《从财报看国产集成电路产业现状》

  • 来源专题:集成电路设计
  • 发布时间:2018-09-21
  • 因为内需和外困的双重推动,中国最近几年一直都在加大投入到集成电路研发当中,但是由于本身的技术水平差距比较大,国内的集成电路企业与国外的领先者相比,表现相对表现较差。但我们也应该能看到,在国内最近几年也涌现出了一些表现不错的公司,他们甚至凭借自己的表现走上了IPO之路。

    近来,国内的集成电路上市公司都先后发布了其半年报,披露了他们上半年的公司业绩,我们来盘点一下其业绩表现,并与国外先进同行相比,看一下国内头部公司的整体现状。

    晶圆代工:渐露曙光

    中国大陆晶圆代厂中,上市的有中芯国际和华虹半导体两家,他们都是港股公司。其中中芯国际承担着国内追赶先进制程的任务,而华虹则是全球领先的8英寸晶圆代工厂商和特色工艺聚焦者。

    在刚过去的上半年,中芯国际获得了创历史新高的17.22亿美元的营收,而去年同期他们的收入则为15.44亿美元。在毛利方面,今年上半年中芯国际的收入为4.38亿美元,同样也是创了历史新高,毛利率为25.4%。

    中芯国际的财报

    如果按照工艺划分,中芯国际上半年的主要营收是由0.15 /18 um工艺创造的,紧随其后的45nm及以后先进工艺,排名第三的则是55/65nm工艺。在先进工艺方面,据中芯国际联席CEO赵海军博士和梁孟松博士透露,中芯国际已经在14nm FinFET技术开发上获得重大进展,第一代FinFET技术研发已进入客户导入阶段。在28nm工艺方面,现在28nm的HKC版本产量正在持续上升,良率已达业界水准,并且新一代HKC+技术开发也已完成,加上“PolySiON”,形成了先进的平台。

    来到华虹半导体方面,该公司创造了4.4亿美元的营收,毛利为1.44亿美元,毛利率高达32.8%。如果按照工艺划分,为华虹半导体贡献最多营收的是来自于0.35µm及以上的工艺,0.13µm及以下,紧跟着的是0.13µm及以下工艺,然后是0.15µm 及 0.18µm。剩下的小部分由0.25µm承担。

    华虹半导体的财报

    对比这两个企业的营收数据,从各自的定位看来。中芯国际在将梁孟松纳入麾下之后,可以看到他们对先进工艺的追逐,也可以明显看到在梁入主之后,中芯的工艺进展也屡传喜报。但从某种程度上看,中芯国际的发展是以台积电为目标的。我们可以看到这个差距还是相当明显。

    数据显示,台积电在上半年的营收为160.71亿美元,毛利78.97亿美元,毛利率约为50%。值得一提的是,台积电上半年的净利润为54.2亿美元,净利率也高达33.7%,这是比中芯国际和华宏半导体的毛利率还高的水平。从工艺节点划分来看,28纳米工艺仍是营收的主力,占比达到了23%;10纳米晶圆出货量占据了总晶圆营收的13%;16/20纳米晶圆占25%;而古老的0.15/0.18微米(也就是150/180nm,诞生于2001年)工艺现在仍在给台积电带来营收,占比达到了9%。

    至于7nm方面,按照台积电的说法,预计下半年将开始贡献收入,采用7纳米的客户包括苹果A12芯片、两大显卡厂商,以及手机端客户等。预估7纳米制程营收将占台积电第三季营收的10%,而今年第四季7纳米制程营收占比更将进一步提升至两成。

    可以看到,取得大突破的中芯国际跟台积电差距依然明显,追赶之路,依然很漫长。且这不是一朝一夕能实现的。

    至于华虹半导体,因为他们聚焦在特色工艺代工,得益于其关注的嵌入式非易失性存储器、分立器件、模拟和电源产品在过去一段时间的优越表现,华虹半导体能够一直获得不错的表现。相信在无锡的12寸厂投产以后,他们聚焦这个特色工艺会让他们表现更上一层楼。

    半导体设备:全力追赶

    国内在半导体设备方面也有了北方华创、长川科技、晶盛机电和盛美半导体等几家上市企业。

    从财报上看,北方华创2018年上半年的营收为13.9亿元,同比增长33.44%。归属于上市公司的利润为1.19亿元,同比增长125.4%。扣非后的利润更是扭亏为盈,从去年的亏损一亿多,变为收入六千多万。回看北方华创过去几年的发展,营业收入和利润一直都在稳步增长。这主要得益于他们在半导体设备方面的表现。

    北方华创过去几年的营收表现

    北方华创是由北京七星华电科技集团有限责任公司(以下简称“七星集团”)、北京吉乐电子集团有限公司(以下简称“吉乐集团”)、 北京硅元科电微电子技术有限责任公司(以下简称“硅元科电”)、中国华融资产管理公司(以下简称“中 国华融”)、王荫桐、周凤英采取发起方式设立的股份有限公司。在电子工艺装备方面,公司主要聚焦于包括半导体装备、真空装备和新能源锂电装备在内的三大业务领域产品的研发和销售。

    据公司介绍,北方华创所所提供的半导体设备及部件类产品包括刻蚀机、PVD、CVD、氧化炉、扩散炉、清洗机及MFC等7大类,面向集成电路、先进封装、半导体照明、微机电系统、功率半导体、化合物半导体、新能源光伏、平板显示等8个产品领域,涵盖了半导体生产前处理工艺制程中的大部分关键工艺装备。

