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Jahr des Schreibens: 2021
Autor: Tony
Verwandte Aktien: TSMC (2330) , UMC (2303) , Creative Electronics (3443) , Faraday Future (3035) , MediaTek (2454) , Samsung (KRX:005930), Qualcomm (QCOM) , Intel (INTC) , Nvidia (NVDA). ) , Synopsys (SNPS) , Cadence Design System (CDNS)
IC DesignIntegrated Circuit Design Teil 1
Umfassende Analyse der IC-Design-Industriekette
ICs (Integrierte Schaltkreise) gibt es überall im Leben, von Mobiltelefonen und Computern bis hin zu Haushaltsgeräten und Waschmaschinen. Die Funktionen verschiedener ICs sind sehr unterschiedlich IC, DRAM, Mobiltelefon-SOC usw., wodurch Tausende von IC-Designunternehmen entstehen. Wie der Name schon sagt, besteht die Hauptaufgabe eines IC-Designunternehmens darin, die Funktionen, Codes, Komponenten und Schaltkreise zwischen den Komponenten auf jedem Chip zu entwerfen. Darüber hinaus müssen sie auch Fotomasken für die IC-Herstellung entwerfen. Das IC-Designunternehmen „Design House“ wird auch „Fabless“ genannt, da IC-Designunternehmen keine eigenen Fabriken zur Herstellung von Chips bauen, sondern Waferhersteller wie TSMC, UMC und Global Foundries mit der Produktion betrauen. Unternehmen wie Samsung und Intel verfügen sowohl über Design-Chip-Fertigkeiten als auch über Wafer-Fabriken, die als IDM (Integrated Device Manufacturer) bezeichnet werden. In den frühen Phasen der Halbleiterentwicklung war diese Art der vertikalen Integration jedoch mit dem Aufkommen von TSMC üblich Arbeitskräfte wurden gefördert, und infolgedessen sind eine Reihe kapitalschwacher Unternehmen entstanden, die sich auf die Entwicklung von Chips spezialisiert haben. Auch weil die technische Schwelle für die Schrumpfung des IC-Herstellungsprozesses immer höher wird, sind die Kosten erheblich gestiegen und die jährlichen Investitionsausgaben können leicht mehrere zehn Milliarden Dollar erreichen. Daher sind seit den 1970er Jahren nach und nach vertikal integrierte IC-Unternehmen entstanden, die von IDM dominiert werden das heute gängige Modell der professionellen Arbeitsteilung.
1. Halbleiterindustriekette
Der IC-Design-Teil in der Abbildung unten umfasst SIP-Silizium-Unternehmen für geistiges Eigentum, EDA-Elektronik-Design-Automatisierung, IC-Design-Unternehmen und IC-Design-Dienstleistungsunternehmen. Jeder Typ spielt eine andere Rolle. Der Schwerpunkt dieser Artikelreihe liegt auf der vertieften Analyse dieser Inhalte.
1. Geistiges Eigentum von SIP Silicon
Da die Funktionen eines einzelnen Chips immer komplexer werden, nehmen auch die Designschwierigkeiten allmählich zu. Es ist für IC-Designunternehmen nicht mehr möglich, jede Einheit und jeden Schaltkreis auf dem Chip selbst zu entwerfen, weshalb die Silicon Intellectual Property Company gegründet wurde. Die Rolle der Silicon Intellectual Property Company besteht darin, Konstruktionszeichnungen für komplette Funktionseinheiten (Function Unit) oder Blöcke (Block) auf autorisierte Weise an IC-Designunternehmen zu verkaufen und diese in die eigenen Chips zu integrieren. Nach Angaben von Verified Market Research, einer Marktforschungsagentur, erreichte der Silizium-IP-Markt im Jahr 2019 ein Volumen von 5,33 Milliarden US-Dollar. Es wird erwartet, dass er in Zukunft jährlich um 4,58 % wächst und im Jahr 2027 7,44 Milliarden US-Dollar erreicht. Obwohl das Wachstum nicht schnell ist, Der Silizium-IP-Markt ist hinsichtlich seines Marktanteils oligopolisiert. Das weltweit größte Unternehmen für geistiges Eigentum im Siliziumbereich ist ARM. Weitere Unternehmen sind Synopsys, Imagination Technologies usw. Zukünftig benötigen System-on-Chip (SOC), die mehr Funktionen integrieren, die Unterstützung der Silicon Intellectual Property Corporation, um die Möglichkeit zu haben, einen leistungsstarken Multitasking-Chip zu entwickeln.
