IC設(shè)計行業(yè)發(fā)展分析：我國集成電路的設(shè)計占比持續(xù)增長

• 黃文玉 2023年9月19日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會 1265 82
• 繁體

集成電路設(shè)計最常使用的襯底材料是硅。設(shè)計人員會使用技術(shù)手段將硅襯底上各個器件之間相互電隔離，以控制整個芯片上各個器件之間的導(dǎo)電性能。

IC設(shè)計，集成電路設(shè)計，亦可稱之為超大規(guī)模集成電路設(shè)計，是指以集成電路、超大規(guī)模集成電路為目標(biāo)的設(shè)計流程。集成電路設(shè)計涉及對電子器件(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。

集成電路設(shè)計最常使用的襯底材料是硅。設(shè)計人員會使用技術(shù)手段將硅襯底上各個器件之間相互電隔離，以控制整個芯片上各個器件之間的導(dǎo)電性能。PN結(jié)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管等組成了集成電路器件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而由后者構(gòu)成的互補式金屬氧化物半導(dǎo)體則憑借其低靜態(tài)功耗、高集成度的優(yōu)點成為數(shù)字集成電路中邏輯門的基礎(chǔ)構(gòu)造。設(shè)計人員需要考慮晶體管、互連線的能量耗散，這一點與以往由分立電子器件開始構(gòu)建電路不同，這是因為集成電路的所有器件都集成在一塊硅片上。金屬互連線的電遷移以及靜電放電對于微芯片上的器件通常有害，因此也是集成電路設(shè)計需要關(guān)注的課題。

半導(dǎo)體行業(yè)的分工環(huán)節(jié)主要包括設(shè)計、制造和封測。部分企業(yè)采用IDM模式，即公司可自行完成從設(shè)計到封測的所有環(huán)節(jié);部分企業(yè)專注于單獨一個環(huán)節(jié)，即Fabless(無工廠芯片供應(yīng)商)+Foundry(代工廠)+OSAT(委外封測代工)模式。

IC設(shè)計行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀及競爭格局分析

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(特征尺寸在130納米以下)，單個芯片集成的晶體管已經(jīng)接近十億個。由于其極為復(fù)雜，集成電路設(shè)計相較簡單電路設(shè)計常常需要計算機輔助的設(shè)計方法學(xué)和技術(shù)手段。集成電路設(shè)計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)表實現(xiàn)，寄存器傳輸級硬件描述語言代碼的書寫，邏輯功能的驗證、仿真和時序分析，電路在硬件中連線的分布，模擬集成電路中運算放大器、電子濾波器等器件在芯片中的安置和混合信號的處理。相關(guān)的研究還包括硬件設(shè)計的電子設(shè)計自動化(EDA)、計算機輔助設(shè)計(CAD)方法學(xué)等，是電機工程學(xué)和計算機工程的一個子集。

數(shù)據(jù)顯示，2019年我國集成電路設(shè)計實現(xiàn)銷售收入為3063.5億元，同比增長21.6%，2012-2019年復(fù)合增長率為25.6%，已超過同期全球行業(yè)增長率。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，我國集成電路設(shè)計行業(yè)銷售額占我國集成電路產(chǎn)業(yè)的比重穩(wěn)步增加，由2011年的27.22%提升至2019年的40.51%，行業(yè)發(fā)展增速明顯。企業(yè)數(shù)量方面，2012-2019年我國IC設(shè)計企業(yè)數(shù)量不斷增長，截至2019年企業(yè)數(shù)量達(dá)到1780家，國內(nèi)企業(yè)逐步進(jìn)入到全球市場的主流競爭格局中。

對于數(shù)字集成電路來說，設(shè)計人員更多的是站在高級抽象層面，即寄存器傳輸級甚至更高的系統(tǒng)級(有人也稱之為行為級)，使用硬件描述語言或高級建模語言來描述電路的邏輯、時序功能，而邏輯綜合可以自動將寄存器傳輸級的硬件描述語言轉(zhuǎn)換為邏輯門級的網(wǎng)表。對于簡單的電路，設(shè)計人員也可以用硬件描述語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)過進(jìn)一步的功能驗證、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)計涉及了更加復(fù)雜的信號環(huán)境，對工程師的經(jīng)驗有更高的要求，并且其設(shè)計的自動化程度遠(yuǎn)不及數(shù)字集成電路。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國IC設(shè)計行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報告》顯示：

隨著超大規(guī)模集成電路的復(fù)雜程度不斷提高，電路制造后的測試所需的時間和經(jīng)濟成本也不斷增加。以往，人們將絕大多數(shù)精力放在設(shè)計本身，而并不考慮之后的測試，因為那時的測試相對更為簡單。近年來，測試本身也逐漸成為一個龐大的課題。

數(shù)據(jù)顯示，我國集成電路設(shè)計行業(yè)銷售規(guī)模從2016年的1644億元增長至2021年的4519億元，年復(fù)合增長率為22.41%。截止2022年12月30日，A股(包括上交所、深交所、北交所)集成電路設(shè)計行業(yè)共65家上市公司，總市值達(dá)13830.7億元。瀾起科技、兆易創(chuàng)新、圣邦股份、卓勝微、復(fù)旦微電、格科微、龍芯中科進(jìn)入前十。前十名企業(yè)總市值達(dá)6936.51億元，占全部上市公司市值的50.15%，行業(yè)集中度高。

隨著國內(nèi)技術(shù)的持續(xù)突破，我國集成電路的設(shè)計占比持續(xù)增長，中國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2021年中國集成電路設(shè)計占比為43.21%，制造領(lǐng)域占比為30.37%，封裝測試領(lǐng)域占比為26.42%。中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，中國集成電路的市場規(guī)模從2016年的4336億元增長至2021年的10996億元，年復(fù)合增長率為20.46%，2021年我國集成電路的市場規(guī)模為10996億元，較2020年增長24.28%。

隨著超大規(guī)模集成電路的集成度不斷提高，同時市場競爭壓力的不斷增加，集成電路設(shè)計逐漸引入了可重用設(shè)計方法學(xué)。可重用設(shè)計方法學(xué)的主要意義在于，提供IP核(知識產(chǎn)權(quán)核)的供應(yīng)商可以將一些已經(jīng)預(yù)先完成的設(shè)計以商品的形式提供給設(shè)計方，后者可以將IP核作為一個完整的模塊在自己的設(shè)計項目中使用。

2022年3月國家發(fā)改委出臺《關(guān)于做好2022年享受稅收優(yōu)惠政策的集成電路企業(yè)或項目、軟件企業(yè)清單制定工作有關(guān)要求的通知》，提出重點集成電路設(shè)計領(lǐng)域包括(一)高性能處理器和FPGA芯片;(二)存儲芯片;(三)智能傳感器;(四)工業(yè)、通信、汽車和安全芯片;(五)EDA、IP和設(shè)計服務(wù)。

中研普華利用多種獨創(chuàng)的信息處理技術(shù)，對市場海量的數(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)險與經(jīng)營成本，把握投資機遇，提高企業(yè)競爭力。想要了解更多最新的專業(yè)分析請點擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2023-2028年中國IC設(shè)計行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報告》。

• 相關(guān)深度報告REPORTS

  

  2023-2028年中國IC設(shè)計行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報告

  集成電路設(shè)計（Integrated circuit design, IC design），亦可稱之為超大規(guī)模集成電路設(shè)計（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)計流程。集成電路設(shè)計涉及對電子器...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