高起点、高质量发展，我国IC设计业的若干思考

前言

 

    集成电路（IC）是国之重器，IC产业是引领未来科技发展的国家战略性产业；其中，IC设计业是牵引和推动我国整个IC 产业链协同发展的“火车头”。随着5G移动通信、人工智能、物联网和云计算等新一代信息技术的加速推进，世界电子信息产品将进入创新迭代的新时期，开创了一个前所未有的巨大IC应用市场，成为全球、包括我国在内的半导体产业发展的强大动能，更是我国2020-2030年期间落实《国家集成电路产业发展推进纲要》的关键驱动力。为此，面对新形势新需求，高起点、高质量思考我国IC设计业发展，显得非常必要。

 

1 我国IC设计业（Fablees）发展概况

 

    今天，我国IC设计业已形成了以上海为中心的长三角、以北京为中心的环渤海、以深圳为中心的泛珠三角和以武汉、成都为代表的中西部之协同发展格局。这四大板块崛起，产业发展速度让世界瞩目，经济规模也成为继美国外、世界Fablees业的第二大重镇，是全球IC设计版图中不可忽视的重要一极。

 

1.1 产业在全球Fabless业和国内整个IC产业的地位得以持续提升
 

    如表1 所示，2018年全球半导体市场规模为4687.78亿美元，同比增长13.72%；其中全球Fabless业销售额为1094亿美元，同比增长8.7%。同期，我国包括IC 设计、芯片制造和封装测试在内的IC产业销售额为6532亿元，增长20.7%；其中IC设计业销售额达2519.3 亿元，增长为21.5%。

       从中看出：

 

    （1）产业增长速度高于全球发展。2018 年我国IC设计业增长率为21.5%，相比全球Fablees业的8.7％，高出12.5个百分点。同期，占全球Fablees业比重（表1的占比3）从2016 年的26.2%，发展到33.5%，提升了7.3个百分点。
 

    （2）产业发展处于国内产业链的龙头地位。我国IC设计业增长率相比全国IC产业的24.8%，高出1.3个百分点；其中占全国IC 产业销售额的比重（占比2）为38.6%，相比2017 年提升0.3 个百分点，继续保持产业链的业态龙头地位。
 

这一点，全球Fablees 业在全球半导体市场就难显龙头地位了。2018 年全球Fablees 业的增长率相比全球半导体业要相差5 个百分点，占比（表1的占比1）也从2017年的24.4%，下降到23.3%，跌落1.1个百分点。

 

    1.2 技术创新不断拉近与国际先进水平的距离
 

    2018 年，我国IC设计在CPU、智能终端芯片、智能电视芯片、多媒体芯片、存储器芯片和人工智能（AI）领域，已进入28//14/12nm 全球主流设计水平，部分进入了10-7nm工艺节点，芯片性能也达到国际先进水平。

 

（1）CPU领域：在服务器、桌面计算机和嵌入式计算机的国产CPU 方面，一批如龙芯、申威、飞腾、兆芯、华为（海思）和杭州中天微、苏州国芯等优势骨干企业都取得了技术和效益上的明显进步；其中龙芯、申威、飞腾等国产CPU被列入了政府采购名录。另外，清华大学的具有独立的芯片“CPU硬件安全动态监测管控技术”入选第五届世界互联网大会15项全球领先科技成果发布活动。
 

    （2）智能终端芯片领域：2018年深圳海思半导体推出的采用台积电7nm工艺，“4 核 ARM Cortex-A77 ＋4核ARM Cortex-A55 ”的新一代应用处理器芯片（海思麒麟980）实现量产，相比上一代采用10nm工艺的“麒麟970”，最高主频达到2.8GHz，性能提升至20%，功耗降低了40%；今天，海思的麒麟980和美国高通的骁龙855和韩国三星的Exynos 9820呈现三足鼎立的局势。
 

