IC设计处于半导体产业链的上游，负责芯片的开发设计、分析定义目标终端设备的性能需求和产品需求，是引领半导体产业发展、推动产业创新的关键环节，对芯片的性能、功能和成本等核心要素起着至关重要的作用。设计产业具有人才密集、技术密集、资本密集等特点，对研发水平、技术积累、研发投入、资金实力和产业链整合能力有较高要求，将直接影响制造、封装等产业链上下游众多环节。

1．全球市场格局

根据 IC Insights 报告，2018年全球半导体IC设计业产值达1094亿美元（约合7343亿元人民币），同比增长8.2%，全球前50大IC设计厂中，有21家在2018年营收增长达到两位数水平。2010—2018年复合年均增长率为7%，在半导体产业链中是增长最快的环节。

从地区分布情况来看，美国在IC设计领域继续称霸，2018年美国IC设计业营收额约743.9亿美元，由于博通将总部全部搬到美国，美国IC设计企业占全球市场的份额由2017年的53%升至2018年的68%，长期处于全球IC设计业霸主的地位，并且紧紧把握着半导体产业上游的高端核心领域。中国以142.2亿美元的营收排名第三，全球市场占有率13%，较2010年的5%大举攀升8个百分点，是全球增长最快的地区。2018年前五名年增长率最高的前五名IC设计半导体公司中，有四家企业来自中国（总营收超过2亿美元），分别是美商矽成（ISSI），全志科技（Allwinner）和海思（HiSilicon）等。而欧洲因 CSR与 Lantiq 相继被高通和英特尔收购，2018年市场占有率仅2%，较2010年的4%下滑2个百分点。

图5-7　全球半导体IC设计业产销售收入地区分布

2.中国IC设计业发展现状

芯片设计是当前中国半导体产业发展最快的领域，虽然起步较晚，但凭借终端市场的巨大需求、政策大力支持、资金持续投入等众多优势条件，我国芯片设计产业在近年来得到了迅猛发展。2018年，我国IC设计业实现销售收入2519亿元，同比增长21.50%，发展速度高于IC行业平均水平。设计业占芯片产业链的比重，由2010年的27%增长至2018年的38.6%，并于2016年超过封测行业成为半导体产业链中占比最高的环节。未来在工业4.0背景下，科技的发展引领终端产品的创新升级，将源源不断为IC设计行业带来新的成长动力。

从IC设计领域看，我国的芯片设计优势主要在通信类领域和成本驱动型的消费类领域。根据中国半导体协会数据，2018年，我国通信类芯片占比40.6%，设计企业从2017年的266家增加到377家，销售额提升了16.3%，达到1047亿元，例如华为的400G核心路由器自主芯片，自2013年推出时领先于思科等竞争对手，并被市场广泛认可；另一类是成本驱动型的消费类芯片，如机顶盒芯片、监控器芯片等，消费电子类的芯片设计企业数量最多，从2017年的610家增加到783家，销售额达到617亿元，增幅为36.5%，占比为24%。上述两类芯片设计需要兼顾性能、功耗、工艺制程、成本、新产品推出速度等因素，我国的芯片设计企业在这些方面具备较强的国际竞争力。此外，2018年计算机领域和功率领域的芯片设计业务增长最快，从事计算机芯片设计的企业数量从去年的85家增加到109家，同时销售额大幅提升了180.18%，达到359.41亿元；模拟电路的企业数量从180家增加到210家，销售额增长了108.04%，达到了141.61亿元。我国IC设计企业数量逐年增加，而且本土自主企业占大多数，外资公司所占比例不足20%。截至2018年底，我国IC设计企业达到1698家，相比2017年的1380家，增长了23%，这是自2016年IC设计企业大增626家之后，再一次出现企业数量大幅增加的情况。

中国IC专利数量快速增长，设计领域居首。美国集成电路相关专利数量增长自2002年达到顶峰，互联网泡沫破裂之后逐渐下滑，而中国相关专利自2000年以来长期保持快速增长。从专利结构来看，设计相关专利数量在我国芯片专利总量中排名第一，而设计领域中，模拟电路专利数量位居首位，之后依次是处理器、逻辑电路、存储器。

表5－4　2018年中国IC设计行业细分情况

数据来源：中国半导体协会

目前国内IC设计主要集中在四个地区：长江三角洲、珠江三角洲、京津环渤海地区、中西部地区。珠江三角洲销售收入最高，2018年销售收入约达907亿元，同比增长32%，继续领跑产业发展，其中深圳销售收入为759亿元，同比增长31%，是国内IC设计业规模最大的城市，约占全国IC设计销售总额的29%；长江三角洲次之，总营收达到844亿元，同比增长28%，其中上海销售额达480亿元，排名被北京超过，由2017年的第二名降至第三名，杭州排名升至全国第四，销售收入为118亿元；京津环渤海地区是四大区域中，增速最快的，同比增长48%，达到了599亿元，其中北京销售收入550亿元，同比增长51%，排名升至全国第二；中西部地区营收227亿元，增速为17.28%，西安、成都、武汉的设计业规模都挤进了全国前十强。

