集成电路设计是根据终端市场的需求设计开发各类芯片产品,集成电路设计水平的高低决定了芯片的功能、性能及成本。从产业链各环节发展趋势来看,芯片设计是集成电路产业最具发展潜力的领域。
(一)申请趋势
图 1 全球及主要国家集成电路设计产业近20年专利申请趋势
截止目前,全球集成电路领域共计专利申请495887项,其中中国专利申请共计22993项。上图为全球集成电路设计产业近20年专利申请趋势,从图可以看出,自21世纪以来,全球集成电路设计相关专利申请量整体呈现增长趋势,我国在集成电路领域的专利申请相比全球申请趋势有一定的滞后性,但发展迅速。2010年开始,随着后续《国家集成电路产业发展推进纲要》等一系列政策的发布,我国集成电路设产业进入快速发展期,专利申请量快速增长,专利申请数量从2012年的4931项增长到2020年的11039项,年申请量增长了2倍有余,标志着我国逐步成为全球集成电路设计产业专利申请的主导力量之一。
(二) 技术策源地
图 2 全球集成电路设计产业主要技术来源国
日本、中国、美国、韩国是全球集成电路设计产业主要技术来源国,四大国家技术产出量占全球达76%。日本、美国在集成电路设计产业起步较早,中国起步虽落后于美国、日本,但近十年发展迅速,年申请量已逐渐赶超美日。
(三) 目标市场国
图3 全球集成电路设计产业主要目标市场国
美国、日本是集成电路设计产业最主要的专利市场,中国市场呈逐步壮大态势,成为该领域全球专利布局量第三的国家。
美国是集成电路产业的发源地,集成电路设计产业的布局量全球第一,是全球半导体产业创新主体布局的重点市场;日本是全球半导体的重要一环,拥有大批知名的半导体企业,日本市场专利布局量全球第二;中国市场是该领域近5年内新兴市场,在国内集成电路领域的政策支持及国际环境的影响下,中国市场创新活跃,涌现出集成电路设计创新型企业,如京东方、华为、TCL、友达光电、联发科技等,同时也吸引着三星、高通、英特尔、海力士、松下、索尼、瑞萨电子等国外知名集成电路企业在中国市场开展技术布局,成为领域近5年内新兴市场。
(四)技术分布
集成电路设计产业主要分为模拟电路类、逻辑电路类、存储器、处理器四大关键技术。
图4全球集成电路设计产业技术构成
集成电路作为微电子技术的核心,是整个信息产业和信息社会最根本的技术基础。模拟集成电路是现实世界和数字化系统之间的桥梁,是现代信息化系统的关键技术之一,发展电子信息化,必须发展模拟集成电路技术。全球模拟集成电路技术专利申请量达225056项,在全球集成电路设计产业占比为45%,成为设计环节最为关键、专利产出最多的技术领域。
全球逻辑电路类、存储器、处理器技术的专利申请量分别为115198项、44967项、116430项,在全球集成电路设计产业占比分别为23%、9%和23%。
(五) 主要创新主体
通过近5年专利申请人排名,可获知该领域参与创新、技术竞争的新进市场主体情况。
表1 近5年申请量全球集成电路产业创新主体排名
全球集成电路设计产业近5年主要的创新主体里中国创新主体有11家,分别是京东方、华为、腾讯、惠科股份、抖音、电子科技大学、瑞昱半导体、OPPO、台积电、长鑫存储、TCL;其中瑞昱半导体和台积电为中国台湾地区半导体企业;美国和韩国进入前20的创新主体数量为4家和3家,分别为美国高通、美光科技、英特尔和德州仪器,韩国三星、LG、海力士,其中韩国三星专利近5年申请量仍保持全球第一,为2895项,技术创新实力强劲。
日本进入前20的创新主体数量仅有2家,分别索尼和佳能,位居世界第19名和第20名,日本企业在近5年技术活跃度较低。
(六)龙头企业布局热点方向
选取集成电路设计产业四大国家的龙头企业,分别为韩国三星、日本松下、美国高通、中国京东方,分析各企业在集成电路设计领域技术分布情况,了解各企业技术布局热点。
图 5 集成电路设计产业主要龙头企业布局热点
韩国三星在模拟电路类、逻辑电路类、存储器、处理器领域的专利申请量均名列前茅,细分领域技术分布相对均衡;日本松下重点集中在模拟电路类研究,逻辑电路类和处理器领域的专利布局量较高,在存储器领域布局量相对较低,整体上技术分布较为均衡;高通关注的热点和重点集中在模拟电路和处理器领域,模拟电路类和存储器类相对布局量较低;中国京东方研究热点高度集中在逻辑电路类领域,其他细分领域布局量明显偏低,在集成电路设计产业整体技术分布较为失衡。