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半导体国产替代三大核心赛道梳理

浏览次数:54 发布时间:2025-04-11 09:25:45


美国宣布对等关税政策后,我国关税反制对所有原产地为美国的产品加征34%的关税,部分由美系主导的半导体产品,如模拟芯片、半导体IP、EDA软件等,有望因关税影响而价格上涨,将进一步加速半导体核心赛道国产替代进程。

01  EDA

EDA软件,全称为电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)软件,是利用计算机辅助设计技术来完成超大规模集成电路芯片设计流程的软件工具。

EDA软件被誉为“芯片之母”,作为集成电路产业上游关键支撑工具,贯穿于大规模集成电路芯片从设计到制造的全流程。

EDA技术通过计算机软件自动化地执行电路设计、仿真验证、逻辑综合、布局布线等核心环节,使大规模集成电路的实现成为可能,在减少芯片设计偏差、提升流片成功率以及节省流片费用方面发挥重要的作用,能够极大地提高芯片设计的效率和精度。

在国产化进程加速和技术封锁的双重背景下,国内EDA企业形成了涵盖数字芯片设计、模拟芯片设计以及芯片制造类EDA的全方位产品体系。

细分市场中,数字芯片设计类EDA占据主导地位,其次是模拟芯片设计类EDA和芯片制造类EDA,各细分领域的增速均保持稳定上升态势。

EDA产业链

上游包括硬件设备(如光K机、刻蚀机)、操作系统及开发工具供应商(如微软、Synopsys)。

中游为集成电路设计、制造和封测环节,包括规格定制、硬体语言描述、逻辑综合、晶圆制造、封装测试等步骤。

下游覆盖航空航天、汽车电子、消费电子等多个应用领域。

EDA工具贯穿整个链条,在每个节点发挥关键作用,例如在设计阶段提供仿真验证支持,制造阶段优化工艺流程,封测阶段确保良率提升。

EDA市场竞争格局

国际三巨头主导EDA行业,市场高度集中化。

EDA市场由Synopsys、Cadence和SiemensEDA(原MentorGraphics)三大巨头主导,位列第一梯队,CR3高达近76%,呈现高度集中化格局。

2021年,Synopsys提出半导体行业进入SysMoore时代,除摩尔定律外,强调芯片系统复杂性
2.5D/3DIC、Chiplet等新趋势反应SoC(单个大芯片)设计开始被先进封装的多Die系统取代
信号路径缩短和邻近效应加剧带来EDA对系统级多物理场仿真的需求显著提升。

2024年1月,Synopsys收购CAE巨头Ansys,显著提升多物理场仿真能力,向制造环节延伸,覆盖材料-器件-工艺。

目前,Cadence、Synopsys和Seimens EDA等头部的EDA及IP大厂的总部都在美国,核心的研发也主要在美国。这意味着这些厂商在中国销售的EDA及IP产品可能都将面临加征34%关税。将会在一定程度上加大国内芯片设计厂商使用这三大美系EDA厂商的成本,但也有利于推动国内芯片设计厂商加大对于国产EDA的采用率,利好国产EDA厂商。

国内EDA市场高度碎片化,120余家本土企业多聚焦单一“点工具”。

头部前十的公司,基本没有重复性投入,且保持错位竞争的关系,在各自细分市场具备相当竞争力。

华大九天占据我国EDA市场约7%的市场份额,在国产EDA市场中占据份额第一的位置。

其优势在于设计类EDA,已打通模电、存储、平板、射频设计全流程能够提供全面模拟电路设计EDA工具系统,立足模拟全流程,逐渐补足制造EDA和数字EDA工具产品线,模拟部分工具支持5nm,数字已有工具全部支持7nm工艺。

此外,概伦电子、广立微等主要本土厂商也在积极拓展市场份额。

广立微产品核心是以“良率提升”为关键,是少数能够在成品率提升及电性监控领域提供全流程覆盖产品及服务的企业。

概伦电子通过半导体器件特性测试系统与EDA软件相结合,提供差异化和高价值的以数据驱动的全流程EDA解决方案。

当前本土EDA公司良性竞争,生态协同提升国产替代竞争力,行业整合全面加速。

华大九天与概伦通过并购整合细分领域技术,快速形成规模效应,缩小技术代差(如华大九天通过芯和补全28nm以上工艺支持能力,向先进制程靠拢)。此路径亦符合国际EDA三巨头通过超70次并购壮大的历史经验。

华大九天与芯和的合并将形成“EDA+先进封装”协同,而概伦与锐成的“EDA+IP”组合,均指向构建设计-制造-封测一体化生态。这种模式不仅可降低客户切换成本,还能增强对中芯国际等头部客户的粘性,加速国产工具在高端市场的渗透。

