集成电路行业发展概况
1、集成电路产业链
集成电路行业主要包括集成电路设计、集成电路制造、集成电路封装和集成电路测试等细分领域。
参考观研天下发布《2019年中国集成电路行业分析报告-行业现状与未来商机预测》
芯片（集成电路的载体）生产具体流程
资料来源：互联网
芯片设计是芯片的研发过程，通过系统设计和电路设计，将设定的芯片规格形成设计版图的过程。其中，设计版图是一款芯片产品的 初形态，决定了芯片的性能、功能和成本，是芯片设计过程中的重要环节。设计版图完成后进行光罩制作，形成模版。
晶圆生产是将光罩上的电路图形信息大批量复制到晶圆裸片上，在晶圆裸片上形成电路的过程，即晶圆的量产。晶圆生产后通常需要对晶圆进行测试，检测晶圆的电路功能和性能，并将不合格的晶粒标识出来。
芯片封装是将晶圆进行切割、焊线、塑封，使芯片电路与外部器件实现电气连接，并为芯片提供机械物理保护的工艺过程。
芯片测试是指利用集成电路设计企业提供的测试工具，对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。测试合格后，即形成可供整机产品使用的芯片产品。
集成电路设计行业是集成电路产业的灵魂和核心，设计版图直接决定了芯片的功能、性能和成本，集成电路设计业的发展将成倍地带动终端电子制造业的大规模发展。
2、集成电路产业经营模式
全球集成电路产业有两种主流经营模式，分别是 IDM 模式和垂直分工模式。
集成电路产业模式
（1）IDM 模式
IDM 模式（Integrated Device Manufacture，垂直整合制造），指垂直整合制造商独自完成集成电路设计、晶圆制造、封装测试的全产业链环节。集成电路设计只是其中的一个部门，企业同时还拥有自己的晶圆厂、封装厂和测试厂。目前，仅有三星、英特尔等少数国际巨头采用该模式。
（2）垂直分工模式
垂直分工模式，是20世纪80年代开始逐渐发展起来的产业链专业化分工的商业模式。该模式下在各主要业务环节分别形成了专业的厂商，即包括上游的集成电路设计企业（Fabless）、中游的晶圆代工厂和下游的芯片封装测试厂。其中：Fabless 设计企业直接面对终端客户需求，晶圆代工厂以及封装测试厂为Fabless 设计企业服务。
Fabless 企业只从事集成电路的设计环节，技术密集程度较高。与 IDM 厂商相比，Fabless 企业进行集成电路设计的资金、规模门槛较低，有效降低了大规模固定资产投资所带来的财务风险，企业能够将自身资源更好地集中于设计开发和销售环节， 大程度地提高企业运行效率，加快新技术和新产品的开发速度，提升综合竞争能力。
全球绝大部分集成电路设计企业均采用 Fabless 模式，比如美国的高通公司、Marvell Technology Group Ltd.、我国台湾地区的联发科等。
3、集成电路产业常用概念
（1）摩尔定律
摩尔定律由英特尔创始人之一的戈登·摩尔提出，主要内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数目，约每18个月增加一倍，性能也将提升一倍，即每个晶体管的单位成本约每18个月下降一半。
摩尔定律是集成电路行业 显著的特征。在摩尔定律的作用下，芯片性能提升、成本下降的趋势一直引领着集成电路产业的发展，推动着集成电路企业不断攻克新的制程。
（2）SoC/系统级芯片
随着半导体技术、移动互联网和智能硬件的迅猛发展，传统的微处理器系统的发展已经跟不上时代的潮流，迫切地需要一种功能多、性能强、功耗低、灵活度高的芯片来满足越来越多的智能设备的需求，SoC 应运而生。
SoC（System on Chip），即在一块芯片上集成一整个信息处理系统，称为片上系统或系统级芯片，不同用途的 SoC 上集成的部件也不尽相同。通常情况下，SoC 是一个完整的整体，拥有整个数字和模拟电路系统的完整功能，包含完整的控制系统和嵌入式的软件。
