我国集成电路设计行业概况研究.docx

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我国集成电路设计行业概况研究

我国集成电路设计行业概况研究

（一）行业概述

1、集成电路设计行业概况

集成电路系采用特种电路设计及加工工艺，集成于半导体晶片上的微型电子

电路产品。

集成电路相比传统的分立电路，通过降低体积减小材料耗用量，大幅

降低了制造成本，同时，其微小的体积及元件的紧密排布提高了信息的切换速度

并降低了能耗，使得集成电路比分立电路在成本及效率上均有较大的优势。

自

1958年第一块集成电路于德州仪器问世以来，集成电路产品发展迅速，广泛用

于各种电子产品，成为信息时代中不可或缺的部分。

伴随现代信息技术产业的快速发展，集成电路产业作为现代信息技术产业的

基础和核心，已成为关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产

业，在推动国家经济发展、社会进步、提高人们生活水平以及保障国家安全等方

面发挥着广泛而重要的作用，是当前国际竞争的焦点和衡量一个国家或地区现代

化程度以及综合国力的重要标志之一。

随着国内经济不断发展以及国家对集成电

路行业的大力支持，我国集成电路产业快速发展，产业规模迅速扩大，技术水平

显著提升，有力推动了国家信息化建设。

完整的集成电路产业链包括设计、芯片制造、封装测试等环节，各环节具有

各自独特的技术体系及特点，已分别发展成独立、成熟的子行业。

其中，集成电路设计系根据终端市场的需求设计开发各类芯片产品，集成电路设计水平的高低决定了芯片的功能、性能及成本；

集成电路制造通过版图文件生产掩膜，并通过光刻、掺杂、溅射、刻蚀等过程，将掩膜上的电路图形复制到晶圆基片上，从而在晶圆基片上形成电路；

集成电路封装测试包括封装和测试两个环节，封装是保护芯片免受物理、化学等环境因素造成的损伤，增强芯片的散热性能，实现电气连接，确保电路正常工作；测试主要是对芯片产品的功能、性能测试等，将功能、性能不符合要求的产品筛选出来。

2、集成电路行业产品分类

集成电路产品依其功能，主要可分为模拟芯片（AnalogIC）、存储器芯片

（MemoryIC）、微处理器芯片（MicroIC）、逻辑芯片（LogicIC）。

模拟芯片是处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号，按技术类型可分为只处理模拟信号的线性芯片和同时处理模拟与数字信号的混合芯片；按应用分类可分为标准型模拟芯片和特殊应用型模拟芯片。

标准型模拟芯片包括放大器、信号界面、数据转换、比较器等产品。

特殊应用型模拟芯片主要应用于通信、汽车、电脑周边和消费类电子等领域。

模拟芯片作为连接上述各类物理信息与数字电子系统的媒介，同时需要制程、电路设计和半导体组件物理的相互配合，在芯片效能及成本上寻求最优化，由于其决定了产品最终呈现质量，因此更为注重组件的特性如可靠度、稳定度、能源转换效率、电压电流控制能力等。