    从该公司2017年的财报可以看到,作为国家02重大科技专项承担单位,他们通过承担重大专项多项课题的科研任务,先后完成了12吋集成电路制造设备90-28nm等多个关键制程的攻关工作,目前所承担的02专项在研课题14nm制程设备也已交付至客户端进行工艺验证。充分利用在研发中形成的具有自主知识产权的核心技术体系,公司扩展研发应用,将产品陆续推向了高端集成电路装备市场。

    所开发的用于12吋晶圆制造的刻蚀机、PVD、CVD、立式氧化炉、扩散炉、清洗机和气体质量流量控制器等设备产品已成功实现了产业化。其中28nm及以上技术代制程设备已批量进入了国内主流集成电路生产线量产,部分产品更成为了国内龙头芯片厂商的量产线Baseline机台;各类8英寸集成电路设备也全面进驻国内主流代工厂和IDM企业。

    杭州长川科技主要为集成电路封装测试企业、晶圆制造企业、芯片设计企业等提供测试设备,集成电路测试设备主要包括测试机、分选机、探针台、自动化生产线等,目前本公司主要产品包括测试机和分选机。公司生产的测试机包括大功率测试机(CTT系列)、模拟/数模混合测试机(CTA系列)等;分选机包括重力下滑式分选机(C1、C3、C3Q、C37、C5、C7、C8、C9、C9Q系列)、平移式分选机(C6、C7R系列)等。

    长川科技的半年财报

    在刚过去的上半年,长川科技取得了1.15亿元的营收,同比增长了76.78%,在净利润方面,公司也获得了2500多万的收入,同比增长了47.58%。在扣非之后,公司的净利润更是同比提供94%,创造了将近2200万元的收入。其中测试机占了公司营收的55%,分选机占了公司营收的40%。值得一提的是,该公司的分选机毛利率高达75%,分选机的毛利也达到43.64%,这能够为公司创造不小的收益。

    晶盛机电则是国产半导体设备的另一股势力。

    该公司专业从事晶体生长、加工装备研发制造和蓝宝石材料生产的高新技术企业。主营产品为全自动单晶生长炉、多晶硅铸锭炉、区熔硅单晶炉、单晶硅滚圆机、单晶硅截断机、全自动硅片抛光机、双面研磨机、单晶硅棒切磨复合加工一体机、多晶硅块研磨一体机、叠片机、蓝宝石晶锭、蓝宝石晶片、LED灯具自动化生产线等。

    据财报显示,公司上半年的营收公司实现营业收入12.44亿元,同比增长53.79%,实现归属于公司普通股股东净利润2.85亿元,同比增长101.20%。其中晶体生产设备是该公司主要的营收来源。数据显示,该公司2018年上半年在这块的收入为10.37亿元,同比增长了56.06%,毛利率方面也达到40.96%。

    1998年成立于美国,2007年引进国内,去年在美股上市的盛美半导体则是国产半导体设备的又一有生力量。依赖于其基于SAPS和TEBO技术打造的半导体清洗设备,该公司在全球市场建立了重要影响力。统计显示,该公司上半年的营收为3061.6万美元,同比提升了112%,毛利方面也从去年的40.6%提升到今年的45.2%。

    盛美半导体的半年财报

    对比看一下国外的先进设备上市公司。

    荷兰光刻机制造商ASML在2018年上半年的营收为37.54亿欧元,同比提升了约80%,今年上半年的毛利率也接近60%,净利率也有32%;另一家设备商应用材料在2018财年的上半年营收为40.1亿美元,较之去年的30.45亿美元提升了31.7%。而在泛林集团方面,他们2018年上半年的收入为31.26亿美元,毛利率为48%;科磊则在今年上半年获得了20.91亿美元的营收,也创造了31.4%的净利率。

    对比以上数据,国产厂商无论是营收还是利润率,较之国外先进公司都有一定的差距。而从技术上看,国内提供的只是一些技术含量相对较低的设备,但在高端领域(例如光刻机),国内无论是上司公司或者是非上司公司,在这方面表现都是不够理想。

    正如某国产设备厂商所说,虽然公司拥有相关核心技术的自主知识产权,相关产品技术已达国内领先水平,但与集成电路测试设备领域国际知名企业相比仍存在一定差距,公司需持续投入进行技术开发和创新。如果公司不能紧跟国内外专用设备制造技术的发展趋势,充分关注客户多样化的个性需求,或者后续研发投入不足,将面临因无法保持持续创新能力而导致市场竞争力降低的风险。

    但我们也应该看到国产设备厂商积极的一面。譬如这些厂商都在加快布局更多设备,加入更多平台的开发。厂商的营收也在最近几年国内良好的半导体环境下,获得了不错的增长,毛利率方面也有不错的表现。希望这些厂商能够再接再厉。

    封测厂:率先突破

    封测厂则是国内半导体表现相对出色的一个领域。依赖于过去多年的自主开发和兼并,国内的长电科技、通富微电和华天科技都在封测方面获得了不错的成绩,也是国内半导体产业链中最强的环节,且这三家公司也都在国内上市。

    首先看一下长电科技,报告期公司实现营业收入 113.03 亿元人民币,同比增长 9.50%;营业利润 5,960 万元,上年同期为-21,655 万元,同比增加 27,615 万元;净利润 2,073 万元,上年同期为-19,297 万元,同比增加 21,370 万元。归母净利润 1,085.92 万元,比上年同期下降 87.80%,主要系 2017 年 1-5 月合并星科金朋比例为 39.39%,同年 6 月完成资产重组后合并范围为 100%。

