集成电路设计最常使用的衬底材料是硅。设计人员会使用技术手段将硅衬底上各个器件之间相互电隔离,以控制整个芯片上各个器件之间的导电性能。
一、IC设计行业概况
集成电路设计,亦可称之为超大规模集成电路设计,是指以集成电路、超大规模集成电路为目标的设计流程。集成电路设计涉及对电子器件(例如晶体管、电阻器、电容器等)、器件间互连线模型的建立。所有的器件和互连线都需安置在一块半导体衬底材料之上,这些组件通过半导体器件制造工艺(例如光刻等)安置在单一的硅衬底上,从而形成电路。
集成电路设计最常使用的衬底材料是硅。设计人员会使用技术手段将硅衬底上各个器件之间相互电隔离,以控制整个芯片上各个器件之间的导电性能。PN结、金属氧化物半导体场效应管等组成了集成电路器件的基础结构,而由后者构成的互补式金属氧化物半导体则凭借其低静态功耗、高集成度的优点成为数字集成电路中逻辑门的基础构造。
随着集成电路的规模不断增大,其集成度已经达到深亚微米级(特征尺寸在130纳米以下),单个芯片集成的晶体管已经接近十亿个。由于其极为复杂,集成电路设计相较简单电路设计常常需要计算机辅助的设计方法学和技术手段。集成电路设计的研究范围涵盖了数字集成电路中数字逻辑的优化、网表实现,寄存器传输级硬件描述语言代码的书写,逻辑功能的验证、仿真和时序分析,电路在硬件中连线的分布,模拟集成电路中运算放大器、电子滤波器等器件在芯片中的安置和混合信号的处理。相关的研究还包括硬件设计的电子设计自动化(EDA)、计算机辅助设计(CAD)方法学等,是电机工程学和计算机工程的一个子集。
集成电路产业链包括设计、制造和封测,IP为芯片设计的关键环节。芯片设计位于集成电路产业链上游,芯片设计的基础包括EDA和IP。EDA指电子设计自动化,是芯片设计的工具和辅助性软件。IP则是在芯片设计中那些通过验证的、可重复使用的、具有特定功能的宏模块,可以移植到不同的半导体工艺中。
我国集成电路设计行业产品主要分布在通信、消费、计算机、多媒体等领域。其中通信领域芯片销售规模最大,2020年销售规模高达1647.10亿元,占行业总销售额的43.12%;随后消费领域芯片销售规模以1063.90亿元排名第二,占比27.86%。
随着全球集成电路行业整体的景气度提升,集成电路设计市场也保持着快速发展的趋势。数据显示,我国集成电路设计行业销售规模从2016年的1644亿元增长至2021年的4519亿元,年复合增长率为22.41%。我国集成电路主要以封测为主,随着国内在设计领域持续加大投入,2016年我国集成电路设计领域首次超过封装测试领域,2016年中国集成电路设计和封装测试领域的占比分别为37.92%和36.08%。随着国内技术的持续突破,我国集成电路的设计占比持续增长,中国半导体工业协会数据显示,2021年中国集成电路设计占比为43.21%,制造领域占比为30.37%,封装测试领域占比为26.42%。
越来越多的企业进军该行业。2011-2021年我国集成电路设计行业企业数量增长迅猛,从534家快速上升至2810家。值得注意的是,虽然整体企业热度持续上升,但尖端技术仍未突破背景下,市场竞争加剧或将带动国产化突围可能性增加。
国内集成电路产量持续增长,2021年达3594.3亿块,同比增长37.5%,加上净进口量,表面国内集成电路需求量近6800亿块。随着汽车电子、物联网、智能家居、工业自动化等需求扩张,我国集成电路规模将快速扩张,但短期内受限高端技术被封锁,进口来源仍是关键。数据显示,截止2022年12月30日,A股(包括上交所、深交所、北交所)集成电路设计行业共65家上市公司,总市值达13830.7亿元。一家上市公司市值超千亿。其中,紫光国微市值最高,达1119.95亿元,其次是海光信息和韦尔股份,市值分别为932.52亿元、912.98亿元。澜起科技、兆易创新、圣邦股份、卓胜微、复旦微电、格科微、龙芯中科进入前十。前十名企业总市值达6936.51亿元,占全部上市公司市值的50.15%,行业集中度高。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国IC设计行业发展分析与投资前景预测报告》显示:
近年来,我国集成电路行业发展迅速,但与发达国家相比还有较大差距。我国集成电路行业短期内难以自给自足,需要依赖进口,集成电路是我国第一大进口品类。海关总署数据显示,2016-2021年我国集成电路进出口数量呈现逐年上涨的趋势,2022年受消费电子市场及疫情等因素影响,我国集成电路进口额、本土集成电路产量同比下降。2022年我国集成电路进口量为5384亿块,同比下降15.3%,出口量为2734亿块,同比下降12%,贸易逆差为2650亿块。
2020年8月国务院出台《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,明确国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业自获利年度起享受“两免三减半”的企业所得税优惠政策。2022年3月国家发改委出台《关于做好2022年享受税收优惠政策的集成电路企业或项目、软件企业清单制定工作有关要求的通知》,提出重点集成电路设计领域包括:(一)、高性能处理器和FPGA芯片;(二)、存储芯片;(三)、智能传感器;(四)、工业、通信、汽车和安全芯片;(五)、EDA、IP和设计服务。
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2023-2028年中国IC设计行业发展分析与投资前景预测报告
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