一、集成電路設(shè)計(jì)定義及概述
1、集成電路可分為設(shè)計(jì)、制造和封裝測試三大板塊，其中設(shè)計(jì)水平的高低決定了芯片產(chǎn)品的功能、性能和成本。
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(jì)領(lǐng)域持續(xù)投入，2016年我國設(shè)計(jì)領(lǐng)域首次超過封測領(lǐng)域，設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)占比達(dá)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。
資料來源：CSIA，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
2、設(shè)計(jì)流程
集成電路設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)總體可分為前端設(shè)計(jì)和后端設(shè)計(jì)兩部分。前端設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)師拿到具體需求之后，首先根據(jù)具體需求定義相關(guān)的功能模塊與規(guī)格，從架構(gòu)層面上設(shè)計(jì)能滿足特定需求的功能，之后實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)計(jì)；邏輯綜合后就進(jìn)入后端，這一階段主要是將更高層級的描述轉(zhuǎn)化為門級網(wǎng)表，之后再進(jìn)行DFT測試并進(jìn)行物理層面的設(shè)計(jì)，在工藝、功耗等環(huán)節(jié)簽核完畢之后，EDA的設(shè)計(jì)工作基本已經(jīng)完成，可以進(jìn)入具體的封裝與測試階段。
數(shù)字芯片設(shè)計(jì)流程
資料來源：芯華章，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
二、集成電路整體現(xiàn)狀
我國集成電路發(fā)展較晚，整體相較國際頂尖水平仍有部分差距，尤其是在邏輯芯片等高端芯片領(lǐng)域，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(dǎo)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(dá)3594.3億塊，同比增長37.5%，加上凈進(jìn)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(kuò)張，我國集成電路規(guī)模將快速擴(kuò)張，但短期內(nèi)受限高端技術(shù)被封鎖，進(jìn)口來源仍是關(guān)鍵。
三、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀
1、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈
集成電路產(chǎn)業(yè)鏈包括設(shè)計(jì)、制造和封測，IP為芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。芯片設(shè)計(jì)位于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游，芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)包括EDA和IP。EDA指電子設(shè)計(jì)自動化，是芯片設(shè)計(jì)的工具和輔助性軟件。IP則是在芯片設(shè)計(jì)中那些通過驗(yàn)證的、可重復(fù)使用的、具有特定功能的宏模塊，可以移植到不同的半導(dǎo)體工藝中。
集成電路產(chǎn)業(yè)鏈簡圖
資料來源：中芯國際招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
2、應(yīng)用分布
從產(chǎn)品應(yīng)用分布來看，我國集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)產(chǎn)品主要分布在通信、消費(fèi)、計(jì)算機(jī)、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(dá)1647.10億元，占行業(yè)總銷售額的43.12%；隨后消費(fèi)領(lǐng)域芯片銷售規(guī)模以1063.90億元排名第二，占比27.86%。
資料來源：ICCAD，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
四、集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
1、市場規(guī)模
我國集成電路設(shè)計(jì)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(jì)行業(yè)銷售規(guī)模達(dá)4519 億元，同比增長19.6%。同時(shí)，自2016年，我國集成電路設(shè)計(jì)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(wù)環(huán)節(jié)。
資料來源：CSIA，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
2、企業(yè)數(shù)量
隨著我國集成電路行業(yè)的高速發(fā)展，收獲了眾多資本的青睞，越來越多的企業(yè)進(jìn)軍該行業(yè)。2011-2021年我國集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)企業(yè)數(shù)量增長迅猛，從534家快速上升至2810家。值得注意的是，雖然整體企業(yè)熱度持續(xù)上升，但尖端技術(shù)仍未突破背景下，市場競爭加劇或?qū)訃a(chǎn)化突圍可能性增加。
資料來源：ICCAD，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
相關(guān)報(bào)告：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展監(jiān)測及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》；
3、區(qū)域分布
就區(qū)域分布而言，我國集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)已形成長三角、珠三角、京津環(huán)渤海、中西部地區(qū)四大重點(diǎn)區(qū)域，主要原因是靠近電子信息科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心，交通便利，海運(yùn)成本較低，數(shù)據(jù)顯示，2020長三江和珠三角地區(qū)共占比超7成，其中長三江占比最高，銷售額達(dá)到1599.7億元，占比為39.5%。
資料來源：ICCAD，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
4、軟件規(guī)模
中國擁有全球規(guī)模最大、增速最快的集成電路市場，在全球集成電路及EDA行業(yè)發(fā)展持續(xù)向好大背景下，我國EDA行業(yè)也迎來了爆發(fā)期，2020年全年行業(yè)總銷售額約為66.2億元，同比增長19.9%，實(shí)現(xiàn)連續(xù)增長。其中，我國自主EDA工具企業(yè)在本土市場營業(yè)收入約為7.6億元，同比增幅65.2%。
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五、集成電路設(shè)計(jì)競爭格局
1、市場集中度
全球范圍內(nèi)主要的IC設(shè)計(jì)企業(yè)包括高通、博通、英偉達(dá)等，2020年全球前十大IC設(shè)計(jì)公司(Fabless) 收入共計(jì)達(dá)到859.74億美元。若按照全球IC設(shè)計(jì)規(guī)模1279億美元來算，2020年CR5占比57.3%左右，CR10市占率達(dá)到67.22%，集中度較高。
資料來源：公開資料整理
EDA是芯片設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的核心，目前國內(nèi)中國EDA市場增速高于全球，國產(chǎn)化率極低。就競爭格局而言，2020年Synopsys，Cadence和Siemens EDA為我國前三大EDA供應(yīng)商，合計(jì)營收市場份額占比為77.70%，國產(chǎn)廠商占比不到15%，其中華大九天為國內(nèi)EDA龍頭。
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2、華大九天經(jīng)營現(xiàn)狀
華大九天作為國內(nèi)EDA龍頭，整體技術(shù)相較國際Synopsys，Cadence和Siemens EDA前三大EDA供應(yīng)商仍有差距，但整體經(jīng)營狀況良好，毛利水平在90%左右，2019-2021年?duì)I收占比研發(fā)分別為52.5%、44.22%和52.57%，預(yù)估上市后市值超百億元。政策補(bǔ)貼背景下，有望突破國際EDA軟件壟斷現(xiàn)狀。
資料來源：華大九天招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
華大九天在模擬電路設(shè)計(jì)和平板顯示電路設(shè)計(jì)兩個方面實(shí)現(xiàn)了全流程EDA工具系統(tǒng)，但在數(shù)字電路設(shè)計(jì)和晶圓制造方面尚不能實(shí)現(xiàn)全流程覆蓋。在模擬電路設(shè)計(jì)全流程 EDA 工具系統(tǒng)中，僅有仿真工具支持5nm量產(chǎn)工藝制程，其他模擬電路設(shè)計(jì)EDA工具只支持28nm工藝制程，與國際一流水準(zhǔn)有著不小的差距。數(shù)字電路設(shè)計(jì)EDA工具中有5款可以支持5nm量產(chǎn)工藝，1款（單元化特征提取工具）支持40nm量產(chǎn)工藝。
資料來源：華大九天招股書，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
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