什么是集成电路设计？我国集成电路设计行业市场规模及竞争格局分析

集成电路设计(Integrated circuit design,IC design)，亦可称之为超大规模集成电路设计(VLSI design)，是指以集成电路、超大规模集成电路为目标的设计流程。

1、上半年中国集成电路设计行业销售额达到1766.4亿元

近些年来，在国家政策扶持以及市场应用带动下，中国集成电路产业保持快速增长，继续保持增速全球领先的势头。受此带动，在国内集成电路产业发展中，集成电路设计业始终是国内集成电路产业中最具发展活力的领域，增长也最为迅速。
从产业总体发展情况来看，集成电路快速增长带动集成电路设计业增长。中国半导体行业协会统计2020年中国集成电路产业销售额为8848亿元，同比增长17%。其中，设计业销售额达到3778.4亿元，同比增长23.3%。
2021年上半年，中国集成电路产业销售额达到4102.9亿元，同比增长15.9%。其中，设计业销售额达到1766.4亿元，同比增长18.5%。

2、中国芯片设计企业数量增长迅速，主要分布在北京、上海、广东

随着《国家集成电路产业发展推进纲要》发布和其他一系列鼓励政策的颁布，集成电路设计行业成为目前中国集成电路产业中竞争最为激烈的领域。自2015年来，各地政府采取各种优惠措施吸引国内成熟的设计企业在异地开设分支机构，根据统计，2020年国内的芯片设计企业达到了2218家，比2019年的1780家多了438家，数量增长了24.6%。
从企业的区域分布来看，集成电路设计企业主要分布在北京、上海和广东地区。2020年除了北京、上海、深圳等传统设计企业聚集地外，无锡、杭州、西安、成都、南京武汉、苏州、合肥、厦门等城市的设计企业数量都超过100家。

3、中国集成电路设计行业前十集中度接近50%，海思半导体国内领先

目前，我国主要的IC设计企业分别为华为海思半导体、紫光展锐、韦尔股份(韦尔+豪威+思比科)、北京智芯微、比特大陆、华大半导体、中兴微电子、汇顶科技、士兰微、北京硅成、格科微等相关企业。
根据中国半导体协会集成电路设计分会2019年11月公布的《2019年中国十大芯片设计厂商(未统计港澳台地区)的营收数据预测报告》显示，2019年中国前十大集成电路设计企业的总销售约1558.0亿元，占全行业产业规模比例的50.1%，而2018年同期为40.21%。

集成电路设计产业集中度逐步提高，扭转了之前“小、散、弱”的局面。2019年三家最大通信芯片企业的销售之和超过1000亿元，占通信芯片领域销售额的88.7%。进入2019年前十大设计企业榜单销售收入的门槛提高到48亿元，比2018年的30亿元，大幅提高了18亿元。

根据2020年12月中国半导体年会公布预测，2020年前十大企业营收占比约为48.90%，较2019年略微下降。

根据中国半导体协会已公布的2019年国内十大IC设计企业，排名首依次是华为海思半导体，豪威集团、智芯微电子、中兴微电子、紫光展锐、华大半导体、汇顶科技、格科微、士兰微、兆易创新。2020年，收购了豪威科技的韦尔股份、高营收的比特大陆等企业也有望竞争榜中。

以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国集成电路行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》，同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究、产业链咨询、产业图谱、产业规划、园区规划、产业招商引资、IPO募投可研、招股说明书撰写等解决方案。

延伸知识点：什么是集成电路？

集成电路（英语：integrated circuit，缩写作 IC），或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、晶片/芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。

最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的核心，可以控制计算机到手机到数字微波炉的一切。存储器和特定应用集成电路是其他集成电路家族的例子，对于现代信息社会非常重要。虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高，但是当分散到通常以百万计的产品上，每个集成电路的成本最小化。集成电路的性能很高，因为小尺寸带来短路径，使得低功率逻辑电路可以在快速开关速度应用。这些年来，集成电路持续向更小的外型尺寸发展，使得每个芯片可以封装更多的电路。这样增加了每单位面积容量，可以降低成本和增加功能－见摩尔定律，集成电路中的晶体管数量，每1.5年增加一倍。总之，随着外形尺寸缩小，几乎所有的指标改善了－单位成本和开关功率消耗下降，速度提高。但是，集成纳米级别设备的IC不是没有问题，主要是泄漏电流。因此，对于最终用户的速度和功率消耗增加非常明显，制造商面临使用更好几何学的尖锐挑战。这个过程和在未来几年所期望的进步，在半导体国际技术路线图中有很好的描述。