    （3）智能电视芯片领域。例如，深圳海思2017年推出的hi3751V600、hi3751V510 智能电视芯片，在夏普、海信、康佳等中高端智能电视整机被普遍采用；迄今为止，其智能电视芯片累计销售突破3000万片。另外，上海晶晨半导体推出了全球首款采用台积电12nm工艺8K Ready智能电视芯片，与其上一代产品相比，主频提升至近2G，性能提升35%，功耗最大可以降低55%，有力地助推我国智能电视生态体系发展。
 

    （4）人工智能芯片领域。据Compass Inleltigence机构发布的2018 年度全球“纯AI芯片公司”的前24名排行榜显示，中国大陆有5家入围：海思位居12名、瑞芯微为20名、芯原为21名、寒武纪为23名、地平线为24名。

 

    1.3“芯片- 整机- 系统”生态环境臻趋优化
 

    （1）国内系统整机厂商和互联网公司纷纷布局进入IC设计领域。表2、表3分别显示了2018年国内系统整机厂商和互联网公司就进入IC设计领域的相关规划、布局和已取得的相关成果。这充分反映了“中兴通讯和华为事件”使国内的“芯结”达成共识；应该看到，系统整机厂商和互联网公司投资布局进入IC设计领域，对我国IC设计业的高起点、高质量发展，对突破集成电路供应侧“供需”短板问题，必将营造起良好的生态圈，带来新鲜“血液”。
 

表2 2018年国内系统厂商和互联网公司成立的IC设计公司事例

资料来源：IC设计分会根据相关资料整理（2019/4）

表3 已进入IC设计领域的系统整机厂商和互联网公司业绩

资料来源：IC设计分会根据相关资料整理（2019/4）
 

    （2）华为开创了国内“芯片国产替代”之新路。2018 年，华为基于保证供货安全，避免IC供应链断裂，建立和完善起包括芯片质量和生产控制在内的“严格而完善的供应链管理体系”。凡是进入华为系统整机供应链的国内IC供应商，必须基此进行甄别和遴选。应该看到，这不仅为芯片国产化替代开创一条新路，成为“去美国化”的重要举措；更重要的是，国内IC设计企业有了华为这棵大树作依托，使“芯片与整机联动”真正得以保障。目前，如海思、展锐、汉天下、韦尔股份、圣邦股份和芯翼等众多国内IC设计企业进入了华为供应链体系。

 

    1.4 我国活跃在AI 和物联网等新兴领域的IC 设计初创企业深受投资青睐

       据GSA 等机构对2018 年全球25 家Fabless 初创企业融资统计数据显示（见表4），它们的总融资额达14.26 亿美元，较2017 年又增长60%左右。
 

表4 2018年全球25家Fabless初创企业融资统计
数据来源：根据GSA等发布的数据整理（2019/4）

 

       从地域分布来看，中国大陆在国家大基金的带动下，共有7 家公司被青睐，它们是寒武纪、翱捷科技、云知声、遂原科技、探境科技、耐能科技、清微智能，融资金额达5.63亿美元，占总融资的39.5%；美国虽由9家，但融资仅占31.1%，其次是以色列4 家占18.1%。
 

    从应用领域来看，人工智能（AI）和机器学习（ML）的融资分别占总融资的31.6%、45.8%；其次是无人驾驶占13.2%，其它合计也仅占9.4%，由此可以看出AI 和IoT 是推动这一波投资热潮的的催化剂，也彰显了我国IC 设计初创企业在这些新兴领域正发挥着领头羊作用。

 

2 我国IC 设计业发展面临的瓶颈和短板问题

 

    虽然，我国IC 设计业自《国家集成电路发展纲要》发布以来，取得了新的重大进展；但是，迄今为止制约我国集成电路发展的“创新能力弱，产业集中度低、高端人才缺乏”三大瓶颈和短板问题仍严重存在。

 

    2.1 在创新能力方面存在的瓶颈和短板
 

    （1）前沿技术存在的瓶颈问题。主要表现在芯片设计和制造：一是在IC设计方面，诸如CPU芯片架构、核心硅知识产权（IP）和设计工具（EDA）等严重依赖国际技术；二是在芯片制造，中国台湾台积电7nm 工艺已大规模量产，5nm将在2020年量产，3nm工艺处早期研发阶段，而国内还仅处于14nm工艺的量产初期，要相差2.5 个技术代，且前道工艺设备材料等受制于人的局面未有改变。从而使我国芯片设计业提供的产品尚无法满足日新月异的芯片市场需要。