2. Elektronische Designautomatisierung EDA (Electronic Design Automation)
Da ICs immer komplexer werden, können sich IC-Designunternehmen nicht mehr auf den manuellen Entwurf aller Details verlassen. Daher werden automatisierte Tools für Simulation, Analyse, Synthese, automatische Konfiguration, Wicklung, Verifizierung und andere Funktionen zur Integration verschiedener Funktionen sehr wichtig Ordnen Sie die Einheiten am besten Ort an, um maximale Effizienz zu erzielen. Laut Statistik liegt der Produktionswert von EDA bei etwa 9,7 Milliarden US-Dollar. Die Hauptakteure sind Synopsys und Cadence in den Vereinigten Staaten sowie Mentor Graphics, die über 70 % des EDA-Marktanteils ausmachen . In der EDA-Branche gibt es keine einheitlichen Standards für verschiedene Softwareprogramme. Wenn ein IC-Designunternehmen ein EDA-Tool einführt, ist es daher schwierig, auf ein anderes umzusteigen. Als die USA 2018 damit begannen, Wirtschaftssanktionen gegen China zu verhängen, wurde EDA daher zu einer wichtigen Waffe, da die entsprechende Software fast in den Händen der USA lag und nicht einfach umzuwandeln war.
3. IC-Design-Dienstleistungsunternehmen
IC-Design-Dienstleistungsunternehmen passen hauptsächlich Chips für Unternehmen an, die normalerweise in Auftragsdesign und Auftragsfertigung unterteilt sind. Betrautes Design NRE (Non-Recurring Engineering) Wenn eine kleine Anzahl von Unternehmen spezielle Anforderungen haben, die nicht durch öffentliche Standardchips erfüllt werden können, beauftragen sie IC-Designdienstleister mit der Unterstützung bei der kundenspezifischen Anpassung anwendungsspezifischer ASIC-Chips für integrierte Schaltkreise. Die Auftragsfertigung wird auch als „Turnkey“ bezeichnet. Da der Import der entworfenen Wafer in die Fabrik viel Zeit, Kosten und Erfahrung erfordert, ist es für kleine IC-Designunternehmen schwierig, Produktionskapazitäten zu erhalten Wenn Sie keine Erfahrung in der Herstellung von Wafern haben, müssen Sie ein IC-Design-Dienstleistungsunternehmen mit der Herstellung beauftragen. Deshalb werden Taiwans berühmte IC-Design-Dienstleistungsunternehmen Creative und Faraday von zwei großen Waferfabriken, TSMC und UMC, unterstützt Bereitstellung von Produktionskapazität und technischem Support. Normalerweise suchen solche Unternehmen auch nach Silizium-IP-SIP-Moduldiensten für ihre Kunden als Plattform für Silizium-IP-Transaktionen, ihr Anteil ist jedoch derzeit relativ gering.
2. Einführung in wichtige Unternehmen
1. ARM
Das weltweit größte Unternehmen für geistiges Eigentum im Bereich Silizium wurde in Cambridge, England, gegründet und gehört nun der japanischen SoftBank. Im Jahr 2020 kündigte Nvidia an, ARM für 40 Milliarden US-Dollar zu übernehmen. Dieses beliebte Unternehmen bietet hauptsächlich verschiedene SIPs an. Obwohl es keine eigenen Chips auf den Markt bringt, ist es im Zeitalter der Smartphones äußerst wichtig. Jedes Mobiltelefon verfügt über Chips mit ARM-Architektur, und Qualcomm, MediaTek usw. müssen alle geistiges Eigentum an Silizium von ARM erwerben. Jetzt hat sich dieser Krieg von Mobiltelefonen auf Laptops und Desktops ausgeweitet. In der Vergangenheit basierten Computer-CPUs hauptsächlich auf der x86-Architektur. Im Jahr 2020 kündigte Apple die Einführung von Grace an Eine auf der ARM-Architektur basierende CPU, die im KI-Computing von Rechenzentren verwendet werden kann und gut mit der GPU kombiniert werden kann. Es wird gesagt, dass die Leistung dieser Anwendungen das Zehnfache der heutigen CPU erreichen wird, was das zukünftige Wachstum von ARM versprechen wird.
2. Inhaltsangabe
Eine kleine Anzahl von Silicon Intellectual Property- und EDA-gelisteten Unternehmen sind börsennotierte Unternehmen. Synopsys ist der führende Anbieter im EDA-Bereich und verfügt über die umfassendste Produktpalette, beispielsweise bei der Halbleiterprozesssimulation TCAD (Technology Computer Aided Design). Eine große Anzahl kleiner und mittlerer EDA-Unternehmen – wie etwa Taiwans EDA-Fabrik Siyuan Technology – behaupten ihre führende Position in der Branche und errichten einen Burggraben. Da Synopsys hauptsächlich für Fusionen und Übernahmen sowie Forschungs- und Entwicklungskosten aufwendet, weist das Unternehmen eine sehr hohe Bruttogewinnspanne von rund 75 % auf.
Referenz: Industrielle Analyse (geschrieben von Xu Zuosheng und Chen Renshuai)