芯片设计行业概览

半导体产业链主要包含芯片设计、晶圆制造和封装测试三大核心环节。

根据Nuvama数据，在半导体整个价值链收入流分配中，芯片设计占到了50%，晶圆制造占到了36%，封测和材料分别占9%和5%。

芯片设计是以集成电路为目标的设计流程，将系统、逻辑与性能的设计要求转化为具体的物理版图的过程，也是把产品从抽象过程具体化，直至最终物理实现的过程。

芯片设计的技术门槛涉及数字电路、模拟电路、系统级芯片（SoC）开发。例如，华为海思的麒麟芯片需整合CPU、GPU、NPU等多个模块，设计复杂度堪比“在纳米尺度上搭建城市”。

芯片设计产业链

芯片设计产业链以EDA工具与IP核为基石，覆盖前端设计（逻辑设计）与后端设计（物理设计），最终通过制造、封装测试环节实现芯片量产。

前端设计主要定义芯片的功能、性能等；后端设计处理电压，时钟等问题，是耗电的直接因素。

产业链核心环节包括EDA（电子设计自动化）、材料设备、Foundry（代工厂）、IP/服务以及封测代工等环节。

产业整体呈现高度全球化分工特征，国内企业在设计环节已形成局部优势，但在EDA、IP核、高端设备等领域国产替代较为紧迫。

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EDA工具：芯片设计的“操作系统”

EDA(ElectronicDesignAutomation)工具：电子设计自动化的简称，是芯片设计基础工具。

芯片设计需要依赖EDA工具完成从架构设计到版图布局的全流程，包括电路仿真、逻辑综合、时序分析等。

EDA行业特点：IC行业的明珠，投入风险高，全流程是竞争力的核心。EDA软件对晶圆厂及设计公司依赖性极强，高复杂度和集成度下芯片设计与制造同样无法离开EDA工具。

市场格局：国外是走整合路线，实现设计的全流程；国内是走特色体制，已经实现了14nm数字电路EDA的自主化，后续数字电路工具会继续提升；模拟电路领头企业就可以实现全流程。

EDA软件是典型的产业系统推动型工业软件，美国厂商在技术和市场上均占据绝对优势，Synopsys、Cadence、SiemensEDA占据全球80%以上市场份额。

国内厂商：华大九天覆盖模拟电路设计全流程，EDA工具对标Cadence，客户包括中芯国际和华虹等；概伦电子以器件建模工具为核心，拓展至存储器芯片设计；广立微提供制造类EDA软件，主要助力晶圆厂良率提升；芯禾半导体EDA业务以仿真类工具为核心，覆盖高速信号完整性分析、射频IC设计验证、三维封装仿真等关键环节。

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IP核：芯片设计的“乐高模块”

IP核是具有知识产权可复用的可以移植到别的芯片中的设计模块，包括处理器IP（CPU/GPU/NPU）、接口IP（USB/PCIe）、模拟IP（ADC/DAC）等，一个芯片往往需要多个IP的组合来实现不同的功能。

处理器IP授权和接口IP授权是IP授权服务最大的构成部分，两者合计约占比62．5％。

市格格局：全球厂商中，ARM（40%）、Synopsys（22%）、Cadence（6%）占据主要市场份额。其中，处理器IP中ARM的市场份额最大，接口IP中Synopsys是其中的王者。

国内厂商：芯原股份拥有一站式IP授权，IP授权业务收入全球第七、中国第一，拥有六大类处理器IP（GPU、NPU、VPU等）及1600余个数模混合IP，客户包括谷歌、博世等全球巨头；寒武纪提供终端智能处理器IP授权业务，思元系列AI处理器IP应用于云端训练与边缘推理场景；华为海思自研麒麟CPUIP、昇腾NPUIP等，构建了封闭的处理器IP生态。

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芯片设计服务

芯片设计服务是从规格到版图的“翻译官”，是将市场需求转化为芯片规格说明书（Spec），完成RTL编码、逻辑验证、物理实现等设计环节。

主要分为数字芯片设计、模拟芯片设计和射频芯片设计三大类。

数字芯片设计：专注于通过逻辑电路和数字信号处理技术实现特定功能的芯片开发。通常使用硬件描述语言或高级建模语言来描述电路逻辑，逻辑综合后将硬件语言转化为门级的网表，经过进一步验证和布局布线后，进行物理版图验证，产生GDSII文件用于工业制造。

该领域代表厂商中，华为海思数字芯片覆盖手机SoC（麒麟）、基站芯片（天罡）和AI芯片（昇腾）三大核心领域；紫光展锐数字芯片以5G基带芯片（如V516）为代表，支持5G独立组网（SA）和非独立组网（NSA），适用于智能手机和物联网设备等场景；阿里旗下平头哥含光800芯片性能与能效比均为同期业界最高水平，并且发布了首个自研RISC-VAI平台。

模拟芯片是专门用于捕捉、处理和传输连续的模拟信号（如声音、温度、压力和光等物理信息）的集成电路，主要覆盖信号链和电源管理芯片两大类。

模拟芯片设计：涉及到复杂的信号环境，需要大量人工干预决定取舍，且集成度相对较低，其设计的自动化程度要低于数字集成电路。

模拟芯片设计厂商中，圣邦股份和思瑞浦覆盖电源管理和信号链两大核心领域。圣邦股份产品型号超过5200款，年均新增料号超700款；思瑞浦已实现产品大规模量产。纳芯微、兆易创新、晶丰明源、南芯科技、帝奥微、英集芯、赛微微电、芯朋微、力芯微、航宇微、大为股份、星宸科技等公司也在模拟芯片设计领域也有所布局。

SoC芯片设计：是数字与模拟技术的深度融合，恒玄科技、全志科技、瑞芯微、乐鑫科技、炬芯科技等厂商在该领域重点布局。

射频芯片设计：专注于处理高频无线信号的集成电路研发领域，涵盖功率放大器、滤波器、射频开关等核心模块设计。

5G通信和Wi-Fi6等是射频芯片设计重要的应用方向。国内厂商中，卓胜微以射频开关和LNA起家，逐步向高端模组化产品转型，L-PAMiD等系列产品正在逐步建立起更加完备的射频前端生态；唯捷创芯在L-PAMiD模组的率先取得量产突破，该产品是5G旗舰手机的核心器件。

此外，韦尔股份、汇顶科技、兆易创新、紫光国芯、纳斯达等厂商在模拟芯片设计领域全面布局，业务涵盖几大核心方向。

此外，芯片制造与封测是芯片设计落地的“最后一公里”。中芯国际和华虹等制造厂商与长电科技、通富微电、华天科技等封测厂商形成“设计-制造-封测”闭环。

当前中国芯片设计产业链已形成“设计强、制造进、封测稳”的格局，国内设计行业也在进入“架构创新 从中低端走向高端”发展新阶段，随着政策扶持与资本涌入，国产芯片各环节有望加速实现国产替代。