IC設(shè)計行業(yè)發(fā)展分析與市場規(guī)模分析2024

• 黃文玉 2023年12月20日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 中國半導體行業(yè)協(xié)會 國家統(tǒng)計局 海關(guān)總署 573 32
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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電性能。

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體襯底材料之上，這些組件通過半導體器件制造工藝(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電性能。PN結(jié)、金屬氧化物半導體場效應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。

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)方法學等，是電機工程學和計算機工程的一個子集。

IC設(shè)計行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場規(guī)模分析

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。

我國終端設(shè)備制造廠商愈發(fā)注重供應鏈安全，更偏向于將供應鏈環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移至國內(nèi)，因此對國內(nèi)集成電路設(shè)計企業(yè)的芯片采購量增加。據(jù)統(tǒng)計，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?？傮w來看，我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)逐漸向上游擴展，結(jié)構(gòu)更加趨于優(yōu)化。

從產(chǎn)品應用分布來看，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%。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)，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IC設(shè)計行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預測報告》顯示：

2016年之前我國集成電路主要以封測為主，隨著國內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域持續(xù)投入，2016年我國設(shè)計領(lǐng)域首次超過封測領(lǐng)域，設(shè)計和封測分別占比37.92%和36.08%，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。

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

海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，2016-2021年我國集成電路進出口數(shù)量呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢，2022年受消費電子市場及疫情等因素影響，我國集成電路進口額、本土集成電路產(chǎn)量同比下降。2022年我國集成電路進口量為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)計行業(yè)共65家上市公司，總市值達13830.7億元。一家上市公司市值超千億。其中，紫光國微市值最高,達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。

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