芯片设计，重塑与突围

晋昀

我国集成电路产品体系完整，国产集成电路芯片涵盖数字、模拟、数模混合、射频、功率、计算、存储、接口等领域，并在电子设计自动化工具（EDA）、知识产权核心（IP核）等领域进一步加强积累，从而对芯片设计企业的发展提供必要支撑。在提升自给率、政策支持、规格升级与创新应用等要素的驱动下，我国芯片设计行业保持高速成长趋势，而通过产业链上下游配合，国内芯片设计领域的细分龙头企业已经逐渐满足国内客户的部分替代性供应。

受益利好填补空白

最新數据显示，芯片设计基本上被五大巨头企业割据，一度荣耀的华为海思因为出货严重受限近况不佳。全球前十大芯片设计企业中6家为美国企业，前五大企业占据8成以上份额，高通、英伟达、博通、联发科、AMD等名字不但常年霸榜，其与后5名的差距还有愈发扩大的趋势。更为关键的是，5大巨头分别在不同细分领域处于领导位置，高通、联发科以手机芯片为主，英伟达是GPU芯片，AMD是CPU、GPU芯片，博通是机顶盒SoC、有线网络芯片、射频前端、Wi-Fi芯片等物联网、通信连接类芯片。

芯片设计可分为设计、仿真、验证等环节，对应的EDA（Electronics Design Automation电子设计自动化）工具分为设计工具、仿真工具、验证工具等。利用EDA工具，工程师将芯片的电路设计、性能分析、设计出IC版图的整个过程交由计算机处理完成。设计规模越大，工艺节点要求越高，EDA工具的开发难度越大。目前在设计复杂度上，集成化应用趋势让芯片的功能集成度日益增加，逻辑、模拟、存储等功能被越来越集中地集成到单一芯片中，要求EDA工具需要具备对复杂功能设计的更强支撑能力。可以说，EDA是制约我国半导体行业进一步发展的难题之一，而随着5G、AI、汽车电子等领域的崛起，本土EDA市场迈入高速发展时期。

随着芯片制程的演进，芯片设计的成本快速上升，逻辑仿真、验证、版图设计所需算力规模不断增加，并且芯片设计公司不同阶段对算力的要求不同，整体需求呈波动状，这对芯片设计公司的建设与布局造成不小影响，如何灵活调用、满足算力是其关键，多年前芯片设计公司即开始探索EDA云工具的使用，目前EDA云平台的工具和运行环境逐渐整合，EDA云市场快速扩大，其中尤以我国EDA云市场的增速最高。

受益政策与市场利好，芯片设计验证与调试的国产技术空白正在被渐次填补。近期EDA智能软件和系统企业芯华章发布基于创新架构的数字验证调试系统昭晓Fusion Debug TM，该系统将帮助芯片设计工程师简化困难的调试任务，大幅提升芯片设计效率。中国首个量子芯片设计工业软件也于近期在合肥发布，该软件同时支持超导和半导体两大物理体系的量子芯片版图自动化设计，用户可通过本源量子云平台直接在线访问和使用。

直面矛盾解决问题

芯片产业设计端与生产端境遇不同，生产端难题多、门槛高、投入巨大、原材料供应链脆弱，专利壁垒重重，设计端则只需有合适的架构与IP核等即可，对此全球各主要经济体都是设计端人才积累较多，生产端行业集中度较高，竞合关系复杂。芯片产业已从此前的IDM一条龙的模式逐渐变为Fabless（设计）、Foundry（制造）模式，芯片设计企业迎来更多表现机会。

从芯片设计产业销售额来看，2021年我国全行业销售为4586.9亿元，较2020年增长20.1%，其中长三角洲地区2021年销售额达2383.3亿元，同比增长49%；京津环渤海地区2021年销售额为984.3亿元，同比增长76.7%；中西部地区2021年销售额为573.7亿元，同比增长40.3%。珠江三角洲地区2021年销售额为936.2亿元，同比下滑36.9%，区域竞争变化不大。

数据显示，截至2021年12月，中国大陆芯片设计企业由2020年的2218家增长至2810家，同比增长26.7%。北京、上海、深圳仍为传统芯片设计企业聚集重地，无锡、杭州、西安、成都、南京、武汉、苏州、合肥、厦门等城市的芯片设计企业数量均超过100家，发展迅疾。但有观点认为芯片设计企业持续大量增加存在一定隐患，一半以上芯片设计企业的创建时间不超过5年，过于“广而薄”的力量加之已经显露的无序竞争反而摊弱了行业的整体实力，并在一定程度上分散了本就不厚实的人才与资源。芯片设计属于典型的智力密集型行业，芯片参数优化对工程师的知识储备和经验积累要求极高，我国的人才储备与供应并不充裕。

中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军认为要想让我国芯片设计行业具备国际竞争力，必须直面一些深层次问题并解决一些深层次的矛盾，“芯片设计行业整体规模不到1000亿美元，与每年1500多亿美元的中国市场消费相比有不小缺口；2021年芯片设计行业业绩增长一定程度上是由于全球产能紧张，供需平衡被打破引发的集成电路涨价所导致，一旦产能紧张情况缓解，企业业绩可能回落；人才短缺导致企业人力成本大幅上升，给企业本来已经不高的毛利空间施加更大压力；研发投入不足已经开始严重影响到企业创新能力的提升。”

当前，芯片设计被各城市、区域列为发展重点。《上海市先进制造业发展“十四五”规划》提出，在芯片设计领域，推动骨干企业芯片设计能力进入3纳米及以下，打造国家级电子设计自动化（EDA）平台，支持新型指令集、关键核心IP等形成市场竞争力。《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》提出，打造我国集成电路产业发展第三极，其中芯片设计业务收入超2000亿元，设计行业的骨干企业研发投入强度超过20%。《珠海高新区集成电路产业发展规划（2020-2025年）》提出做大做强芯片设计，立足本地设计企业集聚、周边终端企业众多的基础，重点发挥优势，形成特色，力争到2025年形成一个两百亿级芯片设计产业集群。