IC设计行业发展分析：我国集成电路的设计占比持续增长

• 黄文玉 2023年9月19日 来源：互联网 中国半导体行业协会 1265 82
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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。

IC设计，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。设计人员需要考虑晶体管、互连线的能量耗散，这一点与以往由分立电子器件开始构建电路不同，这是因为集成电路的所有器件都集成在一块硅片上。金属互连线的电迁移以及静电放电对于微芯片上的器件通常有害，因此也是集成电路设计需要关注的课题。

半导体行业的分工环节主要包括设计、制造和封测。部分企业采用IDM模式，即公司可自行完成从设计到封测的所有环节;部分企业专注于单独一个环节，即Fabless(无工厂芯片供应商)+Foundry(代工厂)+OSAT(委外封测代工)模式。

IC设计行业市场发展现状及竞争格局分析

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。

数据显示，2019年我国集成电路设计实现销售收入为3063.5亿元，同比增长21.6%，2012-2019年复合增长率为25.6%，已超过同期全球行业增长率。从产业结构来看，我国集成电路设计行业销售额占我国集成电路产业的比重稳步增加，由2011年的27.22%提升至2019年的40.51%，行业发展增速明显。企业数量方面，2012-2019年我国IC设计企业数量不断增长，截至2019年企业数量达到1780家，国内企业逐步进入到全球市场的主流竞争格局中。

对于数字集成电路来说，设计人员更多的是站在高级抽象层面，即寄存器传输级甚至更高的系统级(有人也称之为行为级)，使用硬件描述语言或高级建模语言来描述电路的逻辑、时序功能，而逻辑综合可以自动将寄存器传输级的硬件描述语言转换为逻辑门级的网表。对于简单的电路，设计人员也可以用硬件描述语言直接描述逻辑门和触发器之间的连接情况。网表经过进一步的功能验证、布局、布线，可以产生用于工业制造的GDSII文件，工厂根据该文件就可以在晶圆上制造电路。模拟集成电路设计涉及了更加复杂的信号环境，对工程师的经验有更高的要求，并且其设计的自动化程度远不及数字集成电路。

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：

随着超大规模集成电路的复杂程度不断提高，电路制造后的测试所需的时间和经济成本也不断增加。以往，人们将绝大多数精力放在设计本身，而并不考虑之后的测试，因为那时的测试相对更为简单。近年来，测试本身也逐渐成为一个庞大的课题。

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%。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。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。

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%。中国半导体行业协会数据显示，中国集成电路的市场规模从2016年的4336亿元增长至2021年的10996亿元，年复合增长率为20.46%，2021年我国集成电路的市场规模为10996亿元，较2020年增长24.28%。

随着超大规模集成电路的集成度不断提高，同时市场竞争压力的不断增加，集成电路设计逐渐引入了可重用设计方法学。可重用设计方法学的主要意义在于，提供IP核(知识产权核)的供应商可以将一些已经预先完成的设计以商品的形式提供给设计方，后者可以将IP核作为一个完整的模块在自己的设计项目中使用。

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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