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芯片是一個龐大的朝陽產業，機會無限。
這是君臨2020年芯片系列研究的第三篇，前面我們分析了設備和製造，今天我們就來談談芯片產業的上游，設計。
芯片設計專家是這樣的，早上來到公司，泡杯茶，打開芯片設計軟件，然後開始一天的工作。
芯片設計者使用的軟件叫做EDA，設計者可以在EDA上進行芯片設計、佈線、驗證和仿真。
2018年，EDA市場規模僅為97億美元，很小，但是沒他還真不行。
目前，EDA軟件主要由Synopsys、Cadence和西門子旗下的Mentor Graphics三家公司壟斷，這三家公司的市場佔有率高達70%。
在中國，以上三家公司的市場份額更是高達95%，近乎完全壟斷。
其實從1986年開始，我國就開始研發自己的集成電路計算機輔助設計系統——熊貓系統。
1993年，國產首套EDA熊貓系統問世，其中華大九天公司就承載了熊貓系統的技術。
而華大九天是由華大集團的EDA部門在2009年獨立而來的。
在2018年，大基金還投資了華大九天。
華大九天的董事長劉偉平表示，公司有一套完整的模擬電路設計平臺。
但對於芯片設計軟件公司來說，這是一個贏家通吃的行業。
因為芯片設計公司都會選擇技術最好的軟件，所以你就能理解為什麼中國EDA軟件市場集中度會這麼高了。
不過，對於芯片設計產業來說，關鍵的不是EDA，而是芯片設計公司，畢竟EDA市場規模很小。
2018年，中國集成電路設計業銷售額為2519億元。
這幾年，中國芯片設計產業高速增長。
從2014年到2018年，設計業銷售額年均增速高達24%。
目前全球前5大芯片設計公司是博通、高通、英偉達、聯發科和海思。
1
博通之所以能成為芯片設計行業的老大，主要是因為不斷的併購，不斷的上演蛇吞象。
1991年，Henry T. Nicholas III和Henry Samueli博士創立博通公司。
而今天的博通，我們稱為新博通，但這個新博通要從1999年說起。
1999年，惠普將醫療和測量儀器部門拆分出來，成立安捷倫公司。
2005年，從安捷倫公司獨立出安華高公司，之後安華高不斷髮起併購。
2008年，安華高併購英飛凌聲波元件業務。
2013年，安華高併購CyOptics，這是一家光通訊芯片和相關元件供應商。同年，安華高併購芯片供應商LSI公司，投資電子技術供應商Amantys。
2014年，安華高併購芯片公司PLX。
經過一系列的併購，2014年安華高位列全球第17大半導體公司。
直到2015年5月，安華高以370億美元加股票收購博通，成為當時芯片行業最大的併購案。
安華高併購博通之後，新博通成了行業中的巨無霸，公司掌握了網絡構架前後端芯片解決方案。
博通與安華高合併之後的1年，新博通又以55億美元收購網絡廠商博科。
2017年，新博通在芯片設計領域排第一，芯片設計收入高達43.7億美元。
這時候博通覺得自身實力夠強，時機也成熟了，準備對高通下手。
於是在2017年，博通準備以1300億美元收購高通，下手夠狠。
不過，一方面高通管理層不同意。另外一方面，美國總統以國家安全為由，禁止了博通收購高通的計劃。
那高通是何許人也？
竟然驚動總統？
2
高通是歐文.雅各布斯創建的。
1985年，已經退休的歐文.雅各布斯叫上以前的6個同事，創立了QUALity COMMunications公司，意思是高質量通訊，主要做無線通訊業務，這就是後來的高通公司。
高通成立的時候，社會上通訊技術發展的大方向是TDMA技術。
這是什麼技術？
TDMA技術允許多個用戶在不同的時間片使用相同的頻率，根據這種技術發展出了GSM通訊技術。
聽沒聽懂，沒關係。
我們只是想告訴你，後來雅各布斯提出了更先進的通訊技術。
雅各布斯認為CDMA在移動通訊技術上具有更大潛力，於是將CDMA作為重點發展方向。
那什麼又是CDMA？
