中国集成电路设计业的创新成果

摘要：自“十二五”以来，中国集成电路设计业持续快速发展。2017 年中国集成电路设计业销售收入达到 2 073.5 亿元（折合 307.1 亿美元），同比增长 26.1%，继续保持了 20% 以上的高速增长。分析中国集成电路设计业的行业规模，各地区的发展状况，设计企业的数量、从业人数和销售规模，以及产品领域的分布。分析了 2017 年中国集成电路设计业的创新成果。

关键词：集成电路；IC 设计；调研分析。

中图分类号：TN40；F426.63  文章编号：1674-2583(2019)02-0008-07

DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.02.002

中文引用格式：闵钢.中国集成电路设计业的状况分析[J].集成电路应用, 2019, 36(02): 8-14.

Analysis of the Situation of Integrated Circuit Design in China

MIN Gang

Abstract — Since the Twelfth Five-Year Plan, China's integrated circuit design industry has been developing rapidly. In 2017, the sales revenue of integrated circuit design industry in China reached 207.35 billion yuan ($30.71 billion), an increase of 26.1% over the same period last year, and continued to grow at a high speed of more than 20%. This paper analyses the scale of IC design industry in China, the development of different regions, the number of design enterprises, the number of employees and sales scale, and the distribution of product areas. The innovative achievements of integrated circuit design industry in China in 2017 are analyzed.

Index Terms — integrated circuit, IC design, research and analysis. 

1  行业规模

根据中国半导体行业协会（CSIA）公布的数据，2017 年，中国集成电路设计业实现销售收入 2 073.5 亿元，同比增长 26.1%。2011～2017 年年均复合增长率（CAGR）达到 25.67%[1]。

2011～2017 年，中国集成电路 IC 设计业规模占全国 IC 产业链规模的比重一直保持在 27% 以上并逐年增长，于 2017 年达到 38.3%。中国IC设计业发展速度总体高于行业平均水平。

与全球 IC 设计业规模相比，中国 IC 设计业规模占全球集成电路设计业规模的比重从 2011年的 9% 逐年增加至 2017 年的 30.5%，7 年间中国 IC 设计业年均复合增长率为 25.7%，约是全球集成电路设计业年均复合增长率的4倍，这在世界集成电路发达国家（或地区）中是少有的范例。目前，中国大陆 IC 设计业规模已成为仅次于美国的全球第二大 IC 设计业地区。

2011～2017 年中国 IC 设计业的销售规模、增长率及占全国 IC 产业链规模的比重和占全球 IC 设计业规模的比重如表 1 所示。

2  主要地区的发展情况

根据 2017 年 11 月 16 日在北京举办的 ICCAD 2017（中国集成电路设计业 2017 年会暨北京集成电路产业创新发展的高峰论坛）会议上，魏少军理事长报告的信息[2]，2016～2017 年中国 IC 设计业主要地区的发展情况如表 2 所示。

2016～2017 年中国主要地区 IC 设计业的销售规模占全国 IC 设计业的比重如图 1 所示。

2016～2017 年中国 IC 设计业销售规模最大的10 个城市的销售规模和增长率如表 3 所示。

2017 年，长三角地区和珠三角地区 IC 设计业规模分别占全国 IC 设计业的 34% 和 35%，仍是中国 IC 设计业最为集中的两大地区；京津环渤海地区占 21%，位居第三；中西部地区虽然规模尚小但发展很快，2017 年销售规模增幅达到 51%，并连续两年增幅超过 50%。

2017 年，中国 IC 设计业销售规模最大的 10 个城市分别是深圳、上海、北京、无锡、西安、杭州、南京、成都、珠海和苏州，其销售规模总和占全国的比重为 90%，与 2016 年（90.5%）基本持平。10 个城市中长三角地区有 5 个，珠三角地区有 2个，中西部地区有 2 个，京津环渤海地区有 1 个。

2017 年，中国 IC 设计业销售规模增长最快的 5 个城市分别是西安（114.57%）、合肥（83.83%）、珠海（66.67%）、厦门（52.38%）、南京（47.06%）。连续两年增长率超过 50% 的城市有合肥与珠海。

