IC設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展分析與市場(chǎng)規(guī)模分析2024

• 黃文玉 2023年12月20日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì) 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局 海關(guān)總署 573 32
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集成電路設(shè)計(jì)最常使用的襯底材料是硅。設(shè)計(jì)人員會(huì)使用技術(shù)手段將硅襯底上各個(gè)器件之間相互電隔離，以控制整個(gè)芯片上各個(gè)器件之間的導(dǎo)電性能。

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)，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。

集成電路設(shè)計(jì)最常使用的襯底材料是硅。設(shè)計(jì)人員會(huì)使用技術(shù)手段將硅襯底上各個(gè)器件之間相互電隔離，以控制整個(gè)芯片上各個(gè)器件之間的導(dǎo)電性能。PN結(jié)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)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(bǔ)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(diǎn)成為數(shù)字集成電路中邏輯門(mén)的基礎(chǔ)構(gòu)造。設(shè)計(jì)人員需要考慮晶體管、互連線的能量耗散，這一點(diǎn)與以往由分立電子器件開(kāi)始構(gòu)建電路不同，這是因?yàn)榧呻娐返乃衅骷技稍谝粔K硅片上。

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(shū)寫(xiě)，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。

IC設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)規(guī)模分析

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(mén)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(mén)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。

我國(guó)終端設(shè)備制造廠商愈發(fā)注重供應(yīng)鏈安全，更偏向于將供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移至國(guó)內(nèi)，因此對(duì)國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的芯片采購(gòu)量增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售收入為3063.5億元，同比增長(zhǎng)21.6%，2012-2019年復(fù)合增長(zhǎng)率為25.6%，已超過(guò)同期全球行業(yè)增長(zhǎng)率。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看，我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)銷售額占我國(guó)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。總體來(lái)看，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)逐漸向上游擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)更加趨于優(yōu)化。

從產(chǎn)品應(yīng)用分布來(lái)看，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%。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)，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)。

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：

2016年之前我國(guó)集成電路主要以封測(cè)為主，隨著國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域持續(xù)投入，2016年我國(guó)設(shè)計(jì)領(lǐng)域首次超過(guò)封測(cè)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)和封測(cè)分別占比37.92%和36.08%，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。

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。隨著汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)自動(dòng)化等需求擴(kuò)張，我國(guó)集成電路規(guī)模將快速擴(kuò)張，但短期內(nèi)受限高端技術(shù)被封鎖，進(jìn)口來(lái)源仍是關(guān)鍵。近年來(lái)，我國(guó)集成電路行業(yè)發(fā)展迅速，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距。我國(guó)集成電路行業(yè)短期內(nèi)難以自給自足，需要依賴進(jìn)口，集成電路是我國(guó)第一大進(jìn)口品類。

海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，2016-2021年我國(guó)集成電路進(jìn)出口數(shù)量呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢(shì)，2022年受消費(fèi)電子市場(chǎng)及疫情等因素影響，我國(guó)集成電路進(jìn)口額、本土集成電路產(chǎn)量同比下降。2022年我國(guó)集成電路進(jìn)口量為5384億塊，同比下降15.3%，出口量為2734億塊，同比下降12%，貿(mào)易逆差為2650億塊。

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(jì)行業(yè)共65家上市公司，總市值達(dá)13830.7億元。一家上市公司市值超千億。其中，紫光國(guó)微市值最高,達(dá)1119.95億元，其次是海光信息和韋爾股份，市值分別為932.52億元、912.98億元。

2022年3月國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)《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(xiàng)目、軟件企業(yè)清單制定工作有關(guān)要求的通知》，提出重點(diǎn)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域包括(一)高性能處理器和FPGA芯片;(二)存儲(chǔ)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(jì)服務(wù)。

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  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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