SoC，是一种以确定系统功能为目标，各个模块的软硬件协同开发， 后把开发成果集成为一块芯片的技术。SoC 已成为功能 丰富的硬件，其上集成了 CPU、GPU、RAM、ADC/DAC、Modem、高速 DSP 等各个功能模块，部分 SoC 上还集成了电源管理模块、各种外部设备的控制模块，同时还需要考虑各总线的分布利用等。例如，平板应用处理器除了需要集成 CPU、GPU、VPU 外，还需要集成液晶屏显示接口以及音频 ADC、DAC 模块。
SoC 的电路较为复杂，对研发设计、制造工艺以及软硬件协同开发技术的要求较高。相比于传统的微处理器系统，SoC 在性能和功耗上具有明显优势，已经占据终端芯片市场的主导地位，并且正在向更为广泛的应用领域扩展。
（3）IP 核
IP 核（Intellectual Property Core），即知识产权核，在集成电路设计行业中指已验证、可重复利用、具有某种确定功能的芯片设计模块。IP 核可以划分为 CPU、GPU、DSP、VPU、总线、接口、工艺物理库等7个类别。
各类别 IP 核的主要功能
| 类别 |
主要功能 |
| CPU |
SoC 芯片的中央处理单元，基于该 CPU 运行系统软件/应用软件，配合 SoC 芯片内部的其他硬件模块，实现产品的各种功能。 |
| GPU |
SoC 芯片的图形处理单元，基于该 GPU 实现可运行于 SoC 芯片的各种游戏、各种图形 UI 界面的渲染和特效、高性能计算等。 |
| DSP |
用于运行运算量较大的算法软件或应用软件，比如视频编解码、图形图像处理、视觉影像处理、语音处理等。 |
| VPU |
视频/图像编码、解码单元，用硬件加速引擎分别实现视频/图像数据的编码、压缩和终端产品上各种格式视频的解码、播放。 |
| 总线 |
用于 SoC 芯片内部主设备和从设备之间的数据访问和互联互通，高性能的实现各种主设备同时访问多个从设备。 |
| 接口 |
实现 SoC 芯片和其他芯片或外设的连接，用于 SoC 芯片外接存储器、摄像头、各种显示屏（包括电视）、USB
设备等或用于实现各种高速数据传输。 |
| 工艺物理库 |
用于优化 CPU/GPU 等高性能 IP 核工艺单元库，以提高高性能 IP 核的设计频率。 |
资料来源：公开资料整理
近年来，集成电路产业快速发展，产业链分工日益精细，部分企业专注于 IP 核设计，以提供 IP 核技术授权作为其主营业务。性能、面积、功耗等特性优异的通用 IP 核在芯片设计行业被广泛应用，使得芯片设计行业门槛大幅降低，有效缩短了芯片设计周期，有利于芯片设计公司专注于通讯、多媒体等特殊功能模块的设计，专注于性能、面积、功耗的优化和平衡，专注于满足客户多样化需求的软硬件整体解决方案的创新和设计。
（4）制程工艺
制程工艺是指芯片内电路与电路之间的距离、金属线的宽度。更先进的制程工艺，意味着更高的电路密度，在同样大小面积的芯片中，可以容纳密度更高、功能更复杂的电子元器件。微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得元器件的尺寸不断缩小，功耗不断降低，集成度不断提高，性能持续提高。在摩尔定律的作用下，工艺制程不断提升，从0.35μm、0.18μm、0.13μm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm 一直发展到当今前沿的7nm。
中国大陆晶圆产能变化趋势
数据来源：公开资料整理
近几年，在国家产业政策扶持下，中国大陆的晶圆产能增长较快，其中28nm 工艺的晶圆产能增速 快，28nm 产能占比将从2016年约3%左右快速增长到2020年约20%。
4、集成电路产业发展概况
集成电路行业作为全球信息产业的基础，在产业资本的驱动下，已逐渐成为衡量一个国家或地区综合竞争力的重要标志和地区经济的晴雨表。集成电路产品的广泛应用推动了电子时代的来临，也成为现代日常生活中必不可少的组成部分。集成电路行业属于资本与技术密集型行业，业内企业普遍具备较强的技术研发能力、资金实力、客户资源和产业链整合能力。
