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芯片設(shè)計(jì)

【1】行業(yè)地位、概述與國(guó)產(chǎn)化情況

芯片設(shè)計(jì)和晶圓制造均是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的環(huán)節(jié)。

芯片設(shè)計(jì)位于產(chǎn)業(yè)鏈上游頂端,從開端就影響著芯片的功能、性能和成本,因而對(duì)企業(yè)研發(fā)實(shí)力要求極高,此環(huán)節(jié)的研發(fā)投入便占了整個(gè)半導(dǎo)體研發(fā)的53%,是典型的人才和智力密集型產(chǎn)業(yè)。

但這也帶來了高附加值的好處,輕資產(chǎn)的模式使得行業(yè)整體毛利率在30%以上,是產(chǎn)業(yè)鏈中最賺錢的環(huán)節(jié),且一旦掌握核心的底層架構(gòu)技術(shù),后續(xù)專利費(fèi)就有可能達(dá)到設(shè)計(jì)成本的50%以上。

芯片設(shè)計(jì)流程主要可分為前端設(shè)計(jì)與后端設(shè)計(jì),其中前端設(shè)計(jì)也叫邏輯設(shè)計(jì),主要設(shè)計(jì)芯片的功能,后端設(shè)計(jì)也叫物理設(shè)計(jì),主要設(shè)計(jì)芯片的工藝。

商業(yè)分工模式也可分為IDM模式和Fabless模式,即垂直整合模式和無晶圓廠模式。前者意味著半導(dǎo)體廠商從芯片設(shè)計(jì),到芯片制造都由自己完成,前期投入大但可對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈自主把控,代表企業(yè)例如英特爾、英飛凌;

后者意思是自身從事芯片設(shè)計(jì)工作,晶圓制造則交給臺(tái)積電等代工廠商,資產(chǎn)更輕但容易受制于人,隨著規(guī)模效應(yīng)的擴(kuò)大,Fabless模式日漸成為主流,代表企業(yè)例如英偉達(dá)、高通、華為等,今年一季度,全球前15大半導(dǎo)體公司中營(yíng)收增長(zhǎng)最高的四家AMD(93%)、聯(lián)發(fā)科(90%)、高通(55%)、英偉達(dá)(51%)都是Fabless模式。

在前文我們知道,中國(guó)的芯片設(shè)計(jì)廠商占全球份額僅為個(gè)位數(shù),與美國(guó)不可同日而語。華為海思雖是優(yōu)秀的芯片設(shè)計(jì)公司,但無奈大陸晶圓制造產(chǎn)業(yè)落后太多,海思仍被扼住咽喉,遭受重創(chuàng)。

【2】龍頭公司簡(jiǎn)析

紫光國(guó)微:智能安全芯片及國(guó)內(nèi)特種 IC 雙龍頭,是國(guó)內(nèi)最大的、領(lǐng)先的集成電路設(shè)計(jì)上市公司之一。子公司國(guó)微電子產(chǎn)品線齊全、技術(shù)實(shí)力強(qiáng),是國(guó)內(nèi)特種 IC 龍頭企業(yè),子公司紫光同芯是國(guó)內(nèi)智能卡芯片龍頭,市場(chǎng)滲透率進(jìn)一步提高,子公司紫光同創(chuàng)是國(guó)內(nèi)FPGA領(lǐng)導(dǎo)者,產(chǎn)品性能已經(jīng)達(dá)到行業(yè)頂尖的千萬門級(jí),打破了海外寡頭壟斷,未來在FPGA國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程中有望實(shí)現(xiàn)快速成長(zhǎng)。

兆易創(chuàng)新:國(guó)內(nèi)閃存芯片存儲(chǔ)器及MCU微控制器設(shè)計(jì)雙龍頭,目前為全球排名第一的無晶圓廠NOR Flash供應(yīng)商,SPI NOR Flash領(lǐng)域市占率全球第三。NOR Flash產(chǎn)品,公司基于成熟55nm工藝平臺(tái),針對(duì)市場(chǎng)新型應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)、汽車應(yīng)用、工業(yè)控制等領(lǐng)域持續(xù)推出具有競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品;在MCU微控制器市場(chǎng),2020年銷售接近2億顆。

