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半导体产业链上游 国内芯片设计行业市场现状分析

芯片设计在半导体行业中处于产业链的上游,是半导体行业发展较为迅速的领域。特别是在国产替代需求增加、国家政策大力支持的背景下,我国的IC设计行业一直在快速发展。

  我国在芯片设计行业发展迅猛但产品仍然严重依赖进口,经过中兴、华为事件,自主可控的重要性再一次摆在了人们面前。从目前产业的情况看,我国在存储芯片、高性能运算芯片CPU/GPU/FPGA以及高性能模拟芯片领域仍然未能突破国外垄断的格局,国内资本海外收购莱迪思被否事件标志着只有自主发展才是破局的根本。

  芯片设计行业的产业模式

  芯片设计行业具有极高的技术壁垒,需要大量的人力、物力投入,且需要较长时间的技术积累和经验积累。芯片设计一般包括五个步骤:规格制定、设计芯片细节、画平面蓝图、电路布局和光罩。其产业模式分为IDM(全产业链模式)、Fabless(无工厂芯片供应商)、Foundry(代工厂)三种类型。


芯片设计产业模式分类

  芯片设计行业仍以美国为主 中国是重要参与者

  从国内芯片设计领域的龙头企业来看,中国的海思和紫光展锐已经是移动通信领域重要的芯片设计厂商,并在产值上杀入全球前十大Fabless供应商排名,分列第七位和第十位。

  同时,中国在一些细分领域也有一些公司取得了较好的成绩,比如在500MB以下的CIS市场格科微是绝对的龙头企业,在指纹识别芯片市场汇顶科技位居世界前列,兆易创新在Nor Flash市场份额名列前茅,中兴的NB-IoT芯片、寒武纪和地平线的AI芯片也在国际上崭露头角。

  但同时我们应该意识到,当前全球IC设计仍以美国为主导,我国只是重要参与者,尤其是在核心通用芯片设计领域,如CPU、存储器、FPGA以及高性能模拟芯片等领域占有率几乎为零。


国内外主要芯片设计厂商分布

  全球CPU/GPU市场仍然高度垄断

  英特尔与AMD垄断了全球CPU市场,市场研究机构HIS iSuppli发布的研究报告称,2018年二季度英特尔全球市场份额达到81.8%,环比增加了1.1个百分点,AMD公司占据了剩余市场份额。

  国产CPU经过十余年的发展,较为知名的品牌有龙芯、兆芯、飞腾等CPU产品。对于龙芯而言,现在市场上智能手机和平板电脑等强调低功耗的移动设备以ARM架构为主,PC、服务器、高性能计算机等则以X86架构为主,而基于MIPS开发的龙芯在Linux的适用性上仍然有所不足,在性能、工艺水平上与Intel和AMD相比还有很大差距。

  2018年兆芯推出的国内第一款支持双通道DDR4内存的国产通用CPU,在测试结果来看与国际主流CPU几乎没有差别并可同时兼容X86和Linux系统,但距离民用还有很远的距离且基于28nm的制造工艺与国外主流的7nm工艺仍有相当大的差距。

  GPU在大规模并行计算中具有非常明显的优势,被广泛应用于计算机视觉、人工智能、大数据处理等多个领域,前景异常广阔。GPU市场被英伟达和AMD垄断,国内唯一的GPU厂商是景嘉微。

  为保障党政军信息系统安全,国家产业基金10.88亿入股景嘉微,期望加速推进国内GPU芯片的发展以期尽快实现国产替代。

  模拟芯片产业是重要一环 替代空间同样巨大

  模拟芯片是处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的芯片,主要应用在工业、通信、汽车、电脑和消费类电子领域,比如智能手表、手机、Pad、AR/VR、无人机、共享单车等都会用到。

  WSTS数据显示,2018年全球模拟芯片市场规模为574亿美元,其中中国市场占全球份额约为60%左右,而我国模拟芯片产量仅占全球的10%左右。

  如圣邦股份是国内模拟芯片的龙头企业,在技术积累、制造工艺、封装工艺上与国外企业的差距较小,部分产品甚至已达到世界领先水平,但公司市场份额仍不足国内市场的1%,国内产品替代空间巨大。

  结语

  国内芯片设计产业发展在移动通信和特定细分领域取得了不错的成绩,甚至做到了全球领先,但在高端通用芯片尤其是CPU、GPU、模拟芯片等领域与国外仍然有较大差距,振兴国内半导体产业、早日实现“中国芯”任重而道远。

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