随着芯片设计将向更精密、更小尺寸方向演进,EDA将成为产业创新的关键驱动力。

整体来看,尽管国外巨头长期占据技术和生态优势,但近年来政策扶持力度加大,国内EDA龙头已经打通模拟全流程,国产替代趋势明显增。

02   半导体IP

半导体IP,全称为半导体知识产权核,是指IC芯片设计中预先设计、经过验证、可重复使用的功能模块。这些模块是芯片设计的基础单元,类似于搭积木的开发模式,可以大大降低芯片设计的难度和复杂度。

半导体IP在芯片设计中发挥关键作用。

IP行业整体呈现明显的寡头垄断格局,国产替代需求迫切。

据IPnest,Synopsys和ARM在全球IP市场份额中合计占比超过六成,且该格局已经保持多年。

在国内IP行业中,芯原股份是目前唯一进入全球前十的中国大陆IP公司,也是中国排名第一的半导体IP供应商,拥有自主研发的六大类处理器IP,并持续推动Chiplet技术和项目的研发及产业化进程;灿芯股份主要布局自研高速接口IP及高性能模拟IP,是少数具有先进工艺全流程设计能力并有成功芯片定制经验的企业。华大九天、芯来科技和华夏芯等在半导体IP方面也有相应的布局。

03   模拟芯片

关税扰动有望重构竞争格局,国产替代尤其是高端芯片领域窗口全面开启。

针对我国反制加税门类中包含进口美国芯片的情况,模拟等成熟制程芯片由于中美技术差距相对较小,更易受到加税冲击,为我国模拟芯片行业国产替代提供机遇。

模拟芯片是半导体行业中的重要细分领域,主要负责处理自然界中连续变化的模拟信号(如声音、光、温度等),并将其转换为数字信号以供电子系统进一步处理。

根据功能和应用场景的不同,模拟芯片分为两大类:通用模拟芯片和专用模拟芯片。

通用模拟芯片主要包括电源管理芯片和信号链芯片,适用于多种电子系统。

专用模拟芯片针对特定应用领域进行设计,如汽车电子、通信设备、工业控制等。

模拟芯片市场需求持续增长,并在多个行业中发挥着关键作用,下游如汽车智能化,AI算力加上端侧应用,消费电子创新等催生新需求。

模拟芯片产业链

上游包括晶圆制造材料(硅片)、封装测试服务提供商及相关生产设备制造商。

中游是各类模拟芯片的设计与生产企业,通过自主研发或采用第三方工艺平台完成产品开发。

下游客户广泛分布于消费电子、汽车、工业控制、医疗健康等多个领域。

在汽车领域,BMS(电池管理系统)需要用到大量的电源管理IC来监测电池状态并优化能量分配。智驾平权趋势下,增量市场带来国产模拟IC厂商更多机会。

在消费电子产品中,更多依赖于高效能的DC-DC转换器及USB接口控制器等组件。

模拟芯片竞争格局

中国大陆模拟芯片市场规模超400亿美元,其中TI、ADI等美系巨头占据主导。

德州仪器(TI)作为全球最大的模拟芯片供应商,市场份额长期保持领先水平,约达19%左右;紧随其后的亚德诺半导体(ADI)也拥有约10%的份额。

国内模拟芯片厂商主要分为四类厂商:

1、包括圣邦股份、艾为电子、思瑞浦信号链+电源链全布局。

圣邦股份为国内模拟芯片龙头厂商,以电源管理芯片起家,并逐步拓展信号链芯片产品。

思瑞浦是国内信号链芯片龙头,业务拓展至电源管理芯片,并得到国内科技巨头大力支持。

艾为电子深耕消费电子领域,在音频功放领域市占率较高。

2、纳芯微、上海贝岭主要布局信号链两家平台型公司。其中上海贝岭主打ADC,纳芯微主要包括接口产品,隔离驱动芯片。

3、布局LED 驱动的代表厂商包括明微电子、晶丰明源、富满微等。

4、芯朋微主要布局电源链中AC/DC、DC/DC等。

国内主要厂商等在模拟芯片领域有望受益于关税政策和国产替代趋势。关税政策和国产替代趋势将推动我国模拟芯片行业加速发展,降低对进口芯片的依赖。

美国对中国商品加税后,国产模拟芯片价格优势凸显。在国产化需求急剧提升的背景下,叠加国内企业在汽车、工控等应用领域的拓展,模拟厂商有望迎来全面发展机遇,进一步加速国产化。