    长电科技的半年财报

    长电科技公司的主营业务为集成电路、分立器件的封装与测试以及分立器件的芯片设计、制造;为海内外客户提供涵盖封装设计、焊锡凸块、针探、组装、测试、配送等一整套半导体封装测试解决方案。整合了星科金朋的后,目前公司产品主要有 QFN/DFN、BGA/LGA、FCBGA/LGA、FCOL、SiP、WLCSP、Bumping、MEMS、Fan-out eWLB、POP、PiP 及传统封装 SOP、SOT、DIP、TO 等多个系列。产品主要应用于计算机、网络通讯、消费电子及智能移动终端、工业自动化控制、电源管理、汽车电子等电子整机和智能化领域。

    从以上业绩看来,长电的亏损正在进一步缩小,那就意味着整并星科金朋的效果开始显现,假以时日,长电追上甚至赶超日月光集团,指日可待。长电科技也表示,在高端封装技术(如 Fan-out eWLB、WLCSP、SiP、BUMP、PoP 等)已与国际先进同行并行发展,在国内处于领先水平,并实现大规模生产。根据研究机构 Yole Développement 报告,在先进封装晶圆份额方面,以全球市场份额排名:英特尔 12.4%、矽品 11.6%、长电科技 7.8%位列第三。

    来到天水华天科技方面,财报显示,2018年上半年,公司共完成集成电路封装量166.35亿只,同比增长9.20%,晶圆级集成电路封装量26.32万片,同比增长16.66%,LED产品55.97亿只,同比增长129.39%。2018年1-6月完成营业收入37.86亿元,同比增长14.30%,受生产成本上升及控股子公司华天昆山产能释放不足等因素影响,公司2018年上半年经营业绩较上年同期有所下降,2018年1-6月归属于上市公司股东的净利润2.10亿元,同比下降17.46%。

    华天科技的半年财报

    华天科技表示,2018年上半年,公司欧美地区销售收入占比进一步增大,以硅麦为代表的MEMS产品产量快速增长,LED事业部客户结构优化工作进展顺利,品牌效应增强,本报告期实现扭亏为盈。公司具有自主知识产权的“硅基扇出型封装技术”已完成平面多芯片系统封装技术开发,目前和多个国内外客户进行产品开发。

    在车载图像传感器方面,公司的产品也通过了可靠性评估,获得行业标准IATF16949认证。滤波器封装进入批量生产。完成了3D VNAND 8层叠芯工艺验证工作并进行了16层叠芯工艺开发。光学指纹完成封装工艺技术开发验证并具备量产能力。晶圆级凸点技术实现了16/14纳米节点芯片的规模化量产。

    再看一下通富微电,2018年上半年,公司整体实现营业收入34.78亿元,同比增长16.98%;实现营业利润1.02亿元,同比增长14.08%。其中,崇川工厂规模继续保持增长,营业收入同比增长16.91%;通富超威苏州、通富超威槟城营业收入同比增长约7.5%;南通通富、合肥通富销售均过亿,同比增长分别达到419.33%、236.14%,南通通富上半年实现扭亏为盈,合肥通富亏损较去年同期明显减少。

    通富微电的营收数据

    据介绍,在上半年,通富微电抢抓市场机遇,进一步优化调整客户结构和产品结构,优质客户集中度不断增强,2018年上半年前十大客户销售额占比67.6%,较2017年同期增加3.6%;欧美、亚太、国内各销售区域销售额和各类型产品均衡发展,FC、WLP、BGA、QFN等先进封装产品需求数量和销售额增幅均超过10%,先进封装的占比超过70%以上,为上半年销售额增长奠定了坚实的基础。

    值得一提的是,通富超威苏州、通富超威槟城积极应对AMD订单,继续推进7nm新产品导入工作,以零误差的质量,技术和人员获得客户信任,深化与非AMD客户的合作;通富超威苏州成功认证为三星客户在中国的第一家且唯一的FCBGA封装厂。

    上半年,新产品研发硕果累累。崇川总部12英寸Copper Pillar CP测试顺利量产,具备了Turnkey的能力;南通通富成功导入FAN-OUT项目;面向物联网行业领先解决方案,全球最小NB-IOT模块开始试量产;超薄BGA、MEMS-LGA和4G phase2 PA产品成功通过考核并进入量产;5G PA项目三次出样均顺利完成,客户端反馈良好,为将来5G产品的导入积累了经验。

    可以看到,在并购了AMD槟城封测厂之后,通富在技术方面有了不错的提升,但是在利润方面,还有很大的提升空间。

    作为对比,我们看一下台湾的日月光控股和美国的安靠科技。

    日月光控股是由台湾的矽品和日月光合并而出的巨型封装企业,数据显示,他们的封测业务在过去两个季度营收为为916.06亿新台币(约为201.5亿人民币),营业毛利为185.46亿新台币(约为201.5亿人民币)(40.8亿人民币),毛利率为20%,净利则为80.16亿新台币(约合17.63亿人民币),净利率为8.7%。

    日月光控股在封装测试方面的表现

    来到安靠方面,他们在刚过去的上半年营收为20.91亿美元,毛利为3.27亿美元,毛利率为15.6%。净利方面,这个美国大厂在过去的半年录得了4337.9万,同比有了明显下降。

    安靠在过去三个月和过去六个月的表现汇总

    可以看到,来自中国台湾与美国的封装厂凭借本身的技术积累,还有芯片设计与晶圆代工上面的优势配合,他们在封测上面已经打造了领先的优势。以日月光集团为例,在今年四月,日月光的K25工厂正式动工,并将专攻高阶的3C、通信、车用、消费性电子,以及绘图芯片等应用领域。他们以高阶封装技术为核心的研发将会继续在这个领域保持领先,但优势会被逐渐拉近。

    在江阴长电收购了星科金朋,通富微电收购了AMD的苏州和槟城的两个厂之后,他们都获得了不少先进方面的布局,再加上大陆最近几年在AI、挖矿和移动处理器等多方面的推进,多方携手能够推动国内企业在封测领域更上一层楼,假以时日,追上或者反超中国台湾和美国的厂商。这也许是中国大陆集成电路产业链,最有希望先突围的领域。

