圆制造+封装测试）封装测试）主要以本土创新企业为主拥有特定领域全流程，在局部领域技术领先点工具为主要产品的企业在EDA工具的广泛范畴内，致力于开发特定的点工具国际梯队组成拥有完整的、有总体优势的全流程产品，在部分领域有绝对优势全球全球 中国中国 国际行业领先国际行业领先本土创新先锋本土创新先锋细分市场专注细分市场专注中国在芯片设计领域已经取得一定成就，受先进技术节点等多因素，在晶圆制造技术的差距和挑战更大，而制造类EDA工具在仿真软件及工艺开发上发挥至关重要的作用，助力缩小技术差距。集成电路集成电路产业链垂直分工产业链垂直分工模式模式资料来源:专家访谈，Statcounter，弗若斯特沙利文68.3%18.7%3.0%3.4%6.6%WindowsOS XChrome OS其他Linux80.8%11.4%1.9%5.9%WindowsOS XLinux其他18制造类制造类EDA是实现高效生产的关键是实现高效生产的关键，其在提升生产效率其在提升生产效率、确保设计可制造性以及优化良率方面的作用确保设计可制造性以及优化良率方面的作用日益突出日益突出资料来源:专家访谈，弗若斯特沙利文关键洞察关键洞察全球制造类全球制造类EDAEDA市场规模市场规模，2019-2028E制造类EDA单位：亿美元 在EDA市场中，设计类EDA由于其在产品创新初期的核心作用而占据显著的市场份额。然而，随着半导体技术的演进和制程工艺的复杂化，制造类制造类EDA正成为市场增长的关键驱动力正成为市场增长的关键驱动力。其在提升生产效率、确保设计可制造性以及优化良率方面的作用发挥着至关重要的作用。从全球市场来看，2023年全球制造类EDA市场规模达到18.1亿美元。因近年来制造工艺对半导体行业的影响越来越大，2019-2023年年均复合增长率达到16.9%。未来，随着工艺节点的持续缩小，制造过程中的挑战增加，需要更精确的制造类EDA来应对。预计到2028年，市场规模将增至33.7亿美元，市场将呈现稳步增长的趋势。+16.9%+13.3%CAGR9.711.312.915.418.120.423.226.830.133.7201920202021202220232024E2025E2026E2027E2028E行业专家：行业专家：“目前以设计类EDA为主，制造类EDA市场偏小。但全球制造类EDA需求增长相对稳定。”19在中美贸易紧张局势的背景下在中美贸易紧张局势的背景下，中国政府显著加大对制造类中国政府显著加大对制造类EDA工具的扶持工具的扶持，未来未来EDA市场将迎来新市场将迎来新的增长机遇的增长机遇资料来源:专家访谈，弗若斯特沙利文关键洞察关键洞察中国制造类中国制造类EDAEDA市场规模市场规模，2019-2028E制造类EDA单位：亿元 制造类EDA是小而美的市场，但以其专业化和精细化的特点赋予了它在半导体产业链中不可或缺的重要性。过去几年包括未来，世界各地晶圆厂的建设步伐显著加快，尤其中国占据主要市场，并且已有大量半导体制造公司相继建成并投入运营。自2018年中美贸易以来，中国企业陆续受到美国制裁。2022年8月，BIS对EDA软件等关键技术实施新的出口管制，因此对中国本土EDA产业形成了刺激，国产EDA工具的自主研发和应用的重要性愈发凸显。同时，随着半导体工艺节点的持续微缩，中国政府对制造类EDA工具的发展给予了高度重视，以支持先进工艺的设计和验证。预计2028年，中国制造类EDA市场将达到42.2亿元，年均复合增长率为21.2%。因中国对半导体产业的需求不断增加，年均复合增长率高于全球水平。+30.5%+21.2%CAGR5.47.69.212.615.719.623.629.035.942.2201920202021202220232024E2025E2026E2027E2028E行业专家：行业专家：“中国有大量半导体制造厂已经建成并投产，其他地区没有那么多投产的企业，中国占了全球的大头。按厂的数量看，大部分新厂建在中国。从而导致制造类EDA增长快于设计类EDA,中国制造类EDA增速快于全球。”20随着半导体工艺节点的缩小，随着半导体工艺节点的缩小，TCAD和和OPC工具在集成电路设计和制造领域的关键作用日益凸显工具在集成电路设计和制造领域的关键作用日益凸显资料来源:专家访谈，弗若斯特沙利文关键洞察关键洞察全球制造类全球制造类EDA市场规模，按工具类型分市场规模，按工具类型分TCAD、OPC及其他，及其他，2019-2028E单位：亿美元TCADCAGR2019-20232024-2028ETCAD20.3%16.1%OPC20.8%16.2%其他工具11.6%7.2%OPC其他工具 自2000年代以来，全球对高性能计算、移动设备和网络技术的需求激增，TCAD和OPC工具在设计和制造过程中的作用变得越来越关键。早在20世纪90年代，美国的EDA公司如Cadence、Synopsys等开始提供先进的TCAD和OPC解决方案，并在全球范围内推广。在亚洲，特别是日本、韩国和中国，TCAD和OPC工具的应用也逐渐普及。随着工艺节点的缩小，集成电路的设计变得更加复杂，TCAD和OPC等制造类EDA的重要性将进一步上升，它们是实现高效生产和设计可制造性的关键。不断迭代的不断迭代的TCAD和和OPC工具也会工具也会持续推动半导体行业的发展持续推动半导体行业的发展，并随着半导体行业体量的扩大而实现市场规模的持续增长。预计2028年TCAD的全球市场规模将达到5.7亿美元，2024至2028年年均复合增长率预计为16.1%。OPC预计在2028年增长到18.6亿美元，年均复合增长率达到16.2%。4.44.85.26.16.87.17.48.08.59.34.15.05.97.18.710.212.014.316.518.61.82.22.63.13.84.45.15.71.320191.520202