3  集成电路设计企业的数量、从业人数和销售规模

3.1 企业数量

2011 年以来全国集成电路设计企业数量逐年增加，在 2016 年大幅增长至 1 362 家企业后，2017 年稳定增长至 1 380 家企业。2011～2017 年中国 IC 设计企业数量如图 2 所示。

3.2 从业人数

2017 年，中国从事 IC 设计业的从业人数共约 14 万人，比 2016 年从业人数 13 万人小幅增长。在 2017 年共计 1 380 家的设计企业中，人员规模超过 1 000 人的共有 16 家，500～1 000 人的有 20 家，100～500 人的有 121 家，100 人及以下的有 1 223 家。与 2016 年相比，规模超过 1 000 人的设计企业增加了 4 家，增幅为 33.3%，其他规模的企业数变化不大。

2015～2017 年中国 IC 设计企业从业人数的分布情况如表 4 所示。

3.3 销售规模

2017 年，在中国共计 1 380 家的 IC 设计企业中，销售规模超过 1 亿元的企业共有 191 家，0.5 亿～1 亿元的有 189 家，0.1 亿～0.5 亿元的有 352 家，1 000 万元及以下的有 648 家。

2017 年中国 IC 设计企业按销售规模的分布情况如图 3 所示。

2017 年，中国销售收入超过 1 亿元的设计企业有 191 家，比 2016 年增加了 30 家，增幅达18.6%。2010～2017 年，销售收入超过 1 亿元的设计企业数呈稳步增长趋势，如图 4 所示。

2017 年，销售收入超过亿元的 161 家设计企业，其销售收入总额高达 1 771.49 亿元，比 2016 年增加了 541.93 亿元，占 IC 设计业销售额总和的比例高达 91.03%，与 2016 年相比上升了 10.06个百分点。这 161 家销售规模超过亿元的设计企业主要集中在长三角地区，有 92 家。其次是京津环渤海地区 37 家，珠三角地区 33 家，中西部地区 29 家，如图 5 所示。  

4  产品领域的分布

2017 年和 2016 年中国 IC 设计业各主要产品领域的发展对比如表 5 所示。

在通信、智能卡、计算机、多媒体、导航、模拟芯片、功率芯片和消费电子 8 个领域中，2017 年与 2016 年相比，有通信、多媒体、导航、功率芯片和消费电子 5 个领域的设计企业数量有增加，其中多媒体领域企业数增加比例最高；另外 3 个领域的设计企业数量在减少，其中模拟芯片领域的企业数减少比例最高。

在 8 个产品领域中，通信领域 IC 设计企业的平均规模最大，大企业居多；而导航领域 IC 设计企业的平均规模最小，小企业居多。另外，2017 年功率芯片领域的设计企业数量虽然只比 2016 年的 77 家增加了 5 家，但累计销售总额却增加了 155.14%，企业的平均销售规模增幅高达 139.6%；而多媒体领域的设计企业的数量比 2016 年的 43 家增加了 29 家，但企业的销售总额却下降了0.63%，企业的平均销售规模缩小了 40.7%。

5  2017 年中国前十大集成电路设计企业

根据中国半导体行业协会公布的数据，2017 年中国集成电路设计前十大企业排名如表 6 所示。

与 2016 年相比，2017 年海思半导体有限公司、清华紫光展锐、中兴微电子技术有限公司、华大半导体有限公司 4 家企业仍保持排名前 1、2、3、4 的领先地位，其中，排名第 1 的海思半导体由于麒麟芯片的市场占有率不断提高，年收入增长超过19.14%，稳居国内行业龙头地位；排名第 2 的紫光展锐受制于中低阶手机市场的激烈竞争，2017 年业绩出现回档；以通信 IC 设计为基础的中兴微电子，产品应用领域广泛，2017 年业绩表现不俗，营收增长逾 30%；华大半导体得益于公司丰富的资源，开发智能卡、安全芯片、模拟电路、新型显示器等多种产品，2017 年营收首次超过 50 亿元。智芯微电子 2017 年业绩增长显著，排第 5 名。受益于指纹传感器市场占有率的提升，汇顶科技的营收增长了 29%，排名从 2016 年的第 7 名升至 2017 年的第 6 名。格科微电子因统计口径变更，排名由2016年的第 6 名降至 2017 年的第 9 名，士兰微电子和敦泰科技则上升至第 7 名和第 8 名。大唐半导体设计有限公司因业绩下滑首次出局前十名单，北京中星微电子进而进入前十的名单，为第 10 名。