    芯片设计:任重道远

    这同样是中国大陆相对较弱的领域。无论是ADC、FPGA、或者PC处理器、服务器处理器方面,国内与国际先进水平依然有很大差距。但在经过最近几年,我们可以看到国内有为数不少的企业,在某些细分领域取得了不少的突破,为此我们摘选几个典型的厂商,说一下国产芯片企业的差距。

    (1)兆易创新:国产Nor Flash和MCU的推动者

    作为国产Nor Flash的领先者和MCU的大力推动者,兆易创新在今年上半年录得了11.07亿元的收入,同比增长了17.88%,同期归属于上市公司的净利润为2.19亿元,同比提升了38.52%。净利润为20%左右。据公司介绍,这是得益于公司在产品方面的推进更新所获得的。

    兆易创新的半年财报

    公司财报显示,他们将持续保持在NOR Flash方面的技术和市场的领先,提供了从 512Kb 至 512Mb 的系列产品,涵盖了 NOR Flash 市场的大部分容量类型,电压涵盖 1.8V、2.5V、3.3V 以及宽电压产品,针对不同应用市场需求分别提供高性能、低功耗、低成本、高可靠性等几个系列,产品采用领先的工艺技术节点和优化的设计,性能、成本、可靠性等在各个应用领域都具有显著优势。

    在 NAND Flash 产品方面,产品容量从 1Gb 至 8Gb 覆盖主流SLC NAND Flash 容量类型,继续研发扩展到 32Gb,电压涵盖 1.8V 和 3.3V,提供传统并行接口和新型 SPI 接口两个产品系列,提供完备的高性能、高可靠性嵌入式应用 NAND Flash 产品线。公司 Flash 产品在性能、可靠性方面具有行业领先优势,有助于产品在工业和汽车等高阶应用领域取得市场优势,公司还通过合作方式开发更大容量、高阶的 eMMC、eMCP 领域,为手机、平板、嵌入式应用等应用提供了大容量 NVM 解决方案。

    至于MCU方面,兆易创新方面表示,GD32 MCU 已经拥有 300 余个产品型号、20 个产品系列及 11 种不同封装类型,是中国首个 ARM® Cortex®-M3 及 Cortex®-M4 内核通用 MCU 产品系列,不仅提供了业界最为宽广的 Cortex®-M3 MCU 选择,更以领先的技术优势持续推出Cortex®-M4 MCU 产品。GD32 MCU 所有型号在软件和硬件引脚封装方面都保持相互兼容,全面支持各种高中低端嵌入式应用与升级。

    在过去半年,兆易创新还推出了基于 120MHz Cortex®-M4 内核的 GD32E 系列高性能主流型微控制器新品,以持续领先的处理效能,持续增强的资源配置,持续优化的成本价格,持续创新的商业模式,面向工控物联等主流型应用需求提供绝佳开发利器。

    现在,他们也正在推动收购上海思立微,扩展屏下指纹识别这些产品线,且产品获得了国内知名厂商的使用,这对于兆易创新来说,是增强未来竞争力的一个重要方面。

    作为对比,我们可以看到,中国台湾Nor Flash大厂旺宏上半年的营收为179亿新台币(约为39.38亿人民币),年增长率为36%,在毛利方面,也有40%以上,净利率也超过20%。能获得这样的表示,据分析人士表示,这一方面主要得益于Cypress和美光的推出,另一方面,因为AMOLED、蓝牙耳机等新应用的出现,给旺宏带来了新的成长空间。从旺宏角度看,他们的产品经过了AECQ100的认证,质量过关,获得了欧美日韩等高级客户的认可。对兆易创新来说,这也是一条可以学习的路径。

    在MCU方面,兆易创新,也可以向ST、NXP等厂商学习。

    (2)韦尔股份:兼顾分销与芯片设计的非典型代表

    韦尔股份是国内芯片上市公司中的一个非典型,他们不但有芯片设计团队,另外还有分销团队。2018 年上半年,公司实现营业总收入 18.95 亿元,同比增长 107.26%;归属于上市公司股东的净利润 1.56 亿元,同比增长 164.90%;剔除公司 2018 年限制性股票股权激励摊销费用的影响,归属上市公司股东的净利润 2.67 亿元,同比增长 354.70%。其中分销业务贡献了公司六成以上的收入。

    韦尔股份的半年财报

    据介绍,在芯片设计方面,韦尔股份为半导体分立器件和电源管理 IC 等半导体产品的研发设计,以及被动件(包括电阻、电容、电感等)、结构器件、分立器件和 IC 等半导体产品的分销业务,这些产品广泛应用于移动通信、车载电子、安防、网络通信、家用电器等领域。目前,公司自行研发设计的半导体产品(分立器件及电源管理 IC 等)已进入小米、VIVO、酷派、魅族、华为、联想、摩托罗拉、三星、海信、中兴、波导、努比亚等国内知名手机品牌,以及海康、大华等安防产品的供应链。

    得益于公司长期致力于TVS、MOSFET、肖特基二级管、IC 电源管理等产品的研究,凭借卓越的研发手段和能力,研发出一系列业界领先的核心技术。例如在 IC 电源管理芯片的核心技术能力来自于针对模拟电路的整体架构及设计模块的不断积累。公司采用严谨、科学的研发体系,从设计源头开始技术自主化模式,经过一代一代产品的实验、仿真、再实验,如此反复的 PDCA 循环开发体系,积累出自己的核心技术并经过实际验证,形成公司的核心技术并获得专利保护,产品性能处于国内先进水平,获得多家客户的认可。

    韦尔股份所做的产品,对先进工艺的追求不高,但是对产品的设计、材料等方面的设计经验需求,注定韦尔股份在未来的发展上,需要投入更多的研发。

    以全球做电路保护器件最好的厂商之一Littelfuse为例,他们在过去六个月获得了8.76亿美元,毛利也有3.19亿美元,毛利率也有36%。而他们能够获得这样的表现是自1927年成立以来的多年积累。

    至于电源管理IC方面,这更是德州仪器、ADI和Maxim等厂商所擅长的领域,他们在全球模拟芯片市场的领导地位,是其他厂商撼动的,但纵观他们的发展过程,无论是在产品的多线覆盖,还是在收购方面上的表现,都值得韦尔股份学习。

    (3)圣邦微电子:中国的德州仪器?