CDMA同樣是一種無線通訊技術，這種技術可以使原數據信號的帶寬被擴展，具有抗干擾能力強，抗衰落能力強，兼容性好的特點，總之就是優點多。
在雅各布斯的努力下。
到1993年，CDMA被公認為行業標準，因此高通取得了很大成功。
1996年，Bell Atlantic電信推出美國第一個CDMA網絡，而高通可謂是最早佈局該技術的公司之一。
除了通信技術，高通的芯片更強。
高通主要做芯片設計，而生產主要給到臺積電，最近也找中芯國際代工。
高通最關鍵的芯片產品是驍龍，這是一款家喻戶曉的移動處理器芯片，主要用在筆記本電腦、智能手機和平板電腦上，例如我們經常聽到的手機CPU。
2007年，高通推出第一款66納米制程的移動處理器芯片S1，這就是第一款驍龍芯片，之後陸續推出S2、S3和S4系列。
目前的驍龍835已經達到10納米制程。
高通的芯片是首個能夠兼容Android系統的芯片，所以一下佔據了Android手機的半壁江山。
除了高通，另外一家適用於Android系統的芯片就是華為的麒麟。
高通的芯片供應給索尼、諾基亞和LG等國際大公司，同時也是國內中興、聯想、小米、海信和海爾等廠商的手機芯片供應商。目前全球高端手機使用的處理器芯片，大多都是高通的芯片。
驍龍芯片被認為是世界上最先進的手機芯片，處理速度快，功耗低。
驍龍在手機CPU中的地位就相當於在電腦CPU芯片中的酷睿。
據說賣出一部4000元帶高通芯片的手機，差不多1000元就用在驍龍芯片上，可見高通有多賺。
高通真是名副其實的躺賺，你想使用高通的技術？
行，交錢，交專利費。
高通的成功奠定了他在國際上的壟斷地位，所以也是官司纏身，不斷的受到反壟斷調查。
2007年，韓國對高通進行反壟斷調查，2010年對高通罰款2.36億美元，2016年又處以高通1.03萬億韓元的罰款。
2015年，中國對高通處60.88億人民幣反壟斷罰款。
到2019年，在美國通用會計準則下，高通的營收為243億美元，相比於上一年增加了17億美元，同比增長7%。
但是如果按照非美國通用會計準則，2019年高通的營收為194億美元，下降了32億美元，同比下滑14%。
為什麼會有這麼大差異？
因為在通用會計準則下，包括了來自蘋果47億美元的專利許可費。
可見，高通靠賣專利，賺了不少。
3
移動手機CPU芯片，被高通佔領了。
電腦CPU芯片，英特爾佔領了。
那後面的芯片設計公司還有沒有空間？
有，答案是顯卡。
說到顯卡，就不得不提黃仁勳。
1963年，黃仁勳生於臺北，現在是美國籍。
1972年，黃仁勳與家人遷往泰國，之後被送往美國。
黃仁勳在1983年進入到AMD公司，從1985年到1993年，他是在LSI Logic公司工作。
LSI公司是一家圖形處理芯片公司。黃仁勳在LSI公司後來主動轉行去做銷售，並且很快做到銷售部門經理。
對於科技公司來說，銷售人員很難做老闆，因為會銷售，不懂專業，這是不行的。
但如果技術人員做了銷售，就很容易成老闆。因為對於技術人員來說，技術有了，銷售和運營的經驗也有了，那麼成立公司重要的條件就都具備了。
於是在1993年，黃仁勳創立了英偉達，主要業務是做顯卡。
在電腦裡，CPU主要負責邏輯運算，關鍵企業是Intel。
而顯卡主要負責圖形運算，關鍵公司就是英偉達。
英偉達開發的第一款芯片叫做NV1，但其實性能並不好，接著英偉達就遇到經營困難。
好在後面世嘉給了黃仁勳700萬的研究經費，挽救了英偉達，並且讓英偉達幫世嘉去研究遊戲顯卡NV2。
但黃仁勳並沒有完全跟著世嘉的思想走，兩者之間的蜜月期也很快過去，最後NV2胎死腹中，根本就沒出來。
與世嘉分道揚鑣之後，黃仁勳抓緊研究NV3。
在當時，遊戲公司都有自己的顯卡，也就是說你玩這個遊戲，需要這個顯卡，如果你玩那個遊戲，那麼只能用那個顯卡，很煩！
那有沒有一個標準？
直到1995年，微軟的Win95發佈了一個D3D標準。
