全球半導體分為 IDM(Integrated Device Manufacture，集成電路製造)模式和垂直分工模式兩種商業模式，老牌大廠由於歷史原因，多為 IDM 模式。

隨著集成電路技術演進，摩爾定律逼近極限，各環節技術、資金壁壘日漸提高，傳統 IDM 模式弊端凸顯，新銳廠商多選擇 Fabless（無晶圓廠）模式，輕裝追趕。

集成電路設計為知識密集型產業，國際上比較典型的參與者主要有 AMD、英偉達、高通、聯發科、蘋果、華為海思等公司。

晶片設計可以分為數字集成電路設計和模擬集成電路設計兩大類。

模擬集成電路設計包括電源集成電路、射頻集成電路等設計。

模擬集成電路包括運算放大器，線性整流器，鎖相環，振蕩電路，有源濾波器等。

相較數字集成電路設計，模擬集成電路設計與半導體器件的物理材料性質有著更大的關聯。

數字集成電路設計包括系統定義，寄存器傳輸級設計，物理設計，設計過程中的特定時間點，還需要多次進行邏輯功能，時序約束，設計規則方面的檢查，調試，以確保設計的最終成果合乎最初的設計收斂目標。

1、全球晶片設計產業現狀

全球晶片設計產業龍頭企業主要分布在美國，中國，台灣等國家地區， 2018 年，中國企業海思半導體首次入圍全球晶片設計前十企業，營收規模排名全球第五。

從整體來看，美國企業仍然占據了絕對主流，前 10 大晶片設計公司中有 8 家都來自美國，其他僅有海思半導體和聯發科(台灣)上榜。

2018 年全球晶片設計產業規模大約為 1139 億美元，同比增速 14%，過去五年符合增速約為 6.6%。

由於近幾年智慧型手機等終端對於晶片性能和數量需求的快速提升，全球晶片設計產業得以快速增長。

特別是隨著整體晶片設計工藝的持續升級，晶片設計產業充分享受了下游晶片製造大規模投資的產業紅利，產業持續高速增長。

2、中國晶片設計現狀

2018年中國晶片設計產業規模為 2519億元，同比增長 21%， 5年複合增速 24%，遠超全球整體複合增速 6.6%。

國內龐大的市場需求，但是中國晶片企業規模較小，每年晶片我國進口金額仍然在快速增長，國產晶片設計企業具備十分巨大的國產替代市場。

除了海思半導體之外，我國 IC 設計產業企業發展呈現井噴式增長的勢頭。

截至 2016 年底，我國共有 IC 設計企業 1362 家，2015 年僅有 736家，同比增長率高達 85%。

我國至今已有 11 家企業躋身全球 IC 設計企業前 50 強。

3、國內晶片設計的問題

中國晶片設計產業目前主要的問題主要包括：企業規模小，核心市場和客戶供應體系進入難度較大，技術能力仍與國外企業具有較大差距。

晶片軟體原創的設計工具缺乏。

EDA（Electronics Design Automation）軟體被譽為集成電路的「搖籃」、命門，是晶片設計最重要的軟體設計工具。

利用EDA 工具，工程師將晶片的電路設計、性能分析、設計出 IC 版圖的整個過程交由計算機處理完成。

但就是這一如此重要的產業，不管是國內還是全球的市場份額主要都由三大巨頭 Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登電子）和 Mentor（明導）壟斷。