集成电路制造：

从1930年代开始，元素周期表中的化学元素中的半导体被研究者如贝尔实验室的威廉·肖克利（William Shockley）认为是固态真空管的最可能的原料。从氧化铜到锗，再到硅，原料在1940到1950年代被系统的研究。今天，尽管元素中期表的一些III-V价化合物如砷化镓应用于特殊用途如：发光二极管、激光、太阳能电池和最高速集成电路，单晶硅成为集成电路主流的基层。创造无缺陷晶体的方法用去了数十年的时间。
半导体集成电路工艺，包括以下步骤，并重复使用：

1. 光刻；

2. 刻蚀；

3. 薄膜(化学气相沉积或物理气相沉积）；

4. 掺杂（热扩散或离子注入）；

5. 化学机械平坦化CMP。

使用单晶硅晶圆（或III-V族，如砷化镓）用作基层，然后使用光刻、掺杂、CMP等技术制成MOSFET或BJT等组件，再利用薄膜和CMP技术制成导线，如此便完成芯片制作。因产品性能需求及成本考量，导线可分为铝工艺（以溅镀为主）和铜工艺（以电镀为主参见Damascene）。主要的工艺技术可以分为以下几大类：黄光微影、刻蚀、扩散、薄膜、平坦化制成、金属化制成。

IC由很多重叠的层组成，每层由影像技术定义，通常用不同的颜色表示。一些层标明在哪里不同的掺杂剂扩散进基层（成为扩散层），一些定义哪里额外的离子灌输（灌输层），一些定义导体（多晶硅或金属层），一些定义传导层之间的连接（过孔或接触层）。所有的组件由这些层的特定组合构成。

1. 在一个自排列（CMOS）过程中，所有门层（多晶硅或金属）穿过扩散层的地方形成晶体管。

2. 电阻结构，电阻结构的长宽比，结合表面电阻系数，决定电阻。

3. 电容结构，由于尺寸限制，在IC上只能产生很小的电容。

4. 更为少见的电感结构，可以制作芯片载电感或由回旋器模拟。

因为CMOS设备只引导电流在逻辑门之间转换，CMOS设备比双极型组件（如双极性晶体管）消耗的电流少很多，也是现在主流的组件。透过电路的设计，将多颗的晶体管管画在硅晶圆上，就可以画出不同作用的集成电路。

随机存取存储器是最常见类型的集成电路，所以密度最高的设备是存储器，但即使是微处理器上也有存储器。尽管结构非常复杂－几十年来芯片宽度一直减少－但集成电路的层依然比宽度薄很多。组件层的制作非常像照相过程。虽然可见光谱中的光波不能用来曝光组件层，因为他们太大了。高频光子（通常是紫外线）被用来创造每层的图案。因为每个特征都非常小，对于一个正在调试制造过程的过程工程师来说，电子显微镜是必要工具。

在使用自动测试设备（ATE）包装前，每个设备都要进行测试。测试过程称为晶圆测试或晶圆探通。晶圆被切割成矩形块，每个被称为晶片（“die”）。每个好的die被焊在“pads”上的铝线或金线，连接到封装内，pads通常在die的边上。封装之后，设备在晶圆探通中使用的相同或相似的ATE上进行终检。测试成本可以达到低成本产品的制造成本的25％，但是对于低产出，大型和/或高成本的设备，可以忽略不计。

在2005年，一个制造厂（通常称为半导体工厂，常简称fab，指fabrication facility）建设费用要超过10亿美元，因为大部分操作是自动化的。

来源：前瞻产业研究院、搜狗百科