2017 年，中国前十大集成电路设计企业销售收入合计为 788.2 亿元，比 2016 年增长 14.65%。进入前十大设计企业的门槛为 20.5 亿元，比 2016 年的 23.3 亿元略有下降。2017 年十大设计企业中，排名晋级企业 3 家（汇顶科技、士兰微、敦泰科技），回调企业 1 家（格科微），出局企业 1 家（大唐半导体），新增企业 1 家（中星微电子）。2017 年十大设计企业中，珠三角地区有4家，长三角地区有 3 家，京津环渤海地区有 3 家，与 2016 年情况相同。

6  技术创新

2017 年国内集成电路设计业在多个技术领域取得了可喜的成果。

（1）智能移动平台 CPU。2017 年 3 月，展讯通信携手英特尔共同发布了首款基于英特尔 14 nm 制程的 8 核 64 位英特尔 Airmont 处理器架构的LTE SoC 芯片平台 SC9861G-IA，将展讯超低功耗的芯片设计能力与英特尔 X86 架构的高性能处理能力实现了完美结合。2017 年 8 月，展讯通信再次发布了同样基于英特尔 Airmont 处理器架构的 14 nm  8 核 64 位 LTE 芯片平台 SC9853I，主频达到 1.8 GHz。这两个面向全球中端/中高端通信市场的 LTE 芯片平台，全面支持五模 CAT7 通信，真正实现了 4G+ 的上网体验。

2017 年 9 月，海思半导体发布了首款人工智能移动计算平台-麒麟 970，与高通的骁龙 835、联发科的 Helio X30 同年进入 10 nm 制程时代。海思半导体这款基于台积电 10 nm FinFET 制程的手机 SoC 芯片，包含 55 亿个晶体管，较上一代麒麟 960 功耗下降了 20%，芯片面积缩小了 40%，性能提升了 20%。麒麟 970 最大的亮点，是首次集成了神经网络处理单元 NPU，其 AI 性能密度大幅优于 CPU 和 GPU，相较于四个 Cortex-A73 核心，在处理同样的 AI 应用任务时，新的异构计算架构拥有大约 50 倍能效和 25 倍性能的优势[3]，这意味着麒麟 970 芯片可以用更高的能效比完成 AI 计算任务，使中国智能手机的技术和产品进入了国际第一梯队。与此同时，海思半导体又加快了新一代手机处理器麒麟 980 的研发，并基于台积电 7 nm 制程技术，力争在 2018 年上半年问世。

2017 年 2 月，小米科技也发布了自主开发的首款智能手机芯片澎湃 S1，该芯片采用 28 nm HPC+ 工艺，为大小双四核 ARM Cortex-A53 处理器，主频高达 2.2 GHz，GPU 采用 Mali-T860 MP4[4]，并全面支持包括 Vulkan 在内的接口。同时，小米又在全力开发第二代智能手机芯片澎湃 S2，并计划 2018 上半年上市。据报道，澎湃 S2 基于台积电 16 nm 工艺制程，采用了 4 核 A73+4 核A53 的设计架构，其中 A73 主频为 2.2 GHz，A53 为 1.8 GHz，GPU 方面采用 ARM 官配的 Mali G71  MP8，支持 UFS2.1 闪存和 LPDDR4 内存。