卓勝微:國(guó)內(nèi)射頻芯片龍頭,深耕射頻前端領(lǐng)域,已在國(guó)內(nèi)射頻前端細(xì)分領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),是國(guó)內(nèi)少數(shù)對(duì)標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)的射頻器件提供商之一。

韋爾股份:國(guó)內(nèi)圖像傳感器設(shè)計(jì)龍頭,2019年成功收購(gòu)了兩個(gè)影像傳感器CIS設(shè)計(jì)公司豪威和思比科,設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)收入超過世界第十的芯片設(shè)計(jì)上市公司。并加大在分立器件、射頻IC、模擬IC等領(lǐng)域研發(fā)力度,形成了以CIS業(yè)務(wù)為核心,多產(chǎn)品線協(xié)同發(fā)展的業(yè)務(wù)布局。

聞泰科技:耗資181億收購(gòu)的安世半導(dǎo)體是全球功率半導(dǎo)體龍頭,產(chǎn)品主攻消費(fèi)電子與汽車領(lǐng)域。其主要產(chǎn)品為邏輯器件、分立器件和MOSFET器件,是一家集設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試為一體的半導(dǎo)體跨國(guó)公司,三大業(yè)務(wù)均位于全球領(lǐng)先地位,邏輯器件排名第二、二極管和晶體管排名第一、車功率MOSFET排名第二。

北京君正:收購(gòu)全球車用DRAM存儲(chǔ)芯片市占率15%的北京矽成,成為國(guó)內(nèi)稀缺的汽車存儲(chǔ)芯片領(lǐng)軍企業(yè)。

新潔能:國(guó)內(nèi)MOSFET領(lǐng)先企業(yè),自建IGBT封測(cè)產(chǎn)線,產(chǎn)品已切入寧德時(shí)代、中興通訊、飛利浦等眾多國(guó)內(nèi)外龍頭廠商供應(yīng)鏈,是國(guó)內(nèi)少數(shù)掌握高端功率器件核心技術(shù)的廠商之一。未來致力于打造第三代半導(dǎo)體功率器件平臺(tái),積極研發(fā)新能源汽車用功率半導(dǎo)體。

景嘉微:A股極其稀缺的圖形處理器芯片標(biāo)的,主要應(yīng)用于軍事裝備,在國(guó)內(nèi)機(jī)載圖顯領(lǐng)域占據(jù)大部分市場(chǎng)份額,正由軍用向信創(chuàng)及民用市場(chǎng)拓展。

富瀚微:安防芯片設(shè)計(jì)龍頭。海思受到美國(guó)制裁被動(dòng)退出市場(chǎng),公司在下游客戶供應(yīng)鏈切換過程中搶占先機(jī),實(shí)現(xiàn)海思產(chǎn)品80%的替代。2020年公司在安防前端ISP芯片領(lǐng)域市場(chǎng)份額達(dá)到60%-70%。

晶豐明源:國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)LED照明驅(qū)動(dòng)芯片國(guó)產(chǎn)化的芯片企業(yè),出貨量全球第一。掌握了LED照明驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性技術(shù),并推出了LED照明驅(qū)動(dòng)的整體解決方案,突破了國(guó)外芯片企業(yè)對(duì)LED照明驅(qū)動(dòng)芯片的壟斷。

圣邦股份:國(guó)內(nèi)模擬芯片龍頭,模擬芯片兩大產(chǎn)品線電源管理芯片和信號(hào)鏈模擬芯片并重,雙輪驅(qū)動(dòng),受益于5G、工業(yè)驅(qū)動(dòng)、人工智能和汽車升級(jí)。

思瑞浦:國(guó)產(chǎn)信號(hào)鏈模擬芯片龍頭企業(yè),綜合性能已達(dá)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)以信號(hào)鏈模擬芯片為主,并逐漸向電源管理模擬芯片拓展。

樂鑫科技:全球物聯(lián)網(wǎng)WIFI-MCU芯片龍頭企業(yè),市場(chǎng)份額全球第一,硬件芯片成本控制能力一流,軟件開發(fā)生態(tài)建設(shè)完備。

瑞芯微:多場(chǎng)景SoC提供者,平板、消費(fèi)電子、OTT、支付、云計(jì)算、安防領(lǐng)域均有所布局,發(fā)力電源管理領(lǐng)域,自研電源性能和可靠性指標(biāo)均處于市場(chǎng)領(lǐng)先水平。