IC設(shè)計(jì)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局及發(fā)展現(xiàn)狀分析2023

• 黃文玉 2023年7月19日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 1336 88
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集成電路設(shè)計(jì)，亦可稱之為超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)(VLSI design)，是指以集成電路、超大規(guī)模集成電路為目標(biāo)的設(shè)計(jì)流程。集成電路設(shè)計(jì)涉及對(duì)電子器件(例如晶體管、電阻器、電容器等)、器件間互連線模型的建立。

根據(jù)《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》消息，IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的去庫(kù)存化問(wèn)題，在2023年上半各應(yīng)用回補(bǔ)急單加持下，多數(shù)IC設(shè)計(jì)業(yè)者的庫(kù)存水位都已降到較合理水準(zhǔn)，不過(guò)IC設(shè)計(jì)下半年雖有升溫但不熱。

集成電路設(shè)計(jì)，亦可稱之為超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)(VLSI design)，是指以集成電路、超大規(guī)模集成電路為目標(biāo)的設(shè)計(jì)流程。集成電路設(shè)計(jì)涉及對(duì)電子器件(例如晶體管、電阻器、電容器等)、器件間互連線模型的建立。所有的器件和互連線都需安置在一塊半導(dǎo)體襯底材料之上，這些組件通過(guò)半導(dǎo)體器件制造工藝(例如光刻等)安置在單一的硅襯底上，從而形成電路。

隨著集成電路的規(guī)模不斷增大，其集成度已經(jīng)達(dá)到深亞微米級(jí)(特征尺寸在130納米以下)，單個(gè)芯片集成的晶體管已經(jīng)接近十億個(gè)。由于其極為復(fù)雜，集成電路設(shè)計(jì)相較簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)常常需要計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)方法學(xué)和技術(shù)手段。集成電路設(shè)計(jì)的研究范圍涵蓋了數(shù)字集成電路中數(shù)字邏輯的優(yōu)化、網(wǎng)表實(shí)現(xiàn)，寄存器傳輸級(jí)硬件描述語(yǔ)言代碼的書寫，邏輯功能的驗(yàn)證、仿真和時(shí)序分析，電路在硬件中連線的分布，模擬集成電路中運(yùn)算放大器、電子濾波器等器件在芯片中的安置和混合信號(hào)的處理。相關(guān)的研究還包括硬件設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)方法學(xué)等，是電機(jī)工程學(xué)和計(jì)算機(jī)工程的一個(gè)子集。

集成電路產(chǎn)業(yè)鏈包括設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)，IP為芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。芯片設(shè)計(jì)位于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游，芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)包括EDA和IP。EDA指電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，是芯片設(shè)計(jì)的工具和輔助性軟件。IP則是在芯片設(shè)計(jì)中那些通過(guò)驗(yàn)證的、可重復(fù)使用的、具有特定功能的宏模塊，可以移植到不同的半導(dǎo)體工藝中。

IC設(shè)計(jì)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局及發(fā)展現(xiàn)狀分析

全球范圍內(nèi)主要的IC設(shè)計(jì)企業(yè)包括高通、博通、英偉達(dá)等，2020年全球前十大IC設(shè)計(jì)公司(Fabless) 收入共計(jì)達(dá)到859.74億美元。若按照全球IC設(shè)計(jì)規(guī)模1279億美元來(lái)算，2020年CR5占比57.3%左右，CR10市占率達(dá)到67.22%，集中度較高。

隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)持續(xù)突破，設(shè)計(jì)和制造占比持續(xù)增長(zhǎng)，2021年數(shù)據(jù)顯示我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)占比達(dá)43.21%，制造領(lǐng)域占比小幅度上升至30.37%，在2020年也已超越封測(cè)銷售額。在邏輯芯片等高端芯片領(lǐng)域，高技術(shù)壁壘背景下，國(guó)產(chǎn)企業(yè)短期內(nèi)仍無(wú)法突破，但隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)逐步在儲(chǔ)存芯片、半導(dǎo)體材料逐步突破，國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，2021年達(dá)3594.3億塊，同比增長(zhǎng)37.5%，加上凈進(jìn)口量，表面國(guó)內(nèi)集成電路需求量近6800億塊。

我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)已形成長(zhǎng)三角、珠三角、京津環(huán)渤海、中西部地區(qū)四大重點(diǎn)區(qū)域，主要原因是靠近電子信息科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心，交通便利，海運(yùn)成本較低，數(shù)據(jù)顯示，2020長(zhǎng)三江和珠三角地區(qū)共占比超7成，其中長(zhǎng)三江占比最高，銷售額達(dá)到1599.7億元，占比為39.5%。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國(guó)IC設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