存储器芯片是指利用电能方式存储信息的半导体介质设备，其存储与读取过程体现为电子的存储或释放。

逻辑芯片可分为标准逻辑芯片及特殊应用芯片，标准逻辑芯片提供基本逻辑

运算并大量制造，特殊应用芯片是为单一客户及特殊应用而量身定做的芯片，具

有定制化、差异化及少量多样等特性。

微处理器芯片主要用于自动控制、图像处理、通信技术等领域。

3、行业竞争

近年来，随着集成电路设计行业的快速发展，国内集成电路设计企业数量逐

渐增长。

根据中国半导体行业协会统计，2016年全国集成电路设计企业有1,362家，市场化程度较高。

集成电路设计企业主要根据终端市场的需求设计开发各类芯片产品，行业内

企业围绕各下游细分应用领域展开竞争。

4、市场容量及发展前景

（1）全球集成电路设计行业市场容量及发展前景

全球半导体行业在经历了高速增长后，于近年来进入平稳发展的阶段。

据世

界半导体贸易统计协会统计，2015年至2017年，全球集成电路市场销售规模分别为2,745亿美元、2,767亿美元和3,432亿美元，保持稳中有升。

同时，在物联网、智能终端、汽车电子等应用领域需求的推动下，预计2018年全球集成电路行业市场销售规模将进一步增长至3,759亿美元，同比增长9.53%。

全球集成电路行业市场规模及增长情况

从细分市场看，模拟芯片2016年市场规模为476亿美元，较2015年同比增长5.2%。

基于终端应用范围宽广的特性，模拟芯片整体市场不易受单一产业景气度变动的影响，因此价格波动较存储芯片和逻辑电路等数字芯片小，市场相对稳定。

全球半导体行业技术的发展及集成电路制造工艺日趋成熟为设计和制造分

离奠定技术基础。

巨额初始投资、后续沉重的资产折旧和运营成本以及制造技术

的成熟导致越来越多的集成电路企业逐渐从IDM模式转型为Fabless模式，推动集成电路设计从制造环节独立成为行业内重要的细分子行业。

自2009年以来，全球集成电路设计行业呈现持续增长的良好态势。

（2）国内集成电路设计行业市场容量及发展前景

近年来，凭借着巨大的市场需求、较低的生产成本以及经济的稳定发展和有

利的政策环境等众多优势条件，我国集成电路产业实现了快速发展。

根据中国半

导体行业协会统计，2013年至2016年，中国集成电路产业年销售额分别为2,508.5亿元、3,015.4亿元、3,609.8亿元和4,335.5亿元，2014年、2015年和2016年的增长率分别为20.21%、19.71%和20.10%，行业规模增速远高于全球平均水平。

在行业保持较高增速的同时，随着产业并购渗透学习及与国际领先集成电路企业的持续合作，国内集成电路产业在芯片设计、制造等方面取得了显著进步，国内集成电路企业整体实力持续提升。

我国集成电路产业虽在近年来保持了较快的增长趋势，但集成电路生产制造

与自身消费之间仍存在巨大缺口。

作为全球最大的消费电子市场，我国集成电路

仍大量依赖于进口，进出口结构不均衡。

中国海关、工信部发布的数据显示，2016

年中国集成电路进口3,425.5亿块，同比增长9.1%，进口额2,271亿美元，连续4年超过2,000亿美元，而出口金额仅为614亿美元，贸易逆差达1,657亿美元。

集成电路已超过原油，成为我国最大宗进口产品。

随着部分细分领域集成电路企业综合实力的提升以及下游用户的成本控制需求的日益显现，兼具质量和成本优势的国内领先企业已经逐步开始替代进口，形成较强的市场竞争力。

国内集成电路产业的发展过程中，集成电路设计、芯片制造和封装测试三业

的格局也正不断优化，其中集成电路设计业表现尤为突出。

总体来看，集成电路

设计业所占比重呈逐年上升的趋势。

2016年，我国集成电路设计业销售规模达

到1,644.3亿元，所占比重达37.9%，集成电路设计销售增长率为24.10%，高于集成电路行业整体销售增长率20.10%。

我国集成电路设计业已经超过芯片制造及封装测试业，成为我国集成电路行业链条中最为重要的环节。

据集成电路产业“十三五”发展规划总体目标显示，到2020年，我国集成电路设计业年销售收入将达到3,900亿元，新增2,600亿元，年复合增长率达到25.9%，是国内集成电路产业中最具发展活力的领域。

