2021年芯片版圖設計行業重點企業市場份額占比分析及投資戰略規劃可行性研究

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（1）芯片版圖設計概況：芯片版圖設計是芯片全流程設計不可或缺的一部分。芯片的設計過程整體可分為前端設計（又稱為邏輯設計）和后端設計（又稱為物理設計），其中，前端設計主要負責邏輯電路的實現，包括需求規格分解、詳細設計、HDL編碼、仿真驗證和邏輯綜合等步驟，后端設計即主要指芯片版圖設計，負責將邏輯電路進一步轉換成一系列包含電路的器件類型、尺寸、相對位置關系及各器件之間的連接關系等物理信息的幾何圖形，生成GDSII格式的版圖文件，并交由晶圓廠商制作光罩進而進行晶圓制造。

芯片版圖是集成電路設計環節的最終產物，很大程度上決定了芯片功能的實現以及性能和工藝成本，任何一款性能優秀的芯片的誕生，均離不開芯片版圖的精心設計，而如果芯片版圖設計不當，將直接導致流片及產品失敗，從而可能給芯片設計企業帶來重大的經濟損失，并拖延研發進度。

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芯片版圖設計主要包括版圖規劃、設計實現、版圖驗證和版圖完成等步驟，具體如下：

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芯片版圖是芯片邏輯電路設計的物理實現，與芯片所采用的工藝節點密切相關。隨著芯片下游應用市場的驅動和對芯片性能要求的不斷提高，集成電路上所集成的晶體管數目越來越多，芯片工藝節點持續升級，目前已發展到16nm/14nm/10nm/7nm/5nmFinFET工藝，并繼續向3nm-1nm演進。而隨著工藝節點的不斷演進，集成電路的器件結構更加復雜，層次更多，版圖設計DRC工作量暴增，設計難度也增加。

先進工藝節點相比大尺寸工藝對于芯片版圖設計提出了更高的要求，具體表現在四個方面，一是先進工藝自熱效應明顯，芯片可靠性風險增大；二是先進工藝二級效應突顯，而且版圖設計中檢查的窗口越來越小，條例越來越細，設計難度加大；三是先進工藝版圖圖層變多，設計過程對電腦圖像顯示、運行速度、仿真工具、精度以及設計環境都有很高要求；四是設計人員不僅要有豐富的設計經驗，還要對FinFET工藝及先進工藝開發工具有充分了解，對設計者能力要求更高。因此，芯片版圖設計在芯片設計及生產過程中的重要性也愈發凸顯，通過優化設計和布局布線等，提供高性能、高可靠性、低功耗、低成本的版圖設計，是芯片尤其是高端芯片設計開發的基本保障，并具有重要意義。

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（2）芯片版圖設計行業市場情況：芯片版圖設計是芯片設計的一部分，其市場需求與國內集成電路設計行業的發展密切相關。近年來，在宏觀經濟穩步增長、下游市場持續拉動以及扶持政策不斷加碼等有利因素的驅動下，我國集成電路設計行業迅速發展。2013年-2020年，我國集成電路設計行業市場規模的年均復合增長率高達24.63%，并于2020年達到3,778.40億元，顯示出了較強生機，同時，行業整體技術水平逐漸提升，芯片研發需求愈發旺盛，從而帶動了芯片版圖設計需求的增加。

芯片版圖設計服務的最主要對象為芯片設計企業。中國半導體行業協會數據顯示，2013年-2020年，我國芯片設計企業的數量持續增加，從632家增長到2,218家，尤其是在國際貿易摩擦的背景下，國內集成電路產業加大投入、努力實現高端芯片自主可控的需求愈發迫切，芯片設計企業數量迅速增加，最近三年企業數量年均復合增長率達到了14.29%。

芯片版圖設計人才存在培養周期長、招聘難度大且維護成本較高的特點。一般而言，具有芯片版圖設計服務采購需求的芯片設計企業主要可分為兩類：

一是行業內規模較大的芯片設計企業。根據中國半導體行業協會統計，2020年，芯片設計企業中銷售額在1億元以上的企業共289家，較2019年增長了21.4%。其中，前十大芯片設計公司的銷售額合計占全行業銷售額的比例為48.9%。目前行業內規模較大的芯片設計企業主要包括海思半導體、豪威科技、中興微電子、紫光展銳、智芯微、華大半導體、匯頂科技、兆易創新、紫光同創等，該類企業屬于所處細分領域的龍頭企業，且不斷向CPU、存儲器及FPGA等大規模高端芯片領域發展，并取得了一定突破，所設計的芯片種類和數量也不斷增加。一般來說，規模較小的芯片（如模擬、射頻、電源管理芯片等）版圖設計基本1-2人即可完成，而復雜的數模混合芯片及高端芯片設計難度較高，且涉及的工藝節點也較為先進，需要10-30人甚至更多具備豐富經驗的芯片版圖設計人員共同參與才能完成，一方面，在持續及大量的復雜和高端芯片研發過程中，芯片設計企業自身芯片版圖設計人員往往無法自給自足，需要對外采購芯片版圖設計服務已對芯片研發進行支撐，另一方面，部分缺乏先進制程工藝經驗的企業為了避免高額的先進工藝芯片流片失敗風險，也傾向于聘請專業的芯片版圖設計公司提供服務，從而大幅帶動了市場對芯片版圖設計服務及人才的需求。

二是處于發展初期的芯片設計企業。近年來，在物聯網、人工智能、5G等新興產業的涌現及下游市場需求的驅動下，國內芯片設計企業數量大幅增加，以截至2020年底為例，芯片設計企業數量較2019年底增加了438家，其中，增加數量最多的為通信、模擬和消費電子領域的芯片企業。另一方面，中國半導體行業協會數據顯示，截至2020年底，2,218家芯片設計企業中有1,862家人數少于100人，而發展初期的芯片設計企業往往會同時面臨盈利能力偏弱，專業人才不足的問題，且該類企業對芯片版圖設計的需求一般具有階段性，因此，基于人員長期工作飽和度和自身培養成本的考慮，會直接考慮向外部尋求合作，從而增加了市場對芯片版圖設計服務的需求。

中金企信國際咨詢公布的《芯片版圖設計行業市場發展動態監測及投資戰略可行性評估預測報告（2022版）》

除芯片設計企業以外，隨著集成電路產業的發展，國內部分高校和科研院所也加大了在芯片設計方面的研發投入，具有階段性的芯片版圖設計服務采購需求。從人才儲備方面，根據《中國集成電路產業人才白皮書(2019-2020年版)》，

截至2019年底，我國直接從事集成電路設計業的從業人員規模為18.12萬人，預計到2022年前后，人才需求將達到27.04萬人，目前仍有較大的人才缺口。根據白皮書，芯片版圖設計崗位是芯片設計行業緊缺度前五名的崗位，根據公司粗略估計，目前國內全行業從事芯片版圖設計的人員在1萬人左右，技術經驗積累豐富的人員仍嚴重不足，已有人員主要分布在各個芯片設計企業支持自有芯片的研發設計，專門對外提供芯片版圖設計服務且較具規模的企業很少。

未來，一方面，國內高端芯片自主研發并實現進口替代的長期需求及市場空間巨大，另一方面，新一代信息技術的發展也使得各個行業對高性能芯片具有海量需求，因此，芯片版圖設計的市場需求預計也將持續擴大。

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