《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 模擬設(shè)計(jì) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 芯片為何如此重要?行業(yè)現(xiàn)狀及賽道解析

芯片為何如此重要?行業(yè)現(xiàn)狀及賽道解析

2022-09-20
來源:21ic
關(guān)鍵詞: 芯片 半導(dǎo)體 集成電路

8月9日,美國(guó)總統(tǒng)在白宮簽署《芯片和科學(xué)法案》。

法案內(nèi)容主要是對(duì)美本土芯片產(chǎn)業(yè)提供巨額補(bǔ)貼,為美國(guó)半導(dǎo)體研發(fā)、制造以及勞動(dòng)力發(fā)展提供527億美元。其中390億美元將用于半導(dǎo)體制造業(yè)的激勵(lì)措施,20億美元用于汽車和國(guó)防系統(tǒng)使用的傳統(tǒng)芯片。此外,在美國(guó)建立芯片工廠的企業(yè)將獲得25%的減稅。

早在2020年8月,我國(guó)也提出,要從財(cái)稅、投融資、研發(fā)、進(jìn)出口、人才、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、市場(chǎng)應(yīng)用、國(guó)際合作等方面支持集成電路和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提出中國(guó)芯片自給率要在2025年達(dá)到70%。

可見,芯片被大家重視的程度。但芯片究竟為什么這么重要?我國(guó)芯片行業(yè)現(xiàn)狀如何?哪些賽道更被關(guān)注?

報(bào)告醬梳理了多篇相關(guān)報(bào)告,與大家一同分享。

芯片為何重要?

想要了解芯片的重要性,我們最好先了解芯片是什么。

如果用身邊實(shí)物來舉例的話,半導(dǎo)體材料可以比作制作紙張的纖維,集成電路可以比作紙張,芯片則是紙張做成的書本。

工程師們努力的方向就是讓集成電路更小更復(fù)雜,使得芯片的功能更強(qiáng)大。

集成電路是指組成電路的有源器件、無源元件及其互連一起,制作在半導(dǎo)體襯底上,或絕緣基片上,形成結(jié)構(gòu)上緊密聯(lián)系的、內(nèi)部相關(guān)的電子電路;芯片一般是肉眼能夠看到、長(zhǎng)滿了很多小腳的,或者腳看不到、但是很明顯的方形物體。

它們都被廣泛應(yīng)用于通信、安防、軍事、工業(yè)、交通、消費(fèi)電子(例如:手機(jī)、電視、電腦等)等領(lǐng)域。

幾乎只要用電的東西,它里面都或多或少存在一些芯片。一旦失去芯片,我們生產(chǎn)制造的手機(jī)、電腦和家用電器,都會(huì)無法正常進(jìn)行下去。這就是芯片重要的原因。

芯片行業(yè)現(xiàn)狀

芯片屬于半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱,是集成電路(IC, integrated circuit)的載體。

相比來說,集成電路范圍要更廣,把一些電阻電容二極管集成到一起就算是集成電路了,但這個(gè)概念也會(huì)更加偏向于底層。

我們看行業(yè)現(xiàn)狀,以集成電路為主來統(tǒng)計(jì)。

隨著貿(mào)易爭(zhēng)端問題緩和、全球疫情逐步得以控制、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、可穿戴設(shè)備等新興應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)蓬勃發(fā)展,預(yù)計(jì)2026年,全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模將增至7478.62億美元。其中:

集成電路設(shè)計(jì)達(dá)到2774.57億美元;

集成電路制造達(dá)到3834.05億美元;

集成電路封測(cè)達(dá)到870億美元。

國(guó)內(nèi)來看,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)起步較晚,2018年以來,受“實(shí)體清單”影響,中興、華為等企業(yè)被貿(mào)易制裁,我國(guó)更加重視芯片的發(fā)展,行業(yè)也隨之進(jìn)入高速發(fā)展階段。

據(jù)我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,集成電路市場(chǎng)規(guī)模從2017年的5411億元增長(zhǎng)至2021年的約9145億元,其中2017-2021年復(fù)合增長(zhǎng)率為14%。預(yù)計(jì)2026年,我國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到22755億元,2021-2026CAGR為20%。

從芯片的結(jié)構(gòu)來看,產(chǎn)業(yè)有兩大核心:

一是電路理論,也就是芯片的研發(fā)設(shè)計(jì),國(guó)內(nèi)為人熟知的芯片設(shè)計(jì)公司是華為的海思;

二是生產(chǎn)制造,也就是芯片的制造工藝,典型的芯片制造公司是臺(tái)積電和中芯國(guó)際。

目前,我國(guó)集成電路需求旺盛,但國(guó)內(nèi)自給量不足,需要大量進(jìn)口,對(duì)外依賴度較高。根據(jù)海關(guān)總署的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2021年中國(guó)集成電路產(chǎn)品進(jìn)口數(shù)量為6354.81億個(gè),出口數(shù)量為3107億個(gè),進(jìn)口金額為4396.94億美元,出口金額為1563億美元,存在較大的貿(mào)易逆差。