黃仁勳看到機會來了，就以D3D標準為目標來研發NV3，後來取得了很大的成功。
在1995年之前，世界主流的顯卡是巫毒，而英偉達只是一個追隨者，只是行業中的一個小弟。
但是隨著windows系統的普及，巫毒顯卡在D3D標準上運用很差。
大家都在用D3D標準的時候，巫毒還在堅持自己的標準。
之後，巫毒就漸漸沒落了，即使他們做出了很多努力，但只要方向是錯的，再怎麼努力也沒能救下巫毒。
1998年，英偉達發佈TNT顯卡，俗稱：炸藥顯卡。
雖然這時候的TNT還打不過巫毒2顯卡，但黃仁勳做過銷售，造勢做得好，所以TNT賣得也還不錯。
直到1999年，英偉達發佈TNT2顯卡，成功超越巫毒2，這下真的就是“吊打”了。
1999年8月，英偉達發佈GeForce顯卡，這是黃仁勳最為驕傲的顯卡，因為這是世界上第一款可以支持256核心位寬的顯卡。
從此之後，英偉達成了顯卡行業的老大，顯卡界的時代從此發生改變。
2002年2月，英偉達GPU出貨量達到1億顆，而GPU就是顯卡的處理器，它是顯卡的“心臟”。
目前英偉達的產品包括：GeForce、Tegra、ION、Quadro、Tesla等。
2016年，英偉達推出新的GPU芯片TeslaP100，這款芯片裡面有150億個晶體管，可用於深度學習。
在2017年，軟銀還以40億美元買入英偉達股票，成為英偉達第四大股東。
2019年，英偉達營業收入高達109億美元，淨利潤高達28億美元。
截至2020年4月7日，英偉達公司市值1630億美元，已經發展成為顯卡界的王者。
4
我國的芯片設計企業與國外是有明顯差距，但好在其中部分公司已經擠入了世界前五，例如臺灣的聯發科，還有大陸的海思。
1995年，蔡明介成立了一個多媒體小組，小組有20多個人，後來這個小組演變成了現在的聯發科。
1997年，聯發科成立，目前公司是全球著名IC設計廠商之一。
在剛成立的時候，聯發科主要是做光盤存儲技術和DVD芯片。
到2001年，蔡明介將手機芯片作為重點發展方向。
2003年，聯發科的首款手機芯片問世，不過由於知名度低，所以銷量並不好。
2004年，蔡明介與正崴集團董事長郭臺強合作成立手機設計公司達智，設計手機硬件，為手機廠商提供一站式方案，從而吸引了一大批小手機廠。
2007年，中國取消手機牌照核准制度，轉而對手機頒發連網許可證，於是手機行業進入門檻大幅降低，各個小作坊都可以光明正大的出來做手機。
而這些小廠商主要就是用聯發科的元器件。
於是，人們對聯發科的印象就是“山寨”。
但是山寨手機的量很大，所以到2008年，聯發科收入當中有一半就是來至於手機芯片，而公司也順理成章成為全球第三大芯片設計公司。
2010年，聯發科加入谷歌的開放手機聯盟，打造Android智能手機解決方案，進入智能手機市場。
到2012年，聯發科在大陸的手機芯片出貨量達到1.1億。
另外，小米的紅米一代採用聯發科MT6589T芯片，被小米認可更是讓聯發科的芯片銷量快速增長。
聯發科的芯片業務越做越大。
到2019年，聯發科全年營收已經達到2462億元新臺幣。
2019年，聯發科還發布了5G芯片，公司的芯片技術也已經走在了國際前沿。
除了聯發科，我國另外一家重要芯片設計企業是海思。
海思是華為旗下的芯片設計公司，成立於2004年。
海思現在是中國大陸最大的無晶圓廠芯片設計公司。
1991年，華為ASIC設計中心成立，這就是海思的前身。
1996年，27歲的何庭波加入華為，成為一名芯片工程師。
2004年,海思成立，任正非對何庭波說：每年給你4個億，2萬人，研發芯片。
在當時，華為員工就3萬人，研發經費不到10億，很大一部分都給到了何庭波，可見任正非對芯片的重視。
這樣，華為海思就開始幹了起來。
任正非給海思定的目標是3年外銷40億，但實際情況是在最初的三年，海思幾乎毫無進展。
海思研發出來的第一款芯片K3V1，甚至連自己的手機都不用。
2012年，K3V2推出，雖然有了很大進步，但是相比於國外產品，依然存在很大差距。