（2）服务器 CPU。2017 年 4 月，龙芯中科正式发布了龙芯 3A3000/3B3000、龙芯 2K1000、龙芯 1H 等产品。龙芯 3A3000/3B3000 是基于 28 nm FDSOI 工艺的四核 64 位处理器，是龙芯 3 号系列处理器的最新升级产品，在龙芯 3A2000 的基础上设计，并进行了结构上的改进，增加处理器核关键队列项数，扩充片上私有/共享缓存容量等，有利于同主频性能提升，实测主频突破 1.5 GHz 以上，访存接口满足 DDR3-1600 规格，芯片整体性能得以大幅提高，并可直接替换下原龙芯 3A1000/3A2000 芯片，升级 BIOS 和内核，即可获取更佳的用户体验提升。

天津飞腾信息技术有限公司自主设计研制的飞腾 FT-2000/64 是兼容 ARM v8 指令集的 64 核通用处理器，是面向高性能计算（HPC）和高端服务器应用的产品。它采用 28 nm 工艺流片，核心频率为 2.0 GHz，实测使用功耗为 100 W。全芯片内集成64 个飞腾自主设计的 FTC661 处理器核，峰值浮点运算性能达到每秒 5 120 亿次，性能上达到国际先进水平。在国内信息系统及金融、电信、能源等关键行业应用系统中，可部分实现对英特尔“至强”芯片的替代，为国家信息安全保驾护航[5]。

此外，上海澜起科技与清华大学、英特尔公司合作，共同打造融合 X86 和可重构计算技术的新型服务器 CPU，该 CPU 的研制成功，对服务器 CPU 信息安全的掌控有特别重要的意义。

（3）桌面电脑 CPU。2017 年 11 月，上海兆芯发布了新一代的开先 KX-5000 系列国产 X86 处理器，这是兆芯第一款采用 SoC 设计的高端通用 CPU，单芯片集成了 CPU、GPU、高清视频解码器、内存控制器、PCIE 及其他高速数据接口，拥有高集成度、高性能等特点，更是国内首款支持双通道 DDR4 内存的通用 CPU，其里程碑意义格外显著。开先 KX-5000 系列处理器基于先进的 28 nm CMOS 工艺制程技术，主频为 2.2 GHz，睿频可以达到 2.4  GHz，并提供 4 核和 8 核两个版本。加上之前推出的开先 ZX-C 系列、开先 ZX-C+ 系列、开胜 ZX-C+ 系列处理器，以及 ZX-200 IO 扩展芯片、ZX-100S 芯片组等，上海兆芯已是国内仅有的掌握中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、芯片组（Chipset）三大核心技术的公司，2017 年 CPU 出货达到 10 万套。目前，上海兆芯已开始了基于 16 nm 制程技术的下一代产品 KX-6000 系列处理器的研发。

（4）智能电视核心芯片。海思半导体的智能电视芯片自 2015 年进入市场后，销售一直保持旺盛，海思的 Hi3751V800、Hi3751V600、Hi3751V510芯片，正成为多个国际、国内品牌 4K 电视的“心脏”，2017 年年底，海思的智能电视芯片累计销售已达到 2 000 万片左右，市场占有率超过 20%。Hi3751 V600 中的 SoC 集成了 4 颗 ARM Cortcox-A53 CPU 内核，在图形处理方面集成了 6 颗 ARM Mali 450 和 2 颗 VPU 内核，内置 16 GB  EMMC 闪存，同时支持 TF 卡扩展[6]。预计未来几年，中国智能电视机的 40%～50% 将采用海思的智能电视芯片及其后续系列。

青岛海信在 2015 年完成超高清画质引擎芯片Hi-View Pro 芯片（国家 01 专项）HS3700 后，2017 年又推出低成本的 60 Hz FRC TCON 芯片HS3710。海信的 Hi-View Pro 画质引擎芯片拥有数十个自主算法和 IP[7]，电路规模在 5 000 万门级，晶体管的数量达到了 2 亿个，Hi-View Pro 画质引擎配合海信独有的 ULED 显示技术，进一步提高了海信 ULED 电视的画质表现。

