IC設計行業發展分析：我國集成電路的設計占比持續增長

• 黃文玉 2023年9月19日 來源：互聯網 中國半導體行業協會 1265 82
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集成電路設計最常使用的襯底材料是硅。設計人員會使用技術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。

IC設計，集成電路設計，亦可稱之為超大規模集成電路設計，是指以集成電路、超大規模集成電路為目標的設計流程。集成電路設計涉及對電子器件(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。

集成電路設計最常使用的襯底材料是硅。設計人員會使用技術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、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結構，而由后者構成的互補式金屬氧化物半導體則憑借其低靜態功耗、高集成度的優點成為數字集成電路中邏輯門的基礎構造。設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。金屬互連線的電遷移以及靜電放電對于微芯片上的器件通常有害，因此也是集成電路設計需要關注的課題。

半導體行業的分工環節主要包括設計、制造和封測。部分企業采用IDM模式，即公司可自行完成從設計到封測的所有環節;部分企業專注于單獨一個環節，即Fabless(無工廠芯片供應商)+Foundry(代工廠)+OSAT(委外封測代工)模式。

IC設計行業市場發展現狀及競爭格局分析

隨著集成電路的規模不斷增大，其集成度已經達到深亞微米級(特征尺寸在130納米以下)，單個芯片集成的晶體管已經接近十億個。由于其極為復雜，集成電路設計相較簡單電路設計常常需要計算機輔助的設計方法學和技術手段。集成電路設計的研究范圍涵蓋了數字集成電路中數字邏輯的優化、網表實現，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。相關的研究還包括硬件設計的電子設計自動化(EDA)、計算機輔助設計(CAD)方法學等，是電機工程學和計算機工程的一個子集。

數據顯示，2019年我國集成電路設計實現銷售收入為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增長率。從產業結構來看，我國集成電路設計行業銷售額占我國集成電路產業的比重穩步增加，由2011年的27.22%提升至2019年的40.51%，行業發展增速明顯。企業數量方面，2012-2019年我國IC設計企業數量不斷增長，截至2019年企業數量達到1780家，國內企業逐步進入到全球市場的主流競爭格局中。

對于數字集成電路來說，設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換為邏輯門級的網表。對于簡單的電路，設計人員也可以用硬件描述語言直接描述邏輯門和觸發器之間的連接情況。網表經過進一步的功能驗證、布局、布線，可以產生用于工業制造的GDSII文件，工廠根據該文件就可以在晶圓上制造電路。模擬集成電路設計涉及了更加復雜的信號環境，對工程師的經驗有更高的要求，并且其設計的自動化程度遠不及數字集成電路。

根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年中國IC設計行業發展分析與投資前景預測報告》顯示：

隨著超大規模集成電路的復雜程度不斷提高，電路制造后的測試所需的時間和經濟成本也不斷增加。以往，人們將絕大多數精力放在設計本身，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。

數據顯示，我國集成電路設計行業銷售規模從2016年的1644億元增長至2021年的4519億元，年復合增長率為22.41%。截止2022年12月30日，A股(包括上交所、深交所、北交所)集成電路設計行業共65家上市公司，總市值達13830.7億元。瀾起科技、兆易創新、圣邦股份、卓勝微、復旦微電、格科微、龍芯中科進入前十。前十名企業總市值達6936.51億元，占全部上市公司市值的50.15%，行業集中度高。

隨著國內技術的持續突破，我國集成電路的設計占比持續增長，中國半導體工業協會數據顯示，2021年中國集成電路設計占比為43.21%，制造領域占比為30.37%，封裝測試領域占比為26.42%。中國半導體行業協會數據顯示，中國集成電路的市場規模從2016年的4336億元增長至2021年的10996億元，年復合增長率為20.46%，2021年我國集成電路的市場規模為10996億元，較2020年增長24.28%。

隨著超大規模集成電路的集成度不斷提高，同時市場競爭壓力的不斷增加，集成電路設計逐漸引入了可重用設計方法學。可重用設計方法學的主要意義在于，提供IP核(知識產權核)的供應商可以將一些已經預先完成的設計以商品的形式提供給設計方，后者可以將IP核作為一個完整的模塊在自己的設計項目中使用。

2022年3月國家發改委出臺《關于做好2022年享受稅收優惠政策的集成電路企業或項目、軟件企業清單制定工作有關要求的通知》，提出重點集成電路設計領域包括(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、通信、汽車和安全芯片;(五)EDA、IP和設計服務。

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