近几年，受个人电脑和手机市场逐渐饱和的影响，全球集成电路市场的增长步伐放缓。而在中国，集成电路产业作为信息产业的基础和核心组成部分，成为关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，在宏观政策扶持和市场需求提升的双轮驱动下快速发展。
从宏观政策角度分析，政府先后出台了一系列规范和促进集成电路行业发展的法律法规和产业政策，同时通过设立产业投资基金、鼓励产业资本投资等多种形式为行业发展提供资本助力。
从市场需求角度分析，消费电子、高速发展的计算机和网络通信等工业市场、智能物联行业应用成为国内集成电路行业下游的主要应用领域，智能手机、平板电脑、智能盒子等消费电子的升级换代，将持续保持对芯片的旺盛需求；传统产业的转型升级，大型、复杂化的自动化、智能化工业设备的开发应用，将加速对芯片需求的提升；智慧商显、智能零售、汽车电子、智能安防、人工智能等应用场景的持续拓展，进一步丰富了芯片的应用领域。
在此背景下，我国集成电路产业实现了快速发展，产业规模从2011年的1,572.21亿元提升至2017年的5,411.3亿元，年复合增长率达到22.88%，技术水平显著提升，有力推动了国家信息化建设。
国内集成电路产业情况
数据来源：中国半导体行业协会
根据中国半导体行业协会发布的“十三五”展望，到2020年，缩小与国际先进水平的差距，全行业销售收入年复合增长率为20%，达到9,300亿元；移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路产品技术达到国际领先水平，通用微处理器、存储器等核心产品要形成自主设计与生产能力；16/14nm 制造工艺实现规模量产，封装测试技术进入全球第一梯队，关键设备和材料进入国际采购体系，基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系。
5、集成电路设计行业发展概况
集成电路设计行业处于产业链的上游，负责芯片的开发设计，分析定义各类目标终端设备的性能需求、产品需求，结合晶圆制造技术、封装技术、测试技术等，设计出符合市场需求的芯片产品。
（1）整体市场发展情况
集成电路设计业的增长趋势和整体半导体行业的增长趋势相近。2011年，受到经济危机的影响，增长速率下降为6.7%，随着智能手机和平板电脑等移动终端的兴起，集成电路设计业的增速逐渐回升，2014年行业市场规模达到882亿美元，同比增长8.6%。2015年，手机、平板等移动终端增速放缓，设计业的增速也随之放缓。2017年，全球晶圆厂 Fabless 集成电路设计企业的销售额为1,006亿美元，首次突破1,000亿美元。
全球晶圆厂集成电路设计市场规模
数据来源：IC Insights
与全球市场增速放缓有所不同，近几年，我国集成电路设计行业持续保持着快速发展的态势。受益于国家政策的支持和下游需求的驱动，我国集成电路设计业从2006年到2016年的复合增长率为24%。2017年，我国集成电路设计行业销售收入为2,073.5亿元，比2016年的1,644.3亿元增加429.2亿元，增长率为26.1%，占集成电路行业的比重由2016年的37.9%提升至38.3%，继续保持高速增长，在集成电路各细分行业中占比最高。
国内集成电路设计企业市场情况
数据来源：中国半导体行业协会
未来，随着国家供给侧改革以及调结构、去产能、补短板等一系列经济政策的深入实施，以及工业互联、物联网、人工智能等新经济的发展，我国集成电路设计行业仍将保持较快增长的态势。
资料来源：中国半导体行业协会，观研天下整理，转载请注明出处（TC）
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