IC是集成电路（Integrated Circuit）的英文简称，其基本定义是“用半导体材料制成的电路集合，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容、电感等元件及布线互连一起，制作在半导体晶片上，成为具有所需电路功能的微型结构”。简单来说，就是将电路（主要包括半导体设备和被动组件等）小型化的方式，通常制造在半导体晶圆表面上。单从这个广义的概念出发，芯片（Chip）也可以说是集成电路的一种。因此，IC设计，有时候也称为芯片设计。

从芯片生产的整个产业链来看，其最上游是IC设计，中游是晶圆制造及加工，而下游则为封装与测试。其中IC设计赋予芯片所需要的基本功能，而晶圆制造及加工则是这些功能实现的载体。用一个人作比方，IC设计是构建这个人的灵魂，晶圆制造及加工是铸造人的躯体，封装与测试则是检验这个人的整体素质是否达标。

集成电路产业链全景图 资料来源：WIND,光大证券    

IC设计，即为集成电路设计，也称为超大规模集成电路设计（VLSI design），是指以IC、超大规模IC为目标的设计流程，它设计涉及对电子器件、器件间互连线模型的建立，这些组件通过半导体器件制造工艺安置在单一的硅衬底上，从而形成电路。IC设计包括前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设计），但两者之间并没有统一严格的界限，一般涉及到与工艺有关的设计就是后端设计。   

自1958年德州仪器公司的杰克·基尔比发明世界上第一块IC以来，IC就成为电子电路的核心，应用日益广泛，芯片也应运而生。芯片发展过程中，结构设计和工艺加工是始终是产品开发的一体两面，二者高度依存的特征在产业初期体现地尤为显著，也决定了早期IC厂商需要将设计和工艺能力整合起来开发新的产品。因此，IDM 模式（垂直整合Integrated Device Manufacture，一手包办设计、制造和封装测试各环节）成为早期厂商标配。

但随着计算机的微型化和普及化，对芯片质量、功能有更高的要求，因此在设计和制造工艺方面，生产厂商和工程师都面临更多的困难。一方面，生产成本，尤其是技术升级带来的一次性工程费用增加，加剧了厂商的投资压力；另一方面，工程师需要耗费大量的精力和时间去学习、理解和掌握更复杂工艺设计。

因此，20世纪80年代了以来，传统IDM模式的企业逐渐转型，出现了Fabless（只做IC设计而不制造的厂商）和Foundry（只制造、封测，不做IC设计的厂商）两种模式。因此，目前芯片产业的主流是IDM、Fabless和Foundry三种模式并存。

IC产业链演变 资料来源：《芯事》    

IDM模式的优势是设计、制造等环节协同优化，有助于充分发掘技术潜力，在有条件下，能率先实验并推行新的半导体技术。劣势也很明显，规模庞大，管理运营费用高，资本回报率偏低。因此，目前采用IDM模式的厂商基本上都是IC行业的龙头，如英特尔、德州仪器、三星，国内的中环半导体、士兰微，以及日本的大部分半导体企业等。

Fabless模式的优势是轻资产、小规模起步，创业难度和运行费用较低，转型相对灵活。其劣势则是在工艺协同优化方面难度较大，尤其是难以完成指标严苛的设计，市场风险和竞争压力更大。Fabless模式厂商主要有高通、博通、英伟达、AMD、赛灵思、苹果等公司，国内的韦尔股份、联发科、华为海思、兆易创新、汇顶科技、上海贝岭、紫光集团等。当前，在严峻的国际形势下，国内Fabless厂商也受到了不小的打压，也开始了IDM模式的探索。

Foundry模式要的优势是不承担由于市场调研不准、产品设计缺陷等决策风险。劣势是投资规模较大，维持生产线正常运作费用较高;需要持续投入维持工艺水平，一旦落后追赶难度较大。Foundry模式厂商有台积电、联华电子、中芯国际、罗格方德等。其实在芯片生产末端还有OSAT厂商，提供芯片代工封装测试服务，像日月光、安靠、长电科技、华天科技、通富微电等。    

各种运作模式代表性企业 资料来源：乐晴智库    

Fabless从加工环节中被解放出来后，可以专门从事高复杂度的芯片设计工作，并逐步将标准单元库、工艺模拟参数及仿真概念引入，由此芯片设计进入了以电子设计自动化（Electronics Design Automation，简称EDA）为辅助工具并进入抽象化阶段，由此IC设计产业成为独立的行业。同时，在摩尔定律的推动下，芯片设计的集成度和复杂性与日俱增，市场竞争日益激烈。

IC设计处于产业微笑曲线高附加值端，占整个IC产业的产值占比接近60%，因此，Fabless模式企业整体毛利率基本在30%以上，属于轻资产运营，固定资产周转率及ROE水平处于相对较高位置。根据 TrendForce 集邦咨询统计，2020年全球前十大IC设计公司总营收为859.74亿美元。    