    圣邦微电子是一家专注于高性能、高品质模拟集成电路芯片设计及销售的高新技术企业。在刚过去的上半年,公司实现销售总收入28,438.49万元,同比增长26.25%;归属于母公司股东的净利润4,097.21万元,同比增长26.01%。这主要依赖于他们丰富的产品线。

    圣邦微的半年财报

    据了解,圣邦微电子目前拥有16大类1000余款产品,涵盖信号链和电源管理两大领域,包括运算放大器、比较器、音/视频放大器、模拟开关、电平转换及接口电路、小逻辑芯片、AFE、LDO、DC/DC转换器、OVP、负载开关、LED驱动器、微处理器电源监控电路、马达驱动、MOSFET驱动及电池管理芯片等。

    公司产品可广泛应用于消费类电子、手机与通讯、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域,以及物联网、新能源、可穿戴设备、人工智能、智能家居、无人机、机器人和共享单车等新兴电子产品领域。

    圣邦微方面表示,在今年上半年,,他们投入了4538.08万元进行研发,这部分指出占了公司营业收入的15.96%,且完成了近百余款新产品的研发,产品涵盖信号链及电源管理两大产品领域。其中,信号链产品包括高性能运算放大器、HIFI音频放大器、模拟开关及接口电路等;电源管理产品则涵盖LED驱动电路、LDO、DC/DC转换器、微处理器电源监控电路、锂电池充电及保护管理芯片、OVP、马达驱动芯片以及负载开关等。

    圣邦微不同产品线和不同地区的营收

    国内很多分析师喜欢把圣邦微当做中国的小德州仪器,诚然,作为一个专注于模拟芯片研发的公司,他们在产品线上的广撒网,还有布局方面,的确和德州仪器有几分相似。但模拟龙头的模拟产品线在今年第二季度的营收就有26.90亿美元,这种差距不是国内厂商现在可以相比的。

    但正如前面所说,如果能够学习德州仪器的成长路径,理解模拟芯片的对制程要求不高,但是对设计、工艺和材料理解有很高要求的特性,去尝试,去积累,只有这样做,才有可能走出一条独立自主的成长之路

    除了以上厂商外,国内还有例如做MIPS处理器的君正,做Arm架构AP的全志,做指纹识别芯片的汇顶、做ISP芯片的富瀚微、做智能卡和安全芯片的国民技术等上市公司。纵观这些上市公司,他们几乎都有产品单一或整体竞争力不够强的特点。

    以汇顶科技为例,他们主要的营收主要来源于其指纹识别芯片,但是因为厂商现在在转向Face ID方向,加上手机的市场的前景不被看好,导致了公司业绩在今年并没有之前如此亮眼。同样的问题也出现在全志科技身上,但是双方现在都在调整产品方向,为企业的未来寻找更新的成长空间。全志最新的财报显示,依赖于他们在智能硬件产品线、无线互联