（5）人工智能芯片。人工智能芯片公司寒武纪科技于 2016 年推出了寒武纪 1A 处理器（Cambricon-1A），它成为全球首款商用深度学习专用处理器，面向智能手机、安防监控、无人机、可穿戴设备及智能驾驶等各类终端设备，在运行主流智能算法时，性能功耗比全面超越传统处理器。2017 年11 月，寒武纪科技又发布了 3 款全新的智能处理器 IP 产品：面向低功耗场景视觉应用的寒武纪 1H8、拥有更广泛通用性和更高性能的寒武纪 1H16，以及面向智能驾驶领域的寒武纪 1M，其性能功耗比优于1A 处理器 2.3 倍。寒武纪科技规划了未来 3 年的发展路线图：3 年后占有中国智能芯片市场 30% 的份额，并进入全世界 10 亿台以上的智能终端设备[8]。

2017 年 12 月，另一家人工智能公司地平线机器人（Horizon Robotics）发布了两款自主研发的人工智能视觉芯片：面向智能驾驶的“征程”处理器和面向智能摄像头的“旭日”处理器。这两款嵌入式智能 AI 芯片采用了地平线第一代 BPU 架构（高斯架构），其共同特点是：可实时处理 1 080 P@30 帧的视频，并对每帧中的 200 个目标进行检测、跟踪、识别；典型功耗在 1.5 W；延时可小于 30 ms；接口简单，并可以与主流应用处理器配合。

寒武纪和地平线为中国两家AI芯片的创业公司，其“算法+芯片+云”的战略布局再次印证了在人工智能领域的云端与终端结合、软件与硬件结合的发展趋势。随着中国智能芯片的不断开发与进步，中国企业与国外企业在这一领域的差距在不断缩小。

（6）CMOS 传感器芯片。上海格科微电子 2017 年出货的主力还是 2/5/8/13 M 像素的 CMOS 产品，如 2 M 的 GC2365/ GC2375、5 M 的 GC5005/5025、8 M 的 GC8024/8034 和 13 M 的 GC13003/13023 等，已经成为手机市场中的热卖产品。2017 年，格科微加大了更有竞争力的 5/8/13 M 像素的高端 CMOS 产品的研发，并针对市场需求开发更有竞争力的双摄像头解决方案。多年来，格科微一直在国内 CMOS 图像传感器芯片的出货量市场占有率排名第一，全球市场占有率排名第二。

北京思比科微电子目前批量供货的产品为 0.3 /2/5/8 M 像素系列产品，其中 2 M 的 CMOS 产品在手机市场上的出货量最大，2017 年出货量增至每月 1 500 万至 2 000 万个，并进一步扩大了 5 /8 M 像素产品的市场占有率。

（7）存储器芯片。紫光集团旗下的长江存储研制出了完全自主知识产权的 14 nm 32 层堆栈的 64 G 3D NAND Flash 工程样片，在追赶世界存储器最高水准的征程上成功迈出了第一步。合肥长鑫的 12 英寸 19 nm DRAM 项目和福建晋华的 12 英寸 2x nm DRAM 项目进展顺利，预计 2018 下半年都将进入试产阶段。此外，上海澜起科技 DRAM 缓冲存储器控制芯片一直保持 50% 左右的市场占有率，在国际上保持领先地位。北京兆易创新在全球 NOR Flash 市场上已进入前三位，32 位 MCU 的市场也表现出色，2017 年营收增长 40% 以上。

（8）中国半导体创新产品和技术项目。2018 年 2 月 8 日，中国半导体行业协会、中国电子材料行业协会、中国电子专用设备工业协会、中国电子报社共同发布了“第十二届（2017 年度）中国半导体创新产品和技术”项目评选结果，共 54 个项目。其中，集成电路产品和技术项目为 31 项，具体单位及项目如表 7 所示。

7  结语

自“十二五”以来，中国集成电路设计业持续快速发展。2017 年中国集成电路设计业销售收入达到 2 073.5 亿元（折合 307.1 亿美元），同比增长 26.1%，继续保持了 20% 以上的高速增长。在《国家集成电路产业发展推进纲要》[9]发布和国家、地方一系列鼓励政策的支持下，全国IC设计业形成了新的一轮创业创新热潮。