2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

一、半导体IP产业重要性及概述

1、产业地位

IP为芯片设计的关键环节,其主要基础包括EDA和IP,其中EDA是产业设计关键软件,IP则是在芯片设计中那些通过验证的、可重复使用的、具有特定功能的宏模块,可以移植到不同的半导体工艺中,从而减少因重复设计引起的额外成本。

半导体IP位于半导体产业地位

半导体IP位于半导体产业地位

资料来源:华经产业研究院整理

2、分类状况

按照产品种类分,IP可划分为处理器IP、有线接口IP、数字IP和其他物理IP四大类。处理器IP是应用于程序控制、语音处理、图形处理、图像信号处理、视频编解码、计算机视觉和神经网络等微处理器的IP。

                                                                                 半导体IP分类状况

半导体IP分类状况

资料来源:公开资料整理

二、半导体IP技术背景

集成电路设计进入SOC领域后,IP复用技术为SoC支撑技术之一,随着SoC逐步成为主流,当前国际上绝大部分SoC都是基于多种不同IP组合进行设计的,半导体领域重要性持续提高。同时随着摩尔定律下工艺制程不断推进(2022年已达到3nm量产),芯片中晶体管数量大幅提升带动单颗芯片中可集成IP数量大幅增加。

1971-2022年全球集成电路制程发展历史

1971-2022年全球集成电路制程发展历史

资料来源:华经产业研究院整理

以28nm工艺节点为例,单颗芯片中已可集成的IP数量为87个,演进至5nm时,可集成的IP数量达到218个,单颗芯片可集成IP数量增多为更多IP在SoC中实现可复用提供新的空间,从而推动半导体IP市场进一步发展。

不同工艺节点芯片集成IP数量走势

不同工艺节点芯片集成IP数量走势

资料来源:IBS,华经产业研究院整理

三、半导体IP产业链地位及影响分析

1、产业链

在芯片设计的上游供应链中,IP是技术含量最高的的价值节点。根据lPnest数据统计,在年均600多亿美元的全球芯片研发开支中,IP只占36亿美元,虽然占比只有5%,但其价和影响力却远远超出用金钱衡量的份额。从市场价值来看,IP的全球市场规模大约40亿美元,却带领着5000亿美元的半导体产业不断向前发展。

集成电路IP产业链价值分布

集成电路IP产业链价值分布

资料来源:公开资料整理

2、需求结构及概述

就IP需求结构而言,从我国半导体IP龙头芯原股份授权结构来看,目前国内IP主要用于消费电子、计算机及周边和汽车电子等。消费电子和计算机领域发展较早,目前仍是半导体主要需求领域,汽车电子随着汽车智能化及电动化趋势持续推进,有望持续提升需求占比,带动IP产业持续扩张。消费电子领域中,全球智能手机消费渐趋饱和,PC端周期性波动影响较大。

2022年H1芯原股份半导体IP授权业务结构

2022年H1芯原股份半导体IP授权业务结构

资料来源:芯原股份公报,华经产业研究院整理

汽车电动化、智能化趋势下,我国新能源汽车销量和渗透率持续增长,2022年1-7月销量达319.4万辆,渗透率达22.06%。目前国内受限于整体整体汽车芯片供给偏紧,整体新能源汽车销量仍受到限制,随着产业持续扩张,下游需求将带动国内半导体领域持续扩张,IP作为上游设计领域核心基础,将受益需求增长。

2014-2022年7月中国新能源汽车销量及渗透率

2014-2022年7月中国新能源汽车销量及渗透率

资料来源:中汽协,华经产业研究院整理

四、半导体IP产业现状

1、市场规模

2020-2021年智能手机需求受益5G替换潮景气度回暖,叠加汽车电子需求高涨,汽车芯片供不应求,集成电路产业进入高景气周期,带动上游IP授权规模持续增长,数据显示,2021年全球芯片设计IP销售额达54.5亿美元,同比2020年增长19.4%。从2022年7月“砍单情况来看”,2022年整年集成电路需求扩张程度有限。

2019-2021年全球芯片设计IP销售额及增长率

2019-2021年全球芯片设计IP销售额及增长率

资料来源:WSTS,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国半导体IP市场竞争态势及行业投资潜力预测报告》;

2、产品结构

从IP市场的产品来看,CPU是使用最多的产品,2020年市场占比达到35.4%;其次为Interface,市场占比为23.2%;第三为GPU,市场占比为10.5%。前三产品的市场占有率接近70%,产品市场占有率高度集中。其中CPU和GPU属于大型逻辑电路,是集成电路领域中技术水平最高且国产化率极低的领域,除开材料及设备差距,IP差距也是关键。

2020年全球半导体IP产品结构占比

2020年全球半导体IP产品结构占比

资料来源:公开资料整理

五、半导体IP竞争格局

1、市场集中度

就半导体IP竞争格局而言,英国ARM公司和美国新思科技2020年以40.4%、19.7%(2020年分别为41%和19.3%)的高市占率稳居全球CR2位置,中国大陆仅有芯原股份和中国部分控股的Imagination(2017年中资背景的Canyon Bridge作价5.5亿英镑收购了Imagination。)和分别以3.3%和1.8%的全球市占率挤进前十名。

2021年全球半导体IP市场份额占比情况

2021年全球半导体IP市场份额占比情况

资料来源:IPnest,华经产业研究院整理

2、国内主要企业及现状

芯原股份作为国内IP领域龙头企业,在数字信号处理器、图形处理器、图像信号处理器、接口模块、通用模拟IP、基础库、射频IP、周边IP等领域均有覆盖,为半导体多领域IP的国产替代打下了扎实的技术基本盘。除此之外,国内半导体IP企业还有寒武纪、芯动科技和华夏芯,但整体相较国际水平仍有差距。

国内细分领域主要半导体IP企业

国内细分领域主要半导体IP企业

资料来源:公开资料整理

2022 年 1-6 月,芯原股份实现营业收入 12.12 亿元,同比增长 38.87%,其中半导体 IP 授权业务(包括知识产权授权使用费收入、特许权使用费收入)同比增长 70.61%,达4.467亿元,IP授权次数达84相较21年H1下降46次,但单次知识产权授权收入有所提升。

2017-2022年H1芯原股份半导体IP营收及授权次数2017-2022年H1芯原股份半导体IP营收及授权次数

资料来源:芯原股份招股书及公报,华经产业研究院整理

六、半导体IP发展趋势

1、单芯片IP需求增长

通过购买成熟可靠的IP方案,实现某个特定功能。这种开发模式大大缩短了芯片的设计周期,显著提升芯片设计的效率,节约设计成本,在降低芯片设计难度的同时提高了芯片的性能及可靠性。随着半导体制程持续推进,线宽已达到3nm量产水平,带动单芯片IP需求增长。

2、中美关系持续恶化加速国产化

目前我国半导体设计受限于EDA和IP领域国产化水平较低影响,设计成本高昂的同时高端领域难以涉及,随着中美关系持续,美国近期已宣布禁止国内EDA软件使用,进一步限制国内先进制程突破,半导体全产业链国产化已逐步成为最佳选择,IP作为半导体设计降低成本和快速扩张的关键基础,国产化将加速替代,相关企业或将受益快速增长。

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责任编辑:赵晓_HN368
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