    产品线及存储芯片的出货增加,公司业绩有了大幅度增长。

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    • 发布时间:2020-08-12
    • 集成电路(芯片)产业是信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。EDA软件是芯片设计的必备工具,因而是芯片产业的重要基石之一。虽然从商业角度看,EDA软件是研发难度大、要持续不断更新和投入、净利润率也不高的“苦逼”行业,但从重要性角度看,EDA软件作为IC设计和电路板设计最上游、最高端的产业,在行业内被称为“电子工业之母”,是一个“极其重要”的行业,需要政府高度重视、科学规划和大力支持,加快国产EDA软件行业发展。 一、EDA软件的技术内涵 EDA 软件 就是电子设计自动化(Electronics Design Automation)软件。它是设计集成电路(芯片)的必备工具,因此也叫 EDA工具。 设计人员在工作站上使用EDA软件,要把数十亿(甚至上百亿)个晶体管、存储单元、电阻、电容等安排在1cm²不到的硅片面积上,并连接成极其复杂的电路,例如CPU、SOC、Flash芯片等,而且要保证设计万无一失后,才能送到制造厂去加工。 EDA软件的任务流程一般包括: 1. 硬件描述语言(HDL)输入; 2. 逻辑编译、简化和分割; 3. 电路综合、优化、布局和布线; 4. 电路仿真模拟; 5. 生成制造数据。如果说设计芯片很难,那么设计EDA软件就更难。 可以说,没有EDA软件就没有各种复杂芯片,就没有各式各样的智能设备,因而就没有了我们今天的工业信息化、通信便利化、生活智能化的社会。 EDA软件是从上世纪70年代开始,逐步从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)等技术演变而来,已有50多年的发展史。它大致经历了三个发展阶段。 第一阶段 是CAD时代(二十世纪七十到八十年代)。这个时期的CAD主要功能是交互图形编辑,晶体管级布图设计、布局布线、设计规则检查,门级电路模拟和验证等。 第二阶段 是EDA软件走向商业化(九十年代)。这一阶段,硬件描述语言VHDL和Verilog产生了,这为EDA软件的商业化打下良好的基础。随着硬件描述语言的标准化和芯片设计方法的不断发展,推动了EDA软件的普及和发展。这个时期EDA软件的特征是高级语言描述、系统级仿真和综合技术、以及正向(Top Down)设计方法成为主流。 第三阶段 是EDA软件进入系统级设计阶段(本世纪开始)。这一时期在仿真验证和设计两个层面,支持标准硬件描述语言的EDA软件的功能更加强大,更大规模的可编程逻辑器件不断推出,系统级、行为级硬件描述语言趋于更加高效和简单,使更大规模的系统级芯片(SoC)设计成为可能。 经过最近三十年的市场博弈,不断兼并,强者恒强。全球EDA市场仍然由Synopsys、Cadence和Mentor三家EDA厂商所垄断,大的格局并没有变化。 图1.全球最大的三家EDA软件供应商 2018年可以看作人工智能(AI)的元年,国际著名EDA厂商已经开始研发具有AI功能的EDA软件,试图在EDA软件中应用AI算法赋能芯片设计。今年3月12日,Synopsys推出业界首个用于芯片设计的自主AI应用程序DSO.AI(Design Space Optimization AI),这是电子设计技术上所取得的重大突破。3月18日,Cadence发布了经过数百次先进工艺流片验证的数字全流程新版软件,采用了支持机器学习(ML)功能的布局布线和物理优化引擎,吞吐量最高提升3倍,功率、性能和面积(PPA)最高提升20%,助力设计更卓越的芯片。而Mentor的机器学习(ML)OPC可以将光学邻近效应修正(OPC)输出预测精度提升到纳米级,同时将执行时间缩短3倍(参考5)。 二、我国EDA行业发展现状 EDA软件而言,国内跟国外先进水平存在着巨大的差距。众所周知,目前全球EDA软件供应商主要是国际三巨头Synopsys、Cadence和Mentor Graphic,国产化率仅为5%。 从营收来看,去年全球EDA软件市场规模约为90亿美元左右,这三家公司就占了其中的70%左右,约为60多亿美元,由此可见,这三家在EDA软件业内的绝对垄断地位。“中兴事件”和“华为事件”,让中国半导体发展深受“卡脖子”之痛,也更突显出国产EDA的短板。 近日,中国工程院院士、中星微集团创建人邓中翰在两会的提案上也指出,国家要全力推进芯片等“卡脖子”领域的国产自主替代工作,加大“大基金”对半导体产业各领域的统筹协调和扶持力度。 三、国内EDA企业发展最新进展 EDA的重要性不言而喻,一旦EDA受制于人,整个芯片软件产业的发展都可能停摆,发展国产EDA迫在眉睫。不过,值得肯定的是,虽然国产EDA企业难以提供全流程产品,但在部分细分领域具有优势,个别工具功能强大。 例如,传统EDA公司在数据端,收集数据测试上通常没有布局,而本土EDA企业的优势定位在于:在良率优化端,广立微电子的软件和测试机;在数据端,博达微的快速参数测试方案;在仿真输入端,中国公司具有很强的主导性;在仿真端,华大九天和概伦电子实力强劲;在后端,芯禾具有完整的解决方案和竞争力。 北京华大九天:成立于2009年,是我国技术实力领先的EDA龙头企业。华大九天提供全流程数模混合信号芯片设计系统、SoC后端设计分析及优化解决方案、平板(FPD)全流程设计系统、IP以及面向晶圆制造企业的相关服务,客户包括中芯国际、华力微电子、华虹宏力等晶圆制造厂,华为海思、中兴微电子、紫光展锐等IC设计公司,飞腾、兆芯、龙芯等CPU设计公司。尤其是在液晶平板显示领域,华大九天是全球唯一可提供全流程EDA设计解决方案的提供商,客户包括京东方A、华星光电、维信诺、咸阳彩虹、熊猫电子和重庆惠科等大型平板制造企业。 2018年9月,华大九天获得国家大基金的投资。 北京芯愿景:成立于2002年,是一家专业从事集成电路知识产权分析及技术分析的高技术服务公司。