2011年-2016年国内集成电路行业市场规模及增长率

（二）行业壁垒

集成电路设计行业属于知识密集型行业，对产业化运作有着很高的要求，在

技术、产业整合、客户、人才、资金及规模等方面存在较高的进入壁垒，具体如

下：

1、技术壁垒

集成电路设计属于技术密集型行业，以LED照明驱动芯片产品为例，设计

技术涵盖了数字/模拟集成电路、集成电路CAD、集成电路测试方法学、微电子

封装技术、微机电系统、集成电路与片上系统设计等诸多领域。

集成电路设计行

业产品高度的复杂性和专业性决定了进入本行业具有很高的技术壁垒，行业内企

业核心技术积累都需要专业技术研究团队和产品开发团队长时间探索和不断积

累才能获得。

同时，由于集成电路技术及产品的更新速度很快，要求业内企业具备较强的

持续创新能力，不断满足多变的市场需求。

因此，行业内的后来者往往需要经历

一段较长的技术摸索和积累时期，才能和业内已经占据技术优势的企业相抗衡。

对新进入者而言，短期内无法突破核心技术壁垒。

①设计工程壁垒。

合格的LED照明驱动芯片产品不仅需要在稳定性、可靠

性等通用电气性能指标上满足市场要求，同时还需要匹配下游市场种类繁多的灯

具产品。

因此芯片设计公司需具备从芯片、应用电路到LED照明等全方位的技

术储备及快速设计能力，对设计公司的技术积累和行业经验提出了较高要求。

对

后进者而言，这种积累和经验构成进入本行业的壁垒。

②可靠性壁垒。

芯片本身存在稳定性、可靠性技术影响。

一旦出现芯片寿命

过短、稳定性出现问题，电子产品将出现系统无法启动、使用寿命有限等故障，

对客户带来较大损失。

芯片设计公司需要经过多年的技术和市场的经验积累，才

能储备大量的修正数据，确保产品可靠性。

对新进入厂商而言，客户对其产品的

可靠性需要做长时间的验证，产品和技术的可靠性构成其进入的壁垒。

2、产业整合壁垒

对于芯片设计企业而言，打通从晶圆厂、封装厂、测试厂、经销商、LED

照明制造商等上下游产业链，获得整合能力，是其获得发展的前提。

在上游，高

端工艺晶圆生产能力不足，为确保产品质量、稳定的产能供应和成本控制，芯片

设计企业需要与其主要的晶圆厂、封装及测试厂商建立紧密的合作关系。

采用

Fabless模式的集成电路设计公司需经过较长时间的发展，采购量达到一定的规

模后才能与主要晶圆厂、封测厂深入合作，建立起工艺设计与工艺制造的整合能

力，进而拥有自主研发的制造工艺，最终确立在产业链上的关键竞争优势。

在下游，为确保产品能顺利推向市场，需要已有客户的支持，也需要不断地

拓展新客户和新渠道，积累品牌知名度。

对后进者而言，市场先入者已建立的、

稳定运营的产业生态链构成其进入壁垒。

3、客户壁垒

经过多年发展，在集成电路芯片应用的各细分市场，客户对自己认可的芯片

品牌已形成较高的品牌忠诚度。

由于集成电路下游客户多为大规模制造型企业，

该等客户对集成电路产品可靠性、稳定性要求较高。

目前，市场上的主要芯片供

应商都是经过多年的积累，在激烈的市场竞争中通过诚信服务、优秀的产品质量

逐步积累起公司的品牌和声誉，并且已经与客户形成了长期、互信的合作关系，

新进入者通常难以在短期内取得客户认同，无法打破现有市场竞争格局。

4、资金和规模壁垒

集成电路设计行业具有投入大、回报周期长、风险高的特点。

一方面，前期

需要耗费大量资金用于技术研发和产品开发，以及行业研发人员工资水平较高，

需要较多的人力成本投入。

为保持技术的先进性、工艺的领先性和产品的市场竞

争力，集成电路设计企业需进行持续的资本投入。

另一方面，芯片产品单位售价

相对较低，但芯片研发投入较大，因此企业研发的芯片产品市场销售数量需要高

达千万颗甚至上亿颗才能实现盈亏平衡。

相应的量级规模对采用Fabless模式的集成电路设计企业在自身资金供给、上游晶圆制造及封装测试企业的供应体系配合、下游终端市场运营等方面提出较高的要求。

对后进者而言构成了行业资金和规模壁垒。