表5－5　2018年中国IC设计业规模最大的十个城市

数据来源：ICCAD

随着国内IC设计企业实力的提升，近年来也加入全球IC设计市场的主流竞争格局中。全球前50 Fabless IC设计公司中，中国企业数量明显上涨，2009年仅有一家华为海思半导体上榜全球前50强，到2017年已有10家中国企业挤入全球50强，呈现迅速追赶之势。2018年增长最快的前五名 Fabless公司，有四家来自中国。根据集邦咨询统计，2018年我国前10大设计企业的销售总额达到1036亿元，同比增长17.6%，远高于行业平均增速15个百分点，达到两位数增长的企业有六家。其中，华为海思营收排名第一，因手机出货的强势成长及自家研发芯片搭载率的提升，2018年营收成长超30%；格科微营收成长高达39%，受益于CIS需求强劲及芯片价格上涨等因素；紫光国微因智慧安全芯片等业务的高速成长，营收成长约28%；兆易创新受惠于 Nor Flash的涨价及MCU的营收成长。

表5－6　2018年中国IC设计企业营收排名

资料来源：集邦咨询

3．存在的问题(www.daowen.com)

中国芯片设计业主要存在高端IC设计能力不足，核心芯片自给率低的问题。芯片按应用领域可分为标准通用芯片和专用芯片两大类。其中，标准芯片是应用领域比较广泛、标准型的通用电路，如处理器、存储器、数字信号处理器等，具备标准统一、通用性强、量大面广的特征。专用芯片是指针对特定系统需求设计的芯片，其体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低。每种专用芯片都对应一类细分市场，例如，通信设备需要高频大容量数据交换芯片等专用芯片；汽车电子需要辅助驾驶系统芯片、视觉传感和图像处理芯片等。

我国在部分细分领域如智能卡芯片、通信芯片、移动智能终端芯片设计方面能够赶上世界先进水平。2018年，我国芯片设计异军突起，华为海思和紫光展锐在物联网SoC和通讯领域已是世界领先水平。在部分专用芯片领域，我国也取得一定成绩，如正式推出人工智能（AI）加速运算芯片的寒武纪等，已经成为我国新生代IC设计业者代名词，显示了我国IC设计企业整体技术实力的稳步提升。

但在高端通用芯片方面，对外依存度相对较高。我国集成电路每年超过2000亿美元的进口额中，处理器和存储器两类高端通用芯片合计占70%以上。英特尔、三星等全球龙头企业市场份额高，持续引领技术进步，对产业链有很强的控制能力，后发追赶企业很难获得产业链的上下游配合。中国高端通用芯片与国外先进水平差距主要体现在以下几个方面：

（1）CPU等高端芯片追赶难度大。英特尔几乎垄断了全球市场，国内相关企业约有3－5家，但都没有实现商业量产。CPU的难点在于架构、IP、生态系统和制造，每个部分的集中度都非常高。龙芯等国内CPU设计企业虽然能够做出CPU产品，而且在单一或部分指标上可能超越国外CPU，但由于缺乏产业生态支撑，没有像Windows和Android系统的支持，加上处理器的制造是半导体制造中最先进的，CPU生态在国内形成的难度巨大，无法与占主导地位的产品竞争。

（2）存储器国内刚刚起步，差距相对较大。2018年中国进口存储器进口金额约688亿，占集成电路进口总额超过1/3。韩国三星和海力士拥有绝对的优势，中国在这一领域的突破才刚刚开始，与国际企业竞争空间有限，长江存储刚刚实现首批拥有自主知识产权的32层3D NAND Flash闪存芯片量产，这也是我国闪存芯片产业规模化发展零的突破，而三星、英特尔等全球龙头企业已开始陆续量产64层闪存产品；在 Nor Flash这个约为三四十亿美元的小市场中，兆易创新是世界主要参与厂家之一。

（3）AD/DA、FPGA等高端模拟通用型芯片，国内外技术悬殊。2018年模拟/功率芯片进口金额292亿美元，占比15%，仅次于存储器。国内AD/DA芯片企业产值和集中度低，而模拟芯片的难点在于设计和工艺的紧密结合，研发投入大，生命周期长，较难在短期聚集起经济效益，成本高，企业和技术人员的经验积累非常重要。在 FPGA领域，赛灵思和 Altera占据了90%市场，提前布局的专利保护对后来者形成了强大的市场壁垒，几乎封锁了所有通向 FPGA商用产品的通途，国内的紫光同创、安路、高云、智多晶等厂商出货的 FPGA产品性能相对不强且没有实现大批量产。

（4）EDA工具是芯片设计的根基，目前全球三大EDA美国软件巨头 Synopsys、Cadence以及 Mentor公司已形成了全球垄断，目前国内IC设计公司几乎百分百采用国外EDA工具。国内EDA领导企业有华大九天，但距离实现对国外三大厂的国产化替代还有较长距离。

（5）同时在芯片设计领域还存在一个巨大的威胁是，芯片的设计离不开芯片架构，而中国目前的芯片架构不具有自主知识产权。芯片设计主要采用的是ARM和X86等公版架构，包括华为海思和紫光展锐其架构授权的核心都被外人掌握，目前，国内仅有中科院的龙芯和原总参谋部的申威拥有自主架构，前者用于北斗导航，后者用于神威超级计算机，民用领域几乎是空白。

表5－7　我国IC设计厂商全球市占率

资料来源：IC Insights，天风证券研究所