三大EDA 企業占據全球 60%以上的市場，各家在部分領域又掌握絕對優勢。

而在中國市場，國產 EDA 只占一成份額，國內 EDA 廠商的生存空間十分受限。

市場調研機構 Euromonitor 數據顯示，2018 年 Synopsys、Cadence和 Mentor 全球的市場份額分別為 32%、22%和 10%。

國內 EDA 設計軟體廠商主要有華大九天、杭州廣立微、蘇州芯禾、濟南槪倫、天津藍海微等企業。

與國際巨頭能提供整套 EDA 工具不同，國內 EDA 企業產品不全，只在局部形成一定突破。

作為國內最大的EDA 公司，華大九天也只能提供1/3左右的 EDA 工具。

2018 年國內 EDA銷售額約 5 億美元（約合人民幣 33 億元）。

其中，國產 EDA 工具銷售額 3.4 億元，只占了國內市場的 10%。

而 Synopsys、Cadence 去年的年銷售額分別達 30 億美元和 21 億美元，差距甚大。

EDA 設計軟體具備壁壘高，投入期長，生態圈缺失，產業鏈支持薄弱，人才缺失等問題，一個 EDA 工具從技術開發到能夠被市場接受基本上需要五六年的時間。

EDA 是晶片設計和製造的紐帶和橋樑，需要製造和設計的支持，只有不斷應用和疊代，產品才能不斷進步。

發展 EDA 產業最關鍵的還是要靠人，不管是基礎人才還是高端人才，都是國內目前匱乏的。

國內EDA設計公司平均每年工資上漲10%，但是和國外同行比仍差 20%~30%，而與部分網際網路企業差 50%。

企業還在生死線上掙扎時，根本無暇顧及人才培養。

解決 EDA 的國產化問題，除了政府加大支持，要做好持續大投入的準備，並出台一些人才激勵的政策，從國外吸引優秀的人才回來。

模擬晶片設計能力較低。

相較數字集成電路設計，模擬集成電路設計與半導體器件的物理材料性質有著更大的關聯。

模擬晶片的設計除了電路設計之外，更多需要對材料物理性質的理解。

不同模擬器件的設計需要設計電氣、材料參數、材料加工等多方面的能力，同時不同應用場景所用的晶片要求不同，使得模擬晶片設計需要多種類跨學科的知識。

我國模擬晶片產業發展交往，導致模擬芯片設計能力不足。

4、中國晶片設計產業對策

我們認為要想解決這些問題，可以參考海思半導體的成功發展路徑：

1、大客戶支持：海思半導體能夠成功最核心的競爭力在於華為母公司的訂單支持。

華為技術2018 年半導體晶片總採購額高達 211 億美元，這給海思半導體提供了巨大的優先市場，可以說沒有母公司華為的大力支持就沒有海思半導體今天的成功。

華為能夠如此大規模的採購，一方面是對子公司的全力支持，同時也是基於其強大的經營實力。

2、高強度研發投入：華為是一家業務多元化同時營收規模快速增長的企業，同時還一直保持著高強度的研發投入，2018 年華為營業收入 7200 億元，研發投入 1015 億元，近十年研發投入超過 4850 億元，超過中國 BAT 等網際網路公司研發投入總和。

對於半導體行業，持續高強度的研發投入是企業發展的必須。

如果對比海外半導體龍頭的研發投入，華為是唯一能夠跟上國外龍頭企業的中國企業，這也是國內大部分半導體企業一直在成長但是卻與國外企業差距越來越大的核心原因。

3、充分利用 FAB 產業紅利：不同於美國，歐洲，日本和韓國這些半導體行業先進的國家，中國，包括台灣的半導體產業模式有著著根本的不同。

歐洲，日本和韓國都是以 IDM 企業為主，Fabless 產業比例基本為零；只有美國是 IDM 模式和 Fabless 模式均衡發展，並且都占據全球較高的份額；而中國和台灣則正好相反，Fabless占據份額很高，而 IDM 占比明顯偏低。

我們認為這主要源於中國和台灣的半導體發展時點最晚，並且主要得益於全球 Fabless 模式向台灣和大陸轉移的產業趨勢，這就導致中國已經錯失了早期 IDM 模式發展的黃金階段，只能從相對容易的 Fabless 開始介入半導體行業。

因此，我們認為至少在未來相當長一段時間內，中國半導體產業仍然更適合 Fabless 模式發展，而 IDM 模式需要國內相關上游設備，材料以及晶圓代工廠的逐步摸索合作，這會是一個相對漫長的過程。

4、布局國內優勢下游產業：過去 40 年改革開放發展中，國內企業在家電、電腦、安防監控、伺服器、路由器、無線通信設備以及智慧型手機等產品的製造能力全球首屈一指。

下游系統產品端的巨大需求將成為未來國內電子產業自主可控、創新升級的核心優勢。

未來在產業鏈國產化配套需求趨勢下，國內終端產品使用國產晶片，在應用端提供試錯改進提升的機會，同時通過上游國產配套降低採購成本促進下游整機產品形成核心競爭力，這將是是國內晶片產業的有效突破機會。