2020年全球前十大IC设计公司应收排名（单位：百万美元）

资料来源 TrendForce    

据统计，国内整体IC设计销售额为3778.4亿元，约占整体IC产业销售额8848亿元（这个数据包括了非芯片类IC产业相关产值）的42.7%，制造约占28.9%，封测约占28.4%。但根据IC Insights统计显示，国内芯片产值仅占全球不足15，而且仅有36.5%来国内大陆芯片企业。随着国内IC设计技术水平和研发实力的提高，IC设计产值也有望保持较高水平的增长。    

近三年集成电路分行业产值规模及占比（亿元，%）

 资料来源：天风证券 

据中国半导体行业协会统计，我国集成电路设计企业2020年数量已达2218家，主要分布在北京、上海和广东地区，而广东地区则以深圳为龙头。总体特征是数量多、体量小、同质化竞争明显，收入规模超过1亿元的企业不到300家，前10大企业营收占比近50%，与发达地区相比，中国集成电路的研发投入明显不足，人才缺口明显。根据赛迪顾问数据，2020年我国EDA行业从业人数约为4400人，全球为4万人，且多服务于海外三巨头。

国内上市IC设计企业中，韦尔股份是其中一个特殊的存在。原本是一家半导体分销为主的公司，通过大量收购，华丽变身为市值近2500亿元的A股龙头芯片企业。2019年，对国际知名Fabless公司豪威科技的“蛇吞象”式收购，让其挺进CIS（CMOS图像传感器）市场，公司的半导体设计和销售利润占比一举上升至90%以上，官网也更名为威豪集团。在全球竞争格局中，2020年，威豪集团CIS业务占据全球12%的市场份额，位居第三位。韦尔股份因此成为中国最强的CMOS芯片厂商，华为、小米、vivo、OPPO、奔驰、奥迪、海康威视等一批行业巨头都成为公司的合作伙伴。   

2020年全球CIS市场竞争格局 资料来源：YOLE、平安证券 

IC设计，不得不提EDA，即电子设计自动化，是指利用计算机软件完成大规模集成电路设计、仿真、验证等流程的设计方式。随着摩尔定律的不断演进，现代芯片上集成的晶体管数最高可达百亿级别， EDA已经成为芯片设计必不可少的工具。工程师利用EDA工具，将芯片的电路设计、性能分析、设计IC版图的整个过程交由计算机自动处理完成。

EDA是国外垄断程度最高的领域，2020年EDA全球销售额约70亿美元，其中Synopsys、Cadence、Mentor Grahpics三大厂商合计占据全球约70-80%市场份额，他们拥有完整的全流程产品，在部分领域拥有绝对的优势，而国内EDA企业仅仅占国内市场约10%的份额，与国外龙头无论是技术还是市占率方面相距甚远。    

2020年国内EDA软件市场占比     资料来源：首创证券   

作为国产EDA龙头的华大九天，是国内少数拥有特定领域全流程产品，能够提供全定制模拟/数模混合IC设计和平板显示（FPD）设计全流程解决方案的企业，客户包括华虹、京东方、上海兆芯和TCL等一众厂商，初步形成了自己的生态链。虽然华大九天拥有多项全球独创的领先技术，但全流程覆盖率和工艺制程与国外龙头对比仍相距甚远。国产厂商工艺制程几乎全在28nm以，华大九天也仅有一款电路支持5nm工艺。  

还有一个需要提及的是IP，即Intellectual Property Core，也称为IP核，是经过验证的、可复用的设计模块。随着IC规模不断增加，IC产品的复杂度显著提升。用IP核来构建复杂的电路系统，能缩减冗余设计、缩短开发周期、提升产品开发成功率。这种模式降低了IC设计的壁垒，逐渐成为IC设计方法学的重要思路，并催生了专门做IP的企业。芯片的复杂性、高技术含量和长周期，使得大部分厂商依靠购买IP核来开发。以高通为代表，通过收取高昂IP费用，获得极大的收益，也推动高通成为2020年全球营收最高IC设计厂商，IC设计营收达194亿美元。

目前IP已经成为EDA公司的重要收入，目前Arm、Synopsys和Cadence三者的IP市占率为约为80%，而国产EDA厂商，大多还在研制 EDA工具，未有IP产品。    

2017-2020年（从内到外）国际IP厂商市占率资料来源：东吴证券  

处于集成电路产业链最上游、附加值顶层的IC设计，国内的发展自然少不了政策的大力支持。下面简单列举从国内各政府部门IC设计产业方面的支持政策：    

在大的政策方向引导下，各地纷纷出台相关规划措施，将大大推动我国集成电路产业的跨越式发展，IC设计也或将成为其中及其重要的一环而获得长足进步。 

按中国集成电路设计创新联盟专家组组长时龙兴在2021年中国集成电路设计创新大会暨IC应用博览会上的讲话，中国IC设计产业创新发展，一是在技术创新和应用创新方面都要发力；二是延续摩尔、拓展摩尔两手都要抓；三是聚焦关键环节——EDA和IP，EDA是国外垄断程度最高的领域；四是产业人才的培养，人才是根本。    

资料整理 | FABIE

图文编辑 | FABIE

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