IC 設計Part 1：全面解析IC 設計產業鏈 - 淺談股海

下圖中IC 設計部分包含了SIP 矽智財公司、EDA 電子設計自動化以及IC 設計公司、IC 設計服務公司，每個種類都扮演不同的角色。

這系列文章將集中於這些內容深入分析。

 ​IC 設計撰寫年分：2021 ​作者：東尼相關個股：台積電(2330)、聯電(2303)、創意電子(3443)、智原(3035)、聯發科(2454)、三星(KRX:005930)、高通(QCOM)、Intel英特爾(INTC)、Nvidia輝達(NVDA)、Synopsys新思科技(SNPS)、Cadencedesignsystem(CDNS)查看詳細股價​IC設計IntegratedCircuitDesign  Part1 全面解析IC設計產業鏈  IC（IntegratedCircuit，積體電路）在生活中無處不在，從手機、電腦到家電、洗衣機都需要依靠多顆IC來協助，各種IC的作用大相逕庭，常見的IC種類包含CPU、觸控IC、網通IC、DRAM、手機SOC等，因此也孕育出數以千計的IC設計公司。

IC設計公司顧名思義，主要工作就是設計每個晶片上的功能、程式碼、元件以及元件之間的電路；除此之外也需要設計用於IC製造的光罩。

IC設計公司「DesignHouse」，又稱為「Fabless」，因為IC設計公司不會建立自己的工廠製造晶片，而是委由台積電、聯電、格羅方德（Global　Foundries）等晶圓製造商來生產。

像是三星、Intel　這類同時擁有設計晶片能力和晶圓廠，稱為IDM（IntegratedDeviceManufacturer），在半導體發展早期多為這類型的垂直整合；但隨著台積電的出現，帶動專業分工，也因此出現一眾專精於設計晶片的輕資產公司。

也因為IC製造製程微縮的技術門檻越來越高、成本大幅增加，每年的資本支出動輒數百億美金，因此從1970年代開始，IDM為主的垂直整合IC公司逐漸成為現今主流的專業分工模式。

​​ 一、半導體產業鏈 ​ 下圖中IC設計部分包含了SIP矽智財公司、EDA電子設計自動化以及IC設計公司、IC設計服務公司，每個種類都扮演不同的角色。

這系列文章將集中於這些內容深入分析。

​​ 1.SIP矽智財公司（SiliconIntellectualProperty） ​ 由於單一晶片的功能日趨複雜，在設計上難度也逐漸提升，IC設計公司不可能再自行設計晶片上的每個單元與每條電路，因此矽智財公司應運而生。

矽智財公司的角色是將完整功能的功能單元（FuntionUnit）或區塊（Block）設計圖以授權方式販售給IC設計公司、融入自己的晶片當中。

根據市調機構　VerifiedMarketResearch　研究，2019年矽智財市場規模達到53.3億美金，預期未來每年可成長4.58%，2027年將達到74.4億美金；雖然成長不算快，但矽智財市場是寡佔市場，全球最大矽智財公司是安謀ARM，其他公司包括新思科技Synopsys、ImaginationTechnologies等。

未來集成更多功能的系統單晶片SOC（SystemonChip）更是需要依靠矽智財公司的協助，才有機會設計出強大又多工的晶片。

  ​ 2.電子設計自動化　EDA（Electronicdesignautomation） ​ 在　IC　日漸複雜的情況下，IC　設計公司無法再依靠人工設計所有細節，因此自動化工具將顯得十分重要，EDA工具提供模擬、分析、合成、自動配置、繞線、驗證等功能，將各個功能單元安排在最好的位置，以達成最高效能。

根據統計，EDA產值大約97億美金，主要業者為美國的Synopsys、Cadence以及被西門子併購的MentorGraphics，這三間公司囊括EDA超過七成的市占率。

EDA產業在各軟體間沒有統一標準，因此當IC設計公司採用其中一間的EDA工具後，就難以換移至其他間，高昂的顧客轉換成本，也為這些公司帶來高度的顧客忠誠度。

因此當2018年美國開始在經濟上制裁中國時，EDA成為重要利器，因為相關軟體幾乎掌握在美國手上且轉換不易。

  ​ 3.IC設計服務公司 ​ IC設計服務公司主要為企業客製化晶片，通常分為委託設計以及委託製造。

委託設計NRE（Non-RecurringEngineering）當少部分企業有特殊需求、公規晶片無法滿足的時候，就會委託　IC　設計服務公司協助為其客製化特定應用積體電路　ASIC　晶片。

委託製造又稱為　Turnkey，由於將設計好的晶片導入工廠需要耗費大量時間成本以及經驗磨合，因此小型　IC　設計公司不易取得產能；委託設計　IC　的客戶也因為在與晶圓代工廠合作量產方面沒有經驗，需要請　IC設計服務公司委託製造，因此台灣著名的　IC設計服務公司創意及智原，背後分別有兩大晶圓廠台積電及聯電支持，提供產能及技術支援。

通常這類公司也會為其客戶尋找矽智財　SIP　模組的服務，作為矽智財交易的平台，但目前佔比較小。

​​ 二、重點公司介紹 ​ 1.ARM安謀   全球最大矽智財公司，成立於英國劍橋，現在為日本軟銀持有，2020　年輝達　Nvidia　宣布將以　400　億美元併購　ARM。

這間搶手的公司主要提供各式　SIP，ARM架構的特色為高效能、低耗能、低成本，雖不自行推出晶片，但在晶片世界裡極為重要，在智慧型手機時代，每台手機內都有ARM架構的晶片，高通、聯發科等都需要跟ARM購買矽智財。

現在這場戰火從手機蔓延至筆電及桌機，過往主要以x86架構為主的電腦CPU，在2020年Apple推出基於ARM架構的M1晶片給Mac使用；Nvidia也在2021年GTC（Nvidia年度技術大會）宣布將推出基於ARM架構的GraceCPU，應用於資料中心AI運算，可以與GPU良好搭配，號稱效能將達到現今CPU的10倍；這些應用將使未來ARM成長可期。

​  2.新思科技Synopsys   少數矽智財及EDA上市公司上市公司。

新思科技在EDA領域為第一把交椅，擁有最全面的產品線，在部分產品如半導體工藝模擬TCAD（TechnologyComputerAidedDesign）更有超過90%的市占率，也透過大量併購中小型EDA公司──像是台灣的EDA廠思源科技──藉以維持產業龍頭地位，也建構起一座護城河。

新思科技因為主要花費為併購以及研發費用，因此有極高毛利率，大約在75%上下。

​  Reference:產業分析（徐作聖、陳仁帥著）　 ​​​相關文章 ​ IC設計Part2：認識琳瑯滿目的晶片 《一本書看懂晶片產業》書評：全面解析半導體產業 IC設計相關個股​