其中,EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)支柱,支撐著龐大的數(shù)字經(jīng)濟(jì)。下游中,汽車智能化需求極大,而智能化的硬件基礎(chǔ)便是芯片。這也是報(bào)告醬認(rèn)為,當(dāng)下最火熱的兩大賽道。

EDA&汽車芯片

1. EDA,半導(dǎo)體皇冠上的明珠

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱,是電子設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展中的核心。

EDA技術(shù)以計(jì)算機(jī)為工具,采用硬件描述語(yǔ)言的表達(dá)方式,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算數(shù)學(xué)等進(jìn)行科學(xué)、有效的融合,是用于輔助完成超大規(guī)模集成電路芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試整個(gè)流程的計(jì)算機(jī)軟件。

如果說半導(dǎo)體是工業(yè)皇冠,那么EDA無疑是皇冠上的明珠。

2020年整個(gè)EDA的市場(chǎng)規(guī)模僅為115億美元,在整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)中占比很小,和以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)相比更是九牛一毛。

但是EDA產(chǎn)業(yè)是電子設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的最上游,也是整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)的基石之一。一家集成電路企業(yè)如果沒有EDA工具,會(huì)陷入巧婦難為無米之炊的境地。如果抽調(diào)這顆小小的基石,整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)都將崩塌。

EDA工具的發(fā)展創(chuàng)新極大程度提高了芯片設(shè)計(jì)效率,一直以來是推動(dòng)芯片設(shè)計(jì)成本保持在合理范圍的重要方式。根據(jù)加州大學(xué)圣迭戈分校AndrewKahng教授在2013年的推測(cè),2011年設(shè)計(jì)一款消費(fèi)級(jí)應(yīng)用處理器芯片的成本約4000萬美元,如果不考慮1993年至2009年的EDA技術(shù)進(jìn)步,相關(guān)設(shè)計(jì)成本可能高達(dá)77億美元,EDA技術(shù)進(jìn)步讓設(shè)計(jì)效率提升近200倍。

EDA市場(chǎng)規(guī)模雖小,但卻需要覆蓋集成電路從設(shè)計(jì)到制造的全流程。故全球三巨頭在發(fā)展前期均選擇了優(yōu)先發(fā)展部分點(diǎn)工具,后逐步布局全流程的發(fā)展模式。

Synopsys的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)字芯片設(shè)計(jì)、靜態(tài)時(shí)序驗(yàn)證確認(rèn)以及SIP提供;

Cadence的強(qiáng)項(xiàng)在于模擬或混合信號(hào)的定制化電路和版圖設(shè)計(jì);

SimensEDA(原MentorGraphics)主攻后端驗(yàn)證、可測(cè)試性設(shè)計(jì)和光學(xué)臨近修正。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來看,華大九天已實(shí)現(xiàn)模擬電路的全流程工具覆蓋,同時(shí),華大九天也擁有全球領(lǐng)先的全流程平板顯示(FPD)開發(fā)平臺(tái),市場(chǎng)份額6%左右。其次是概倫電子,在我國(guó)的市場(chǎng)份額約在1%。

2. 汽車芯片

目前,芯片大多分為四個(gè)等級(jí),軍工級(jí)、車規(guī)級(jí)、工業(yè)級(jí)以及消費(fèi)級(jí),不同等級(jí)的芯片,無論是在成本、制作難度、制作工藝上都有著一定的差別。

車規(guī)級(jí)芯片,顧名思義,就是使用在汽車身上的芯片。在一輛汽車身上,芯片的數(shù)量一般在50-150個(gè)之間,大部分汽車包括主要的ADAS系統(tǒng)、ESP、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、傳感器等等,而一些高端的車型,比如說帶有雨量感應(yīng)配置的,這其中也需要用到一個(gè)芯片。

因此,別看汽車屬于機(jī)械產(chǎn)物,但是對(duì)于現(xiàn)代汽車來說,芯片已經(jīng)是汽車內(nèi)部構(gòu)造中不可缺少的一個(gè)重要部件。

與手機(jī)、電腦芯片不同,汽車所使用的車規(guī)級(jí)芯片運(yùn)算能力上要更快、更強(qiáng),并且需要保證其穩(wěn)定性,如果汽車上的芯片出現(xiàn)故障,很可能會(huì)導(dǎo)致安全性的下降,比如說ADAS系統(tǒng)芯片、ESP芯片等等。

并且因?yàn)檐囈?guī)級(jí)芯片的制作成本和工藝要求較高,其中研發(fā)的成本和研發(fā)周期也非常長(zhǎng),不是資本充足的科技公司,基本無法承受,所以能夠制造和生產(chǎn)汽車芯片的企業(yè)少之又少。

物以稀為貴,參考天風(fēng)《汽車芯片:電動(dòng)化乘勢(shì)而行,智能化浪潮之巔》觀點(diǎn),看好我國(guó)核心汽車芯片公司在智能&電動(dòng)化浪潮下的產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)+國(guó)產(chǎn)替代浪潮下的機(jī)遇。



更多信息可以來這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,請(qǐng)及時(shí)通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。