项目需求包括物理指标,如制作工艺、裸片面积、封装等;性能指标,如速度、功耗等;功能指标,如功能描述、接口定义等。系统级描述将项目需求转化为机器语言,并定义各个模块。前端设计又称逻辑设计,是将需求代码翻译成实际电路的元器件,并用门级网表表示的过程。后端设计又称物理设计,是完成布线布局,最终生成可以送交晶圆厂流片的 GDS2 文件的过程。
全球来看,IC 设计仍是美国企业的天下。按 2016 年设计企业销售规模来看,美国企业占到全球的 53%,而中国大陆经过多年快速发展,2016 年占到全球的 10%。
近年来,我国 IC 设计产业呈现井喷式增长的势头。截至 2016 年底,我国共有 IC 设计企业1362 家,而 2015 年仅有 736 家,同比增长率高达 85%。我国至今已有 11 家企业跻身全球IC 设计企业前 50 强。
参考观研天下发布《2017-2022年中国IC设计行业竞争现状及盈利前景预测报告》
除了国家政策对半导体行业的大力支持外,ARM 公司授权方式的改变、本土晶圆厂快速兴建造成的流片成本降低效率提升也是 IC 设计产业大发展的原因。
ARM 公司的营收主要由前期授权费(upfront license fee)和版税(royalty)组成,授权费根据产品几百万~几千万美元不等,版税为芯片售价的 1~2%。授权费过于昂贵限制了需求。
而目前 ARM 免费开放了部分功能,并降低了授权费,大大降低了设计公司的进入门槛。设计公司完成设计后需在晶圆厂制作和测试样品。由于芯片设计极为复杂,一般很难一次成功。大部分芯片需经过 10~30 次流片方可通过。随着我国晶圆厂的集中开建,我国 IC 设计厂商与晶圆厂商的协同更加顺畅,也助推产业的高速发展。
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