 

    （2）“供应侧”存在的短板问题。在IC“供给侧”，IC产品仍是我国最大单一进口商品，这从表5的数据即见一斑：2018年我国集成电路进口额为3120.58亿美元，同比增长19.8%，占同期全球集成电路市场高达79.3%；而出口额为846.36 亿美元，同比增长26.6%。仅占全球集成电路市场的21.5%。
 

 

    这贸易逆差反映了两个层面问题：一是，彰显了我国拥有全球增速最快、最庞大的芯片消费市场，展现了“进口替代”巨大的“空间”和发展机遇，极大地激励着我国IC设计业者树立为改变国内芯片市场供需版图的雄心壮志。二是，揭示了国内大量依赖进口芯片的病灶，即国产芯片大多是中低端产品，高端芯片创新能力弱，致使如高速光通信器件、高端CPU、大规模FPGA、高速高精度ADC/DAC等通用芯片领域几乎是空白。

 

    2.2 在产业集中度方面存在的瓶颈和短板

 

表6 中国大陆与美国前五名营收的对照
数据来源：基于全球和我国的IC 设计业的相关数据整理（2019/4）
 

    表6显示了中国大陆与美国前五名营收的对照。从中揭示了两个层面的问题：

 

    （1）龙头企业的体量太小。如表5所示，2018 年美国前五名企业合计营收占全球Fabless 业的比重高达54.2%，而中国大陆前五名企业合计营收仅占全球Fabless 业的11.4%，两者相差42.8 个百分点。
 

    （2）产业集群的集中度低。据IC设计分会统计，2018 年包括香港特别行政区在内的中国大陆IC设计企业数高达1698 家，相比2017年又增长了318 家，同比增长23%。但是，整个行业占全国IC产业销售额的比重仅提升0.3个百分点（见表1），反映了企业数量继续剧增，并没有带来质量和效益的集中度变化。

       应该看到，中国大陆IC设计业虽已成为全球继美国外的第二大Fabless业重镇，但龙头和骨干企业的个体体量相比美国差距很大，而设计企业却逐年递增，总数竟然占全球3000余家Fabless 企业的57%左右。
 

    这逼使我国IC 设计业必须从高起点、高质量发展着眼，集聚创新资源，大力提升以龙头企业为主干的产业经济规模集中度。殊不知，产业经济规模集中度是以一个国家或地区的龙头和骨干企业的经济规模为标志，是指在市场经济规律下，以资源合理配置及其产品竞争力提高为目标的综合实力。

 

    2.3 在人才方面存在的瓶颈和短板
 

     据IC设计分会的不完全统计，2018 年全行业的从业人员约16万人，以2018年2519.3亿元的销售额计，则人均劳动生产率为157.5万元。现就按这一数值为标准，并认为今后两年我国IC设计业保持在20%增长，则2020年的销售额预计可达3627.8亿元，即设计业从业人数就需达到22万人、新增6万人。
 

    这6万人包括高中低级的IC设计的软硬件人员、市场和管理人才，而目前最缺的具有国际、国内背景，能高起点、高质量引领产业发展的高端人才，如果设占2-3%左右，也需约1500人。因此，我们现在既不缺市场、也不缺资本，最缺的是人才。人才是我们面临的最大瓶颈和短板。

 

3 发展思考

 

    3.1 2020-2030年的既定目标展望
 

    表7是根据《国家集成电路发展纲要，以下简称“纲要”》的目标和战略部署，对我国IC 产业及设计业2019 年、2020年的销售额和增长率的预测。

 

    （1）“纲要”提出的2020 年目标展望。一是在IC设计技术水平方面：“纲要”提出“移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平，产业生态体系初步形成”。

