IC設(shè)計行業(yè)市場競爭格局及發(fā)展現(xiàn)狀分析2023

• 黃文玉 2023年7月19日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1336 88
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集成電路設(shè)計，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。

根據(jù)《科創(chuàng)板日報》消息，IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)的去庫存化問題，在2023年上半各應(yīng)用回補急單加持下，多數(shù)IC設(shè)計業(yè)者的庫存水位都已降到較合理水準，不過IC設(shè)計下半年雖有升溫但不熱。

集成電路設(shè)計，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。

隨著集成電路的規(guī)模不斷增大，其集成度已經(jīng)達到深亞微米級(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。

集成電路產(chǎn)業(yè)鏈包括設(shè)計、制造和封測，IP為芯片設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。芯片設(shè)計位于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游，芯片設(shè)計的基礎(chǔ)包括EDA和IP。EDA指電子設(shè)計自動化，是芯片設(shè)計的工具和輔助性軟件。IP則是在芯片設(shè)計中那些通過驗證的、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)計行業(yè)市場競爭格局及發(fā)展現(xiàn)狀分析

全球范圍內(nèi)主要的IC設(shè)計企業(yè)包括高通、博通、英偉達等，2020年全球前十大IC設(shè)計公司(Fabless) 收入共計達到859.74億美元。若按照全球IC設(shè)計規(guī)模1279億美元來算，2020年CR5占比57.3%左右，CR10市占率達到67.22%，集中度較高。

隨著國內(nèi)技術(shù)持續(xù)突破，設(shè)計和制造占比持續(xù)增長，2021年數(shù)據(jù)顯示我國集成電路設(shè)計占比達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，國產(chǎn)企業(yè)短期內(nèi)仍無法突破，但隨著國內(nèi)企業(yè)逐步在儲存芯片、半導(dǎo)體材料逐步突破，國內(nèi)集成電路產(chǎn)量持續(xù)增長，2021年達3594.3億塊，同比增長37.5%，加上凈進口量，表面國內(nèi)集成電路需求量近6800億塊。

我國集成電路設(shè)計行業(yè)已形成長三角、珠三角、京津環(huán)渤海、中西部地區(qū)四大重點區(qū)域，主要原因是靠近電子信息科技經(jīng)濟發(fā)展中心，交通便利，海運成本較低，數(shù)據(jù)顯示，2020長三江和珠三角地區(qū)共占比超7成，其中長三江占比最高，銷售額達到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IC設(shè)計行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報告》顯示：

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)計的自動化程度遠不及數(shù)字集成電路。

對于不同的設(shè)計要求，工程師可以選擇使用半定制設(shè)計途徑，例如采用可編程邏輯器件(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列等)或基于標準單元庫的專用集成電路來實現(xiàn)硬件電路;也可以使用全定制設(shè)計，控制晶體管版圖到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全部細節(jié)。

我國集成電路設(shè)計行業(yè)產(chǎn)品主要分布在通信、消費、計算機、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1647.10億元，占行業(yè)總銷售額的43.12%;隨后消費領(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、寄存器傳輸級設(shè)計、物理設(shè)計。而根據(jù)邏輯的抽象級別，設(shè)計又分為系統(tǒng)行為級、寄存器傳輸級、邏輯門級。設(shè)計人員需要合理地書寫功能代碼、設(shè)置綜合工具、驗證邏輯時序性能、規(guī)劃物理設(shè)計策略等等。在設(shè)計過程中的特定時間點，還需要多次進行邏輯功能、時序約束、設(shè)計規(guī)則方面的檢查、調(diào)試，以確保設(shè)計的最終成果合乎最初的設(shè)計收斂目標。

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。

我國集成電路設(shè)計行業(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，我國集成電路設(shè)計行業(yè)銷售規(guī)模達4519 億元，同比增長19.6%。同時，自2016年，我國集成電路設(shè)計行業(yè)的產(chǎn)值超過封裝測試業(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年我國集成電路設(shè)計行業(yè)企業(yè)數(shù)量增長迅猛，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，市場競爭加劇或?qū)訃a(chǎn)化突圍可能性增加。

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  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

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