芯片设计：半导体国产替代核心赛道

2014年6月，国务院发布集成电路产业发展新的纲领性文件《国家集成电路产业发展推进纲要》，吹响了芯片产业追赶国际先进水平的号角。9月，国家集成电路产业基金正式成立。目前大基金一期已投资完毕，大基金二期继续布局芯片产业链，并注重芯片设备和材料领域的投资。

大基金一期主要投资芯片行业龙头公司，规模1387亿元，撬动5145亿地方政府基金及私募基金，总6500亿元资金投入芯片产业。

从基金投资金额看，国家集成电路产业基金在芯片制造、设计和封测领域分别投资了311亿、163亿和70亿，占总投资的54%、29%和12%。从投资企业数量看，国家集成电路产业基金在芯片制造、设计和封测领域分别投资了11家、15家和6家，占总投资企业数的24%、32%和13%。

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根据IBS报告，中国在全球半导体市场规模中占比超过50%，并呈持续扩大趋势。

2019年中国半导体市场规模为2122亿美元，占全球市场的52.93％。预计到2030年，中国半导体市场规模将达到6212亿美元，占全球市场高达59.01％，其中中国半导体市场的年均复合增长率达10.26%.

集成电路的制造包括设计、制造、封装、测试等多个环节，而设计是一切的基础和关键，凝聚着芯片的核心技术，决定了芯片的性能。

近年来，我国的集成电路产业规模持续扩大，其中设计产业的占比不断上升，近7年复合增长率为25.7%，核心地位逐渐稳固。

IC设计行业分为Fabless模式和IDM模式，国产替代是IC设计行业的主旋律。

Fabless为大多数设计类公司采用，而IDM模式由于投资较大、门槛较高，仅有少数大型行业龙头企业采用。

根据DIGITIMES Research发布的2019年全球前10大IC设计公司(Fabless)排名来看，博通、高通分别以172.46亿美元、145.18亿美元营收位居前二，我国华为海思半导体以842.7亿元收入，同比增长68%，增速居前十大IC公司首位，但2019全球前十大半导体公司、全球前十大模拟IC公司中均无我国企业。

芯片设计板块位于整体产业链上游，板块公司整体毛利率都在30%以上，都属于轻资产模式，固定资产周转率及ROE水平处于相对较高位置。

从收入端规模来看，主流头部芯片设计公司收入规模相对较小，如汇顶科技、兆易创新、紫光国微等自身收入2018年在20亿-30亿元左右，2019年韦尔股份、闻泰科技等公司通过收购国外资产后收入规模将跃升至100亿以上的水平。

芯片产业链包括芯片设计、晶圆制造、封装、测试等环节。芯片设计分为前端设计和后端设计，前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设计）并没有统一严格的界限，一般通过前端设计得到了芯片的门级网表电路，后端设计主要涉及与工艺有关的设计。

细分来看，芯片设计包含流程包含RTL编写、功能验证、逻辑综合、形式验证、DFT（Design for Testability）、布局布线、Sign Off、版图验证等多个流程。

国内半导体产业链上游芯片设计环节上市公司主要涉及的领域包括存储芯片、射频芯片、图像传感器芯片、生物识别芯片、模拟器件芯片、WiFi芯片等，以及功率芯片、电源控制芯片、功能控制芯片等多个领域。

芯片设计最主要的价值为知识产权费用，里面涉及的技术形态包括编码知识和缄默知识（非语言标的逻辑说明）。为便于芯片设计开发，出现EDA和IP核等辅助产业。

芯片设计软件主要是EDA，其位于芯片产业链上游，是依赖性极强的设计工具。作为计算机辅助工具，EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。可以进行电路设计与仿真，PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。

目前该软件主要的市场提供者是SYNOPYS、Cadence、Mentor三家美国公司，国内EDA软件供应商与美国企业有一定差距。

我国EDA产业规模5.4亿美元，海外三大厂商占据95%市场份额，再考虑到ZUKEN、Altium等海外厂商，国内自主EDA软件份额极其有限。目前国内EDA软件公司主要有华大九天、芯愿景、芯禾科技、广立微电子、博达微电子、蓝海微科技、奥卡思微电、概伦电子等。

由于中国大陆芯片设计公司的不断崛起，本土设计项目在全球设计项目中的占比不断增高。根据IBS报告，2018年中国芯片设计公司规划中的设计项目数为1797项，该数据预计将于2027年达到3232项，年均复合增速达6.74%。

面对集成电路的巨大需求，当前国产集成电路的供给仍然不足。2019年国产集成电路规模仅占中国集成电路市场规模的15.60%，中国集成电路市场自给率偏低，对于进口的依赖程度较高。未来中国的集成电路消费市场将随着大数据、云计算、物联网、人工智能、5G等新兴产业的发展而持续增加。

2019年我国IC设计行业市场空间为约3084.90亿元，约占据全球IC设计市场的三分之一，但IC设计国产化率仍然偏低，IC设计行业国产替代空间广阔。

当前全球半导体产业正在经历从美国到日韩、从日韩到中国台湾、从中国台湾到中国大陆后的第三次产业转移，未来IC国产自给率有望快速提升，据ICInsights预计2024年我国国产IC自给率有望达到20.67%。

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