集成电路技术分析能力始终紧跟半导体行业最先进工艺制程的发展步伐,目前已成功实现7nm FinFET芯片的工艺分析和电路分析,布局领域:IP核、EDA软件、集成电路分析设计平台。 芯愿景建立了专业的集成电路分析实验室,实验室配置有ZEISS、FEI、Olympus、Leica、Oxford等厂商的高端设备,可以提供包括产品拆解、集成电路工艺分析、竞争力分析、失效分析等技术服务,目前可以分析的最小工艺节点为7纳米。 北京博达微科技:成立于2012年04月,2020年3月被概伦电子收购,其以SPICE Model参数提取著称,现重点转向数据端,从加速仿真转为加速测试,测试主要以学习算法来驱动,竞争力在于测试速度比传统测试高一个数量级,布局领域:半导体参数测试、器件建模与验证。 国微集团:国微集团旗下目前有多家EDA厂商,其中上海思尔芯公司(“S2C”)是基于FPGA大阵列超大规模快速原型验证及仿真系统的EDA工具研发、销售及设计服务提供商,目前有超过400家客户以及2000多套原型验证系统应用于客户的设计中,基于云服务的420颗FPGA阵列的仿真验证系统正服务于头部企业;上海国微芯芯半导体有限公司专注于EDA的研发和设计服务;此外,成立于2018年的深圳鸿芯微纳技术有限公司,是国微集团参股并管理的EDA后端设计软件研发的公司,主要研发布局布线工具,完成数字集成电路EDA平台关键节点的技术部署。未来,国微集团将致力于打造全流程国产EDA平台。 概伦电子:成立于2010年,提供业界领先的新一代大规模高精度电路仿真及设计验证平台,和针对先进半导体工艺节点的器件建模库平台及噪声测试系统等,其一百多家客户覆盖了全球绝大多数领先的集成电路设计与制造公司。 2020年3月,概伦电子收购博达微,博达微是业界领先的器件模型、PDK 相关 EDA 工具及 AI 驱动半导体参数测试解决方案供应商,也是全球唯一提供包含高精密参数化测试、器件建模仿真、PDK 开发与验证的完整软硬件工程服务体系。 2020年4月2日,概伦电子宣布已完成数亿元人民币的A轮融资。本轮融资是由兴橙资本和英特尔资本共同领投,新的资金将助力概伦电子快速发展,加速推动集成电路设计和制造环节的深度联动,增强产业实力。 芯华章:成立于2020年3月,注册地在南京,致力于EDA智能软件和系统的国产化,为半导体、5G、人工智能、云计算多领域的合作伙伴提供自主可控、安全可靠的解决方案与服务。 芯华章的目标是在十年内逐步建立完整的高端芯片综合性仿真验证EDA平台,彻底填补国内验证EDA工具的空白。 天津蓝海微科技:成立于2009年08月, 从事专业化的EDA软件服务与EDA工具定制化开发业务。在PcellQA工具领域技术实力雄厚,具有自动化程度高、检查项全面、准确性高和支持先进工艺特殊处理等多项优势,布局领域:集成电路工艺设计包。 杭州广立微:成立于2003年08月, 是一家专为半导体业界提供性能分析和良率提升方案的领先供应商。广立微为晶圆代工厂的新工艺制程研发提供整合性的技术服务:从早期设计、中后期量产时的可寻址测试结构,直到 yield ramp阶段基于产品版图的测试芯片。为设计公司提供定制化的测试芯片工具和服务:帮助提高IC设计的可制造性、性能、成品率并缩短产品上市时间。 2018年10月,杭州广立微测试机研发中心成立,专注晶圆级电性测试技术创新。 2018年11月,杭州广立微顺利完成了第一台量产用WAT测试机Semitronix Tester T4000的出口和交付。 杭州行芯科技:成立于2018年,行芯科技是一家集成电路芯片及IP开发商,致力于为用户提供人工智能时代算力与能耗、芯片性能与研发能力的解决方案,帮助芯片设计公司研发高性能低功耗的量产芯片。 行芯的EDA产品聚焦在芯片功耗效率,电源完整性,噪声,电迁移和高性能可靠性等方面的设计分析与智能优化。 目前,行芯科技研发的核心技术已经被成功地运用在了多款大数据服务器CPU的设计和量产。 苏州芯禾科技:成立于2010年11月,专注仿真工具、集成无源器件IPD和系统级封装SiP微系统的研发,布局领域:设计仿真工具、集成无源器件。 2019年10月9日,苏州芯禾在上海张江成立“芯和半导体科技(上海)有限公司”,并将芯禾科技纳入芯和半导体旗下,同时正式启用全新的EDA软件品牌名称“芯和”。 2020年4月,芯和半导体与中芯宁波联合发布——首款国内自主开发高频体声波滤波器产品。 苏州珂晶达:成立于2011年,从事科学计算软件开发,集成电路辅助设计软件开发和相关的技术服务。主要产品包括半导体器件和工艺仿真(TCAD)软件;辐射环境、输运和效应仿真分析软件;多物理数值仿真软件;三维网格划分和数据可视化软件等专业软件。 主要服务于半导体Foundry和Fabless厂商,航天、国防行业元器件厂商,大专院校和研究院所,客户已遍及国内、欧美和亚太区域。公司在2013年被认定为高新技术企业。 成都奥卡思微电:2016年创立于美国硅谷,芯片设计自动化(EDA)行业,已开发 四、我国EDA产业发展存在的问题 目前中国市场EDA销售额的95%由国际三巨头Synopsys、Cadence和Mentor Graphic瓜分,剩余的5%还有部分被Ansys等其它外国公司占据,给华大九天、芯禾科技等国产EDA公司留下了极少的份额,且后者在工具的完整性方面与三强相比,有明显的差距。 而在局部取得突破的领域,国内厂商与三巨头也存在着相当的差距,比如在物理验证、综合实力等方面,国内EDA厂商还“没有能力全面支撑产业发展”,总体上还是很难离开三大巨头公司的平台。 究其根本,主要原因就在于两点:一是国内的EDA工具不全,EDA软件要覆盖 IC 设计、布线、验证和仿真等所有方面,而国产EDA很多只涉及到其中的一部分环节;另一个是国产EDA软件和先进工艺的结合较差,毕竟国内制造水平不强,14nm也只是刚刚量产,而华为7nm甚至5nm的芯片已在路上了,自然国产EDA在先进工艺方面是差于国外的。 整体上EDA软件开发还存在以下特点: 1.EDA 软件开发很难,并且需要不断更新开发,不断研发投入。 