5、人才壁垒

芯片设计行业是知识密集型行业。

高素质的经营管理团队、富有技术创新理

念的研发队伍和富有经验的产业化人才是企业高速发展、保持竞争力的重要保

障。

目前，我国芯片设计行业的高端技术人才相对稀缺，而优秀的管理人才和产

业化人才通常都集中于行业领先企业，企业之间人才争夺激烈。

对于市场新进入

者，人才成为重要行业壁垒。

（三）行业特征

1、行业特有的经营模式

集成电路产业链主要由集成电路设计、制造、封装和测试等环节组成。

根据

集成电路设计企业是否自建晶圆、封装及测试生产线，集成电路设计企业主要可

分为IDM模式和Fabless模式。

具体情况如下：

①IDM模式

IDM模式即垂直整合制造模式，是指企业除了进行集成电路设计之外，还

拥有自己的晶圆厂、封装厂和测试厂，其业务范围涵盖集成电路设计、晶圆制造、

封装及测试等环节。

由于该模式对企业的资金实力、研发力量、工艺水平、组织

管理等要求较高，采用IDM模式的企业均为技术、资金实力雄厚的全球芯片行

业巨头，如Intel（英特尔）、TI（德州仪器）、Samsung（三星半导体）等。

②Fabless模式

Fabless模式即无晶圆生产线集成电路设计模式，与IDM相比指仅仅从事

集成电路的研发设计和销售，而将晶圆制造、封装和测试业务外包给专门的晶圆

代工、封装及测试厂商的模式。

由于无需花费巨额资金建立生产线，Fabless厂

商可以集中资源专注于集成电路的研发设计，具有“资产轻、专业强”的特点。

Fabless模式使得公司能在资金和规模有限的情况下，充分发挥公司的研发能力，

集中资源进行集成电路的设计和研发，对公司的快速发展起到了至关重要的作

用。

国际上大量知名集成电路企业采用Fabless模式，如高通、AMD、苹果

公司、飞思卡尔、联发科技等。

国内芯片行业中的领先企业如华为海思、展讯通

信、华大半导体、大唐半导体、中兴微电子等，以及国内芯片行业上市公司如全

志科技、北京君正、富瀚微等均采用Fabless模式，本公司亦采纳此种模式。

传统的半导体厂商集合了设计、生产加工、封装、测试等业务流程。

IDM

模式曾经是半导体厂商最主要的商业模式。

随着半导体产业技术发展，半导体晶

体管密度不断增加，晶圆厂的建设成本也持续提高。

近年，建设单个12寸晶圆厂的投资资金已经达到数十亿美元。

巨额初始投资、后续沉重的固定资产折旧和运营成本以及晶圆代工技术的成熟导致越来越多的半导体生产企业选择Fabless模式。

1987年台积电成立，仅提供晶圆代工服务，促进了Fabless模式的形成。

晶圆代工厂的发展促进许多芯片公司走向轻资产化，相应生产环节交给台积电、中芯国际、华虹集团等代工厂完成，这些芯片公司将业务集中在产品设计和产品销售上。

除了初创企业选择Fabless模式外，部分芯片行业巨头也逐渐从IDM模式转型为Fabless模式。

如2008年芯片行业巨头AMD出售晶圆厂，从IDM模式转变为Fabless模式。

同时，集成电路制造工艺日趋成熟，集成电路加工线可以生产各品种的集成电路产品，为设计和制造分离奠定技术基础。

Fabless模式得到了长足的发展，已成为集成电路产业里一种普遍及重要的模式。

2、行业特征

（1）周期性

本行业的发展受到集成电路技术发展规律的影响，呈现一定的周期性。

集成

电路技术发展规律是指芯片性能每隔一段时间提升一倍的摩尔定律。

因此，本行

业呈现新产品市场规模增长、旧产品市场规模下降的周期性规律。

（2）区域性

目前，国内集成电路设计企业主要集中于长三角、珠三角及京津环渤海三大

区域。

上述区域已经形成了相对完善、成熟的产业链。

根据工信部《关于通过2014年度年审的集成电路设计企业名单的通知》（工信部电子[2014]477号），通过2014年度审查的413家集成电路设计企业中，珠江三角洲、长江三角洲、京津环渤海三大区域集成电路设计企业数量总和占全国数量的80%以上。