       这目标中的产业生态体系在2018 年全行业的业绩中已彰显曙光；但在上述重点领域，到2020年，IC设计水平要达到国际领先水平，却不能掉以轻心；为此，必须采取扎实举措，如以海思等IC设计龙头企业牵头，在基于5G我国在标准和专利相对优势和已有成果，对标国际最新的芯片，着力创新、攻破才行。
 

    二是在产业增速方面。“纲要”提出了“集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小，全行业销售收入达到年均增速超过20%，企业可持续发展能力大幅增强。”如表7所示，以2018年全行业销售总额做基数，要实现2020年产业增速既定目标，今年和明年要保持20.0%的增长率才可以达到；另外，要实现“企业可持续发展能力大幅增强”，必须着力改变资源分散状况，提高行业集中度，完善供需生态链，促使我国龙头、骨干IC设计企业起到引领作用，以保驾护航。
 

表7 我国IC产业和IC设计业的增长率及其销售额展望
资料来源：设计分会以2018 年全行业销售总额为基数的展望（2019/4）

 

    （2）“纲要”提出的2030 年目标的展望。“纲要”提出“到2030 年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队，实现跨越发展。”战略目标。应该看到，实现2030年战略目标，道路还是艰巨。因为，以美国为主导的IDM和Fabless跨国公司掌控着核心IC设计技术，占据全球IC市场、人才、资金等资源的大半江山；尤其是，在高端IC自主知识产权技术、高端芯片及其应用产业化的瓶颈和短板突破，更非一蹴而就，我国IC设计发展面临的挑战境将更复杂更严峻。

 

    3.2 未来10年间我国IC产业仍处于重要战略机遇期
 

    未来10年间，我们将面对世界IC技术沿着延续摩尔定律、超越摩尔和后CMOS）的发展路线演进所带来的挑战和机遇；同时，在中央出台的包括《中国制造2025》、《新一代人工智能发展规划》和由国家财政部税务总局、国家发展改革委和工业和信息化部联合发布的《关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知》等一系列大策贯彻落实下，展现了未来10年中国大陆现实和潜在巨大集成电路应用市场前景，指明了我国IC设计业自主芯片研发及其应用市场的着力点方向，使我们充满信心面对未来。
 

    尤其是，发展集成电路是国家久久为功的战略事业，中美集成电路贸易战，更逼使我们以坚定不移的恒心、坚忍不拔的毅力，励志发展自主可控的国家集成电路事业。我们深信，针对行业面临的三大瓶颈和短板问题，保持战略定力，坚持以企业为主体创新前行，奋力拼搏，一定能全面完成和实现“纲要”确定的2020 年既定目标和2030 年的战略目标。

 

    3.3 相关建议
 

    （1）坚持突破瓶颈技术的前瞻布局。策略是着力2025年的基础，着眼2030年布局；目标是基于我国已有基础和相对优势，针对芯片设计、芯片制造的关键核心技术瓶颈，对标国际领先技术，打破垄断，加强颠覆性、突破性和标志性技术的研发、增强创新策源能力，构筑未来竞争力。
 

    （2）坚持突破集成电路“供应侧”短板问题。策略是着手2020年的“临门一脚”，着力2025 年布局。目标是把握IC市场发展态势，围绕国家战略及其经济社会发展需求，针对“供需”短板，基于如在5G无线移动通信等方面的相对优势，设立“原创”、“填补国产空白”、“国产替代”三大高端芯片研发及其产业化专项，营造良好创新生态环境，形成合作攻关、共享成果的联动机制，提升芯片安全保障能力，改变核心芯片依赖于人的局面，提高产业集中度，培育和壮大人才队伍。
 

    （3）坚持国内外开放合作。针对制约我国集成电路发展的“创新能力弱，产业集中度低、高端人才缺乏”三大瓶颈和短板问题，充分利用我国自贸区和" 一带一路" 战略，主动融入全球创新网络，打造全新的开放性格局, 加快全球创新资源和要素向我集聚，以“请进来、走出去”合作方式，开展国际前沿领域IC技术研发，实现高起点、高质量引进和锻炼世界级人才，实现产业开放、自主可控发展。