EDA软件要 处理 数十亿(甚至上百亿)个电路元件,并把它们 连接 成理想功能的芯片。处理和连接的难度犹如把面积仅1cm²的芯片放大25万倍后,看到在半个深圳湾高新区的面积上,用最窄5毫米的线条(多晶硅、氧化层、外延层、离子注入区、上下层过孔、铝连线等) 纵横交织 构成一个“ 电路森林 ”,这种纵横交织有10~20层之多。EDA软件既要保证这种处理、连接、纵横交织完全不会出错,又要满足电路参数、速度、功能、面积、功耗等约束条件。所以,由事难想到做事的工具之难,设计EDA软件的难度可想而知。 另外,一般软件开发完成后,基本可以定型并大量销售,未来的维护只是在发现错误(Bug)后,打个补丁或者更新一个版本。但是,EDA软件首先不能出现Bug,另外随着半导体工艺的进步(或者革命性变革),EDA软件都要随着开发升级版本(或者革命性新版本),并且它的销售数量非常有限。因此,大的研发投入和较少的销售数量,决定了EDA软件价格不菲。  2. 人才培养难度较大,人才紧缺,薪水较高,EDA软件是一个真正的高技术行业。 EDA软件开发不同于一般软件开发,它交叉在软件工程学、半导体和微电子学两个领域之间。目前高校还没有这样二合一的学科设置,既要学软件专业,又要学半导体和微电子专业。目前从业者可以是工作中半路转行,恶补另外一个学科的知识;也可以是两个专业的人配合工作,各取所长。笔者专业是计算机硬件兼顾软件工程,读研时学了超大规模集成电路和半导体工艺课程,所以对EDA软件开发有一定了解。但是,如果是学半导体和微电子专业的人,工作中转向从事EDA软件编程,要掌握软件工程的知识难度较大。目前EDA软件人才紧缺,资深高级人才更缺,需要国家有计划地在高校中定向培养。 3. 用户数量非常有限,市场不大,EDA软件是一个净利润率不高的行业。 市场容量不大可以理解,中国纯芯片设计公司也就1000多家,其中大多是中小企业,很难做到按需购买正版国产EDA软件。即便每家都买,假如 平均 每年每家购买100万元的国产EDA软件(国外EDA软件另当别论),则国产EDA软件市场容量为10亿多元。假如每家购买500万元,则国产EDA软件市场容量也仅50亿元的规模。 再来看看国外三家龙头EDA厂商的情况。根据股票市场的公开信息,2019年,三家EDA软件公司的总收入合计不超过80亿美元,估计全球EDA软件市场规模不超过100亿美元。2019年Synopsys和Cadence的总收入分别是33.61亿美元和23.36亿美元,净利润分别为5.324亿美元和9.89亿美元,净利润率分别是15.8%和42.3%。从历年的情况可以看出,EDA软件行业的发展呈现小幅平稳增长态势,难有爆发式增长的情形,净利润率基本在10%~15%之间变化。所以说EDA软件行业是一个高投入、净利润率不高的行业。  四、我国EDA产业发展对策建议 我国发展国产EDA软件要高度关注4个问题。难度较大,要正确面对;避免无序,要顶层设计;配合重要,要规范当先;市场有限,要避免盲从。 1. 成立联盟 :建议成立由政府主管部门或研究机构牵头,由国内龙头EDA企业、晶圆厂、高校和研究机构、重点IC设计企业组成的“国家EDA软件开发产学研联盟”,共商良策,共促国产EDA软件发展。 2. 起草规范: 在联盟中成立专家组,以现有国产EDA软件为基础,制定国产EDA软件的开发规范。包括 功能模块 规范、 数据库 规范、 数据交换接口 规范、用 户交互界面 规范等。避免遍地开花、无序开发、软件工具之间不能协同、低层次竞争等情况发生,避免造成宝贵的时间和资源浪费。 3. 上云架构: 除了传统 云下架构 外,考虑增加基于超算平台和云平台的国产EDA软件的 云上架构 ,二种总体架构并列考虑,开发者同时研发两个版本的EDA软件。目前国外EDA软件还未普及云上模式。国产EDA软件最好能以云服务的形式向IC企业、高校师生、甚至系统企业提供服务,便于国产EDA软件普及。 4. 应用AI技术: 在构建国产EDA软件总体架构时,要把人工智能(AI)技术的应用放在重要位置。否则,我们在起点就已落后于国外EDA软件了。 5. 认领开发: EDA软件的功能模块可由龙头EDA软件企业认领开发、悬赏揭榜开发,政府给予大力资助。一个功能模块可由1~3家EDA软件企业承担,可冠名自己的品牌,进行市场自由竞争。政府动态监管和支持,优胜劣汰。 6. 推广平台: 适时依托国家IC基地,在全国布局成立国产EDA软件推广平台,政府大力支持国产EDA软件的推广及应用。 结语: EDA软件的研发投入很大,需要长期的知识和经验积累,而且即使有了产品上市,今后还要跟随芯片技术进步而不断投入升级研发。所以,EDA软件行业是个十分艰苦的行业。同时,EDA软件市场十分有限,净利润率也不高,不能养活太多公司。所以,EDA软件虽然处在补短板、强弱项的风口上,还请那些没有思想准备、准备炒概念、想赚快钱、想拿政府资助的企业绕道吧,避免轰轰烈烈过后一地鸡毛。希望把机会留给那些对EDA行业有深刻了解,有技术积累,有报国情怀的企业家们,让他们的资金投入和辛勤劳动获得更多回报,让国产EDA软件的短板补齐,支持芯片行业健康发展。   参考文献: 1. 浅谈国产EDA软件开发。http://news.moore.ren/industry/229797.htm 2. 国产化份额仅仅5%,EDA产业我国占不到半点优势?http://news.moore.ren/industry/227634.htm
  • 《2022年中国集成电路行业研究报告》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 发布时间:2023-08-14
    • 集成电路是半导体的主要组成部分,占半导体产品80%以上的市场份额 中国集成电路行业起步较晚,2018年美国贸易制裁后中国出台各项政策努力追赶 中国集成电路需求旺盛,国内产量无法自给,对外依赖度较高,贸易逆差庞大 全球集成电路市场增速将低于中国市场,预计2026年将达到7478.82亿美元 集成电路产业链EDA、IP、材料、设备、设计、制造等关键环节参与者主要为国外企业,国产化率极低