直到2013年，麒麟910推出，這才有了質的飛躍，而這一年，海思營收達到了93億。
2014年，海思發佈八核海思麒麟920芯片。
到2018年，海思營收達到503億元，成為全球前5大芯片設計公司，而華為手機也用上了麒麟芯片。
在2019年貿易摩擦中，海思總裁何庭波發表了一封全員信。
大體內容有：華為被列入美國商務部工業和安全局的實體名單。而在多年前海思做出了極限生存的假設，預計有一天，所有美國的先進芯片和技術將不可獲得，而華為仍將持續為客戶服務。
海思打造了“備胎”芯片，但一直壓在保密櫃裡。華為被列入實體清單，備胎一夜之間全部轉“正”！
方舟子說：既然備胎這麼好，為什麼不早點拿出來用？
業界質疑的聲音不少，但我們想說的是，華為海思是全球第五大芯片設計公司，年營收超過500億，這樣的規模，我們相信研發出來的芯片絕對不是紙糊的。
另外，連華為手機都用上了麒麟芯片，根據2019年第三季度數據，華為手機75%用上了麒麟芯片。
因此，即使麒麟芯片與高通的驍龍有差距，我們認為也大不到哪裡去。
5
在大陸，除了海思，紫光集團在芯片設計領域也是一家很強的公司。
紫光集團是清華大學旗下的一家公司。
1988年，清華大學成立科技開發總公司，這家公司在1993年改組為清華紫光集團。
截止目前，紫光集團旗下的芯片業務包括以長江存儲為主的存儲芯片，以紫光展銳為主的手機芯片，第三個是安全芯片。
紫光集團旗下的上市公司主要包括紫光股份和紫光國微。
其中紫光國微就是一家做芯片設計的公司。
紫光國微的前身是晶源電子，成立於2001年。
2012年，同方股份收購晶源電子。
在2016年，紫光集團旗下的紫光春華又收購同方國芯36.39%的股份，從而成為晶源電子實際控制人，晶源電子更名為紫光國芯，2017年紫光國芯進一步更名為紫光國微。
目前，紫光國微業務包括智能安全芯片、特種集成電路和存儲器芯片。
2018年，紫光國微智能卡芯片營收為10.4億，這是公司收入佔比最大的業務。另外，公司特種集成電路收入6.2億元，存儲器芯片收入6.5億。
由於公司最大業務是安全芯片，所以公司將主要做存儲芯片的西安紫光國芯76%的股權轉讓給北京紫光存儲，從而專注智能安全芯片設計。
2019年，紫光國微推出5G超級SIM卡，因此紫光國微也算是一隻5G概念股。
近期，紫光國微計劃以180億收購紫光聯盛。
紫光聯盛旗下有一家公司叫做Linxens，這是一家做安全芯片微連接器的公司，收購完成之後，紫光國微的實力將更強大。
Linxens成立於1979年，目前是全球智能安全芯片組件銷售規模最大的公司之一。
2018年，Linxens營收接近5億歐元，差不多40億人民幣。如果收購完成，紫光國微業績將發生質的改變。
另外，紫光集團旗下的紫光展銳主要做手機芯片。
紫光展銳主要是由展銳通信和銳迪科兩家公司合併而來的。
2013年，紫光集團收購展銳通信，接著在2014年收購銳迪科。
2018年，展銳通信和銳迪科兩家公司合併，這就成了現在的紫光展銳。
2018年，紫光展銳營收73億，淨利潤2.55億，已經具有相當強的規模優勢。
2019年，紫光展銳發佈5G基帶芯片—春藤510，將在2020年底正式投入商用。
目前，紫光展銳已宣佈啟動科創板上市。
如果成功上市，A股又將多一隻優秀的芯片股。
除了紫光展銳，紫光集團旗下還有長江存儲，長江存儲是做存儲芯片的公司，不僅僅有設計，同時也有芯片製造，所以在此我們就不多說了。
6
相比於芯片製造來說，設計的進入門檻要低得多，既不用買光刻機，也不用買刻蝕設備，主要成本就是員工成本。
公司實力強就多招點人，實力弱，就少招點人。
做不起電腦CPU，也做不起手機芯片，沒關係。
在一些細分領域，技術含量相對較低的芯片也是可以考慮的。
中芯國際是一家做晶圓代工的企業，2019年公司固定資產為541億元，佔總資產的47%。
兆易創新是做芯片設計的，2019年公司的總資產為62億元，其中固定資產僅為5.6億元。