對(duì)于數(shù)字集成電路來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員更多的是站在高級(jí)抽象層面，即寄存器傳輸級(jí)甚至更高的系統(tǒng)級(jí)(有人也稱之為行為級(jí))，使用硬件描述語(yǔ)言或高級(jí)建模語(yǔ)言來(lái)描述電路的邏輯、時(shí)序功能，而邏輯綜合可以自動(dòng)將寄存器傳輸級(jí)的硬件描述語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為邏輯門級(jí)的網(wǎng)表。對(duì)于簡(jiǎn)單的電路，設(shè)計(jì)人員也可以用硬件描述語(yǔ)言直接描述邏輯門和觸發(fā)器之間的連接情況。網(wǎng)表經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的功能驗(yàn)證、布局、布線，可以產(chǎn)生用于工業(yè)制造的GDSII文件，工廠根據(jù)該文件就可以在晶圓上制造電路。模擬集成電路設(shè)計(jì)涉及了更加復(fù)雜的信號(hào)環(huán)境，對(duì)工程師的經(jīng)驗(yàn)有更高的要求，并且其設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度遠(yuǎn)不及數(shù)字集成電路。

對(duì)于不同的設(shè)計(jì)要求，工程師可以選擇使用半定制設(shè)計(jì)途徑，例如采用可編程邏輯器件(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列等)或基于標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)的專用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件電路;也可以使用全定制設(shè)計(jì)，控制晶體管版圖到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全部細(xì)節(jié)。

我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)產(chǎn)品主要分布在通信、消費(fèi)、計(jì)算機(jī)、多媒體等領(lǐng)域。其中通信領(lǐng)域芯片銷售規(guī)模最大，2020年銷售規(guī)模高達(dá)1647.10億元，占行業(yè)總銷售額的43.12%;隨后消費(fèi)領(lǐng)域芯片銷售規(guī)模以1063.90億元排名第二，占比27.86%。

數(shù)字集成電路可以分為以下基本步驟：系統(tǒng)定義、寄存器傳輸級(jí)設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)。而根據(jù)邏輯的抽象級(jí)別，設(shè)計(jì)又分為系統(tǒng)行為級(jí)、寄存器傳輸級(jí)、邏輯門級(jí)。設(shè)計(jì)人員需要合理地書寫功能代碼、設(shè)置綜合工具、驗(yàn)證邏輯時(shí)序性能、規(guī)劃物理設(shè)計(jì)策略等等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中的特定時(shí)間點(diǎn)，還需要多次進(jìn)行邏輯功能、時(shí)序約束、設(shè)計(jì)規(guī)則方面的檢查、調(diào)試，以確保設(shè)計(jì)的最終成果合乎最初的設(shè)計(jì)收斂目標(biāo)。

隨著超大規(guī)模集成電路的復(fù)雜程度不斷提高，電路制造后的測(cè)試所需的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本也不斷增加。以往，人們將絕大多數(shù)精力放在設(shè)計(jì)本身，而并不考慮之后的測(cè)試，因?yàn)槟菚r(shí)的測(cè)試相對(duì)更為簡(jiǎn)單。近年來(lái)，測(cè)試本身也逐漸成為一個(gè)龐大的課題。

我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)增速迅猛，在集成電路行業(yè)中的比重不斷提升。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)銷售規(guī)模達(dá)4519 億元，同比增長(zhǎng)19.6%。同時(shí)，自2016年，我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)的產(chǎn)值超過(guò)封裝測(cè)試業(yè)，成為集成電路行業(yè)產(chǎn)值第一的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。2011-2021年我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)企業(yè)數(shù)量增長(zhǎng)迅猛，從534家快速上升至2810家。值得注意的是，雖然整體企業(yè)熱度持續(xù)上升，但尖端技術(shù)仍未突破背景下，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇或?qū)?dòng)國(guó)產(chǎn)化突圍可能性增加。

中研普華利用多種獨(dú)創(chuàng)的信息處理技術(shù)，對(duì)市場(chǎng)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、加工、分析、傳遞，為客戶提供一攬子信息解決方案和咨詢服務(wù)，最大限度地降低客戶投資風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)營(yíng)成本，把握投資機(jī)遇，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。想要了解更多最新的專業(yè)分析請(qǐng)點(diǎn)擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2023-2028年中國(guó)IC設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》。

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