2021年全球数字芯片（数字电路）现状分析

2021年全球数字芯片（数字电路）现状分析一、数字芯片产业概述及定义1、定义集成电路按照不同特性可分为模拟电路和数字电路，其中模拟芯片追求卓越的性能，数字芯片追求更小的面积、更低的功耗和更快的速度（比如PC越来越薄、待机时间更长、主频更高不卡顿）。数字电路相较集成电路生命周期较短，产品迭代更新更快，占比总集成电路市场份额超8成。2、分类状况集成电路可划分为模拟电路和数字电路（数字芯片），数字电路可细分为逻辑芯片、微处理器和存储芯片，逻辑芯片包括CPU、GPU等，微处理器包括MCU和MPU等，存储芯片包括DRAM和NOR等，其中逻辑芯片的CPU和GPU等为主要组成部分，占比较高。3、技术流程在设计师拿到具体需求之后，首先根据具体需求定义相关的功能模块与规格，从架构层面上设计能满足特定需求的功能，之后实现相应的设计；其次进行逻辑综合，这一阶段主要是将更高层级的描述转化为门级网表，之后再进行DFT测试并进行物理层面的设计，在工艺、功耗等环节签核完毕之后，EDA的设计工作基本已经完成，可以进入具体的封装与测试阶段。

数字电路设计流程二、政策背景全球集成电路稳步发展背景下，中国集成电路行业贸易逆差大，国产化箭在弦上。从2010年到2020年，我国在集成电路相关行业的贸易长期处于不利地位。针对我国集成电路产业的弱势，国家出台了一系列相关政策扶持我国集成电路产业，促进集成电路产业的国产化三、数字芯片产业链影响分析1、产业链集成电路产业链上中下游紧密联动，上游主要包括半导体IP，EDA，半导体材料和半导体设备，其中EDA是数字芯片设计核心软件，是产业链快速发展的撬动者；中游主要是集成电路的设计、制造和封装测试等；下游应用行业广泛，包括数据处理，汽车电子、消费电子、物联网和计算机等。2、上游端：EDA集中度高EDA是数字芯片设计与生产的核心，是衔接数字电路设计、制造和封测的关键纽带，对行业生产效率、产品技术水平有重要影响。行业内部公司分为三梯队，第一梯队的Synopsys、Cadence和SiemensEDA拥有较完整的全流程产品，垄断了全球超过70%的市场份额，收入规模及产品完整度远超后两梯队的企业。3、下游端数字芯片应用相对集中，主要包括PC和数据中心等，其中PC客户端需求占比超5成，整体PC出货量对数字芯片需求影响最大。根据数据，2012年随着个人电脑需求渐趋饱和，一度在2018年降至2.58亿台，随着东南亚、印度等发展中国家个人电脑需求持续回升，2020-2021年疫情背景叠加全球线上办公需求上涨，个人电脑需求快速上涨，2021年达3.49亿台，同比2020年增长14.8%亿台。汽车持续向着电动化、智能化趋势发展，自动驾驶层级持续推进，新能源汽车渗透率快速提高，截止2022年上半年，国内新能源汽车渗透率已达21.6%，带动汽车电子产业快速扩张，汽车芯片需求快速增长，随着零部件智能化、电动化推进，预计短期内芯片需求将呈现爆发式增长。四、数字芯片市场规模1、市场规模电子信息技术快速扩张，作为半导体核心技术产业的集成电路表现为稳步增长趋势，同时随着芯片工艺进程持续发展，目前三星已达到3nm量产水平，全球数字电路稳步增长，2019受下游手机和汽车消费下降影响，市场规模下滑，随后中国新能源汽车快速增长，带动需求回升，2021年整体市场规模增长27.3%，达到3889亿美元，分别占比集成电路和半导体市场规模的84%和70%左右。2、市场结构就数字芯片市场结构而言，数字电路（数字芯片）分为微处理器、逻辑芯片和存储芯片，数字电路储存芯片和逻辑芯片占比较高，领域微处理器发展迅速，MCU在物联网、汽车电子领域广泛应用。数据显示2021年市场规模分别为802.21亿、1548.37亿和1538.38亿美元，占数字电路比重分别为20.6%、39.8%和39.6%。五、数字电路竞争格局就集成电路设计方面，全球市场主要被高通、博通、英伟达和联发科等占据，，国产化亟待推进。随着政策和需求推进，华为海思半导体，豪威集团、智芯微电子、格科微、士兰微、兆易创新等已成为国内先进企业。就集成电路封测方面，2020年全球前十大半导体封测厂商中，日月光蝉联榜首，市占率约30.11%，安靠（14.62%）位居第二，中国大陆厂商长电科技、通富微电和华天科技分别位列三、五、六名，合计份额达20.94%，国内半导体封测产业话语权整体日渐增强。六、数字电路前景模拟芯片强调高可靠性、低失真和低功耗等，芯片使用时间能够长达10年。数字集成电路强调运算速度与成本比，必须不断采用新设计或新工艺，而模拟集成电路强调可靠性和稳定性，一经量产往往具备长久生