集成電路製造環節現狀、問題及應對措施

集成電路(IC，integrated circuit)製造是將設計成型的集成電路圖實現的過程，在矽片等襯底材料基礎上，通過高尖端設備，經過氧化、光刻、擴散、外延、測試等半導體製造工藝，把構成具有一定功能的電路所需的半導體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊矽片上，製備出具備特定功能的集成電路，又稱晶片。

集成電路，按其功能、結構的不同，可以分為模擬集成電路、數字集成電路和數/ 模混合集成電路三大類。

模擬集成電路用來產生、放大和處理各種幅度隨時間變化的模擬信號（例如半導體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等），其輸入信號和輸出信號成比例關係。

數字集成電路則是用來產生、放大和處理各種數位訊號（例如 5G 手機、數位相機、電腦 CPU、數位電視的邏輯控制和重放的音頻信號和視頻信號）。

1、集成電路製造環節現狀

隨著半導體產業的發展，投資規模越來越大，產業分工越來越明確。

產業龍頭公司逐步從早期的垂直整合生產(IDM，integrated device manufacturer)轉向專業化分工，出現專業化的晶片設計公司(Fabless)，專業的晶片製造公司(Foundry)以及專業的封裝測試公司。

我們從技術能力、規模等角度分析目前全球晶片製造領域的格局。

全球 IC 製造領域格局。

目前全球 IC 代工製造領頭企業為台灣的台積電，2018 年收入為 303.89 億美元，占全球前十大 IC 製造規模收入比例超過 50%。

中國大陸企業在前十位的分別有中芯國際和華虹半導體，2018 年收入分別為 33.78 億美元和 9.45 億美元，占全球前十大 IC 製造規模收入比例分別為 5.64%和 1.58%。

技術水平格局。

集成電路的技術水平核心指標是特徵尺寸，特徵尺寸是指半導體器件中的最小尺寸。

特徵尺寸越小，晶片的集成度越高，性能越好，功耗越低，公司的製造水平越高。

從競爭格局現狀來看，目前國內 IC製造能力與國際先進比較，製造能力落後 5-6 年，製程能力相差 2 代到 2.5 代。

隨著進入 7nm 以及更高製程周期，領頭企業與追趕企業的差距在逐步擴大。

例如，隨著工藝難度的提升，開發難度不斷增大，投入資金要求越來越大，格羅方德以及聯電短期內已經放棄往 7nm 製程的升級。

2、提升晶片製造能力的應對措施

隨著下游終端產品例如智慧型手機要求的性能越來越高，高端晶片如華為海思麒麟 990 晶片、蘋果 A12 系列晶片、高通驍龍855 系列晶片等都採用7nm 製程，兩家具備高端製程能力的公司如三星、英特爾等公司由於自身產業鏈因素，高端製程主要用於自身產品生產。

目前大部分高端晶片特別是 7nm 製程及以上的晶片製造，目前大部分市場主要由台積電占據。

國內兩家晶片製造公司中芯國際、華虹半導體都已經進入 14nm 製程的風險量產階段，但其核心量產製程僅在28nm，意味著能夠生產市場上60%的晶片。

國內企業與國際先進水平企業仍然存在較大差距，並且未來在進入更高階製程過程中面臨的壓力越來越大。

應對措施方面，我們建議國內企業在積極做好14nm 量產準備的同時，在設備、制造工藝、人才等方面及早做好儲備，加大國際頂尖人才的引進。

目前國家半導體產業政策環境相對較好，先進位程方面國際領先企業已經成熟量產，說明設備、材料等產業鏈配套環節已經成熟。

國內企業需要追趕的核心要素是培養人才，引進人才，例如中芯國際在2017年10月份引進台積電及三星前技術核心梁孟松後只用了一年半左右時間，就在 2018 年上半年就實現 14nmFinFET 工藝正式的量產，目前的良品率達到 95%以上，所以引進國際頂尖人才實現產業升級是核心環節。