晶圓製造是重資本運作，例如光刻機，一臺就高達上億美元。
而固定資產多，那麼折舊就會多，所以相比於晶圓代工企業來說，芯片設計公司毛利率更高，進入門檻更低。
截至2017年，我國集成電路設計企業總量高達1380家，而2015年僅為736家，短短兩年上升了近一倍。
當然，數量雖多，但是有實力的卻不多，很多都是做某個細分領域的芯片設計。
專門做芯片設計的公司又被稱為採用Fabless模式的公司，這些公司的特點就是設計芯片，而生產和封裝測試則外包出去。
這其中，納思達的芯片設計國內領先，公司具有CPU獨立設計能力和複雜SoC芯片設計能力。
2015年，大基金第一個投資的芯片設計A股上市公司就是納思達。
納思達芯片業務目前以耗材芯片為主，主要做打印芯片。
2018年，納思達的營業收入高達219億元，規模很大。
不過根據我們對納思達公司的訪問，其中來至於芯片部分的收入大概為14億左右，所以芯片設計只是公司其中的一部分業務。
納思達旗下子公司杭州朔天專業設計CPU芯片，這要從嚴曉浪說起。
嚴曉浪是一名浙江大學教授，曾任北京集成電路設計中心常務副主任兼總工程師，他創辦了杭州朔天與中天微兩家公司。
後來納思達收購杭州朔天，阿里巴巴收購中天微。
其中，中天微成立於2001年，總部在杭州，業務是做CPU芯片設計。
2018年，中天微與阿里系的達摩院芯片研發團隊合作，成立“平頭哥”芯片子公司。
大名鼎鼎的平頭哥就是這麼來的。
除了納思達，兆易創新也是芯片設計裡的一隻龍頭股，公司主要做存儲芯片。
兆易創新是國際排名第三的Nor Flash廠商，全球市佔率為18.3%。
什麼是NOR Flash？
NOR Flash是一種非易失閃存技術。
另外，在2017年，兆易創新聯合合肥長鑫，開展DRAM項目，這也是一種存儲芯片。
從此之後，兆易創新業務全面覆蓋三大類存儲器（DRAM、Nand、Nor）。
而合肥長鑫成為了全球第四傢俱備20 nm以下製程的DRAM公司。
2019年，兆易創新收購思立微，而思立微是全球第五大指紋芯片廠商，市場份額11%。
2019年，兆易創新收入為32億元，其中存儲芯片收入25.6億元，公司80%的收入都是來至於存儲芯片。
從長期來看，兆易創新利潤呈現高速增長的態勢，非常漂亮。
另外，除了納思達和兆易創新，在芯片細分領域，韋爾股份是攝像頭芯片設計龍頭。
2016年，韋爾股份收購豪威。
豪威成立於1995年，擁有超過二十年的IC設計經驗，目前是全球CIS第三大龍頭。
那什麼是CIS？
CIS是攝像頭模組的核心器件，光通過攝像頭之後就是在CIS上成像的，CIS將光信號轉換成電信號。
韋爾股份收購豪威後，也就成了CIS芯片龍頭公司。
2018年，韋爾股份收入高達39.6億元，也算是規模相當大的一家芯片設計公司。
另外，在指紋芯片設計上，匯頂科技是龍頭，2018年公司收入高達37.2億，頗具規模。
匯頂公司的觸控和指紋芯片廣泛用於亞馬遜、LG、戴爾、惠普、諾基亞、華碩等全球知名品牌的終端機型中。
華為、OPPO、小米、ViVO和中興等手機都有用匯頂科技的指紋芯片產品。
還有，瀾起科技是一家主要做內存接口芯片的公司。
2016年以來，瀾起科技與英特爾及清華大學合作研發出津逮 ® 系列服務器CPU。
全志科技是一家主要從事系統級超大規模數模混合SoC及智能電源管理芯片設計的公司，而且公司是A股唯一一家獨立自主IP核芯片設計商。
芯片設計公司實在太多，我們無法一一列舉。
雖然說很多芯片設計公司做不了電腦CPU，也做不了手機芯片，但是在細分領域中還是有很多機會可以挖掘的。
多翻石頭，總能發現金子。
在上面的幾家公司中，我們相信總會孕育一些能乘風破浪，撐起中國芯片設計大旗的龍頭股。
全文完，點個在看，一起為中國半導體加油！
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